本發(fā)明涉及一種軟土地基激振打井裝置及其施工方法，屬地基處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前，大面積軟土地基加固處理，采用降低地下水位，滿足降低土體含水量的條件后，采用強夯等動力加固以提高土體的承載力的方法，應(yīng)用廣泛；降低土體地下水位的方法一般采用井點降水、管井降水的方法來實現(xiàn)，在這兩種工藝中，其管井降水由于插入土體深度可達到20m以下，并依靠水力釋重的原理，降水深度可達到10m以下，為提高夯擊能創(chuàng)造了條件，因此管井降水結(jié)合動力加固方法正在被廣泛的應(yīng)用于軟土地基加固處理中。

管井降水由于其插入深度達到20m范圍，現(xiàn)插入管井的方法是采用鉆井機在需加固土體位置鉆入土體，在鉆進的同時，通過注入一定配比泥漿的漿液對已成井孔護壁，在鉆進到所需深度后，取出鉆桿，并投入已制備好的波紋管（波紋管采用高強度pvc管，通體管壁根據(jù)土質(zhì)條件設(shè)置濾孔，并包裹濾網(wǎng)，管體下部封堵），完成管井的插入土體，管井與周邊土體投入中粗砂后，需對管井進行清孔（洗井），直至抽出清水，管井施工完成。在實際施工中每一步驟對成井是否成功影響很大，其一，土質(zhì)條件對制漿配比要求，特別是流塑狀淤泥土，由于其靈敏度較高，漿液配比很難滿足該土層的護壁作用，因此在實際施工過程中，管井很難插入該層。其二，管井投入孔內(nèi)，周壁需回填中粗砂，在當(dāng)今條件下，一般均采用人工回填的方法，回填量大，勞動強度大，如遇偷工減料，則影響后續(xù)降水質(zhì)量。其三，在洗井過程中，需用大量的清水將進入管井內(nèi)的漿液置換成清水，直至管井內(nèi)潛水泵抽出清水，不僅浪費了大量的電力和人工，而且增加了施工成本。其四，采用鉆井機成孔，對土質(zhì)條件要求較高，如遇塊石或硬層土，很難成孔，鉆井速度大受影響，甚至無法鉆進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述不足，提供一種軟土地基激振打井裝置及其施工方法，利用激振錘連接打井鋼管插入土體形成所需的管井孔，大大提高了工效，不但成井速度快，且工藝可靠。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種軟土地基激振打井裝置，其特征在于它包括打井鋼管、振動錘、加壓錘以及降水井管；

所述打井鋼管豎向布置，所述打井鋼管的上端固定連接有法蘭盤，所述打井鋼管的上端橫向一側(cè)設(shè)置有加料口，所述打井鋼管的下端通過鉸鏈連接有管尖活頁，打井鋼管內(nèi)徑大于降水井管外徑；

所述振動錘連接于打井鋼管的法蘭盤上，振動錘的中孔與法蘭盤的中孔對應(yīng)；

所述加壓錘的頂部設(shè)置有吊環(huán)，吊環(huán)上連接起吊鋼繩；

加壓錘為圓柱體，其直徑小于打井鋼管內(nèi)徑大于降水井管外徑。

打井鋼管的內(nèi)徑以及法蘭盤的中孔尺寸≥500mm。

打井鋼管內(nèi)徑大于降水井管外徑200mm以上。

一種軟土地基激振打井裝置的施工方法，其特征在于首先將打井鋼管打入地下，在打井鋼管內(nèi)填滿中粗砂，然后提起打井鋼管，中粗砂形成砂井，然后再將打井鋼管打入砂井中，最后在打井鋼管中投入降水井管，取出打井鋼管即可。

一種軟土地基激振打井裝置的施工方法，其特征在于它包括以下步驟：

步驟一、組裝軟土地基激振打井裝置

步驟二、施打管井

2.1、打井鋼管對位，檢查管尖活頁處于閉合狀態(tài)，打井鋼管在振動錘的激振作用和自重條件下，下沉至所需深度，停止激振；

2.2、此時加料口在地面以上，向加料口中灌入中粗砂至打井鋼管滿管，然后在振動錘中孔落入加壓錘，同時在加料口中注水；

2.3、開啟振動錘緩緩提起打井鋼管，此時管尖活頁隨上部中粗砂的壓入而打開；加壓錘隨打井鋼管內(nèi)中粗砂下落，同時保持加料口的注水，以保證加料口內(nèi)的中粗砂落入打井鋼管內(nèi)，直至打井鋼管提出地面以上；打井鋼管之前對應(yīng)的地面以下區(qū)域完全被中粗砂填滿形成砂井；

步驟三、復(fù)打成孔：提起加壓錘，檢查打井鋼管的管尖活頁閉合后，對準(zhǔn)已形成砂井的孔內(nèi)，將打井鋼管再次打入所需深度，期間保持振動錘的激振；

3.1、打井鋼管打入所需深度后，停止激振，將降水井管穿過振動錘的中孔，投入打井鋼管內(nèi)，使降水井管到達所需深度；

3.2、再次向打井鋼管內(nèi)投入加壓錘，使得加壓錘抵住降水井管上端；

3.3、開啟振動錘，緩緩提起打井鋼管，加壓錘保持原位；

3.4、打井鋼管拔出地面后，吊起加壓錘，然后移動樁機進入下一管井點施打下一管井；

3.5、在降水井管內(nèi)投入潛水泵，通電后即可進行管井降水。

降水井管采用pvc波紋濾管，管徑為25cm～60cm，在pvc波紋濾管管壁設(shè)置濾孔，濾孔自上而下按0.2m～0.5間距等分布置，濾孔設(shè)置完成后在管壁外包裹80目的尼龍濾網(wǎng)2～3層，或用土工布置代。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、實施簡單，適用范圍廣

利用現(xiàn)有插板機，振動沉拔樁機更換打井鋼管即成激振打井裝置。利用振動錘的作用快速成孔，通過注水復(fù)打的方法，將中粗砂擠入周邊軟土中，形成砂濾層，保證了深層降水的質(zhì)量。

2、不受土質(zhì)條件影響，工藝先進可行

由于將已制備完成的波紋管直接投入打井鋼管內(nèi)，無需配比漿液護壁，因此無需考慮塌孔等因素產(chǎn)生的管井達不到所需深度問題；同時由于采用雙電機激振，無需考慮流塑狀淤泥層和塊石層等復(fù)雜地基對打井和成井效果的影響。在打井過程中，采用加壓錘對中粗砂加壓、對管井加壓的方法，保證了中粗砂和管井的置入深度，其工藝先進可靠。

3、施工時間短，速度快，成本低：

本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)打井工藝相比，采用鉆井機施打20m深的管井正常條件下一般可施工5~6口井/天，每臺機需配4個工人操作；而本打井機一臺可施打管井20口/天，每臺機配3個工人操作。且井壁因復(fù)打而使中粗砂均勻的擠入周邊土體，形成自上而下的過水濾層，相比傳統(tǒng)管井人工投入不但速度快，而且降水效果明顯。

4、環(huán)保無污染，施工場地文明

由于采用激振成孔的方法，復(fù)打成井的方法，無需制漿護壁和清孔，因此場地可保持整潔無泥漿，為文明施工創(chuàng)造條件。

5、深層降水，效率高，加固效果明顯

該發(fā)明在施工過程中，輔以降水密封墻、管井降水及淺層動力固結(jié)，使土體物理力學(xué)指標(biāo)得到大大的改變，特別是對夾層土的加固處理，其降水效果更加明顯。其降水深度可通過激振管的置入深度控制，便于施工過程的監(jiān)督和管理，提高軟弱地基的承載力奠定了堅實的基礎(chǔ)。因此，該方法適用于道路、場地、地下管道等的加固處理。

本發(fā)明軟土地基激振打井裝置及其施工方法主要解決現(xiàn)有鉆井機械無法適應(yīng)復(fù)雜場地的降水施工要求。由于采用振動成孔、鋼管護壁的方法，因此可適應(yīng)不同土質(zhì)打井施工；由于采取復(fù)打成井的工藝，中粗砂被均勻的擠密在孔壁，形成自上而上完整的濾水層，為降低地下水位、降低土體含水量奠定了基礎(chǔ)。本發(fā)明可操作性強，簡便實用，工藝先進，應(yīng)用前景極為廣闊。

附圖說明

圖1為打井鋼管的示意圖。

圖2為加壓錘的示意圖。

圖3為管內(nèi)灌中粗砂剖面示意圖。

圖4為管內(nèi)置井示意圖。

其中：

打井鋼管1、法蘭盤1.1、加料口1.2、管尖活頁1.3

加壓錘2、吊環(huán)2.1、起吊鋼繩2.2

降水井管3

中粗砂4。

具體實施方式

參見圖1-圖4，本發(fā)明涉及的一種軟土地基激振打井裝置，它包括打井鋼管1、振動錘、加壓錘2以及降水井管3；

所述打井鋼管1豎向布置，所述打井鋼管1的上端固定連接有法蘭盤1.1，打井鋼管1的內(nèi)徑以及法蘭盤1.1的中孔尺寸≥500mm，所述打井鋼管1的上端橫向一側(cè)設(shè)置有加料口1.2，所述打井鋼管1的下端通過鉸鏈連接有可開合的管尖活頁1.3。打井鋼管長度根據(jù)地質(zhì)報告及設(shè)計所需的井深確定，打井鋼管1內(nèi)徑大于降水井管外徑200mm以上。

施工時，打井鋼管1可連接插板機、振動沉拔樁機等。

所述振動錘為有中孔的雙電機振動錘，振動錘通過法蘭盤1.1與打井鋼管1連接，振動錘的中孔與法蘭盤1.1的中孔對應(yīng)；所述振動錘采用dzj-60振動錘，其電機功率為30kw×2的中孔激振錘，其中孔直徑需≥500mm。

所述加壓錘2的頂部設(shè)置有吊環(huán)2.1，吊環(huán)2.1上連接起吊鋼繩2.2。

加壓錘為圓柱體，其直徑小于打井鋼管大于降水井管，并通過起吊鋼繩連接卷揚機可上升或下落，其主要作用是使置入打井鋼管中的中粗砂或降水井管不隨打井鋼管的提起而上升。

一種軟土地基激振打井裝置的施工方法，它包括以下步驟：

步驟一、組裝軟土地基激振打井裝置

將振動錘連接于打井鋼管的上端；

步驟二、施打管井，振動錘連接在樁機上，確認完好無誤后，即可進行打井施工；

2.1、打井鋼管對位，檢查管尖活頁處于閉合狀態(tài)，根據(jù)設(shè)計要求開啟激振錘，打井鋼管在振動錘的激振作用和自重條件下，下沉至所需深度，停止激振；

2.2、此時加料口在地面以上，向加料口中灌入中粗砂4至打井鋼管滿管，然后在振動錘中孔落入加壓錘，同時在加料口中注水；

2.3、開啟振動錘緩緩提起打井鋼管，此時管尖活頁隨上部中粗砂的壓入而打開；加壓錘隨打井鋼管內(nèi)中粗砂下落，同時保持加料口的注水，以保證加料口內(nèi)的中粗砂落入打井鋼管內(nèi)，直至打井鋼管提出地面以上；打井鋼管之前對應(yīng)的地面以下區(qū)域完全被中粗砂填滿形成砂井。

步驟三、復(fù)打成孔：提起加壓錘，檢查打井鋼管的管尖活頁閉合后，對準(zhǔn)已形成砂井的孔內(nèi)，將打井鋼管再次打入所需深度，期間保持振動錘的激振；

3.1、打井鋼管打入所需深度后，停止激振，將降水井管穿過振動錘的中孔，投入打井鋼管內(nèi)，使降水井管到達所需深度；

3.2、再次向打井鋼管內(nèi)投入加壓錘，使得加壓錘抵住降水井管上端；

3.3、開啟振動錘，緩緩提起打井鋼管，加壓錘保持原位；

3.4、打井鋼管拔出地面后，吊起加壓錘，然后移動樁機進入下一管井點施打下一管井。

3.5、在降水井管內(nèi)投入潛水泵，通電后即可進行管井降水。

降水井管采用pvc波紋濾管，管徑為25cm～60cm，在pvc波紋濾管管壁設(shè)置濾孔，濾孔自上而下按0.2m～0.5間距等分布置，濾孔設(shè)置完成后在管壁外包裹80目的尼龍濾網(wǎng)2～3層，或用土工布置代。管井布置可根據(jù)地質(zhì)條件及土的滲透系數(shù)確定，一般為15m×15m，管井入土深根據(jù)需加固深度確定。