本發(fā)明涉及一種用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置及其施工方法，特別涉及一種安置于塑料排水板插板機(jī)套筒上的擾動(dòng)裝置及其施工方法，適用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)排水加固。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)灘涂圍墾建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，尤其是在我國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要提出推進(jìn)海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展后，對(duì)于臨海陸域面積及開(kāi)發(fā)速度的要求必然提升。而我國(guó)沿海地區(qū)軟黏土分布廣泛，靈敏度高，工程性質(zhì)差。因此，在道路、海堤等工程建設(shè)過(guò)程中，必需對(duì)海相軟土進(jìn)行加固。

而在我國(guó)的天津、連云港、寧波、湛江等沿海地區(qū)天然沉積的淺層軟黏土的天然含水率高于液限，在這些軟黏土地基上建造建筑物不時(shí)發(fā)生坍塌滑坡的工程事故，這些工程事故與北歐和加拿大的流黏土地區(qū)遇到的工程問(wèn)題類(lèi)似，其主要的原因在于海進(jìn)海退產(chǎn)生的海相結(jié)構(gòu)性軟土。

這是因?yàn)槲覈?guó)東部沿海的不少海相黏土經(jīng)歷了海進(jìn)期間在海水環(huán)境下的沉積，而后在后沉積階段受到鹽分溶濾的影響，孔隙水化學(xué)性質(zhì)發(fā)生了變化。由于孔隙水中鹽分減少，天然沉積土中液限降低，而天然含水率在鹽分溶濾過(guò)程中由于土結(jié)構(gòu)性抵抗變形的作用幾乎不產(chǎn)生變化，從而導(dǎo)致天然含水率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于土體液限，這樣的結(jié)果必然導(dǎo)致經(jīng)受鹽分溶濾的低活動(dòng)性天然沉積海相結(jié)構(gòu)性土的重塑樣的不排水強(qiáng)度大幅度降低，進(jìn)而大幅度提高天然沉積土的靈敏度。高靈敏度天然沉積土必然導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，土體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，在外部環(huán)境（如建筑物荷載、基坑開(kāi)挖、施工擾動(dòng)、交通荷載、地震荷載等）作用下，原狀樣的土體結(jié)構(gòu)容易遭受破壞和失穩(wěn)。

采用傳統(tǒng)排水固結(jié)技術(shù)處理高靈敏度海相結(jié)構(gòu)土地基時(shí)，必然遇到下述工程問(wèn)題：天然沉積海相土在長(zhǎng)期的沉積和后沉積過(guò)程中，土體的固結(jié)屈服壓力在時(shí)間效應(yīng)的作用下大幅度提高，具有正常固結(jié)歷史的天然沉積海相土的固結(jié)屈服壓力經(jīng)常大于其有效上覆壓力，外加荷載小于固結(jié)屈服壓力時(shí)變形很小，這樣的結(jié)果又經(jīng)常使得堆載、真空預(yù)壓的荷載中相當(dāng)一部分用于克服天然沉積土體的固結(jié)屈服壓力，使得地基加固效果不明顯。

采用先擾動(dòng)再排水的技術(shù)方案，需先用攪拌樁機(jī)等進(jìn)行土體的擾動(dòng)，再進(jìn)行打設(shè)排水板，而此方案的工程造價(jià)巨大，工期延長(zhǎng)，難以推廣應(yīng)用。

因此根據(jù)目前的實(shí)際情況和技術(shù)條件，亟需一種可結(jié)合現(xiàn)有塑料排水板插板機(jī)的擾動(dòng)排水技術(shù)，擾動(dòng)效果明顯，工程造價(jià)低廉，工程周期合理，并使得工期、工程投資、工程質(zhì)量之間能夠合理平衡。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供了一種用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置及其施工方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置，包括橫向振動(dòng)板、連接板和連接套筒，所述連接套筒安裝在塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒下端，所述連接板固定在所述連接套筒上，所述連接板與所述連接套筒的軸向方向垂直，所述橫向振動(dòng)板可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在所述連接板的端部，所述連接板的上方設(shè)有限制板，所述限制板固定在所述連接套筒上。

作為優(yōu)選，所述連接板有多個(gè)，且多個(gè)連接板在連接套筒外側(cè)的同一高度上均勻分布，每個(gè)連接板的上方均設(shè)有限制板，端部均連接有橫向振動(dòng)板。

作為優(yōu)選，所述限制板的長(zhǎng)度大于所述連接板的長(zhǎng)度。

作為優(yōu)選，所述連接板的下方還設(shè)有肋板，所述肋板一端固定在連接板上，另一端固定在連接套筒上。

作為優(yōu)選，所述橫向振動(dòng)板與連接板通過(guò)連接軸鉸接。

作為優(yōu)選，所述連接板的端部設(shè)有凹槽，所述橫向振動(dòng)板的一端設(shè)有凸出部，所述凸出部插入所述連接板的凹槽中，所述連接軸穿過(guò)連接板端部和橫向振動(dòng)板的凸出部使橫向振動(dòng)板可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在連接板上。

作為優(yōu)選，所述橫向振動(dòng)板為矩形鋼板、鋼筋或t型鋼。

一種使用上述用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置的施工方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)排水板設(shè)計(jì)的打設(shè)間距，選擇橫向振動(dòng)板的長(zhǎng)度，制成相應(yīng)的擾動(dòng)裝置，并安裝在塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒上；

2）打設(shè)塑料排水板過(guò)程中，需采用振動(dòng)錘錘擊套筒，橫向振動(dòng)板會(huì)在下部土體阻力作用下展開(kāi)，對(duì)土體進(jìn)行振動(dòng)，破壞土體的原有結(jié)構(gòu)；

3）塑料排水板打設(shè)到位后，上拔套筒，此時(shí)振動(dòng)板會(huì)在上部土體作用下回縮，便于套筒的上拔；

4）在擾動(dòng)裝置完全拔出地面后，按設(shè)計(jì)要求留一定長(zhǎng)度的塑料排水板露出地面，便于后期橫向排水墊層與塑料排水板的連接。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)、本發(fā)明豐富了結(jié)構(gòu)性軟土地基處理方法，與傳統(tǒng)的排水固結(jié)法相比，對(duì)土體擾動(dòng)效果明顯，便于土中孔隙水排出；與先擾動(dòng)再排水法相比，工程造價(jià)可大幅降低，工期縮短。

(2)、塑料排水板打設(shè)到位，上拔套筒過(guò)程中，此時(shí)橫向振動(dòng)板會(huì)在上部土體作用下回縮，便于套筒的上拔，同時(shí)可減少塑料排水板的回帶現(xiàn)象。

(3)、施工過(guò)程中只需將擾動(dòng)裝置與塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒焊接，施工簡(jiǎn)單。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的主視圖；

圖2為圖1的a-a截面圖；

圖3為圖1的b-b截面圖；

圖4本發(fā)明橫向振動(dòng)板回縮時(shí)的主視圖；

圖5本發(fā)明在施工過(guò)程圖中的狀態(tài)圖。

附圖標(biāo)記列表：

圖中：1-套筒、2-擾動(dòng)裝置、3-限制板、4-橫向振動(dòng)板、5-肋板、6-塑料排水板、7-連接板，8-連接軸、9-連接套筒、10-振動(dòng)錘。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：

如圖1到圖4所示，一種用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置，擾動(dòng)裝置2與塑料排水板插板機(jī)的套筒1焊接，擾動(dòng)裝置2包括橫向振動(dòng)板4、連接板7和連接套筒9，連接套筒9安裝在塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒1下端，連接板7固定在連接套筒9上，連接板7與連接套筒9的軸向方向垂直，橫向振動(dòng)板4可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在連接板7的端部，橫向振動(dòng)板4的材質(zhì)可以是矩形鋼板、鋼筋或t型鋼，也可選用其他機(jī)械強(qiáng)度較好的材質(zhì)。連接板7的上方設(shè)有限制板3，限制板3固定在連接套筒9上。限制板3的長(zhǎng)度大于連接板7的長(zhǎng)度。限制板3用于限制橫向振動(dòng)板4的轉(zhuǎn)動(dòng)角度。

連接板7可以有多個(gè)，本例中共設(shè)置四個(gè)連接板7，且四個(gè)連接板7在連接套筒9外側(cè)的同一高度上均勻分布，連接板7的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際情況確定，在每個(gè)連接板7的上方均設(shè)有限制板3，端部均連接有橫向振動(dòng)板4。連接板7的下方還設(shè)有肋板5，肋板5一端固定在連接板7上，另一端固定在連接套筒9上。肋板5起到加固連接板7的作用。

橫向振動(dòng)板4與連接板7通過(guò)連接軸8鉸接。連接板7的端部設(shè)有凹槽，橫向振動(dòng)板4的一端設(shè)有凸出部，凸出部插入連接板7的凹槽中，連接軸8穿過(guò)連接板7端部和橫向振動(dòng)板4的凸出部使橫向振動(dòng)板4可轉(zhuǎn)動(dòng)的連接在連接板7上，橫向振動(dòng)板4可在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本例中連接板7與連接套筒9、限制板3與連接套筒9、肋板5與連接板7以及肋板5與連接套筒9之間均采用焊接的方式固定連接，連接套筒9也是通過(guò)焊接的方式固定在在塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒1下端。

塑料排水板6打設(shè)過(guò)程中，橫向振動(dòng)板4會(huì)在下部土體阻力下展開(kāi)，同時(shí)受限制板3的作用，橫向振動(dòng)板4與套筒1垂直。在插板機(jī)振動(dòng)錘10的作用下，通過(guò)橫向振動(dòng)板4將振動(dòng)分散傳至周?chē)馏w，使土體充分振動(dòng)，破壞其結(jié)構(gòu)性，使土體孔隙水更易排水；塑料排水板6打設(shè)到位后，在套筒1上拔過(guò)程中，橫向振動(dòng)板4會(huì)在上部土體阻力作用下，繞連接軸8向下轉(zhuǎn)動(dòng)，便于套筒1的上拔回收。

本發(fā)明在施工過(guò)程中的工作狀態(tài)如圖5所示，使用本發(fā)明提供的用于結(jié)構(gòu)性軟土的擾動(dòng)裝置的施工方法，包括以下步驟：

1）根據(jù)排水板設(shè)計(jì)的打設(shè)間距，選擇橫向振動(dòng)板4的長(zhǎng)度，制成相應(yīng)的擾動(dòng)裝置2，并安裝在塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)的套筒1上；

2）定位塑料排水板6的打設(shè)位置，將塑料排水板6通過(guò)套筒1打入地基，打設(shè)塑料排水板6過(guò)程中，需采用振動(dòng)錘10錘擊套筒1，橫向振動(dòng)板4會(huì)在下部土體阻力作用下展開(kāi)，對(duì)土體進(jìn)行振動(dòng)，破壞土體的原有結(jié)構(gòu)；

3）塑料排水板6打設(shè)到位后，上拔套筒1，此時(shí)振動(dòng)板會(huì)在上部土體作用下回縮，便于套筒1的上拔，同時(shí)可減少塑料排水板6的回帶現(xiàn)象；

4）在擾動(dòng)裝置完全拔出地面后，按設(shè)計(jì)要求留一定長(zhǎng)度的塑料排水板6露出地面，便于后期橫向排水墊層與塑料排水板6的連接，待塑料排水板6打設(shè)結(jié)束后，鋪設(shè)橫向排水層，進(jìn)行預(yù)壓排水。

本例中塑料排水板振動(dòng)插板機(jī)套筒1的直徑為25cm，塑料排水板6打設(shè)間距為1.0m，取連接套筒9外徑25cm、內(nèi)徑22cm、圓管壁厚為15mm的鋼管，橫向振動(dòng)板4采用長(zhǎng)度為0.5m、截面尺寸為10cm*2cm。連接板7采用截面尺寸為5cm*2cm，厚度為2cm，焊接在連接套筒9上。通過(guò)直徑為1cm，長(zhǎng)度為10cm的鋼軸作為連接軸8，將橫向振動(dòng)板4和連接板7鉸接。

振動(dòng)錘10為2.5t，選用功率為3kw的電機(jī)用于牽動(dòng)振動(dòng)錘10。

本發(fā)明方案所公開(kāi)的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開(kāi)的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。