CN105926658A - 大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法及结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法及结构，步骤是：A、通过超前勘探，查明岩溶的分布范围和大致尺寸；B、根据桩基直径和岩溶高度，确定囊袋尺寸，囊袋呈圆环台形；C、缝制囊袋；D、在囊袋内充入少量充填材料，从地面用绳子将囊袋顺着桩孔缓慢下放至岩溶内；E、向囊袋内泵送气泡混合轻质料至囊袋充满；F、气泡混合轻质料快速凝固成型，进行桩基施工。结构是岩溶分布在地层中，桩基穿过岩溶嵌入地层中，桩基从囊袋中的圆柱孔穿过囊袋，囊袋与岩溶相接，囊袋内装有气泡混合轻质料，囊袋呈圆环台形，高度与岩溶高度相同。技术合理，经济环保，效果显著，满足了岩溶地区大体积岩溶地基桩基施工的充填需求。

Description

大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充 方法及结构

技术领域

本发明涉及建筑与土木工程施工技术领域，尤其涉及一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法，同时还涉及一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，适用于岩溶地区大体积岩溶的处治施工与地基加固。

背景技术

岩溶区的建筑物地基的稳定性受溶洞裂隙影响严重，岩溶的存在降低其地基承载力，加大地基的沉降变形。因此，为了避免或降低岩溶对建筑物地基的不利影响，提高其地基承载力，减小地基沉降变形，从而满足建筑物对地基的要求，必须对岩溶区进行地基处理。

注浆法是常用的岩溶处理技术之一。现有的注浆技术是利用压力将能固化的浆液通过钻孔注入岩土空隙或裂隙中，浆液固化或有一定的粘结力或强度，使岩体的物理力学性能改善的一种方法。在岩溶地区，往往以桩基形式穿过溶洞来进行地基处理，桩基在溶洞范围内缺乏传力层，因此需要对溶洞进行注浆处理，以提供桩侧摩阻力，发挥桩的承载能力，而对于岩溶的注浆，往往将注浆材料充满整个溶洞空腔，由于岩溶体积过大，需要大量的充填材料进行灌注，充填材料还可能沿着贯穿的岩溶大量流失，从而造成极大的浪费。此外，岩溶的完全注灌与桩体周围可提供摩擦力的范围内注灌相比，并不能更显著的提高桩基的承载能力。因此，在保证桩基承载能力的前提下，如何合理有效的进行岩溶充填，从而探索一种有效、可行、节约的岩溶桩基施工充填方法是十分必要的。

为解决上述问题，研究一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法及结构，对于岩溶地区大体积的岩溶处治，满足岩溶桩基施工技术的需要，更好的提高岩体整体性，改善其力学性能，提高地基、桩基承载力，保证工程的质量，节约工程投资成本、缩短工期，以及土建工程施工、设计都具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是针对土建工程中承受着建筑物上部荷载的不良地基中的岩溶，是在于提供了一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法，工艺合理，施作便捷，高效节约，满足了岩溶地区大体积岩溶桩基施工技术的研究需要，对于岩溶地区土建工程施工、设计具有重要意义。

本发明的另一个目的是在于提供了一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，结构合理，功能完善，设计新颖，选材恰当，满足了岩溶地区大体积岩溶桩基施工于设计的需要。

为解决上述的问题，本发明采用以下技术措施：

一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法，包括以下步骤：

步骤一：岩溶与地层之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物理性质差异的特点，通过超前地质勘探，利用电阻率法、微重力法、电磁波法、地震波法、瞬变电磁法、地质雷达等物探方法（以上方法参考文献“可溶性岩层的几种工程地质勘察方法研究”，《科技创新导报》，2014，No.11），查明岩溶的分布范围、埋藏深度、发育情况和大致尺寸；

步骤二：根据桩基直径（一般为0.6~1.5m）和岩溶高度（一般为3~10m），确定囊袋尺寸，囊袋充满浆液后呈圆环台形，根据岩溶高度h确定囊袋高度，囊袋顶面和地面分别于岩溶内壁上部和下部接触，根据桩基直径Φ确定囊袋环形横截面内径，计算得出囊袋顶面外径d，底面外径D和囊袋俯倾角θ；

步骤三：根据囊袋尺寸，缝制囊袋，囊袋材料具有较高的强度和较大的韧性，囊袋顶面的注浆孔连接泵送注浆管进行囊内注浆；

步骤四：进行桩孔钻进至岩溶顶部，在囊袋内充入少量充填材料，在囊袋顶部系上绳子，并在囊袋顶面连接泵送注浆管，从地面用绳子将囊袋顺着桩孔缓慢下放至岩溶内，调整囊袋方位位于桩孔下方；

步骤五：通过注浆管向囊袋内泵送气泡混合轻质料，泵送过程中，不断调整囊袋方位，使囊袋中央圆柱孔与桩孔相对，直至囊袋充满，由于岩溶体积很大，充满后的囊袋体积相对于岩溶体积所占的比例较小；

步骤六：待气泡混合轻质料快速凝固成圆环台状，此后囊袋是否破损与完整已不必考虑，收回注浆管，继而进行桩基施工，形成建筑物桩基础。

一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，它由囊袋、岩溶、气泡混合轻质料、桩基、地层构成，其特征在于：岩溶分布在地层中，桩基穿过岩溶嵌入地层中，桩基从囊袋中的圆柱孔穿过囊袋，囊袋与岩溶相接，在囊袋内装有气泡混合轻质料。囊袋呈圆环台形，囊袋高度与岩溶高度h相同，囊袋自顶面中心向底面中心留有圆柱孔，囊袋横截面为环形，横截面自顶面向底面内径不变，外径逐渐变大，囊袋横截面内径与桩基直径Φ相同，顶面外径d比桩基直径大0.5~1.0m，顶面外径通过计算式d=Φ+(0.5~1.0m)确定，底面外径D根据岩溶高度h和囊袋俯倾角θ，通过计算式D= d+2htanθ来确定，囊袋俯倾角为30°~35°。

所述的囊袋为薄壁弹性材料制成，囊袋顶面留有注浆孔。

所述的囊袋内充填材料是气泡混合轻质料，气泡混合轻质料快速凝固成型，形成圆环台状。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

1）囊袋与岩溶高度相同保证了填充材料与岩溶顶端和底端接触，使得桩基在岩溶范围内有着较好的传力载体，桩与充填料良好的接触，保证了桩侧摩阻力的提供并得到最大程度的发挥，使桩基更好的发挥其承载能力；

2）由于岩溶内部空洞尺寸很大，充满需要耗费大量的充填材料，本工艺通过囊袋将成型的充填材料限制在桩基周围，不必充填满整个岩溶，在保证桩基受力的同时大大节约了充填材料；

3）气泡混合轻质料具有轻质性，密度仅相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，可减轻充填物整体荷载。气泡混合轻质土的多孔性使其具有低的弹性模量，从而使其对载荷具有良好的吸收和分散作用。

4）泵送工法具有施工速度快，质量好，节省人工施工方便等特点，泵送气泡混合轻质土只需使用简单的机器可实现自动化作业。

该大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法及结构，满足了岩溶地区大体积岩溶地基桩基施工的充填需求，技术合理，经济环保，效果显著，对工程设计、施工有较好的指导作用，对于岩溶地区土建工程施工、设计具有重要意义。

附图说明

图1为一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构示意图；

图2为一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法及结构中囊袋结构示意图。

图中：1—囊袋，2—岩溶，3—气泡混合轻质料，4—桩基，5—地层。

具体实施方式

下面根据附图对本发明作进一步详细描述：

根据图1、图2可知，一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法，包括以下步骤：

步骤一：岩溶2与地层5之间一般存在较明显的密度、速度和电性等物理性质差异的特点，通过超前地质勘探，利用电阻率法、微重力法、电磁波法、地震波法、瞬变电磁法、地质雷达等物探方法，查明岩溶2的分布范围、埋藏深度、发育情况和大致尺寸；

步骤二：根据桩基4直径（一般为0.6或0.8或1.0或1.2或1.5m）和岩溶2高度（一般为3或5或7或9或10m），确定囊袋1尺寸，囊袋1充满浆液后呈圆环台形，根据岩溶2高度h确定囊袋1高度，囊袋1顶面和地面分别于岩溶2内壁上部和下部接触，根据桩基4直径Φ确定囊袋1环形横截面内径，计算得出囊袋1顶面外径d，底面外径D和囊袋1俯倾角θ；

如某一工程中，岩溶2高度h=5.0m，设计建筑物的桩基4的直径Φ=1.0m；囊袋1环形横截面内径也是1.0m，囊袋1顶面外径d比桩基4直径大0.5m，则囊袋1顶面外径d=1.0+0.5=1.5m；设计囊袋俯倾角θ=30°，囊袋1高度与岩溶2高度相同，为5.0m，囊袋1底面外径D=d+2htanθ=1.5+2×5.0×tan30°=7.27m。

步骤三：根据囊袋1尺寸，缝制囊袋1，囊袋1材料具有较高的强度和较大的韧性，囊袋1顶面的注浆孔连接泵送注浆管进行囊内注浆；

步骤四：进行桩孔钻进至岩溶2顶部，在囊袋1内充入少量充填材料，在囊袋1顶部系上绳子，并在囊袋1顶面连接泵送注浆管，从地面用绳子将囊袋1顺着桩孔缓慢下放至岩溶2内，调整囊袋1方位位于桩孔下方；

步骤五：通过注浆管向囊袋1内泵送气泡混合轻质料3，泵送过程中，不断调整囊袋1方位，使囊袋1中央圆柱孔与桩孔相对，直至囊袋1充满，由于岩溶2体积很大，充满后的囊袋1体积相对于岩溶2体积所占的比例较小；

步骤六：待气泡混合轻质料3快速凝固成圆环台状，此后囊袋1是否破损与完整已不必考虑，收回注浆管，继而进行桩基4施工，形成建筑物桩基础。

一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，它由囊袋1、岩溶2、气泡混合轻质料3、桩基4、地层5构成，其特征在于：岩溶2分布在地层5中，桩基4穿过岩溶2嵌入地层5中，桩基2从囊袋1中的圆柱孔穿过囊袋1，囊袋1与岩溶2相接，在囊袋1内装有气泡混合轻质料3，囊袋1呈圆环台形，囊袋1高度与岩溶2高度h相同，囊袋1自顶面中心向底面中心留有圆柱孔，囊袋1横截面为环形，横截面自顶面向底面内径不变，外径逐渐变大，囊袋1横截面内径与桩基4直径Φ相同，顶面外径d比桩基4直径大0.5或0.6或0.7或0.8或0.9或1.0m，顶面外径通过计算式d=Φ+(0.5或0.6或0.7或0.8或0.9或1.0m)确定，底面外径D根据岩溶2高度h和囊袋1俯倾角θ，通过计算式D= d+2htanθ来确定，囊袋1俯倾角为30°或31°或32°或33°或34°或35°。

所述的囊袋1为薄壁弹性材料制成，囊袋1顶面留有注浆孔。

所述的囊袋1内充填材料选用气泡混合轻质料3，气泡混合轻质料3快速凝固成型，形成圆环台状。

Claims (3)

1.一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充方法，其步骤是：

通过超前地质勘探，查明岩溶（2）的分布范围、埋藏深度、发育情况和尺寸；

根据桩基（4）直径为0.6~1.5m和岩溶（2）高度为3~10m，确定囊袋（1）尺寸，囊袋（1）充满浆液后呈圆环台形，根据岩溶（2）高度h确定囊袋（1）高度，囊袋（1）顶面和地面分别于岩溶（2）内壁上部和下部接触，根据桩基（4）直径Φ确定囊袋（1）环形横截面内径，计算得出囊袋（1）顶面外径d，底面外径D和囊袋（1）俯倾角θ；

根据囊袋（1）尺寸，缝制囊袋（1），囊袋（1）顶面的注浆孔连接泵送注浆管进行囊内注浆；

进行桩孔钻进至岩溶（2）顶部，在囊袋（1）内充入充填材料，在囊袋（1）顶部系上绳子，并在囊袋（1）顶面连接泵送注浆管，从地面用绳子将囊袋（1）顺着桩孔放至岩溶（2）内，调整囊袋（1）方位位于桩孔下方；

通过注浆管向囊袋（1）内泵送气泡混合轻质料（3），泵送过程中，不断调整囊袋（1）方位，使囊袋（1）中央圆柱孔与桩孔相对，直至囊袋（1）充满，岩溶（2）体积大，充满后的囊袋（1）体积相对于岩溶（2）体积所占的比例小；

待气泡混合轻质料（3）快速凝固成圆环台状，收回注浆管，进行桩基（4）施工，形成建筑物桩基（4）础。

2.根据权利要求1所述的一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，其特征在于：由囊袋（1）、岩溶（2）、气泡混合轻质料（3）、桩基（4）、地层（5）构成，岩溶（2）分布在地层（5）中，桩基（4）穿过岩溶（2）嵌入地层（5）中，桩基（2）从囊袋（1）中的圆柱孔穿过囊袋（1），囊袋（1）与岩溶（2）相接，在囊袋（1）内装有气泡混合轻质料（3），囊袋（1）呈圆环台形，囊袋（1）高度与岩溶（2）高度h相同，囊袋（1）自顶面中心向底面中心留有圆柱孔，囊袋（1）横截面为环形，囊袋（1）横截面内径与桩基（4）直径Φ相同，顶面外径d比桩基（4）直径大0.5~1.0m，底面外径D根据岩溶（2）高度h和囊袋（1）俯倾角θ来确定，囊袋（1）俯倾角为30°~35°。

3.根据权利要求2所述的一种大体积岩溶桩基施工的囊式注灌填充结构，其特征在于：所述的囊袋（1）为薄壁弹性材料制成，囊袋（1）顶面留有注浆孔。