软土地基强夯施工装置及施工方法与流程

本发明涉及软土地基加固技术领域。更具体地说，本发明涉及一种软土地基强夯施工装置及施工方法。

背景技术：

软土地基是指强度低，压缩量较高的软弱土层，多数含有一定的有机物质或者含水量高。由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影响。

现有的软土地基根据实际情况有多种处理方式；例如，在软土地基区域打设排水板，采用振冲装置进行振捣造桩、进行换填或者采用强夯技术将泥土夯实；但是打设的排水板易堵，出水有限，振冲和置换太耗费工时，影响施工进度，强夯到一定程度，软土地基中的空隙水压力积累，容易产生橡皮土，导致夯击效果不佳。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种软土地基强夯施工装置及施工方法，装置结构简单，能根据实际的施工需求进行拼装，适应性强，施工方法采用挤压设横桩的方法，采用局部挤压的方式，起到类似挤压机的效果，能有效排出软土地基内的水分，防止在强夯过程中形成橡皮土。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种软土地基强夯施工装置，包括：

上壳体，其上部连接上接头用于吊装，内部中空，设置有点火器组件，所述点火器组件下部设有绝缘层，所述上壳体的下底面嵌设点主火器串连接头；所述点火器串连接头与所述点火器组件电连接；所述上壳体的下边沿为倒置的阶梯状，最底部的阶梯状结构的外边沿周向间隔均匀的设有多个螺孔；

射孔单元，其上顶面向内凹陷形成拼接槽，所述拼接槽与所述上壳体下部相匹配，拼接槽侧壁设有贯穿的穿孔，所述穿孔与所述上壳体上的螺孔相对应，使得所述射孔单元和所述上壳体下部通过螺钉可拆卸式连接；所述拼接槽的底面嵌设有副点火器串连接头，其与所述主火器串连接头电连接；所述射孔单元内部设有骨料槽和弹药槽，所述骨料槽竖直设置，所述弹药槽倾斜设置；所述骨料槽位于所述弹药槽上部，所述骨料槽的下底面与所述弹药槽连通，连通部位设有出料阀门；上顶面与所述拼接槽下底面连通；所述弹药槽倾斜角度为3～5°，且所述弹药槽靠近所述射孔单元中心轴的一端高，所述弹药槽内装填弹药，所述弹药槽的尾部连接有子点火器，所述子点火器与所述副点火器串连接头电连接；其中，所述射孔单元至少设有一个，根据施工需求拼接；所述射孔单元的下底面与所述上壳体的下底面相同，嵌设有主点火器串连接头；所述射孔单元的下部为倒置的阶梯状，其阶梯状的外边沿周向间隔均匀的设有多个螺孔；

下壳体，其为倒置的圆台状结构，向内凹陷形成拼接槽，所述拼接槽与所述上壳体下部相匹配，拼接槽侧壁设有贯穿的穿孔，所述穿孔与所述射孔单元上的螺孔相对应，使得所述射孔单元和所述下壳体上部通过螺钉可拆卸式连接。

一种采用上述软土地基强夯施工装置的软土地基强夯施工方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工图纸确定待夯实区域，在所述待夯实区域周边沿边线挖设明渠；在所述待夯实区域内，靠近明渠的位置埋设冷冻桩基；

步骤二、在所述待夯实区域打射孔井，使用软土地基强夯施工装置在射孔井内打射射孔，并在形成的射孔内灌填骨料，形成带锥形的横桩，打开冷冻桩基，使得待夯实的区域周边形成固定层；

步骤三、采用异形有孔夯锤进行夯实，夯击次数为4～5次一周期，进行三个周期，第一周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m，第二周期夯击力度为1500kn·m～2000kn·m，第三周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m；

步骤四、将射孔井内的水排至明渠后，在射孔井口覆盖密封盖，抽真空24h，再排水；

步骤五、回填骨料至射孔井，采用普通的夯锤将软土地基进行强夯。

优选的是，相邻的冷冻桩基的间隔距离位5～8m，冷冻桩基距离明渠的边沿2m。

优选的是，所述射孔井的密度为每100平方米设置三口，相邻的两射孔井之间的距离不小于4m。

优选的是，所述骨料为碎石或粗砂，其直径约为2～3cm。

优选的是，所述软土地基强夯施工装置打出的射孔上下交错排列，上下两相邻射孔之间的距离为1.5m以上。

本发明至少包括以下有益效果：

第一、通过在待夯实区域附近挖设明渠，在靠近待夯实区域插冷冻棒进行制冷，形成固定层，使得待夯实的软土被围设，围设区域内部土壤形变性能低，提高强夯过程中力的传递效率；

第二、设置射孔，并向射孔内灌固体填料，能够形成具有一定导流能力的人工导管，极大方便强夯中的挤压排水操作，同时导管不易堵塞，在夯锤作用下起到类似挤压机挤压出水的效果，使得排水更充分，有利于后续的夯实，且不易出现橡皮土；

第三、设置射孔，射孔竖直向间隔均匀设置，以射孔井为中心呈多级的放射状，射孔中填充骨料能够起到软土部分换填，同时还能有效的将异形夯锤产生的重力向地底进行传导，力的传递更深入；

第四、设置软土地基强夯施工装置能够根据实际的施工需求进行拼接，使得射孔效率更高，同时在射完孔后能够及时填充骨料，防止射孔因软土的流动性又被封闭导致施工效率低，进而影响强夯效果。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的其中一种技术方案所述软土地基强夯施工装置的结构示意图；

图2为本发明的其中一种技术方案所述异形夯锤的结构示意图；

图3为本发明的其中一种技术方案所述软土地基强夯施工装置的a处横截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

如图1-3所示，本发明提供一种软土地基强夯施工装置，包括：

上壳体2，为圆筒状结构，上壳体2的上部连接上接头，上结头与吊装车的吊钩相连接，用于吊装软土地基强夯施工装置；上壳体2的内部中空，设置有点火器组件，其主要用于给起爆用的弹药点火，所述点火器组件下部设有绝缘层1，所述上壳体2的下底面嵌设点主火器串连接头；所述点火器串连接头5与所述点火器组件通过电连接线穿过绝缘层1实现电连接；所述上壳体2的下边沿为倒置的阶梯状，最底部的阶梯状结构的外边沿周向间隔均匀的设有多个螺孔，螺孔的轴线水平；

射孔单元4，其至少有一个以上，且能够收尾拼接，射孔单元4为圆筒状结构；每一射孔单元4上顶面向内凹陷形成拼接槽，所述拼接槽与所述上壳体2下部相匹配，使得最底部的阶梯状结构能够插入拼接槽内，拼接槽侧壁设有贯穿的穿孔，所述穿孔与所述上壳体2上的螺孔相对应，使得所述射孔单元4和所述上壳体2下部可通过螺钉3可拆卸式连接；所述拼接槽的底面嵌设有副点火器串连接头5，其与所述主火器串连接头电连接；

所述射孔单元4内部设有骨料槽6和弹药槽7，所述骨料槽6竖直设置，所述弹药槽7倾斜设置；所述骨料槽6位于所述弹药槽7上部，所述骨料槽6的下底面与所述弹药槽7连通，连通部位设有出料阀门8，出料阀门8活动设置，当弹药槽7内没有填充弹药时，出料阀门8为开启状态，当填充有弹药时，出料阀门8封闭，骨料槽6的深度为1.3～1.5米；骨料槽6的上顶面与所述拼接槽下底面连通，用于向骨料槽6中进料；所述弹药槽7相比水平面倾斜角度为3～5°，此处倾斜角度根据骨料的种类而定，细小的骨料则倾斜角度小，大颗粒的骨料则倾斜角度大，所述弹药槽7靠近所述射孔单元4中心轴的一端高，所述弹药槽7内装填弹药，所述弹药槽7的尾部连接有子点火器，所述子点火器与所述副点火器串连接头5电连接，用于给给弹药点火；其中，所述射孔单元4至少设有一个，上下相邻的两个射孔单元4的弹药槽7可对齐，也可不对齐；射孔单元4数量进而拼接方式根据施工需求进行调整；

所述射孔单元4的下底面与所述上壳体2的下底面相同，嵌设有主点火器串连接头5；所述射孔单元4的下部为倒置的阶梯状，其阶梯状的外边沿周向间隔均匀的设有多个螺孔；

下壳体9，其为倒置的圆台状结构，向内凹陷形成拼接槽，所述拼接槽与所述上壳体2下部相匹配，拼接槽侧壁设有贯穿的穿孔，所述穿孔与所述射孔单元4上的螺孔相对应，使得所述射孔单元4和所述下壳体9上部通过螺钉3可拆卸式连接。

该装置在进行使用时，先装填弹药，再装填骨料，装填好后再进行各结构的拼接。

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述。

实施例1

本发明实施例提供的软土地基强夯施工装置的软土地基强夯施工方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工图纸确定待夯实区域，用标记粉划线，在待夯实区域周边沿边线挖设明渠；明渠深度为0.5～1.0m，用于导流软土地基中的排水；在所述待夯实区域内，靠近明渠的位置埋设冷冻桩基，所述冷冻桩基为类似垂直管制冷的设备，通过液-气制冷剂，实现制冷，或采用液氮进行制冷；相邻的冷冻桩基的间隔距离为8m，冷冻桩基距离明渠的边沿2m；通过在待夯实区域附近挖设明渠，在靠近待夯实区域插冷冻棒进行制冷，形成固定层，使得待夯实的软土被围设，围设区域内部土壤形变性能低，提高强夯过程中力的传递效率；

步骤二、在所述待夯实区域打射孔井，使用软土地基强夯施工装置在射孔井内打射射孔，并在形成的射孔内填骨料，骨料为大粒径的碎石，直径约其直径约为2～3cm，形成带锥形的横桩，打开冷冻桩基，使得待夯实的区域周边形成冻土固定；

设置射孔，并向射孔内灌固体填料，能够形成具有一定导流能力的人工导管，极大方便强夯中的挤压排水操作，同时导管不易堵塞，在夯锤作用下起到类似挤压机挤压出水的效果，使得排水更充分，有利于后续的夯实，且不易出现橡皮土；

射孔竖直向间隔均匀设置，以射孔井为中心呈多级的放射状，射孔中填充骨料能够起到软土部分换填，同时还能有效的将异形夯锤产生的重力向地底进行传导，力的传递更深入；

步骤三、采用异形有孔夯锤10进行夯实，夯击次数为4～5次一周期，进行三个周期，第一周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m，第二周期夯击力度为1500kn·m～2000kn·m，第三周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m；通过三个周期的反复锤夯，使得软土地基中软土被夯实，流出的水顺着射孔内形成的横桩流入射孔井中汇集；异形有空夯锤相较于普通夯锤其夯击覆盖面要窄，更能够针对小范围的区域进行着重夯击，不影响其它区域，防止部分区域夯击程度不一形成橡皮土；

步骤四、将射孔井内的水排至明渠后，在射孔井的井口覆盖密封盖，覆盖密封盖的操作具体为：在井口边沿挖固定沟槽，在固定沟槽底部填充少量水，使得软土呈淤泥状，将设有抽风口的密封膜覆盖在射孔井的井口，边沿超过固定沟槽，将固定沟槽用软土填平，真空机连接抽风口，抽真空24h，再排水；

步骤五、回填骨料至射孔井，采用普通的平底夯锤将射孔井地基进行强夯。

采用该技术方案，强夯得到的软土地基固结度在83％以上，设置软土地基强夯施工装置能够根据实际的施工需求进行拼接，使得射孔效率更高，同时在射完孔后能够及时填充骨料，防止射孔因软土的流动性又被封闭导致施工效率低，进而影响强夯效果。

实施例2

本发明实施例提供的软土地基强夯施工装置的软土地基强夯施工方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工图纸确定待夯实区域，在所述待夯实区域周边沿边线挖设明渠；在所述待夯实区域内，靠近明渠的位置埋设冷冻桩基，相邻的冷冻桩基的间隔距离为5m，冷冻桩基距离明渠的边沿2m；

步骤二、在所述待夯实区域打射孔井，使用软土地基强夯施工装置在射孔井内打射射孔，并在形成的射孔内填骨料，骨料为大粒径的碎石，直径约其直径约为2～3cm，形成带锥形的横桩，打开冷冻桩基，使得待夯实的区域周边形成冻土固定；所述射孔井的密度为每100平方米设置三口，相邻的两射孔井之间的距离不小于4m；

设置射孔，并向射孔内灌固体填料，能够形成具有一定导流能力的人工导管，极大方便强夯中的挤压排水操作，同时导管不易堵塞，在夯锤作用下起到类似挤压机挤压出水的效果，使得排水更充分，有利于后续的夯实，且不易出现橡皮土；

射孔竖直向间隔均匀设置，以射孔井为中心呈多级的放射状，射孔中填充骨料能够起到软土部分换填，同时还能有效的将异形夯锤产生的重力向地底进行传导，力的传递更深入；

步骤三、采用异形有孔夯锤10进行夯实，夯击次数为4～5次一周期，进行三个周期，第一周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m，第二周期夯击力度为1500kn·m～2000kn·m，第三周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m；

步骤四、将射孔井内的水排至明渠后，在射孔井的井口覆盖密封盖，覆盖密封盖的操作具体为：在井口边沿挖固定沟槽，在固定沟槽底部填充少量水，使得软土呈淤泥状，将设有抽风口的密封膜覆盖在射孔井的井口，边沿超过固定沟槽，将固定沟槽用软土填平，真空机连接抽风口，抽真空24h，再排水；

步骤五、回填骨料至射孔井，采用普通的夯锤将软土地基进行强夯。

实施例3

本发明实施例提供的软土地基强夯施工装置的软土地基强夯施工方法，包括以下步骤：

步骤一、根据施工图纸确定待夯实区域，在所述待夯实区域周边沿边线挖设明渠；在所述待夯实区域内，靠近明渠的位置埋设冷冻桩基；

步骤二、在所述待夯实区域打射孔井，使用软土地基强夯施工装置在射孔井内打射射孔，并在形成的射孔内灌填骨料，所述骨料为碎石或粗砂，其直径约为2～3cm，形成带锥形的横桩，打开冷冻桩基，使得待夯实的区域周边形成固定层；所述软土地基强夯施工装置打出的射孔上下交错排列，上下两相邻射孔之间的距离为1.5m以上；将不同高度的射孔交错排列，使得横桩覆盖面积更广，即软土地基的相对固结程度更高，力的传递更高效，能够深入更深的地层，提高夯击排水效果；

步骤三、采用异形有孔夯锤10进行夯实，夯击次数为4～5次一周期，进行三个周期，第一周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m，第二周期夯击力度为1500kn·m～2000kn·m，第三周期夯击力度为2000kn·m～2400kn·m；

步骤四、将射孔井内的水排至明渠后，在射孔井的井口覆盖密封盖，覆盖密封盖的操作具体为：在井口边沿挖固定沟槽，在固定沟槽底部填充少量水，使得软土呈淤泥状，将设有抽风口的密封膜覆盖在射孔井的井口，边沿超过固定沟槽，将固定沟槽用软土填平，真空机连接抽风口，抽真空24h，再排水；

步骤五、回填骨料至射孔井，采用普通的夯锤将软土地基进行强夯。

综上，本发明通过在待夯实区域附近挖设明渠，在靠近待夯实区域插冷冻棒进行制冷，形成固定层，使得待夯实的软土被围设，围设区域内部土壤形变性能低，提高强夯过程中力的传递效率；设置射孔，并向射孔内灌固体填料，能够形成具有一定导流能力的人工导管，极大方便强夯中的挤压排水操作，同时导管不易堵塞，在夯锤作用下起到类似挤压机挤压出水的效果，使得排水更充分，有利于后续的夯实，且不易出现橡皮土；射孔竖直向间隔均匀设置，以射孔井为中心呈多级的放射状，射孔中填充骨料能够起到软土部分换填，同时还能有效的将异形夯锤产生的重力向地底进行传导，力的传递更深入；设置软土地基强夯施工装置能够根据实际的施工需求进行拼接，使得射孔效率更高，同时在射完孔后能够及时填充骨料，防止射孔因软土的流动性又被封闭导致施工效率低，进而影响强夯效果。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

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