CN105672248A - 一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构及施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构及施工方法，其结构是溶洞底部有一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层，若干层土石混合填料中设有呈间隔高度且为螺旋线布设的若干层注浆管，各注浆管之间的各层土石混合填料内设有呈间隔距且为梅花形分布的竖向钢筋和注入的浆料；方法包括制作注浆管、各层土石混合填料的填筑、各层注浆软管的铺设及向各层土石混合填料打入竖向钢筋和注浆。本发明能克服现有不规则浅埋溶洞填充结构和方法的不足，能达到填埋的强度标准，具有结构简单，施工成本低，施工质量好和速度快，易于施工，适用性广阔，省时省力和节能环保效果好的优点。

Description

一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构及施工方法
技术领域
本发明属于一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构及施工方法。
背景技术
目前，在修建公路或铁路的施工路段，尤其是山区，若有浅埋溶洞则必须对其进行填埋，否则无法继续施工。目前，广泛采用的浅埋溶洞填充方法主要有土石回填，混凝土回填，盖板或架桥通过等方式。
土石回填相对经济，但对于不规则溶洞的适应性较差，填充不密实，无法得到足够的碾压，较难达到填埋的强度标准。
相比土石回填法，混凝土回填同样存在不规则溶洞适应性不足的缺陷，不规则溶洞角落孔隙无法得到充分填充，亦较难达到填埋的强度标准，且时间经济成本提高，混凝土结构对环境危害较大。
盖板或架桥通过的方法虽满足了对不规则溶洞的适应性，但施工繁复，时间经济成本显著提高，对环境破坏较大。上述难题是在修建公路或铁路作业中迫切需要解决的施工问题。
发明内容
本发明的目的是设计一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构及施工方法，能克服现有填充结构和方法的不足，能达到填埋的强度标准，具有结构简单，施工成本低，施工质量好和速度快，易于施工，适用性广阔，省时省力和节能环保效果好的优点。
为此，本发明的一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，包括土石混合填料，溶洞底部有一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层，若干层土石混合填料中设有呈间隔高度且为螺旋线布设的若干层注浆管，各层土石混合填料内设有呈间隔距且为梅花形分布的竖向钢筋和注入的浆料；其中：
注浆管，用于从溶洞顶端向土石混合填料内注浆，注浆管为直径28～35mm的复合管，复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直，注浆管沿溶洞边界由外而内呈螺旋线式布设，外圈的复合管与溶洞边界平行间距为0.7～1.3m，复合管的一端封闭埋入溶洞的土石混合填料中，另一端引出至地表面。
竖向钢筋，用于形成树枝状加筋结构以加固土石混合填料层，竖向钢筋直径为9～12mm，若干个竖向钢筋呈间隔距且为梅花形布设在对应的土石混合填料层内，位于顶层的竖向钢筋上端与顶层的土石混合填料层齐平。所述的溶洞为不规则浅埋溶洞。所述的土石混合料的各层的填充厚度为2.5～3.2m，每层土石混料的平均最佳厚度为3m。所述的复合管为高强复合材料软管。
一种实现不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)制作注浆管，注浆管为直径28～35mm的复合管，复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直；
(2)土石混合填料底层的填筑，先将土石混料是从溶洞口直接倾倒进入溶洞内，土石混料在溶洞底面形成一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层，将土石混合填料底层的上端面平整，土石混合填料底层的填充厚度为2.5～3.2m；
(3)第一层注浆软管的铺设，第一层注浆软管铺设在土石混合填料底层的上端面上，第一层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞边界平行间距为1m，然后相邻的注浆软管以1m的平行间距逐渐向溶洞的中心位置布设，注浆管的一端封死，注浆管的另一端引出至地表面与注浆机的输浆口相通；
(4)第一层土石混料的填埋，注浆管布设完毕后，填充第一层土石混合料，填充高度1.4～1.6m；
(5)打入竖向钢筋，竖向钢筋直径为10mm，若干个竖向钢筋的下半部呈间隔距且为梅花形布设在第一层的土石混合填料内，竖向钢筋的另一半露出第一层的土石混合填料层面；
(6)第二层土石混合料的填埋，第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.4～1.6m，履盖住露出第一层土石混合填料层面的上半部竖向钢筋，而后在该土石混合料的上端面铺设第二层注浆软管，第二层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞对应边界平行间距为1m，然后以1m的平行相邻注浆软管的间距逐渐向溶洞的中心位置布设，第二层注浆管的一端封死，第二层注浆管的另一端引出至地表面与注浆机输浆口相通，第二层注浆管布设完毕后，填充第二层土石混合料的上半部，填埋高度为1.4～1.6m，完成第二层土石混合料的填埋结构；
(7)依次重复步骤(5)(6)，依次填筑第三层、第四层、第五层土石混合填埋结构至溶洞顶面，顶层竖向钢筋与溶洞口齐平；
(8)注浆，注浆机的注浆压力控制在0.8～1MPa，注浆过程中，由下至上依次，以第一层、第二层、第三层、第四层顺序注浆，待溶洞顶部冒出浆液则注浆完成，溶洞加筋注浆填充施工完成。
所述的土石混合填料底层的填充厚度为3m。所述的竖向钢筋的长度为2.8～3.1m。所述的第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.5m。所述的第二层注浆管位于第二层土石混合料的中部。所述的注浆为由水泥、细沙子和水组成的浆料通过注浆机的注浆口及各层注浆管注满各层土石混合填料层及溶洞内的间隙。
上述方法和结构达到了本发明的目的。
本发明能克服现有不规则浅埋溶洞填充结构和方法的不足，能达到填埋的强度标准，具有结构简单，施工成本低，施工质量好和速度快，易于施工，适用性广阔，省时省力和节能环保效果好的优点。
本发明的土石混合料可以就地取材，避免了长途运输带来的高额造价；综合考虑溶洞填筑压实技术的不足和溶洞形状不规则导致的密实度问题，通过注浆提高了土石料的密实度和强度，凝固后填充体与周边土体固结在一起，注浆管、注入的浆料和竖向钢筋一起形成树枝状加筋结构加固了填充体，提高了填充体的整体强度。
与现有技术相比优点是：本发明的不规则溶洞加筋注浆填充结构不需要压实设备，适用于对所有所场地限制或噪音限制的工程现场、以及不规则溶洞的施工，特别是“小口大肚”形的溶洞。其次，本发明的主要构件均可现场制作，施工工艺简单，对施工要求较低，人员机械投入较少，且一次成型，无需大量后期养护。最后，本发明的施工范围较小，混凝土用量较少，对环境的影响较小，可最大力度将施工对环境的危害降到最小。
用本发明的方法和结构使施工时间比用传统方法和结构时间缩短60％；施工成本降低70％；无安全隐患，施工质量好，能达到填埋的强度标准，节能环保效果好。
附图说明
图1为本发明的注浆管局部结构示意图；
图2为本发明的第一层土石混料填埋结构示意图；
图3为图2的A-A剖面结构示意图；
图4为本发明的第二层土石混料填埋结构示意图；
图5为图4的B-B剖面结构示意图；
图6为本发明的第三层土石混料填埋结构示意图；
图7为图6的C-C剖面结构示意图；
图8为本发明的第四层(顶层)土石混料填埋结构示意图；
图9为图8的D-D剖面结构示意图；
图10为本发明的土石混合填料底层的结构示意图。
具体实施方案
实施例1：如图1至图10所示，一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，包括土石混合填料3。溶洞底部7有一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层8。若干层土石混合填料中设有呈间隔高度且为螺旋线布设的若干层注浆管，各层土石混合填料内设有呈间隔距且为梅花形分布的竖向钢筋和注入的浆料；其中：
注浆管4，用于从溶洞1顶端向土石混合填料内注浆。注浆管为直径28～35mm的复合管，所述的复合管为高强复合材料软管，应保证抗压。复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔6直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直。注浆管沿溶洞边界由外而内呈螺旋线式布设，外圈的复合管与溶洞边界2(或称溶洞洞壁)平行间距为0.7～1.3m。复合管的一端封闭埋入溶洞的土石混合填料中，最好封死；另一端引出至地表面，以便注浆。
竖向钢筋5，用于形成树枝状加筋结构以加固土石混合填料层。竖向钢筋直径为9～12mm。若干个竖向钢筋呈间隔距且为梅花形布设在对应的土石混合填料层内，位于顶层的竖向钢筋上端与顶层的土石混合填料层齐平。所述的溶洞为不规则浅埋溶洞。所述的土石混合料的各层的填充厚度为2.5～3.2m，每层土石混料的平均最佳厚度为3m。
一种实现不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构的施工方法，包括如下步骤：
(1)制作注浆管，注浆管为直径28～35mm的复合管。复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直。
(2)土石混合填料底层的填筑，先将土石混料是从溶洞口直接倾倒进入溶洞内，土石混料在溶洞底面形成一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层。将土石混合填料底层的上端面平整。土石混合填料底层的填充厚度为2.5～3.2m。
(3)第一层注浆软管的铺设，第一层注浆软管铺设在土石混合填料底层的上端面上。第一层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞边界平行间距为1m，然后相邻的注浆软管以1m的平行间距逐渐向溶洞的中心位置布设。注浆管的一端封死，注浆管的另一端引出至地表面与注浆机的输浆口相通。
(4)第一层土石混料的填埋，注浆管布设完毕后，填充第一层土石混合料，填充高度1.4～1.6m。
(5)打入竖向钢筋，竖向钢筋直径为10mm，若干个竖向钢筋的下半部呈间隔距且为梅花形布设在第一层的土石混合填料内，竖向钢筋的另一半露出第一层的土石混合填料层面。
(6)第二层土石混合料的填埋，第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.4～1.6m，履盖住露出第一层土石混合填料层面的上半部竖向钢筋，而后在该土石混合料的上端面铺设第二层注浆软管，第二层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞对应边界平行间距为1m，然后以1m的平行相邻注浆软管的间距逐渐向溶洞的中心位置布设，第二层注浆管的一端封死，第二层注浆管的另一端引出至地表面与注浆机输浆口相通，第二层注浆管布设完毕后，填充第二层土石混合料的上半部，填埋高度为1.4～1.6m，完成第二层土石混合料的填埋结构。
(7)依次重复步骤(5)(6)，依次填筑第三层、第四层、第五层土石混合填埋结构至溶洞顶面，顶层竖向钢筋与溶洞口齐平。
(8)注浆，注浆机的注浆压力控制在0.8～1MPa，注浆过程中，由下至上依次，以第一层、第二层、第三层、第四层顺序注浆，待溶洞顶部冒出浆液则注浆完成，至此溶洞加筋注浆填充施工完成。
所述的土石混合填料底层的填充厚度为3m。所述的竖向钢筋的长度为2.8～3.1m。所述的第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.5m。所述的第二层注浆管位于第二层土石混合料的中部。所述的注浆为由水泥、细沙子和水组成的浆料通过注浆机的注浆口及各层注浆管注满各层土石混合填料层及溶洞内的间隙。
实施例2：不规则浅埋溶洞位于地平面下2m，溶洞底部直径10m，顶部直径4m，溶洞高度为10m。土石混合料的填埋结构(筒称：填料层)共4层，填料为就地取材的土石混合料。每层填料层平均厚度3m，每层分上下部填埋，上下部均为1.5m，中间布设注浆管。每层注浆管外圈均距离洞壁1m，以1m平行间距沿洞壁螺旋环绕至每层中心位置，一端封闭一端开口，引出开口注浆端至露出地表以方便注浆。每层竖向钢筋长3m，直径10mm，绕填料层中心梅花形布置，埋入填料层1.5m。土石混合料铺设，注浆管布设，竖向钢筋布置交替进行，每填充完填料层一层将注浆管末端引出，待填充至溶洞顶部后，填筑工作完成。最后进行注浆工作，注浆压力控制在1MPa以内，注浆过程中，由下至上依此以第一层、第二层、第三层、第四层顺序注浆，待顶部冒出浆液则注浆完成，至此，溶洞加筋注浆填充施工完成。
总之，本发明能克服现有不规则浅埋溶洞填充结构和方法的不足，能达到填埋的强度标准，具有结构简单，施工成本低，施工质量好和速度快，易于施工，适用性广阔，省时省力和节能环保效果好的优点。

Claims (10)

1.一种不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，包括土石混合填料，其特征在于：溶洞底部有一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层，若干层土石混合填料中设有呈间隔高度且为螺旋线布设的若干层注浆管，各层土石混合填料内设有呈间隔距且为梅花形分布的竖向钢筋和注入的浆料；其中，
注浆管，用于从溶洞顶端向土石混合填料内注浆，注浆管为直径28～35mm的复合管，复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直，注浆管沿溶洞边界由外而内呈螺旋线式布设，外圈的复合管与溶洞边界平行间距为0.7～1.3m，复合管的一端封闭埋入溶洞的土石混合填料中，另一端引出至地表面；
竖向钢筋，用于形成树枝状加筋结构以加固土石混合填料层，竖向钢筋直径为9～12mm，若干个竖向钢筋呈间隔距且为梅花形布设在对应的土石混合填料层内，位于顶层的竖向钢筋上端与顶层的土石混合填料层齐平。
2.按权利要求1所述的不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，其特征在于：所述的溶洞为不规则浅埋溶洞。
3.按权利要求1所述的不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，其特征在于：所述的土石混合料的各层的填充厚度为2.5～3.2m，每层土石混料的平均厚度为3m。
4.按权利要求1所述的不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构，其特征在于：所述的复合管为高强复合材料软管。
5.一种实现权利要求1所述的不规则浅埋溶洞加筋注浆填充结构的施工方法，其特征在于：包括如下步骤，
(1)制作注浆管，注浆管为直径28～35mm的复合管，复合管上每隔0.4～0.6m设置中心对称的两个注浆孔，注浆孔直径为9～11mm，相邻横断面注浆孔的连线相互垂直；
(2)土石混合填料底层的填筑，先将土石混料是从溶洞口直接倾倒进入溶洞内，土石混料在溶洞底面形成一个中间高于周边的呈丘状体的土石混合填料底层，将土石混合填料底层的上端面平整，土石混合填料底层的填充厚度为2.5～3.2m；
(3)第一层注浆软管的铺设，第一层注浆软管铺设在土石混合填料底层的上端面上，第一层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞边界平行间距为1m，然后相邻的注浆软管以1m的平行间距逐渐向溶洞的中心位置布设，注浆管的一端封死，注浆管的另一端引出至地表面与注浆机的输浆口相通；
(4)第一层土石混料的填埋，注浆管布设完毕后，填充第一层土石混合料，填充高度1.4～1.6m；
(5)打入竖向钢筋，竖向钢筋直径为10mm，若干个竖向钢筋的下半部呈间隔距且为梅花形布设在第一层的土石混合填料内，竖向钢筋的另一半露出第一层的土石混合填料层面；
(6)第二层土石混合料的填埋，第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.4～1.6m，履盖住露出第一层土石混合填料层面的上半部竖向钢筋，而后在该土石混合料的上端面铺设第二层注浆软管，第二层注浆软管沿溶洞边界螺旋线式布设，外圈的注浆软管与溶洞对应边界平行间距为1m，然后以1m的平行相邻注浆软管的间距逐渐向溶洞的中心位置布设，第二层注浆管的一端封死，第二层注浆管的另一端引出至地表面与注浆机输浆口相通，第二层注浆管布设完毕后，填充第二层土石混合料的上半部，填埋高度为1.4～1.6m，完成第二层土石混合料的填埋结构；
(7)依次重复步骤(5)(6)，依次填筑第三层、第四层、第五层土石混合填埋结构至溶洞顶面，顶层竖向钢筋与溶洞口齐平；
(8)注浆，注浆机的注浆压力控制在0.8～1MPa，注浆过程中，由下至上依次，以第一层、第二层、第三层、第四层顺序注浆，待溶洞顶部冒出浆液则注浆完成，溶洞加筋注浆填充施工完成。
6.按按权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述的土石混合填料底层的填充厚度为3m。
7.按按权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述的竖向钢筋的长度为2.8～3.1m。
8.按按权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述的第二层土石混合料的下半部填埋高度为1.5m。
9.按按权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述的第二层注浆管位于第二层土石混合料的中部。
10.按按权利要求5所述的施工方法，其特征在于：所述的注浆为由水泥、细沙子和水组成的浆料通过注浆机的注浆口及各层注浆管注满各层土石混合填料层及溶洞内的间隙。
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