一种步履移动式插设机及大面积超软弱地基快速加固法

摘要

本发明公开了一种步履移动式插设机，包括纵向浮台、横向辅助浮台、浮台移动支撑梁、插设系统移动支撑梁、插设系统及液压系统。本发明还公开了采用如上步履移动式插设机在超软弱土地基上行走并插设竖向排水系统的大面积超软弱土地基快速排水固结法。与以往的软基加固法相比，本发明的大面积超软弱土地基加固法无需浅表层预处理，深层地基处理也无需铺设排水砂垫层，可以对超软弱土一次处理到位，可以使施工期缩短，成本降低。特别是无需铺设砂垫层，不受砂源条件限制，对降低成本、保护环境均有着重要的意义。

说明书

技术领域

本发明涉及建筑工程、港口工程、公路和桥梁工程等技术领域，具体涉及应用于 大面积超软弱地基的插设机及大面积超软弱地基的快速加固方法。

背景技术

随着国民经济的发展和城市化的迅速扩张，各个沿海城市都在大力发展沿海经济 带和临海工业区，在近海滩涂上围海造地的工程越来越多。围海造地吹填砂较理想， 加固技术简易而且加固成本较低，但由于砂源紧缺，难以满足围海造陆工程所需大量 吹填砂的要求，而且砂土价格昂贵。近年来，围海造地通常结合航道清淤、疏浚工程， 采用疏浚土作为围海造陆的填土，解决了清淤工程抛填场地问题，又解决了围海造陆 工程的吹填材料来源困难问题。

疏浚土主要材料是淤泥，通绞吸船等机械吹填至施工场地后，往往在表面形成超 软弱土，含水量极高，通常达100％～300％，处于流动状态；而且吹填土以下也广泛 分布着深厚的软粘土土层，该土层具有含水量高、压缩性大、强度及承载力低等特点， 道路、集装箱堆场以及各种设施的建设都将在这些软土地基上进行，因此在进行正式 使用施工之前必须对地基进行加固处理，才能把围海造陆所得的土地作为建设用地。

由于吹填淤泥土区域表层为超软弱土，处于流动状态，强度及承载力极低，各种 施工设备都将陷入超软弱土之中，无法进行排水砂垫层、塑料排水板或袋装砂井等常 规加固工艺的施工。针对上述难题，近来年出现了浅表层处理，常见的浅表层处理方 法主要有(1)自然晾晒处理，缺点是施工效率低，施工工期长；(2)在超软弱土(浮 泥～淤泥)上铺设编织布、荆芭和数层土工格栅等施工危险性高，而且形成不均匀地 基，工后差异沉降大；(3)浅表层真空预压快速加固法等，加固效果良好，但成本高。 在经浅表层快速加固处理后，仍要进行二次处理方法。

发明内容

本发明的目的在于弥补现有技术的不足，实现超软弱土地基快速、低价、高效处 理的难题，提供一种可应用于大面积超软弱地基的步履移动式插设机。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述步履移动式插设机的大面积超软弱地 基快速加固法。

为了达到上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种步履移动式插设机， 包括

纵向浮台，浮台表面设置有纵向导轨，及

横向辅助浮台，及

浮台移动支撑梁，所述浮台移动支撑梁两端设有底轮，可滑行于所述纵向导轨， 浮台移动支撑梁还设有沿梁方向的横向导轨，所述纵向浮台通过连接机构连接于所述 浮台移动支撑梁且可相对于所述横向辅助浮台作竖向升降运动，所述横向辅助平台通 过连接机构悬挂于所述浮台移动支撑梁下方且可相对于所述浮台移动支撑梁作竖向 升降运动，并可沿所述横向导轨作水平横向移动；及

插设系统移动支撑梁，所述插设系统移动支撑梁两端设有底轮，可滑行于所述纵 向导轨，所述插设系统移动支撑梁表面设置有沿梁方向的横向移动导轨；及

安设于所述插设系统移动支撑梁上并可滑行于所述横向移动导轨的插设系统；及

液压系统，所述液压系统含有液压回路，所述液压回路包括用于驱动所述浮台作 纵向及竖向升降运动的、及用于驱动所述辅助浮台作水平横向移动或竖向升降运动的 液压装置。

作为一种实施方式，所述浮台或辅助浮台是由型钢焊接围合成组合框架式箱体单 元，并由若干个所述箱体单元续接构成。

具体地，所述插设系统包括滑行于所述横向移动导轨的插设车及安置于插设车上 的插设装置。

进一步地，所述插设系统还包括用于稳定插设装置的立架。

可选地，所述插设装置采用液压式或振动式或静压-变速式插设机械。

一种大面积超软弱土地基快速排水固结法，包括以下操作步骤：

(1)采用如权利要求1～5所述的步履移动式插设机在超软弱土地基上行走并插设竖 向排水系统，所述竖向排水系统为排水板、滤管、盲沟、软式透水管、袋装砂井、砂 袋等；

(2)在泥面上铺设水平向排水系统，水平排水系统由水平排水管路和抽真空系统组 成；

(3)将竖向排水系统端头与水平排水管路连接，将上述水平竖向连接系统埋入泥面 0.5～1m地表下；

(4)对抽真空系统进行抽真空，待超软弱土地基表层形成硬壳层后，在泥面铺设1～3 层密封膜，并在加固区边界将密封膜埋入泥面以下不小于0.8m。

(5)继续对抽真空系统进行抽真空至满足沉降和固结度要求，或进行真空联合堆载 预压地基处理、真空卸载后强夯处理。

其中，所述水平排水管路可以选用滤管、盲沟、软式透水管等的一种或若干种， 管外包一层无纺布。

其中，所述抽真空系统可选用真空射流泵或潜水泵。

本发明的步履移动式插设机，可以直接在超软弱土地基上纵横向行走施工作业， 并能一次插设深度穿透吹填土层和下卧软土层，满足地基处理深度要求，，并且能够 自行进行纵横向快速移动，有效克服了常规插设施工时承载力不足问题，从而解决以 往必须进行浅表层处理的缺点，得以顺利地实施排水固结法处理大面积超软弱土地 基。

与以往的软基加固法相比，本发明的大面积超软弱土地基加固法无需浅表层预处 理，深层地基处理也无需铺设排水砂垫层，可以对超软弱土一次处理到位，可以使施 工期缩短，成本降低。特别是无需铺设砂垫层，不受砂源条件限制，对降低成本、保 护环境均有着重要的意义。

本发明具有以下一些优点：

(1)在超软弱土地基上，无需进行浅表层预处理或铺设土工垫层，无需吃水深 度，可以直接在超软弱土地基上纵横向行走施工作业。灵活性好，浮力大，稳定性好， 具有足够的抗风能力。

(2)一次插设深度可穿透吹填土层和下卧软土层，满足地基处理深度要求，插 设装置定位准确，插设的间距和倾角能控制在允许误差范围内。

(3)应用范围厂，地基处理造价低，施工速度快，操纵方便、自动化程度较高、 工期短等。本地基处理加固法无需铺设砂垫层，尤其适用于砂源紧缺地区。

附图说明

图1为本发明的步履移动式插设机俯向示意图。

图2为采用步履移动式插设机插竖向排水系统示意图。

图3为大面积超软弱土地基快速加固法示意图。

图4为采用联合堆载预压法加固软土地基示意图。

图5为卸载后采用强夯机械固结软基的示意图。

图中：1待处理地基；2原泥面；3步履移动式插设机；4竖向排水系统；5导轨； 6浮台；7辅助浮台；8插设装置；9插设车；10插设系统移动支撑梁；11浮台移动 支撑梁；12立架；14土工布；15密封膜；16水平排水管路；17抽真空系统；18堆 载预压；19强夯机械；20大面积超软弱土地基快速加固法处理后地表面；21液压系 统。

具体实施方法

如图1所示为本发明的步履移动式插设机。纵向浮台6表面设置有纵向导轨5。 纵向浮台6架设于浮台移动支撑梁11之下，浮台移动支撑梁11两端设有底轮，可滑 行于纵向浮台表面的纵向导轨。浮台移动支撑梁11还设有沿梁方向的横向导轨。辅 助浮台7安设于浮台移动支撑梁下方，可沿梁方向的横向导轨作水平横向移动，除此 之外，辅助浮台7还可相对于浮台移动支撑梁作竖向升降运动。纵向浮台6或横向辅 助浮台7是由型钢焊接围合成组合框架式箱体单元，再由若干个所述箱体单元续接构 成。

浮台之间架设有插设系统移动支撑梁10，插设系统移动支撑梁两端设有底轮，可 滑行于纵向浮台表面的纵向导轨5。插设系统移动支撑梁10表面设置有沿梁方向的横 向移动导轨。插设车9可沿该横向移动导轨滑行。插设车9上设置有插设装置8。由 于插设系统移动支撑梁10可沿导轨5作前后方向的纵向移动，而插设车可沿插设系 统移动支撑梁10左右横向移动，由此插设装置8可沿纵、横方向移动进行插设作业。

此外，为了保证插设装置在操作时不偏位、保持竖直，还设有立架。插设装置可 选用现用的插设装置，如液压式或振动式插设机械，在此不作赘述。

液压系统21包括液压回路，液压回路上设置有液压装置，该液压装置用于驱动横 向辅助浮台7作水平横向移动或作竖直升降运动，及驱动纵向浮台6作纵向移动、 横向移动及竖直升降运动。液压系统的设置位置、液压装置对纵向浮台及横向辅助 浮台的驱动的机构连接方式可采用现有的机械连接及液压缸实现，均为现有技术， 且装配位置按实际施工情况而定，在此不作赘述。

具体操作如下：

进行纵向移动时，通过液压系统将辅助浮台7压入超软弱土地基1中，其产生的 浮力可以顶起浮台6和插设系统，利用液压系统将浮台6纵向移动一定距离，然后通 过液压系统将浮台6压入超软弱土地基中，同时提升辅助浮台7，使辅助浮台7处于 悬挂在浮台横向移动支撑梁11，此时步履移动式插设机由浮台6支撑，将辅助浮台7 与浮台横向移动支撑梁11一起纵向移动一定距离。依次交替下压、顶起、纵向移动 辅助浮台和浮台，可向前方或后方纵向平移。辅助浮台可通过液压缸的半伸出起到辅 助浮动的作用，加大浮力面积和提高步履移动式插设机的稳定性。

进行横向移动时，将辅助浮台7压入超软弱土地基中，其产生的浮力可顶起浮台 6和插设系统，通过液压系统将浮台6及浮台横向移动支撑梁11横向移动一定距离， 然后通过液压系统将浮台6压入超软弱土地基中，同时提升辅助浮台7，使辅助浮台 7悬挂在横向移动支撑梁11，此时步履移动式插设由浮台6支撑，将辅助浮台7沿横 向移动支撑梁11横向移动一定距离。依次交替下压、顶起、横向移动辅助浮台和浮 台，可向左方或右方水平移动。

通过上述的行走方式，浮动插设机可以在超软弱土地基上纵横向行走，并进行插 设施工作业。

在大面积超软弱地基采用步履移动式插设机插设竖向排水系统，然后进行大面积 超软弱土地基快速加固法地基处理，具体如下列实例所述：

实施例1

如图2和图3所示：

①采用步履移动式插设机插设竖向排水系统，竖向排水系统可采用如排水板4、 滤管、盲沟、软式透水管、袋装砂井、砂袋等；

②在泥面上埋设水平向排水系统，水平排水系统由水平排水管路16和抽真空系 统17组成。如在泥面上铺设水平排水管路16，可采用滤管、盲沟、软式透水 管等，外包一层无纺布；抽真空系统可选用真空射流泵或潜水泵；

③将竖向排水端头与水平排水管路16连接，连接时保证水平排水系统和竖向排 水系统接头处透水通畅并隔土，将上述水平竖向连接系统埋入泥面0.5～1m 地表下；

④对抽真空系统17进行抽真空，待超软弱土地基表层形成硬壳层后，在泥面铺 设1～3层密封膜，并在加固区边界将密封膜埋入泥面以下不小于0.8m。

⑤继续对抽真空系统进行抽真空至满足沉降和固结度要求。

实施例2

如图2和图4所示：

①采用步履移动式插设机插设竖向排水系统，竖向排水系统可采用如排水板4、 滤管、盲沟、软式透水管、袋装砂井、砂袋等；

②在泥面上埋设水平向排水系统，水平排水系统由水平排水管路16和抽真空系 统17组成。如在泥面上铺设水平排水管路16，可采用滤管、盲沟、软式透水 管等，外包一层无纺布；抽真空系统可选用真空射流泵或潜水泵；

③将竖向排水系统端头与水平排水管路16连接，连接时保证水平排水系统和竖 向排水系统接头处透水通畅并隔土，将上述水平排水系统埋入泥面0.5～1m 地表下；

④对抽真空系统17进行抽真空，待超软弱土地基表层形成硬壳层后，在泥面铺 设1～3层密封膜，并在加固区边界将密封膜埋入泥面以下不小于0.8m。

⑤继续对抽真空系统进行抽真空，真空恒载一定时间后堆载18，进行真空联合 联合堆载预压。

实施例3

如图2和图5所示：

①采用步履移动式插设机插设竖向排水系统，竖向排水系统可采用如排水板4、 滤管、盲沟、软式透水管、袋装砂井、砂袋等；

②在泥面上埋设水平向排水系统，水平排水系统由水平排水管路16和抽真空系 统17组成。如在泥面上铺设水平排水管路16，可采用滤管、盲沟、软式透水 管等，外包一层无纺布；抽真空系统可选用真空射流泵或潜水泵；

③将竖向排水系统端头与水平排水管路16连接，连接时保证水平排水系统和竖 向排水系统接头处透水通畅并隔土，将上述水平竖向连接系统埋入泥面0.5～ 1m地表下；

④对抽真空系统17进行抽真空，待超软弱土地基表层形成硬壳层后，在泥面铺 设1～3层密封膜，并在加固区边界将密封膜埋入泥面以下不小于0.8m。

⑤继续对抽真空系统进行抽真空，当预压地基达到一定固结程度后，卸载真空 荷载，再采用强夯机械20，进行强夯动力固结软基。