[0001] 本发明涉及桩机施工技术领域，尤其涉及一种形成确保有效桩径碎石桩的振冲方法。

[0002] 振冲法是一种地基处理的方法，在振冲器水平振动和高压水或辅以高压空气的共同作用下，使松散地基土层振密；或在地基土层中成孔后，回填性能稳定的硬质粗颗粒材料，经振密形成的增强体(振冲桩)和周围地基土形成复合地基的地基处理方法。

[0003] 利用振冲法施工的过程中，如果遇到地基原状土硬度大、土层组成结构复杂的特殊地层，在振冲器水平振动作用下不能保证施工效果时，通过高压水对地层进行水冲预破坏，有利于提高振冲器的穿透和造孔能力。

[0004] 《水电水利工程振冲法地基处理技术规范》(DL/T524‑2016)规定：水泵是将储水设施中的水加压送至振冲器供水。根据施工需要可选用多级泵或单级泵，以满足施工水压和水量为原则。一般情况下，选择供水压力0.3MPa～1.0MPa，供水量不宜小于15m3/h(250L/min)的水泵即可。

[0005] 上述规定只是根据工程实践(国内振冲碎石桩现有施工水平35m以内，且均是地层相对单一的浅孔振冲)的经验进行了归纳性总结，而且仅给出了水泵的供水压力和供水量的一个大致范围，对于何种地层应采取多大水压，没有具体规定。而对于50m以上深厚覆盖层而言，往往存在软弱夹层(如湖相沉积淤泥质黏土)和相对密实的硬层(如砂层或砂层夹砾石)，这两种地层在造孔中所遇到的问题完全不同，因此，上述规定已不能适用于50m以上深厚覆盖层地层。

[0006] 此外，在振冲造孔施工的过程中，通常需要限制造孔速度，因为如果造孔速度过快说明土层过于松软，导致振冲器还没有挤密周围土层的情况下便完成造孔施工，因而造出的碎石桩孔容易塌陷或缩径。

[0007] 现有技术通常根据造孔速度控制造孔施工过程，比如将当前造孔速度与最高造孔速度进行比较，若高于最高造孔速度就降低卷扬机下放振冲器的速度，这会造成造孔速度的频繁调整。

[0008] 此外，现有的振冲器的振冲加密均为根据加密电流进行控制，但是加密电流通常不能准确确定，因而根据加密电流对振冲器进行加密控制所得到的碎石桩不能与土层紧密结合。

[0076] 如图12所示，为本发明形成确保有效桩径碎石桩的振冲方法的流程图，由图可知，本发明方法包括：

[0077] 通过对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的下水进行自适应控制，快速完成碎石桩孔的振冲施工；

[0078] 将碎石填料置入所述碎石桩孔中，使所述振冲器对其周围的碎石填料进行振冲加密；

[0079] 在所述振冲器对其周围碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的电磁传感器生成对应于振冲器振幅的实时电磁感应信号；

[0080] 根据设置在振冲器内的电磁传感器生成的所述实时电磁感应信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的碎石形成碎石桩的桩径等于有效桩径。

[0081] 其中，图1显示了本发明在碎石桩施工过程中使用的振冲碎石桩机1000。如图1所示，振冲碎石桩机1000包括吊装装置、导杆10、振冲器13及自动进给装置。

[0082] 吊装装置包括振冲碎石桩机的主机、与主机连接的桅杆11、安装在主机后端的主卷扬装置，通过主卷扬装置的钢丝绳及桅杆11吊装导杆10，以使导杆在自重作用下竖直安置。

[0083] 此外，在主机上安置有自动进给装置，该自动进给装置安装于吊装装置主机的后部，可用作主机的配重。自动进给装置包括气管卷扬装置、电缆卷扬装置和水管卷扬装置，且这三个装置与主卷扬装置被设置为同步进给。

[0084] 导杆10具有位于上部的用于与主卷扬装置的钢丝绳连接的连接段、位于中间的支撑段和位于下部的用于与振冲器13连接的工作段。该导杆10采用伸缩式导杆，使得导杆10的轴向长度可调，以便改变振冲器系统相对地面的下放或上提位置。即，导杆10具有由内向外依次套接的多层套管，连接段为顶层套管，工作段为底层套管，支撑段包括一层或多层中间套管。其中，相邻两层套管可采用现有技术的连接结构连接在一起，即可使相邻两层套管轴向滑动顺利，又可防止相互之间发生扭转。工作时，导杆中多层套管的数量与长度可以根据使用需要而确定，如可采用4层以上的套管，每层套管的长度可为18—25米(顶层套管的长度还可更长些)。使用时，导杆的多层套管的长度可伸长或缩短，当伸缩式导杆的多层套管全部伸出时，伸缩式导杆的总长度可达到100米甚至更长，因此，采用本发明的振冲碎石桩机可以对深度大于50米的地层进行振冲造孔。

[0085] 下水从振冲器最下端喷出对地层进行水冲预破坏，振冲器和下水共同作用完成振冲施工。振冲施工通常包括，1)振冲形成碎石桩孔，2)振冲器对填入碎石桩孔中的碎石进行振冲，形成碎石桩。

[0086] 本发明对包括伸缩导杆和振冲器的振冲碎石桩机的下水进行自适应控制，以快速完成碎石桩孔的振冲施工。图2显示了本发明的一种自适应碎石桩孔的造孔施工方法，用于将振冲器造孔速度稳定在一个正常范围，避免频繁调整造孔速度。

[0087] 本发明通过以下方式将振冲器造孔速度稳定在一个正常范围，以避免频繁调整造孔速度：将用于供应下水的管道穿过伸缩导杆和振冲器后从振冲器的底端伸出，以便下水从振冲器底端喷出对地层进行水冲预破坏；根据振冲器造孔速度变化趋势，控制下水的流量，形成碎石桩孔。其中，根据振冲器造孔速度变化趋势，控制下水的流量包括：在判断振冲器当前造孔速度小于最高造孔速度且大于最低造孔速度时，根据振冲器当前造孔速度，确定所述振冲器造孔速度变化趋势；根据所确定的振冲器造孔速度变化趋势，控制从振冲器底端喷出的下水的流量，使振冲器造孔速度保持在一个合适的速度区间，并始终低于最高造孔速度。

[0088] 本发明的根据所确定的振冲器造孔速度变化趋势，控制从振冲器底端喷出的下水的流量包括：当确定振冲器造孔速度变化趋势呈上升趋势时，减少下水的当前下水流量；当确定所述振冲器造孔速度变化趋势呈下降趋势时，增加下水的当前下水流量；当确定所述振冲器造孔速度变化趋势呈不变趋势时，保持下水的当前下水流量。

[0089] 本发明通过上述方法，使振冲器的造孔速度始终稳定在一个速度范围，避免造孔超速。比如，本发明将初始造孔速度设置在最大造孔速度的0.6‑0.8倍之间。

[0090] 为了确保振冲器造孔速度不高于最高造孔速度以及不低于最低造孔速度，所以本发明首先判断振冲器当前造孔速度是否小于最高造孔速度且大于最低造孔速度。也就是，本发明将当前检测到的造孔速度与预定的最高造孔速度和预定的最低造孔速度进行比较，若当前造孔速度高于最高造孔速度，则直接减少下水的当前下水流量，若当前造孔速度小于最低造孔速度，则直接增加下水的当前下水流量。

[0091] 本发明可以通过以下方式确定振冲器造孔速度变化趋势：按照预定的时间间隔比如每分钟检测振冲器造孔速度，并将每一次检测得到的振冲器造孔速度与前一次造孔速度进行比较，得到按照时间序列排列的造孔速度差值序列，比如D1、D2……Dn；根据所得到的所述造孔速度差值序列中造孔速度差值的变化形态，确定所述振冲器造孔速度变化趋势。

[0092] 由于在实际造孔施工中控制用于造孔的下水的水流量通常与最新的造孔速度变化趋势有关，因此本发明仅仅保存并使用最新的几个造孔速度差值来确定振冲器造孔速度变化趋势。比如仅仅保存和使用造孔速度差值序列中的当前造孔速度Vn与在前造孔速度Vn‑1的当前造孔速度差值Dn＝Vn—Vn‑1和在前造孔速度差值Dn‑1＝Vn‑1—Vn‑2。

[0093] 本发明通过以下方式确定造孔速度变化趋势：在当前造孔速度差值Dn＝Vn—Vn‑1和在前造孔速度差值Dn‑1＝Vn‑1—Vn‑2均大于零时，确定造孔速度差值序列呈上升趋势。在当前造孔速度差值Dn＝Vn—Vn‑1和在前造孔速度差值Dn‑1＝Vn‑1—Vn‑2均小于零时，确定造孔速度差值序列呈下升趋势。在当前造孔速度差值Dn＝Vn—Vn‑1大于等于零或小于等于零以及在前造孔速度差值Dn‑1＝Vn‑1—Vn‑2小于等于零或大于等于零时，确定造孔速度差值序列呈不变趋势。

[0094] 本发明也可以保存和使用三个最新的速度差值Dn＝Vn—Vn‑1、Dn‑1＝Vn‑1—Vn‑2以及Dn‑2＝Vn‑2—Vn‑3。在此情况下，当Dn、Dn‑1以及Dn‑2均大于零时，确定造孔速度差值序列呈上升趋势；在Dn、Dn‑1以及Dn‑2均小于零时，确定造孔速度差值序列呈下升趋势；在确定Dn、Dn‑1以及Dn‑2中至少有一个大于等于零以及至少有一个小于等于零时，确定造孔速度差值序列呈不变趋势。

[0095] 本发明可以利用主卷扬机的编码器获得振冲器的造孔速度，这属于现有技术，本发明不再赘述。

[0096] 图3显示了实现一种自适应碎石桩孔的施工的控制原理，包括：

[0097] 造孔速度获取模块，用于根据振冲器下放距离和定时时间，计算振冲器造孔速度，比如在定时时间为1分钟的时间段，通过悬吊振冲器的主卷扬机的编码器获得在此时间段内振冲器下放距离为1.8米，则造孔速度为1.8米/分钟；

[0098] 造孔速度差值序列获取模块，用于通过分别计算当前的造孔速度与在前的造孔速度的速度差值，得到造孔速度差值序列D1、D2……Dn‑2、Dn‑1和Dn；例如对于依次获取的速度V1、V2……Vn‑2、Vn‑1和Vn，通过分别计算V2与V1的差值V2—V1……、Vn‑1与Vn‑2的差值Vn‑1—Vn‑2以及Vn与Vn‑1的差值Vn—Vn‑1，得到造孔速度差值序列D1……Dn‑1和Dn；

[0099] 造孔速度趋势变化确定模块，用于根据造孔速度差值序列D1、D2……Dn‑2、Dn‑1和Dn中选用的几个相邻的造孔速度差值的变化态势，确定振冲器造孔速度变化趋势是呈上升趋势或呈下降趋势或者呈不变趋势，例如，当选用的几个相邻的造孔速度差值为Dn、Dn‑1以及Dn‑2时，若Dn、Dn‑1以及Dn‑2均大于零，则确定造孔速度差值序列呈上升趋势；若Dn、Dn‑1以及Dn‑2均小于零，则确定造孔速度差值序列呈下升趋势；若Dn、Dn‑1以及Dn‑2中至少有一个大于等于零以及至少有一个小于等于零，则确定造孔速度差值序列呈不变趋势；

[0100] 下水水流量调整确定模块，用于根据所确定的振冲器造孔速度变化趋势呈上升趋势或呈下降趋势或者呈不变趋势，确定是否调整下水水流量。

[0101] 本发明采用两种方式调整下水的水流量，一种是固定调整方式，比如按照当前水流量的0.1倍上调或下调水流量。

[0102] 另一种方式是根据地层密实度调整下水水流量。由于造孔速度与地层密实度有关，地层软造孔速度快，地层硬造孔速度慢，因此根据地层密实度控制增加或减少供应下水的水流量大小，效果会更好。

[0103] 图6显示了本发明根据地层密实度控制增加或减少供应下水的水流量大小的流程，具体包括：

[0104] S101，在振冲施工过程中获取当前地层密实度；

[0105] S102，获取供应下水的瞬时下水压力，并将获取的瞬时下水压力确定为当前下水压力；

[0106] S103，根据预置的下水压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下水压力；

[0107] S104，控制供应下水的下水流量大小，使当前下水压力达到所述目标下水压力，以便利用振冲器振冲和目标下水压力完成振冲施工。

[0108] 如图5所示，S101在振冲施工过程中获取当前地层密实度包括：

[0109] S201，获取振冲器的当前振冲电流；

[0110] S202，根据预置的振冲电流与地层密实度的对应关系，查找与当前振冲电流相对应的地层密实度；

[0111] S203，将查找到的地层密实度确定为当前地层密实度。

[0112] 如图4所示，振冲器3通过振冲器变频柜2连接控制器1，振冲器变频柜2和控制器1采用无线连接，也可以采用有线连接。

[0113] 在本实施例的一个实施方式中，当遇到局部分布均匀的地层时，获取的振冲电流瞬时值平稳，S201获取振冲器的当前振冲电流通过以下方式实现：获取振冲器的振冲电流瞬时值；将获取的振冲电流瞬时值确定为当前振冲电流。

[0114] 该实施方式在具体实施时，控制器1从振冲器变频柜2获取振冲器3的振冲电流信号，并将获取的振冲电流确定为当前振冲电流。或者，在振冲器变频柜2连接振冲器3的振冲出线上安装电流检测传感器(图中未示出)；启动振冲器3时，电流检测传感器就会有振冲电流信号产生，振冲电流信号通过有线或无线的方式实时传输到控制器1。控制器1将从电流检测传感器实时传输过来的振冲电流确定为当前振冲电流。其中，电流检测传感器可以采用现有技术中能够检测电流的任意传感器。例如，电流互感器。

[0115] 在本实施例的另一个实施方式中，当遇到局部分布不均匀的地层时，获取的振冲电流瞬时值跳跃大，S201获取振冲器的当前振冲电流通过以下方式实现：获取振冲器的多个振冲电流瞬时值；对获取的多个振冲电流瞬时值做平均处理，得到平均振冲电流；将平均振冲电流确定为当前振冲电流。其中，获取相邻两个所述振冲电流瞬时值的间隔时间相等。对获取的多个振冲电流瞬时值做平均处理的方法如下：将连续获取的n(n≥2)个振冲电流瞬时值编成一个队列，并将队列中的n个振冲电流瞬时值相加后取平均值；将每次新获取的一个振冲电流瞬时值加入队尾，同时去掉队首的一个振冲电流瞬时值，形成一个新的队列，并将新的队列中的n个振冲电流瞬时值相加后取算术平均值。

[0116] 该实施方式在具体实施时，获取振冲电流瞬时值的方法参见前述的实施方式。具体可以在控制器内部设置电流平均处理模块，控制器从振冲器变频柜2或电流检测传感器获取振冲电流瞬时值，通过电流平均处理模块对队列中的n(n≥2)个振冲电流瞬时值做平均处理，得到平均振冲电流；控制器将平均振冲电流确定为当前振冲电流。

[0117] 其中，S202根据预置的振冲电流与地层密实度的对应关系，查找与当前振冲电流相对应的地层密实度；以及S203将查找到的地层密实度确定为当前地层密实度。具体实施方式如下：

[0118] 控制器中预置有振冲电流与地层密实度的对应关系。振冲电流与地层密实度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定振冲电流与地层密实度的对应关系。

[0119] 在本实施例的一个实施方式中，振冲电流与地层密实度的对应关系，如表1所示。将地层密实度分为软、中、硬三个级别，不同级别的地层密实度与振冲电流的对应关系通过现场试验数据获得。

[0120] 表1振冲电流与地层密实度的对应关系

[0121] 振冲电流I 地层密实度DrI<0.3Ie 软
0.3IeI>0.8Ie 硬

[0122] 其中，表1所示的Ie为振冲器额定电流。

[0123] 控制器获得当前振冲电流后，通过查找表1，将与当前振冲电流相对应的地层密实度确定为当前地层密实度。例如，当控制器1获取当前振冲电流I＝0.3Ie时，通过查找表1，将当前地层密实度确定为中级。

[0124] 需要说明的是，表1只是示出了振冲电流与地层密实度的一种对应关系，对于更复杂的地层，控制器还可以根据现场试验数据得到其他更复杂的对应关系。

[0125] 其中，S102获取供应下水的瞬时下水压力，并将获取的瞬时下水压力确定为当前下水压力，具体实施方式如下：

[0126] 如图4所示，在水泵4的出水管路上安装供水压力检测传感器41，用于获取水泵4供应下水的瞬时下水压力并传输至控制器1，控制器1将供水压力检测传感器41传输过来的的瞬时下水压力确定为当前下水压力。

[0127] 由于螺杆泵具有供水压力无脉动且瞬时流量平稳的特点，因此，本实施例采用螺杆泵供应下水，也可采用其他供水压力无脉动且瞬时流量平稳的水泵供应下水，只要供应的下水压力、下水流量满足需要即可。供水压力检测传感器41安装在螺杆泵的出水管路上，获取螺杆泵供应下水的瞬时下水压力。供水压力检测传感器41可以采用现有技术中能够检测水压的任意传感器。例如，可以采用压力变送器。

[0128] 此外，如图4所示，在水泵4的出水管路上还安装供水流量检测传感器42，用于实时检测水泵4供应下水的瞬时下水流量。供水流量检测传感器42可以采用现有技术中能够检测水流量的任意传感器。例如，可以采用电磁流量计。供水流量检测传感器42将实时检测到的水泵4供应下水的瞬时下水流量传输至控制器1，控制器将瞬时下水流量确定为当前下水流量。

[0129] 如图4所示，供水压力检测传感器41和供水流量检测传感器42将实时检测到的瞬时下水压力信号和瞬时下水流量信号传输到远程终端单元RTU，RTU通过无线传输信号至控制器1。

[0130] 其中，S103根据预置的下水压力与地层密实度的对应关系，查找与当前地层密实度相对应的目标下水压力，具体实施方式如下：

[0131] 控制器中预置有下水压力与地层密实度的对应关系。下水压力与地层密实度的对应关系通过试验获得，即在正式施工之前，在现场先做试验桩，控制器通过试验桩获得的大量数据分析确定下水压力与地层密实度的对应关系。

[0132] 在本实施例的一个实施方式中，下水压力与地层密实度的对应关系，如表2所示。将地层密实度分为软、中、硬三个级别，不同级别的地层密实度与下水压力的对应关系通过现场试验数据获得。

[0133] 表2下水压力与地层密实度的对应关系

[0134]下水压力P(MPa) 地层密实度Dr
0.3～0.5 软
0.5～0.7 中
0.7～0.8 硬

[0135] 控制器1通过查找表2，查找到与当前地层密实度对应的目标下水压力。如表2所示，每个级别的地层密实度对应的下水压力均设置上下限。例如，当控制器1通过查找表1将当前地层密实度确定为中级，则通过查找表2，查找到与中级当前地层密实度相对应的目标下水压力为0.5～0.7MPa。

[0136] 需要说明的是，表2只是示出了下水压力与地层密实度的一种对应关系，对于更复杂的地层，控制器还可以根据现场试验数据得到其他更复杂的对应关系。

[0137] 其中，S104控制供应下水的下水流量，使当前下水压力达到目标下水压力，具体实施方式如下：比较当前下水压力和目标下水压力，得到当前下水压力和目标下水压力的差值；控制器根据当前下水压力和目标下水压力的差值，控制水泵供应下水的下水流量，使当前下水压力达到目标下水压力。

[0138] 具体的，控制器根据当前下水压力和目标下水压力的差值，控制水泵4供应下水的下水流量，包括：当当前下水压力大于目标下水压力上限时，控制水泵4减少下水流量；当当前下水压力小于目标下水压力下限时，控制水泵4增加下水流量；当当前下水压力位于目标下水压力范围内时，控制水泵4维持下水流量。

[0139] 如图4所示，本实施例水泵4通过水泵变频柜5连接控制器1，水泵变频柜5和控制器1采用无线连接，也可以采用有线连接。控制器1通过控制水泵变频柜5改变输出频率来控制水泵4的转速，从而改变水泵4供应下水的下水流量，当水泵出水管路排出的下水流量增大时，下水压力也随之增大；当水泵出水管路排出的下水流量减小时，下水压力也随之减小。

[0140] 本实施例采用SV‑70型振冲碎石桩机，伸缩导杆连接振冲器，下水控制过程如下：

[0141] 1、振冲器3启动后，供水压力检测传感器41实时检测瞬时下水压力，供水流量检测传感器42实时检测瞬时下水流量；

[0142] 2、控制器1获取当前振冲电流、当前下水压力、当前下水流量；

[0143] 3、控制器1根据获取得到的当前振冲电流查找表1，确定与当前振冲电流对应的当前地层密实度；通过查找表2，确定与当前地层密实度对应的目标下水压力；

[0144] 4、控制器1将获取的当前下水压力和查找确定的目标下水压力进行比较，将差值信号转换成控制信号控制水泵变频柜5的输出频率，通过控制水泵4的转速改变水泵4的下水流量，进而改变下水压力，使当前下水压力位于目标下水压力范围内。

[0145] 本发明通过自适应造孔方法形成碎石桩孔后，将碎石填料置入所述碎石桩孔中，使振冲器对其周围的碎石填料进行振冲加密，在振冲加密过程中，根据设置在振冲器内的电磁传感器生成的实时电磁感应信号，对振冲器的振冲加密进行控制，以形成桩径等于有效桩径的碎石桩。

[0146] 其中，本发明的碎石桩有效桩径是指，在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合的碎石桩桩径。本发明的碎石桩有效桩径以下意义：

[0147] 第一，在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合在一起；

[0148] 第二，碎石桩有效桩径是符合振冲加密要求时的碎石桩桩径，因而可以在振冲施工过程中不要求计算实际桩径，加快了振冲施工进程。

[0149] 本发明的根据设置在振冲器内的电磁传感器生成的所述实时电磁感应信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

[0150] 将实时电磁感应信号的振幅与预设振幅进行比较；

[0151] 当所述电磁感应信号的振幅小于或等于预设振幅时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩；

[0152] 当所述电磁感应信号的振幅大于所述预设振幅时，控制振冲器继续对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

[0153] 本发明的预设振幅是预先获得的振动器振幅降低到最小时的振幅。

[0154] 本发明的根据设置在振冲器内的电磁传感器生成的所述实时电磁感应信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制包括：

[0155] 对振冲时段内电磁传感器获得的在前电磁感应信号的幅度和在后电磁感应信号的幅度进行分析；

[0156] 当在后电磁感应信号的幅度小于在前电磁感应信号的幅度且保持一段时间时，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径，并向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩。

[0157] 图7显示了本发明的振冲器的结构，本发明的振冲器1000与现有的振冲器的区别在于，在振冲器内安装了电磁传感器1311以及用于固定电磁传感器1311的支撑杆1312，支撑杆1312穿过用于支撑轴1306的轴承座的通孔固定到电机1304壳体上。图7显示的振冲器13还包括吊具1301、水管1302、电缆1303、电机1304、联轴器1305、轴1306、偏心块1307、壳体
1308、翅片1309、下水管1310以及电磁传感器1311。

[0158] 振冲器13通过对电机1304加电，开始对碎石填料进行加密。加密段内的填料在振冲器的激振力的作用下沿水平方向向原始地层挤入，而上部的填料则在自重作用下在泥浆中下落，填料高度可以进行实时测定。随着加密过程的进行，出现如下几个现象：

[0159] 第一，加密电流逐渐增大；

[0160] 第二，振冲器外壳处激振力增大；

[0161] 第三，振冲器的振幅随之降低；

[0162] 第四，以振冲器为中心，其周边的填料逐步密实，逐步形成了大致呈圆周型、以振冲器周边受振范围内密实度最大，到达桩孔周边时与原始地层所能提供的侧压力基本相当的振冲碎石桩体。

[0163] 现有技术主要是根据电机1304的加密电流大小，对碎石填料加密进行控制，但存在以下四个问题：

[0164] 第一，物理和工程意义不明确，与密实度间没有直接关系。加密电流大小需要通过试验确定，试验后进行检验才能大致得到桩体的密实度数据。但是，当振冲碎石桩的深度高达70m以上甚至达到百米级别时，这个深度下无法通过传统的试验得到桩体的密实度数据，因而无法通过实验确定加密电流；

[0165] 第二，不同型号、不同功率的振冲器在不同的地层中有着不同的电流；

[0166] 第三，从工程实践看，即使是同一厂家、同一型号的振冲器，其空载电流也有很大差别；

[0167] 第四，在较为寒冷的地区，振冲器初用时，空载电流较大；而随着工程的展开，振冲器自身温度升高，空载电流随之下降。

[0168] 因此，以加密电流作为密实度无法表征超深覆盖层条件下桩体密实度。

[0169] 为了解决现有技术的上述问题，本发明提出了根据振冲器对碎石填料振冲时振冲器的振动信号频率来控制振冲器进行振冲加密(即，对碎石填料振冲)的技术。该振冲加密技术的核心技术是：

[0170] 在所述振冲器对其周围碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的电磁传感器生成对应于振冲器振幅的实时电磁感应信号；

[0171] 根据设置在振冲器内的电磁传感器生成的所述实时电磁感应信号，对所述振冲器的振冲加密进行控制，使填入碎石桩孔中的碎石形成碎石桩的桩径等于有效桩径

[0172] 图8a显示了本发明的设置在振冲器内的电磁传感器1311的一个实例，如图8a所示，电磁传感器1311包括：

[0173] 其一端安装到振冲器电机1304壳体上的支撑杆1312；

[0174] 安装在所述支撑杆1312另一端上的螺旋管1314；

[0175] 其一端安装到振冲器壳体1308内侧的磁芯1313，磁芯1313的另一端伸入到螺旋管1314内；

[0176] 其中，磁芯1313随着振冲器壳体1308振动而在螺线管1314内移动，从而使螺线管1314获得其幅度对应于振冲器壳体1308振动幅度的电磁感应信号。

[0177] 图8b显示了本发明的设置在振冲器内的电磁传感器1311的另一个实例，如图8b所示，电磁传感器1311包括：

[0178] 其一端安装到振冲器电机1304壳体上的支撑杆1312；

[0179] 安装到振冲器壳体1308内侧的螺旋管1314，

[0180] 安装在支撑杆1312另一端上的磁芯1313，磁芯1313伸入到螺旋管1314内；

[0181] 其中，螺旋管1314随着振冲器壳体1308振动而相对磁芯1313移动，从而使螺线管1314获得其幅度对应于振冲器壳体1308振动幅度的电磁感应信号。

[0182] 图9显示了用来控制振冲器对碎石填料进行振冲加密控制的控制部分，包括用来生成对应于振冲器振幅的电磁感应信号的电磁传感器1311、对电磁传感器1311输出的电磁感应信号进行放大的放大器、对放大器输出的电磁感应信号进行模数转换的模数转换器、对模数转换器的输出进行处理的处理器，存储处理器输出的数据的存储器以及显示处理器输出的数据的显示器。

[0183] 此外，处理器还连接主卷扬装置，以便在判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径时，向上提升振冲器13。

[0184] 本发明的放大器、模数转换器、处理器，存储器以及显示器可以设置在地面上，放大器可以通过电缆连接电磁传感器1311。

[0185] 需要指出的是，本发明处理器是按照“电磁感应信号的幅度绝对值”对“电磁感应信号的幅度”进行比较和分析。

[0186] 相对于本发明人的安装在振冲器外壳体上的压力传感器的另一件专利申请，本发明可以大大延长电磁传感器的使用寿命。也就是说，由于电磁感应器1311安装在振冲器壳体内，不会像安装在振冲器外壳体上的压力传感器那样受到碎石填料和振动器的挤压，因而不易损坏。

[0187] 图10显示了控制振冲器进行振动加密控制的第一实施例的控制流程，该流程主要由处理器实施，具体包括：

[0188] 步骤S301,在振冲器对碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的电磁传感器生成对应于振冲器壳体振幅的实时电磁感应信号；

[0189] 步骤S302,通过对实时电磁感应信号进行模数转换，得到实时电磁感应信号的振幅；

[0190] 步骤S303,判断实时电磁感应信号的振幅是否小于或等于预设振幅；

[0191] 步骤S304，当步骤S302的判断结果为是，判断将要形成的碎石桩的桩径等于有效桩径；

[0192] 步骤S305，向上提升振冲器，对将形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径等于有效桩径的碎石桩；

[0193] 步骤S306，当步骤S302的判断结果为否，控制振冲器继续对对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

[0194] 图11显示了控制振冲器进行振动加密控制的第二实施例的控制流程，包括：

[0195] 步骤S401,在振冲器对碎石填料进行振冲加密期间，设置在振冲器内的电磁传感器生成对应于振冲器壳体振幅的实时电磁感应信号；

[0196] 步骤S402,通过对实时电磁感应信号进行模数转换，得到在前电磁感应信号的幅度和在后电磁感应信号的振幅；

[0197] 步骤S403,判断在后电磁感应信号的幅度是否小于或等于在前电磁感应信号的幅度；

[0198] 步骤S404,若步骤S403的判断结果为是，则进一步判断在后电磁感应信号的幅度是否在一段时间内保持不变；

[0199] 步骤S405,若步骤S404的判断结果为是，则判断将要形成的碎石桩的桩径大于或等于有效桩径；

[0200] 步骤S405,向上提升振冲器，对将要形成的振冲碎石桩的中间部分的碎石进行振冲，从而最终形成桩径大于或等于有效桩径的碎石桩；

[0201] 步骤S406,若步骤S403或步骤S404的判断结果为否，则控制振冲器继续对嵌入到碎石桩孔周围土层中的碎石进行振冲。

[0202] 需要指出的是，本发明的特点之一是提出了有效桩径的概念，即在碎石桩孔中形成的碎石桩与孔周围土层紧密结合且符合振冲加密要求的碎石桩桩径。

[0203] 本发明的碎石桩有效桩径解决了现有技术可能存在的碎石桩不能与土层紧密结合的技术问题。

[0204] 尽管上文对本发明作了详细说明，但本发明不限于此，本技术领域的技术人员可以根据本发明的原理进行修改，因此，凡按照本发明的原理进行的各种修改都应当理解为落入本发明的保护范围。