專利名稱：土壤加固方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過提高土壤硬度來加固土壤的方法和裝置。
另一方面，本發(fā)明涉及在選定的建筑基址處構(gòu)建構(gòu)件的方法和裝置。
又一方面，本發(fā)明涉及廉價提高土壤硬度的方法和裝置，所述土壤支承高速公路路基、水池、和其它占據(jù)地面大量面積的大型載荷，特別是在支撐大型載荷的土壤較軟且由較輕載荷就可被壓縮的位置。
再一方面，本發(fā)明涉及用于支承較小構(gòu)件的方法和裝置，較小結(jié)構(gòu)包括建筑物、存儲地窖等，它們在土壤上形成較小的載荷并占據(jù)較小的地面面積。
背景技術(shù)：
本發(fā)明人的美國專利第5249892號中描述了構(gòu)造成提高土壤硬度的混凝料樁。各混凝料樁是通過在土地中形成空腔、然后將混凝料各層壓實于空腔中以形成基本上堅硬、密集的混凝料樁構(gòu)造而成的。各混凝料樁通常比土壤堅硬十至四十五倍?；炷蠘逗蛧@樁的土壤包括具有復(fù)合硬度的單元(cell)，該復(fù)合硬度大約比沒有樁的土壤的硬度大五至十五倍。盡管混凝料樁在提高土壤硬度方面是有效的，但是樁具有缺點。特別是，安置延伸到較深處的混凝料樁是不實際的。因此，如果需要提高在超過大約二十英尺深度處的土壤硬度，則混凝料樁是不實際的。此外，在某些情況下，不需要使土壤堅硬到混凝料樁所提供的程度。
因而，人們極其希望提供一種改進的方法和裝置，來增加深達一百五十英尺處的土壤的硬度，而且成本顯著低于利用混凝料樁的成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種用于使土壤硬化的改進的方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供用于在深達一百五十英尺處使土壤硬化的改進的方法和裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供這樣一種改進的方法和裝置，其可被用于以顯著低于使用混凝料樁或其它土壤加固系統(tǒng)而遇到的成本來使土壤硬化。


對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，本發(fā)明的這些和其它進一步的且更多的特殊目的和優(yōu)點將從下文結(jié)合附圖的詳細(xì)說明中得以清晰，圖中圖1是一側(cè)視圖，示出了安裝在建筑基址處的土地中以提高構(gòu)成該土地的土壤的硬度的裝置；圖2是圖1中裝置的側(cè)視圖，示出了將裝置安裝在建筑基址處的土地中所采取的進一步的步驟；圖3是一側(cè)視圖，示出了利用圖1和2所示類型的裝置構(gòu)造在建筑基址處的結(jié)構(gòu)；圖4是圖2中裝置一部分的橫截面剖視圖，示出了其進一步的構(gòu)造細(xì)節(jié)；圖5是一側(cè)視圖，示出了將圖1和2所示的裝置安裝在安裝圖1和2所示的裝置于建筑基址處的土地中的一個步驟；圖6是一立體視圖，示出了將根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的裝置安裝在建筑基址處的土地中的另一個步驟；圖7是一透視圖，示出用在圖6所示步驟中的矩形板；圖8是一透視圖，示出可用在圖6所示步驟中的另一塊板；圖9是沿線9-9截取的截面圖，示出了圖6步驟的進一步構(gòu)造細(xì)節(jié)。
具體實施例方式
簡言之，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)明人提供了一種改進的建筑基址。建筑基址包括具有現(xiàn)有土壤的一部分土地，還包括構(gòu)造在該部分土地上的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有土壤具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)。改進之處為增加了土壤的硬度并包括土壤硬化系統(tǒng)。土壤硬化系統(tǒng)包括位于該部分土地中的結(jié)構(gòu)下方的空腔；以及至少一個空腔中的細(xì)長可膨脹件。該可膨脹件具有標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，和元件擴張的膨脹構(gòu)型。土壤硬化系統(tǒng)還包括可膨脹件中的成分。該成分將可膨脹件從標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型膨脹至膨脹的構(gòu)型。土壤硬化系統(tǒng)還包括可膨脹件附近的壓實、應(yīng)力、應(yīng)變的土壤。密實的土壤由在可膨脹件從標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型膨脹至膨脹的構(gòu)型時壓實、應(yīng)力、應(yīng)變的現(xiàn)有土壤的至少一部分構(gòu)成。
在本發(fā)明另一實施例中，發(fā)明人提供了一種改進的方法，用于在包括具有現(xiàn)有土壤的一部分土地的建筑基址處建造結(jié)構(gòu)，該現(xiàn)有土壤具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)。該方法包括在該部分土地中形成空腔，以及提供至少一個細(xì)長可膨脹件的步驟?？膳蛎浖哂袠?biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，并具有在其中元件從標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型擴張的膨脹的構(gòu)型。該方法還包括將呈標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的可膨脹件插入空腔中的步驟；至少局部地用一合成物填充可膨脹件、以膨脹可膨脹件至膨脹的構(gòu)型的步驟；以及使可膨脹件附近的土壤的一部分密實、應(yīng)力、應(yīng)變的步驟；將混凝料插入空腔中的步驟；使混凝料壓實的步驟；以及在空腔和空腔中的可膨脹件之上在建筑基址處構(gòu)造結(jié)構(gòu)的步驟。
現(xiàn)在參照附圖，附圖描述了本發(fā)明當(dāng)前優(yōu)選的實施例，目的是說明本發(fā)明，并且決不限制本發(fā)明的范圍，在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記代表相應(yīng)的元件，圖1示出根據(jù)本發(fā)明的原理在包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的土壤10的土地的一部分中構(gòu)造土壤硬化系統(tǒng)。土壤的現(xiàn)場密度包括在建筑物或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)造在土壤上之前和混凝料樁或其它結(jié)構(gòu)插入土壤中以增加土壤硬度之前的密度?，F(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)包括在建筑物或其它結(jié)構(gòu)構(gòu)造在土壤上之前和混凝料樁或其它結(jié)構(gòu)插入土壤中以增加土壤硬度之前的土壤的水平應(yīng)力。該部分土壤包括上表面11。在構(gòu)造土壤硬化系統(tǒng)期間，圓柱形空腔12形成在土地中?？涨?2的形狀和大小可按需要變化。空腔底部13的土壤被壓實以使空腔底部的土壤致密。細(xì)長可膨脹件14插入在細(xì)長空腔15中的土地里。空腔15從空腔12的底部13向下延伸。元件14包括上區(qū)段16和下區(qū)段17。如果需要，不必在土地中形成空腔12，而元件14(和空腔15)可以簡單地從表面11向下延伸。此外，元件14可以從承載元件之下向下延伸，承載元件如基座、底板、背板。
在元件14定位在圖1所示位置中的地面中之后，采用一軟管18在箭頭A的方向上將空氣、泥漿、沙子、泡沫材料、或另一種氣體、液體、或固體物質(zhì)、或其合成物或組合物引入元件14中，將元件14膨脹成所需形狀和大小。圖2示出了在區(qū)段16和17膨脹成(例如)橢圓形狀之后的視圖。如所解釋的，區(qū)段16和17可以膨脹成任意所需的形狀和大小。當(dāng)可膨脹區(qū)段16和17在箭頭E、F、H和J表示的方向上膨脹時，它們將區(qū)段16和17附近的土壤轉(zhuǎn)移、加應(yīng)力、應(yīng)變和致密。
在區(qū)段16和17按需膨脹之后，空腔12的下部分充滿了一定量的疏松、優(yōu)質(zhì)等級的混凝料19。也可以利用除了疏松、優(yōu)質(zhì)等級的混凝料之外的其它顆粒狀材料。優(yōu)質(zhì)等級的混凝料當(dāng)前是優(yōu)選的，由于混凝料中的較大顆粒賦予了相當(dāng)大的強度?；炷现械妮^小粒子填充了較大粒子之間的空隙空間。混凝料19層的深度或高度可以按需變化，但是當(dāng)前在六英寸至三英尺范圍內(nèi)，優(yōu)選大約十八英寸。
混凝料層由夯實裝置壓實，該裝置包括斜角工具頭21和聯(lián)接到該斜角工具頭21上的軸20。工具頭21和軸20在箭頭D方向上位移，在箭頭D相反的方向上縮回，在箭頭D方向上位移等等，直至混凝料19被致密化并產(chǎn)生作用在箭頭B和C方向上的橫向力。由夯實裝置壓縮的混凝料19層的量可以按需變化，但是當(dāng)前滾軋將混凝料19層的高度降低了大約三分之一。
混凝料19層壓實之后，疏松的混凝料的附加層在混凝料19致密層的頂部插入空腔12中。然后，以與利用壓實混凝料19層相同的方式壓實該附加層，該過程重復(fù)進行(即，疏松混凝料的附加層插入空腔12中并在現(xiàn)有的先前壓實好的層上方被壓實)，直至空腔12填滿。
一旦空腔12填滿，附加空腔50至54形成在土地中。各空腔50至54的底部被壓實(但是，如果需要，也不必被壓實)，細(xì)長可膨脹件61、62、64、65、66各自通過空腔50至54中不同的一個的底部插入土地中，并且張開或充填以膨脹成圖3所示的橢圓體形狀。當(dāng)插入元件60和63時，沒有在土地中形成空腔12或50至54。相反，元件60和63插入土地中，從表面11向下延伸，并膨脹形成圖3所示的橢圓體區(qū)段。
如果需要，可膨脹件60可插入土地中，使得該元件60的頂端60A不定位在表面11處，而是與表面11間隔開并位于其下方一要求的距離處。在該方案中，元件60與圖3所示具有相同直立構(gòu)型，底端60B位于頂端60A下方并與其間隔開。例如其發(fā)生在如果元件65保持在同一位置而且如果空腔53和空腔53中的混凝料都沒有采用的情況下，如圖3所示。
各對空腔12、50至54之間的最短距離Y可以按需變化，但是當(dāng)前優(yōu)選在大約一至十英尺范圍內(nèi)。各空腔12、50至54的最大直徑或?qū)挾瓤梢园葱枳兓钱?dāng)前優(yōu)選在大約六英寸至四十八英寸范圍內(nèi)變化。各對可膨脹件14、60至66之間的最短距離可以按需變化，但是當(dāng)前優(yōu)選在大約二至十英尺范圍內(nèi)變化。各張開的或擴張的元件14、60至66或其區(qū)段16、17的最大寬度G可以按需變化，但是當(dāng)前優(yōu)選在大約六英寸至三十六英寸范圍內(nèi)。
以圖3所示方式使空腔12、50至54形成和填滿之后，而且在可膨脹元件14、60和66以圖3所示的方式安裝和膨脹之后，水池或其它存儲池40或其它結(jié)構(gòu)建造在地面上。另一種方案是，如上文所述，在一些環(huán)境中，在不需要空腔12、50至54的情況下安裝了可膨脹件14、60，可膨脹件14、60至66通常以圖3所示方式或以任何其它所要求的方式膨脹。池子40在由虛線70大致指示的區(qū)域中在大致位于池子40下方的土壤上或其內(nèi)產(chǎn)生顯著的力或其它力。如由虛線70顯示的，受池子40影響并支承池子40的某些土壤不在池子40的正下方。加固未在池子40正下方但仍起到加固并硬化支承池子40的土壤的那些土壤通常是有利的。例如，元件60完成該功能。
可膨脹件14、60至66的構(gòu)造可以按需變化。圖4詳細(xì)示出了元件14的可膨脹區(qū)段16的當(dāng)前優(yōu)選構(gòu)造。圖4中，附圖標(biāo)記16A表示區(qū)段16的展開之前狀態(tài)。附圖標(biāo)記16B表示區(qū)段16的展開之后狀態(tài)。區(qū)段16包括由橡膠、聚丙烯、塑料或其它可膨脹材料制成的內(nèi)密封層24。密封層24防止用于填充和膨脹區(qū)段16的空氣或其它合成物通過層24，使區(qū)段16縮小或收縮。在重點在于例如用來展開和膨脹區(qū)段16的空氣經(jīng)過一段時間逐漸滲透并向外通過層24逸出而且使區(qū)段16縮小的情況下，區(qū)段16可以充滿沙子、水泥漿、泡沫材料、泥漿或另一種固化和硬化的材料。在區(qū)段不縮小或收縮的情況下，一個備用方案是空氣或另一種合成物可以重新引入?yún)^(qū)段16中，以將區(qū)段16膨脹所需要的量。
如圖1所示和上文所述，可膨脹件14可包括多個分立區(qū)段。或者，每個區(qū)段16、17可以包括可單獨利用和堆積在另一個區(qū)段上或區(qū)段旁的分立元件。
層23連接到層24上并與后者外接。層23也是可膨脹的但是多孔的，并允許空氣、氣體或液體穿透層23，并向上行進至土地表面11。多孔層23有利于土壤的致密化，因為當(dāng)空氣、氣體、水或其它液體從土壤中選出時，土壤顆粒更易于朝向彼此遷移，并減小了顆粒之間的平均距離和空間。
圖4中，孔25互連區(qū)段16和17，從而當(dāng)(在圖1中)空氣或另一種合成物在箭頭A方向上通過軟管18進入?yún)^(qū)段16時，空氣易于通過區(qū)段16進入?yún)^(qū)段17中。元件14、60至66可由一個或多個區(qū)段16、17構(gòu)成。
土壤中可膨脹件14的安裝可以通過任何理想的方法實現(xiàn)。一個將可膨脹件14、60至66安裝在土地中的步驟是驅(qū)動或推動中空矩形管道或心軸32進入土地中，以在土壤中形成矩形空腔74。當(dāng)管道32被驅(qū)動或推入土地中時，通過端部33并圍繞管道32外側(cè)且向上延伸。當(dāng)管道32被驅(qū)動進土地中時，繩索30和31也通過管道32的底部33，然后向上沿管道32的外表面?zhèn)鹊竭_地表面11而饋送到土地中，使得繩索30、31的兩端保持在地面上，并使得各繩索繼續(xù)延伸進管道32中。當(dāng)管道32已經(jīng)達到其所需深度時，各繩索30和31的一端系到元件14的底部14B。分別在箭頭K和L所示方向上拉動繩索30和31，將底部14B拉到管道32的底部33。如果需要，可將固定器70聯(lián)接到元件14的底部14B，以將底部14B固定在管道32底部的土地里。然后將管道32從土地中拆掉?？梢岳萌魏纹渌侄螌⒃?4固定在土地里。將區(qū)段16和17膨脹成圖2所示的橢圓體形狀自身可起到將元件14固定在土地里的作用，使得不需要附加的固定機構(gòu)。
在利用了本發(fā)明的相關(guān)工業(yè)中，術(shù)語硬、軟、疏松和致密有時指土壤堅度，有時指土壤強度，有時指土壤硬度。為了清楚和確定，下述術(shù)語當(dāng)在此使用時具有用于描述土壤堅度時表述的含義硬不易于穿透；軟易于穿透；疏松由能夠自由運動的顆粒構(gòu)成；致密由緊密擁擠在一起并因為緊密擁擠在一起往往抵抗自由運動的顆粒構(gòu)成；應(yīng)力土壤顆粒之間相互作用的內(nèi)力，由外力引起，諸如壓縮力或剪切力，其產(chǎn)生應(yīng)變；應(yīng)變引起土壤選定部分的形式、形狀或容積改變；土壤硬度是土壤在受到壓縮載荷時抵抗被壓縮的能力。
土壤硬化是降低組成土壤的顆粒之間的平均空間。
基于上文，例如，可以有類似于肥沃、干燥、肥沃的“泥炭沼”的軟土。還可以有由小的、連結(jié)的火山巖顆粒構(gòu)成的軟土。該顆粒緊密在一起，但由于顆粒均是多孔的并充滿了空氣或水的空腔，故土壤易被穿透。然而，由于火山巖顆粒連結(jié)，火山巖顆?？赡懿灰子趬嚎s，土壤可具有顯著的硬度并對硬化提供明顯的抵抗性。
固定元件14、60至66的一個應(yīng)用場合是在深度大于混凝料樁擴張的深度處加固下層土。元件14、60至66當(dāng)前延伸至二百英尺的深度，優(yōu)選延伸至大約一百五十英尺。例如如果由空腔12和空腔12中夯實的混凝土構(gòu)成的混凝土樁從表面11延伸至二十英尺深度，那么元件14可從二十英尺深度延伸至一百英尺深度，從而端部14B為表面11下方一百英尺。
圖3中箭頭X表示的可膨脹彈性元件各相鄰對62-63之間的距離為二至十英尺范圍，優(yōu)選大約為三至六英尺范圍。在疏松的沙質(zhì)土壤中，利用間隔大約三英尺的可膨脹件14、60至66將使土壤能夠承載大約1000psf至7000psf。如果可膨脹件14，60至66間隔開三英尺(而不是五英尺)，那么土壤可以承載1500至大約10000psf。
在軟質(zhì)粘土土壤中，利用間隔開大約三英尺的可膨脹件14、60至66將使土壤能夠承載大約1000psf至5000psf。當(dāng)元件14、60至66間隔開五英尺時，軟質(zhì)粘土土壤將承載大約500至2500psf。
元件14、60至66可形成在圓柱形池子40下方的土地里，圖案大致類似于形成在水井(calendar)中的孔的圖案，以便使水從水井中排出。盡管元件14、60至66的圖案可以按需變化，但當(dāng)前優(yōu)選的是各個相鄰對元件14、60至66大約為一至十英尺間距。
由箭頭G表示的元件14、60至66的最大展開或擴張寬度當(dāng)前在大約二分之一至三英尺的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約二英尺。由元件14、60至66致密化的土壤從區(qū)段16、17的外表面延伸到距各區(qū)段16、17外表面大約十五至二十英寸。
元件14、60至66的一個優(yōu)點是建造和安裝元件14、60至66的每英尺的成本只有建造混凝料樁的每英尺成本的大約15％至30％。另一優(yōu)點是元件14、60至66可各自容易地延伸到七十五英尺或更大的較深深度。
每個展開的元件14、60至66優(yōu)選具有可按需變化的硬度，但是當(dāng)前在大于利用了元件14、60至66的土壤的硬度約五至二十倍的范圍內(nèi)。單元包括在土壤中的張開元件14、60至66，并包括張開元件附近且從元件14、60至66向外延伸一距離的土壤，該距離等于自元件14、60至66外表面(例如，圖3中元件62)至元件14、60至66和最近相鄰元件14、60至66之間大約一半(例如，圖3中元件63)的距離。單元的硬度通常(但非必須)為二至十倍于其中采用了元件14、60至66的土壤的硬度。
根據(jù)本發(fā)明的元件14、60至66的利用，在它們用在軟質(zhì)粘土、軟質(zhì)泥沙和疏松沙子時使土壤硬度產(chǎn)生較大比例的增加。然而，本發(fā)明可用于使比所述軟質(zhì)粘土、軟質(zhì)泥沙和疏松沙子硬和致密的粘土、泥沙和沙子變硬；還可用于使泥炭塊、有機土壤和填地變硬；可以用于在幾乎所有類型和種類的土壤中產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變。
當(dāng)土壤硬度只需要增加二至五倍時，元件14、60至66可通常在沒有混凝料樁、或其它土壤加固或改造系統(tǒng)或部件的情況下利用。可以單獨利用元件14、60至66的系統(tǒng)的環(huán)境的示例是(1)現(xiàn)有土壤不是很易于壓縮的，(2)必須由土壤承載的載荷是有限的，和(3)在現(xiàn)有土壤上結(jié)構(gòu)的許可沉積量(即，在建筑物或其它載荷置于土壤上之后，建筑物或載荷壓縮或位移土壤和“下沉”的距離)大于標(biāo)準(zhǔn)。后者的示例是高速公路路基。對于高速公路路基許可的沉積量可以為六至十二英寸。輕載荷的示例是由四十英尺高的200英尺直徑的水池產(chǎn)生的載荷。水池將產(chǎn)生大約2500psf的載荷。
圖3中，土壤上部區(qū)域的深度等于各空腔12、50至54被鉆成的深度(例如，二十英尺)加上各空腔的直徑(例如，二英尺)。因而，上部區(qū)域的深度是二十二英尺。下部區(qū)域包括上部區(qū)域下面的土壤，并具有從上部區(qū)域向下延伸至下部區(qū)域底部的深度。上部和下部區(qū)域中的土壤對支承池子40起到很主要的作用。借助示例(并非局限性的)，下部區(qū)域的最大深度通常約等于池子40直徑的兩倍。
圖3中，元件14、60至66在硬化下部區(qū)域中的土壤方面特別有用。特別是因為建造延伸到超過約二十英尺深度的混凝料樁在當(dāng)前不是經(jīng)濟實用的情況中。
如前所述，圖4中的虛線16A表示元件16膨脹之前狀態(tài)。在其膨脹之前，在附圖中借助示例(并非局限性的)所示的元件16具有圖4所示的大致矩形橫截面積。附圖標(biāo)記16B表示元件16已經(jīng)展開或膨脹成具有圖4所示橢圓形橫截面的弓形形狀。附圖標(biāo)記16C表示元件16已經(jīng)膨脹成16B之后的外側(cè)弓形表面。元件16膨脹成16B之后的橢圓形橫截面積比元件16膨脹前的元件16的矩形橫截面積16A大1.5至6.0倍，優(yōu)選大約2.0至5.0倍。此外，優(yōu)選的是，形成在土壤中以接收元件16的空腔75與元件16展開或膨脹之前的元件16的外部形狀和尺寸一致，實際偏差盡可能小，這樣是理想的，是因為它意味著元件16通常必須壓實、加應(yīng)力和加應(yīng)變于較大體積的土壤，以便元件16完全膨脹到其所要求的形狀和大小16B。相反，如果形成在土地里的用于元件16的空腔75的寬度比元件16完全膨脹時的最大寬度G大，那么元件16幾乎不會使為元件16形成的空腔緊鄰的土壤(如果有的話)壓實、加應(yīng)力或應(yīng)變。因而，不僅在元件16插入土壤中之后膨脹元件起到增加元件橫截面積1.5至6.0倍的因子的作用，這種膨脹還起到(當(dāng)空腔的橫截面積、形狀和尺寸與元件16膨脹成16A之前的相似)增加空腔75的橫截面積約1.5至6.0倍的作用，在膨脹元件16之前元件16插入該空腔75中。由于幾個原因，元件16和空腔75的這種膨脹是重要的。首先，膨脹后的元件16通常具有比現(xiàn)有土壤較大的硬度。因而，元件16膨脹得越大，由元件16加固的土壤體積越大。其次，元件16的膨脹還增加了所形成的單元的體積。所形成的單元包括元件16和與元件16緊鄰的并在元件16膨脹時被壓實、加應(yīng)力和應(yīng)變的土壤。第三，由膨脹元件16膨脹空腔75起到對元件16附近的土壤壓實、加應(yīng)力和應(yīng)變的功能。
如在此所用的，元件16的橫截面積是沿元件16長度選取的點上的橫截面積。元件16的橫截面積通常(但并非必須的)將在沿元件16的橫截面積最大的點處確定。例如，在圖2中由箭頭4指示的橫截面，以及在圖4中沿元件14縱向上的在膨脹后的元件16橫截面積最大的一點上截取所示出的就是這種情形。類似地，空腔75的橫截面積是沿空腔75長度選取的點上的橫截面積?？涨?5的橫截面積通常(但并非必須的)將在沿元件16的橫截面積最大的一點上確定。
圖6和9示出了將根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的可膨脹元件87安裝在土地里的另一種方法。圖6采用的裝置包括矩形鋼板81、可膨脹件87、和空心矩形心軸86?？膳蛎浖?7的下端89永久地固定在鋼板81上。橢圓形可膨脹件87包括弓形前表面88。心軸86包括矩形形狀的互連的側(cè)面88、90至92。
通過利用心軸86或其他手段以圖6所示方式將鋼板81驅(qū)動進入土地里，而在土地11里形成開口或孔80。當(dāng)心軸86驅(qū)動鋼板81進入土地里時，如圖6和9所示，心軸86延伸到可膨脹件87上方并暫時“罩住”可膨脹件87。鋼板81被心軸86驅(qū)動至選定深度之后，心軸86從土地抽出，留下鋼板81和可膨脹件87于土地里。接著，可膨脹件87展開或膨脹以對開口80附近的土壤壓縮、加應(yīng)力和加應(yīng)變。
鋼板81的形狀和大小可以按需改變。借助示例(并非局限性的)，鋼板81的長度P(圖7)當(dāng)前在六至十八英寸范圍內(nèi)。鋼板81的寬度Q當(dāng)前在一至六英寸范圍內(nèi)。鋼板81可呈現(xiàn)出圖8所示的板84的卵形，或者呈現(xiàn)出任何其他形狀和大小。
已經(jīng)以這些術(shù)語對本發(fā)明進行了描述以使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解和實踐，并且已經(jīng)確定了當(dāng)前優(yōu)選實施例。
權(quán)利要求
1.在建筑基址中，包括包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)有土壤的一部分土地，和建造在所述部分土地上的結(jié)構(gòu)，改進在于，所述建筑基址增加了土壤的硬度，所述改進包括與所述建筑基址結(jié)合的土壤硬化系統(tǒng)，該土壤硬化系統(tǒng)包括(a)結(jié)構(gòu)下方的該部分土地中的空腔；(b)至少一個在所述空腔中的細(xì)長可膨脹件，所述可膨脹件具有(i)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，和(ii)所述可膨脹件擴張的膨脹的構(gòu)型；(c)所述可膨脹件中的合成物，所述合成物將所述可膨脹件從所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型膨脹至所述可膨脹構(gòu)型；和(d)所述可膨脹件附近的壓實的土壤，所述壓實的土壤包括在所述可膨脹件處于所述膨脹的構(gòu)型時被壓實、加應(yīng)力和加應(yīng)變的所述現(xiàn)有土壤的至少一部分。
2.一種在包括部分土地的建筑基址上建造結(jié)構(gòu)的方法，該部分土地包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)有土壤，所述方法包括步驟(a)在部分土地中形成空腔；(b)提供至少一個細(xì)長可膨脹件，所述可膨脹件具有(i)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，和(ii)所述可膨脹件從所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型擴張的膨脹的構(gòu)型；(c)將處于所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的所述可膨脹件插入所述空腔中；(d)至少局部地用合成物填充所述可膨脹件，以(i)將所述可膨脹件膨脹至所述膨脹的構(gòu)型，(ii)壓實所述可膨脹件附近的部分土壤；和(iii)在所述可膨脹件附近的部分土壤中產(chǎn)生增大的橫向應(yīng)力以及所導(dǎo)致的橫向應(yīng)變；以及(e)在建筑基址處在所述空腔和所述空腔中所述可膨脹件上方建造結(jié)構(gòu)。
3.一種在包括部分土地的建筑基址上建造結(jié)構(gòu)的方法，該部分土地包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)有土壤，所述方法包括步驟(a)在部分土地中形成空腔；(b)提供至少一個細(xì)長可膨脹件，所述可膨脹件具有(i)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，和(ii)所述可膨脹件擴張的膨脹的構(gòu)型；(c)將處于所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的所述可膨脹件插入所述空腔下方的土地里；(d)至少局部地用合成物填充所述可膨脹件，以(i)將所述可膨脹件膨脹至所述膨脹的構(gòu)型，(ii)壓實所述可膨脹件附近的部分土壤；和(iii)在所述可膨脹件附近的部分土壤中產(chǎn)生增大的橫向應(yīng)力以及所導(dǎo)致的橫向應(yīng)變；和(e)在所述空腔中插入混凝料；(f)壓實所述混凝料；和(g)在建筑基址處在所述空腔和所述空腔中所述可膨脹件上方建造結(jié)構(gòu)。
4.一種在包括部分土地的建筑基址上建造結(jié)構(gòu)的方法，該部分土地包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)有土壤，所述方法包括步驟(a)在部分土地中形成空腔，所述空腔具有選定的橫截面積；(b)提供至少一個細(xì)長可膨脹件，所述可膨脹件具有(i)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，和(ii)所述可膨脹件從所示標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型擴張的膨脹的構(gòu)型；(c)將處于所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的所述可膨脹件插入所述空腔；(d)至少局部地用合成物填充所述可膨脹件，以(i)將所述可膨脹件膨脹至所述膨脹的構(gòu)型，(ii)壓實所述可膨脹件附近的部分土壤；和(iii)在所述可膨脹件附近的部分土壤中產(chǎn)生增大的橫向應(yīng)力以及所導(dǎo)致的橫向應(yīng)變；和(iv)膨脹所述空腔以將所述空腔的所述橫截面積增加1.5至6.0倍范圍的量；以及(e)在建筑基址處在所述空腔和所述空腔中所述可膨脹件上方建造結(jié)構(gòu)。
5.一種在包括部分土地的建筑基址上建造結(jié)構(gòu)的方法，該部分土地包括具有現(xiàn)場密度和現(xiàn)場應(yīng)力狀態(tài)的現(xiàn)有土壤，所述方法包括步驟(a)在部分土地中形成空腔；(b)提供至少一個細(xì)長可膨脹件，所述可膨脹件具有(i)標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型，所述可膨脹件在所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型時具有選定的橫截面積，以及(ii)所述可膨脹件從所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型擴張的膨脹的構(gòu)型；(c)將處于所述標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)型的所述可膨脹件插入所述空腔；(d)至少局部地用合成物填充所述可膨脹件，以(i)將所述可膨脹件膨脹至所述膨脹的構(gòu)型，以將所述可膨脹件的所述橫截面積增加1.5至6.0倍范圍的量；(ii)壓實所述可膨脹件附近的部分土壤；和(iii)在所述可膨脹件附近的部分土壤中產(chǎn)生增大的橫向應(yīng)力以及所導(dǎo)致的橫向應(yīng)變；和(iv)膨脹所述空腔，以及(e)在建筑基址處在所述空腔和所述空腔中所述可膨脹件上方建造結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了改進土壤(10)硬度的方法和裝置，即，通過在土地里形成開口(12)、插入可膨脹件(14、60－66)，并擴張可膨脹件(14、60－66)。
文檔編號E02D3/08GK1401037SQ01804015
公開日2003年3月5日 申請日期2001年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月24日
發(fā)明者納撒尼爾·S·?？怂?申請人:土工技術(shù)強化公司