一种沿海滩涂地区排水板引孔设备及施工方法与流程

1.本发明涉及路基基地加固施工领域，特别是一种沿海滩涂地区排水板引孔设备及施工方法。


背景技术：

2.该发明主要用于沿海滩涂地区的塑料排水板的打设，沿海滩涂地区部分地质在原地面以下0～3.2m为灰黑色，饱和，呈软塑状，含少量砂粒及少量贝壳碎屑，为淤泥质粉质粘土；3.2～6m为承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩层，厚度大致为2～3m；6～11.9为深灰色，灰黑色，饱和，松散，级配一般为淤泥质砂，通过试桩，sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，在这种情况下，传统水泥搅拌桩施工技术无法进行施工。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对现有技术在处理软基时存在的传统的定载振动压入打入动力工艺施工依然在5m左右处施工困难大且耗时时间长，无法正常作业的问题，提供一种沿海滩涂地区排水板引孔设备及施工方法。
4.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
5.一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，包括打桩机本体，所述打桩机本体为钢板桩打桩机，所述打桩机本体前臂连接有打桩锤，所述打桩锤下端连接有引孔装置，所述引孔装置与所述打桩锤之间通过卡头连接，所述卡头内设有水平板，所述水平板上端与所述打桩锤之间通过一竖向设置的中竖板连接，所述水平板下端与所述引孔装置连接，所述引孔装置包括实心钢钎；
6.打桩机本体：该打桩机本体实为钢板桩打桩机且设备型号336d；
7.引孔装置：该引孔装置为实心钢钎，所示引孔装置采用了合金材料和热处理工艺。
8.本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，通过在沿海滩涂地区的引孔工作中使用打桩机，来规避传统定载振动压入打入动力工艺施工依然在5m左右处施工困难大且耗时时间长，无法正常作业的问题，由于该沿海滩涂地区地质多为细圆砾土层及风化花岗岩岩层，若使用钢板桩打桩机且按照常规钢板桩打设的操作流程，可轻松穿透承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩岩层方便排水板打设，使得后续引孔更加的方便，且该打桩机与引孔用的引孔装置通过卡头连接，由于卡头将引孔装置与打桩机连接成一个整体，而卡头包括水平板以及中竖板，来与打桩机和引孔装置连接，该措施使得打桩机在进行引孔作业的时候有较好的连接稳定性，避免出现打桩机多次将引孔装置下插进滩涂地区后其打桩机与引孔装置发生脱落，相较于传统sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，在这种情况下，传统水泥搅拌桩施工技术无法进行施工，而本发明设计的打桩机利用打桩机本体、打桩锤以及引孔装置，通过打桩机本体的运动带动打桩锤，再通过打桩锤带动下方的引孔装置进行竖向运动产生较大的冲击力和振动力，破碎岩层并形成孔道，从而降低塑料排水板的施工难度，在该沿海滩涂地区塑料排水板的敷设过程中使用该引孔设备加快
了孔的引制并能轻松将孔引至5m以下，缩短工期，提高工程质量，同时可以避免使用爆破等方法对环境造成污染和噪音干扰。
9.作为本发明的优选方案，所述水平板与所述中竖板的连接处设有至少四个第一加强筋，所述水平板与所述引孔装置的连接处同样设有至少四个第二加强筋，这样设置使得卡头与引孔装置和打桩锤连接更加稳定。
10.作为本发明的优选方案，所述引孔装置本体为引孔钢钎。
11.作为本发明的优选方案，所述水平板与所述中竖板、所述水平板与所述引孔装置、所述第一加强筋与所述水平板和所述中竖板以及所述第二加强筋与所述水平板和所述引孔装置的连接均为焊接，这样设置使得连接更加稳固。
12.一种沿海滩涂地区排水板引孔施工方法，包括所述一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，该方法如下：
13.s1.对施工区域进行测量放样，对路基段塑料排水板施工范围进行桩位放线，随后对施工的工作面进行清理以及修整，清理工作包括(先对积水进行排除，随后清除淤泥土换填粗粒土，使用推土机进行平整，并用平地机修整出设计坡度，对面层松散部分使用压路机碾压密实，达到封水、排水作用，保证引孔机械及塑料排水施工机械施工)；
14.s2.待施工区域清理完毕后，铺设第一土工格栅以及摊铺下层砂垫层，铺设第一土工格栅，两边各留不小于1m，待填筑下层砂砾垫层后，回折覆裹其上，并且采用双向拉伸格栅，对于下层砂垫层摊铺是在场地平整好后，摊铺25cm厚砂砾垫层；
15.s3.准备工作完毕开始引孔测量定位，引孔定位误差控制在
±
30mm范围内，垂直度容许偏差不大于1.5％，符合要求后由专业指挥人员指挥引孔机械就位，引孔完毕后，挪机继续引下一孔；
16.s4.定位完毕，采用打桩机本体进行工作，通过打桩机本体、打桩锤以及引孔装置进行引孔；
17.s5.引孔完毕后，施工设备开始插打塑料排水板，打入动力采用定载振动压入的方法，一直打到设计要求的深度，其中插板机技术参数如下：设备型号ztl30-30，最大打孔深度：35米，插杆直径133mm，振动锤型号：dz30，卷扬机功率：30kw，电源功h率：100kw，桩架形式：履带式行走，设备尺寸：35.8x6.8x6m，整机重量：24.2吨。
18.塑料排水板材料确认：宽度100mm、厚度4mm、单位重量为96g/m、纵向排水量不小于30cm3/s(侧压力350kpa)、复合体抗拉强度大于1.2kn/cm、有效孔径小于0.075mm、滤膜干态纵向抗拉强度不小于40n/cm(延伸率10％)、滤膜湿态横向抗拉强度不小于30n/cm(延伸率15％，浸水24h)；
19.插打塑料排水板时，当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为
±
30mm)，则应弃置该孔而拔管移位(相距45cm左右)，重新引孔并施打塑料排水板；
20.s6.待插打塑料排水板完成，摊铺上层砂垫层以及铺设第二土工格栅。
21.本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔施工方法，由于传统敷设塑料排水板的方法在沿海滩涂地区，而沿海滩涂地区部分地质在原地面以下0～3.2m为灰黑色，饱和，呈软塑状，含少量砂粒及少量贝壳碎屑，为淤泥质粉质粘土；3.2～6m为承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩层，厚度大致为2～3m；6～11.9为深灰色，灰黑色，饱和，松散，级配
一般，为淤泥质砂，所以通过传统的水泥搅拌桩技术进行试桩，采用sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，这使得传统的方法无法进行施工，以及采用塑料排水板进行地基加固，而传统的定载振动压入打入动力工艺施工依然在5m左右施工困难大耗时长，而本发明采用上述的沿海滩涂地区排水板引孔设备(即改装后的钢板桩打桩机)对施工地区先进行引孔随后采用履带式插板机进行排水板的打设，在完成地基加固、保证施工安全和质量的基础上最大程度的缩短了塑料排水板施工的时间，有效提高作业效率，大大节约了工期，并且减少了能耗。
22.作为本发明的优选方案，所述s4步骤中的引孔方法具体为使所述引孔装置对准指定位置中心处，随后将所述引孔装置依次下插到土层及石层(淤泥质粉质粘土层、细圆砾土层及风化花岗岩层)、直至所述引孔装置下插到所述塑料排水板设计深度后拔出，完成引孔。
23.作为本发明的优选方案，所述s1步骤中对施工的工作面进行清理以及修整为：先对积水进行排除，随后清除淤泥土换填粗粒土，使用推土机进行平整，并用平地机修整出设计坡度，对面层松散部分使用压路机碾压密实，达到封水、排水作用，保证引孔机械及塑料排水施工机械施工。
24.作为本发明的优选方案，所述s4步骤中采用打桩机本体进行打孔前的测量定位误差需控制在
±
30mm范围内，垂直度容许偏差不大于1.5％，符合要求后由专业指挥人员指挥引孔机械就位，引孔完毕后，挪机继续引下一孔。
25.作为本发明的优选方案，所述步骤s5中所述塑料排水板在插打时，当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为
±
30mm)，则应弃置该孔而拔管移位(相距45cm左右)，重新引孔并施打塑料排水板。
26.作为本发明的优选方案，所述s5步骤中插打塑料排水板时，采用履带式插板机进行插打，插板机技术参数如下：
27.设备型号ztl30-30，最大打孔深度：35米，插杆直径133mm，振动锤型号：dz30，卷扬机功率：30kw，电源功率：100kw，桩架形式：履带式行走，设备尺寸：35.8x6.8x6m，整机重量：24.2吨；
28.塑料排水板材料确认：
29.宽度100mm、厚度4mm、单位重量为96g/m、纵向排水量不小于30cm3/s(侧压力350kpa)、复合体抗拉强度大于1.2kn/cm、有效孔径小于0.075mm、滤膜干态纵向抗拉强度不小于40n/cm(延伸率10％)、滤膜湿态横向抗拉强度不小于30n/cm(延伸率15％，浸水24h)；
30.插打塑料排水板时，当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为
±
30mm)，则应弃置该孔而拔管移位(相距45cm左右)，重新引孔并施打塑料排水板。
31.作为本发明的优选方案，所述s6步骤中摊铺上层砂砾垫层需要在整段软土地基插板结束后，应均匀等厚铺设，并按要求覆盖塑料排水板，采用压路机静压6～8遍，并检查其压实度。
32.作为本发明的优选方案，所述步骤s3中在引孔施工的时候起引孔装置垂直度偏差应不大于
±
1.5％，方便下一步插板机施工。
33.作为本发明的优选方案，打设排水板时应保持排水板入土的连续性，严禁出现泥
土和杂物进入导管、扭结、断裂、撕破滤膜和滤膜污染等现象，拔管时应将塑料排水板锚定在孔底，防止带出排水板，当带出长度大于0.5m或发现断裂时必须在旁边重新补打；连续两次带出塑料排水板长度大于0.5m时，应停止施工，待查明原因后再进行使用。
34.作为本发明的优选方案，打设时回带长度不得超过500mm，且回带的根数不宜超过打设根数的5％。
35.作为本发明的优选方案，应检查每根排水板的施工情况，符合验收标准时方可移机，打设下一根，否则须在临近排水板位处补打。
36.作为本发明的优选方案，打入地基的塑料排水板应为整板，不允许接长。
37.作为本发明的优选方案，塑料排水板施工完，剪断塑料排水板时，下层砂垫层以上的外露长度应大于15cm。
38.作为本发明的优选方案，打设后应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂子回填密实，回填后3-5天内重新补填2-3次砂砾石，直至密实，不得污染外露的排水板，外露的排水板应妥善保护，不得曝晒过久，工后应按排水板总数5％进行抽样检验，合格后应及时采用砂砾石垫层仔细填满打设板周围形成的孔洞，将塑料排水板埋置于垫层内，再进行下一步施工。
39.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
40.1、本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，通过使用卡头将引孔装置与打桩机连接成一个整体，而卡头包括水平板以及中竖板，来与打桩机和引孔装置连接，使得连接稳定的同时还降低了成本，通过在打桩锤下连接引孔装置的方式，使得引孔时穿透力增大，保证了工程质量，传统sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，在这种情况下，传统水泥搅拌桩施工技术无法进行施工，而本发明设计的打桩机利用打桩机本体、打桩锤以及引孔装置产生较大的冲击力和振动力，破碎岩层并形成孔道，从而降低塑料排水板的施工难度，缩短工期，提高工程质量，同时可以避免使用爆破等方法对环境造成污染和噪音干扰。
41.2、本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔施工方法，由于传统敷设塑料排水板的方法在沿海滩涂地区，而沿海滩涂地区部分地质在原地面以下0～3.2m为灰黑色，饱和，呈软塑状，含少量砂粒及少量贝壳碎屑，为淤泥质粉质粘土；3.2～6m为承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩层，厚度大致为2～3m；6～11.9为深灰色，灰黑色，饱和，松散，级配一般，为淤泥质砂，所以通过传统的水泥搅拌桩技术进行试桩，采用sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，这使得传统的方法无法进行施工，以及采用塑料排水板进行地基加固，而传统的定载振动压入打入动力工艺施工依然在5m左右施工困难大耗时长，而本发明采用上述的沿海滩涂地区排水板引孔设备(即改装后的钢板桩打桩机)对施工地区先进行引孔随后采用履带式插板机进行排水板的打设，在完成地基加固、保证施工安全和质量的基础上最大程度的缩短了塑料排水板施工的时间，有效提高作业效率，大大节约了工期，并且减少了能耗。
附图说明
42.图1是本发明打桩机的结构示意图；
43.图2是图1a处局部放大图；
44.图3是本发明的施工引孔步骤流程图；
45.图4是本发明的第一土工格栅、下层砂垫层、上层砂垫层、第二土工格栅的铺设示意图。
46.图标：1-打桩机本体；2-打桩锤；3-引孔装置；4-卡头；5-中竖板；6-水平板；7-第一加强筋；8-第二加强筋；9-第一土工格栅；10-下层砂垫层；11-上层砂垫层；12-第二土工格栅。
具体实施方式
47.下面结合附图，对本发明作详细的说明。
48.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
49.实施例1
50.如图1所示的一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，包括打桩机本体1，其特征在于，所述打桩机本体1为钢板桩打桩机，所述打桩机本体1前臂连接有打桩锤2，所述打桩锤2下端连接有引孔装置3，所述引孔装置3与所述打桩锤2之间通过卡头4连接，所述卡头4内设有水平板6，所述水平板6上端与所述打桩锤2之间通过一竖向设置的中竖板5连接，所述水平板6下端与所述引孔装置3连接，所述引孔装置3包括实心钢钎；
51.打桩机本体1：该打桩机本体1实为钢板桩打桩机且设备型号336d；
52.引孔装置3：该引孔装置3为实心钢钎，所示引孔装置3采用了合金材料和热处理工艺：
53.通过打桩机本体1前臂连接的打桩锤2进行往复运动，使得打桩锤2下端通过卡头4连接的引孔装置3随之一起运动，从而完成引孔装置3的引孔工作。
54.其上述的水平板6与所述中竖板5的连接处设有至少4个第一加强筋7，所述水平板6与所述引孔装置3的连接处同样设有至少4个第二加强筋8，这样通过第一加强筋7使得水平板6与中竖板5的连接更加的稳固，还设有第二加强筋8使得水平板6与引孔装置3的连接更加稳固，如图2所示。
55.其上述的引孔装置3本体为引孔钢钎，且钢钎钎杆采用合金材料和特殊热处理工艺，质量可靠，成本低廉，保证实现引孔操作，增加钎杆使用寿命。
56.其上述的水平板6与中竖板5的连接均为焊接、所述水平板6与所述引孔装置3的连接均为焊接、所述第一加强筋7与所述水平板6和所述中竖板5的连接均为焊接以及所述第二加强筋8与所述水平板6和所述引孔装置3的连接均为焊接，使得连接更加的方便稳固。
57.本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔设备3，通过使用卡头4将引孔装置3与打桩机连接成一个整体，而卡头4包括水平板6以及中竖板5，来与打桩机和引孔装置3连接，使得连接稳定的同时还降低了成本，通过在打桩锤2下连接引孔装置3的方式，使得引孔时穿透力增大，保证了工程质量，且传统sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，在这种情况下，传统水泥搅拌桩施工技术无法进行施工，而本发明设计的打桩机利用打桩机本体1、打桩锤2以及引孔装置3产生较大的冲击力和振动力，破碎岩层并形成孔道，从而降低塑料排水板的施工难度，缩短工期，提高工程质量，同时可以避免使用爆破等方法对环境造
成污染和噪音干扰。
58.实施例2
59.如图3-4所示的一种沿海滩涂地区排水板引孔施工方法，包括实施例1所述的一种沿海滩涂地区排水板引孔设备，该方法如下：
60.s1.对施工区域进行测量放样，根据线路复测成果，对本路基段塑料排水板施工范围进行桩位放线，随后对施工的工作面进行清理以及修整，保证后续引孔工作以及塑料排水板的施工；
61.s2.待施工区域清理完毕后，铺设第一土工格栅9以及摊铺下层砂垫层10，且先铺设第一土工格栅9(铺设土工格栅两边各留不小于1m)，等到下层砂垫层10铺设好后，将第一土工格栅9预留的部分回折并覆盖在下层砂垫层10上方；
62.s3.准备工作完毕开始引孔测量定位；
63.s4.定位完毕，采用打桩机本体1进行工作，通过打桩机本体1、打桩锤2以及引孔装置3进行引孔；
64.s5.引孔完毕后，施工设备开始插打塑料排水板，打入动力采用定载振动压入的方法，一直打到设计要求的深度；
65.s6.待插打所述塑料排水板完成，摊铺上层砂砾垫层11以及铺设第二土工格栅12。
66.其上述的s1步骤中对施工的工作面进行清理以及修整为：先对积水进行排除，随后清除淤泥土换填粗粒土，使用推土机进行平整，并用平地机修整出设计坡度，对面层松散部分使用压路机碾压密实，达到封水、排水作用，保证引孔机械及塑料排水施工机械施工。
67.其上述的s4步骤中的引孔方法具体为使所述引孔装置3对准指定位置中心处，随后将所述引孔装置3依次下插到淤泥质粉质粘土层、细圆砾土层及风化花岗岩层、直至所述引孔装置3下插到所述塑料排水板设计深度后拔出，完成引孔。
68.其上述的s4步骤中采用打桩机本体1进行打孔前的测量定位误差需控制在
±
30mm范围内，垂直度容许偏差不大于1.5％，符合要求后由专业指挥人员指挥引孔机械就位，引孔完毕后，挪机继续引下一孔。
69.其上述的步骤s5中所述塑料排水板在插打时，当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜，则应弃置该孔而拔管移位，重新引孔并施打塑料排水板。
70.其上述的s6步骤中摊铺上层砂砾垫层11需要在整段软土地基插板结束后，应均匀等厚铺设，并按要求覆盖塑料排水板，采用压路机静压6～8遍，并检查其压实度。
71.其上述的步骤s5中插打塑料排水板采用履带式插板机进行插打，且插板机以及排水板的选择如下：
72.插板机选择：
73.设备型号ztl30-30，最大打孔深度：35米，插杆直径133mm，振动锤型号：dz30，卷扬机功率：30kw，电源功率：100kw，桩架形式：履带式行走，设备尺寸：35.8x6.8x6m，整机重量：24.2吨；
74.塑料排水板材料确认：
75.宽度100mm、厚度4mm、单位重量为96g/m、纵向排水量不小于30cm3/s(侧压力350kpa)、复合体抗拉强度大于1.2kn/cm、有效孔径小于0.075mm、滤膜干态纵向抗拉强度不小于40n/cm(延伸率10％)、滤膜湿态横向抗拉强度不小于30n/cm(延伸率15％，浸水24h)；
76.插打塑料排水板时，当碰到地下障碍物而不能继续打进或使孔体倾斜(塑料排水板平面位置允许偏差为
±
30mm)，则应弃置该孔而拔管移位(相距45cm左右)，重新引孔并施打塑料排水板。
77.其上述的步骤s5中打插排水板后应检查每根排水板的施工情况，符合验收标准时方可移机，打设下一根，否则须在临近排水板位处补打。
78.其上述的步骤s5中通过插板机打入地基的塑料排水板应为整板，不允许接长。
79.其上述的步骤s6中在塑料排水板施工完，剪断塑料排水板时，下层砂垫层10以上的外露长度应大于15cm。
80.其上述的步骤s6中打设塑料排水板后应及时清除排水板周围带出的泥土并用砂子回填密实，回填后3-5天内重新补填2-3次砂砾石，直至密实，不得污染外露的排水板，外露的排水板应妥善保护，不得曝晒过久，工后应按排水板总数5％进行抽样检验，合格后应及时采用砂砾石垫层仔细填满打设板周围形成的孔洞，将塑料排水板埋置于垫层内，再进行下一步施工。
81.本发明为一种沿海滩涂地区排水板引孔施工方法，由于传统敷设塑料排水板的方法在沿海滩涂地区，而沿海滩涂地区部分地质在原地面以下0～3.2m为灰黑色，饱和，呈软塑状，含少量砂粒及少量贝壳碎屑，为淤泥质粉质粘土；3.2～6m为承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩层，厚度大致为2～3m；6～11.9为深灰色，灰黑色，饱和，松散，级配一般，为淤泥质砂，所以通过传统的水泥搅拌桩技术进行试桩，采用sjb-5型深层搅拌机在钻进5m左右处无法再钻进，这使得传统的方法无法进行施工，以及采用塑料排水板进行地基加固，而传统的定载振动压入打入动力工艺施工依然在5m左右施工困难大耗时长，而本方法先对需要施工的道路进行测量放样并清理需要施工的工作面，待对道路的处理完毕后开始铺设第一土工格栅9，在场地平整好后铺设下层砂垫层10，随后开始就位引孔并打设塑料排水板，完毕后在施工区摊铺上层砂垫层11并铺设第二土工格栅12，这样使得即使在遇到承载力大于200kpa的细圆砾土层及风化花岗岩层也能够使塑料排水板达到设计的孔深，并且使用土工格栅与塑料排水板配合使用，增加了土层的隔离、排水、加筋功能，这样可以提高路基的强度和刚度，防止砂垫层与下层土混合，而本发明还采用上述的沿海滩涂地区排水板引孔设备(即改装后的钢板桩打桩机)对施工地区先进行引孔随后采用履带式插板机进行排水板的打设，在完成地基加固、保证施工安全和质量的基础上最大程度的缩短了塑料排水板施工的时间，有效提高作业效率，大大节约了工期，并且减少了能耗施工作业廉价、低碳、环保，施工机械采用钢板桩打桩机改装而成，造价少，噪音低，作业时不扰民且与传统工艺相比，虽然需要增加引孔设备，但是大大缩短了工期，工程产品更快的投入使用，有着较好的经济效益。
82.实施例3
83.同一施工地区采用传统方案施工与采用本发明方案施工对比，对比表格如下：
84.[0085][0086]
由上表可知传统施工方案打插100根排水板需要花费5个小时，而本发明的施工方案打插100根排水板需要3个小时，在打插100根排水板的时间上缩短了40％，成本从原来的15.77万元减少至10.72万元，成本减小了约32％，工期从原来的30天缩短为13天，工期缩短了约56％。
[0087]
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。