CN108265706A - 一种在溶洞地质内的工程桩及成桩工艺 - Google Patents
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Abstract
一种在溶洞地质内的工程桩及成桩工艺，所述工程桩下部穿过地质层，所述溶洞位于地质层内，所述工程桩穿过溶洞并延伸至上层土体内，位于所述溶洞内的工程桩外壁上围护一圈旋喷桩加固体，所述加固体为中心对称结构，旋喷桩加固体截面的外轮廓由若干个首尾相连的劣弧组成，所述地质层自下而上依次为石灰岩层、破碎岩层和上层土体，所述溶洞位于破碎岩层内。本发明具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
Description
技术领域
本发明属于建筑施工领域，尤其涉及一种在溶洞地质内的工程桩及成桩工艺。
背景技术
目前在溶岩地质区域工程桩通常采用泥浆护壁+旋挖钻孔灌注桩形式，当遇有填充物的溶洞时采用回填片石或混凝土来完成钻孔穿溶洞至持力层设计标高，往往需要反复多次的回填才能完成钻孔，需要大量的片石或混凝土，而且桩孔不能及时进行封闭，需要更长时间的搁置，容易造成塌孔、桩孔上部塌陷甚至更大范围的塌陷，进而造成安全隐患和周边土质严重破坏，给施工带来成本浪费和工期延误，由于溶洞内的填充物一般是流塑状态，即便回填片石或混凝土后能够顺利成孔，但是存在流塑填充物流至孔底，孔底沉渣过厚，而且溶洞位置土体还可能变形造成桩身缩颈、断桩，影响成桩质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种在溶洞地质内的工程桩及成桩工艺，主要解决工程桩穿过溶洞时在溶洞内难以形成有效护壁的技术问题；并解决溶洞内的填充物不再流入桩孔内以致增加桩底沉渣和溶洞位置土体变形造成桩身缩颈、断桩的问题，提高成桩质量。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种在溶洞地质内的工程桩，其特征在于：所述工程桩下部穿过地质层，所述溶洞位于地质层内，所述工程桩穿过溶洞并延伸至上层土体内，位于所述溶洞内的工程桩外壁上围护一圈旋喷桩加固体，所述加固体为中心对称结构，旋喷桩加固体截面的外轮廓由若干个首尾相连的劣弧组成。
进一步优选地，所述地质层自下而上依次为石灰岩层、破碎岩层和上层土体，所述溶洞位于破碎岩层内。
一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：利用超前钻确认工程桩预设空间穿过的溶洞内有可塑填充物，所述工程桩预设空间为预灌注混凝土形成工程桩的柱形空间；
步骤二、计算注浆管的高度：根据超前钻获取的溶洞的位置及高度信息计算所需注浆管和旋喷桩加固体的高度，所述旋喷桩加固体的高度为溶洞高度；
步骤三、制作水泥浆液：采用强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥与符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63-2006规定的水拌和，水灰比取0.8~1.5，根据工期需要加入为早强剂和/或速凝外加剂；
步骤四、布设注浆点位、跳打钻孔：在工程桩预设空间外径上均匀布设一圈注浆点位，采用钻机钻孔，选取两个注浆点位从地面向溶洞钻孔，在两个注浆点位中心部位布设2根注浆管，位于溶洞的所述注浆管自下而上高压旋喷注浆形成旋喷段；
步骤五、重复步骤四：两个注浆点位为一组依次进行钻孔、布设注浆管和注浆，直至工程桩预设空间外径的上注浆点位均注浆完成，每个注浆点位注浆完成后形成圆柱形注浆体单元，相邻圆柱形注浆体单元相交形成注浆形成注浆体；
步骤六泥浆护壁旋挖钻孔：注浆体注浆完成48小时后，在工程桩预设空间内向下钻孔形成工程桩预留洞，将注浆体位于工程桩预设空间内的部分去除形成旋喷桩加固体；
步骤七、灌注混凝土：在工程桩预留洞内灌注混凝土形成工程桩，对工程桩进行质检，待质检完毕，无质量问题后，本发明一种在溶洞地质内的工程桩施工完成。
进一步优选地，所述步骤四中的所述旋喷段高度，即旋喷段高度大于旋喷桩加固体高度即旋喷桩加固体高度至少2m，其中旋喷段底面标高低于旋喷桩加固体底面标高至少1m，相应地，旋喷段顶面标高高于旋喷桩加固体顶面至少1m。
进一步地，所述步骤四中的注浆管喷嘴达到超前钻资料中溶洞底部0.5~1m时，开始旋喷注浆，注浆压力不小于20MPa，注浆过程自下而上连续作业，开喷送入符合要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升，旋喷提升速度控制在25~28cm/min范围内，旋转速度控制在20~28r/min范围内，提升至溶洞上方1m处即可停止注浆，并迅速拔出喷射管。
进一步地，所述步骤五中的所述圆柱形注浆体单元由注浆管单管旋喷而成，直径为400mm~500mm，相邻圆柱形注浆体单元圆心之间的距离为250mm~300mm，咬合长度为150mm~200mm。
更加优选地，所述步骤七中通过承载力检测和桩身完整性检测来验证工程桩质量，符合《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014的相关要求。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：
本发明针为穿有可塑填充物的溶洞而成的工程桩提供了溶洞内的成桩条件，通过旋喷桩加固体硬化溶洞内的填充物，使填充物不再承流变状态、不缩径、不大幅塌陷，保证工程桩在穿过溶洞时侧壁稳定，确保成桩质量。
本发明具有安全、适用等特点，有很好的推广和实用价值，广泛的推广应用后会产生良好的经济效益。
附图说明
图1为本发明一种在溶洞地质内的工程桩的结构示意图；
图2为本发明为施工工程桩的机构示意图；
图3本发明涉及的工程桩预设空间与注浆体的位置关系示意图；
图4为本发明涉及的注浆体去除工程桩预设空间内注浆体后的结构示意图；
图5为本发明涉及的施工流程图示。
附图标记：1-溶洞；2-工程桩预设空间；4-旋喷桩加固体；5-注浆管；6-工程桩；7-石灰岩层；8-破碎岩层；9-上层土体；12-注浆体；13-旋喷段；a-旋喷段高度；b-旋喷桩加固体高度。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
一种在溶洞地质内的工程桩，如图1所示，工程桩6下部穿过地质层，溶洞1位于地质层内，工程桩6穿过溶洞1并延伸至上层土体9内，位于溶洞1内的工程桩6外壁上围护一圈旋喷桩加固体4，加固体为中心对称结构，旋喷桩加固体4截面的外轮廓由若干个首尾相连的劣弧组成，地质层自下而上依次为石灰岩层7、破碎岩层8和上层土体9，溶洞1位于破碎岩层8内。
一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，如图5所示，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：利用超前钻确认工程桩预设空间2穿过的溶洞内有可塑填充物，所述工程桩预设空间2为预灌注混凝土形成工程桩的柱形空间；
步骤二、计算注浆管的高度：根据超前钻获取的溶洞的位置及高度信息计算所需注浆管5和旋喷桩加固体4的高度，所述旋喷桩加固体4的高度为溶洞高度；
步骤三、制作水泥浆液：采用强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥与符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63-2006规定的水拌和，水灰比取0.8~1.5，本发明水灰比取1.0，根据工期需要加入为早强剂和/或速凝外加剂；
步骤四、布设注浆点位、跳打钻孔：如图2所示，在工程桩预设空间2外径上均匀布设一圈注浆点位，采用钻机钻孔，选取两个注浆点位从地面向溶洞1钻孔，在两个注浆点位中心部位布设2根注浆管，位于溶洞1的注浆管5自下而上高压旋喷注浆形成旋喷段13；
注浆管喷嘴达到超前钻资料中溶洞底部0.5~1m（本发明要求达到底部一下1m），开始旋喷注浆，注浆压力不小于20MPa，注浆过程自下而上连续作业，开喷送入符合要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升，旋喷提升速度控制在25~28cm/min范围内，旋转速度控制在20~28r/min范围内（也可根据具体的土质情况计算），提升至溶洞上方1m处即可停止注浆，并迅速拔出喷射管。
步骤五、重复步骤四：两个注浆点位为一组依次进行钻孔、布设注浆管和注浆，直至工程桩预设空间2外径的上注浆点位均注浆完成，每个注浆点位注浆完成形成圆柱形注浆体单元，如图3所示，相邻圆柱形注浆体单元相交形成注浆形成注浆体12，注浆完成后拔出注浆管5；
圆柱形注浆体单元由单管旋喷而成，直径为400mm~500mm，相邻圆柱形注浆体单元圆心之间的距离为250mm~300mm，咬合长度为150mm~200mm。
步骤六、泥浆护壁旋挖钻孔：注浆体12注浆完成48小时后，如图4所示，在工程桩预设空间2内向下钻孔形成工程桩预留洞，将注浆体12位于工程桩预设空间2内的部分去除形成旋喷桩加固体4；
如图2所示，旋喷段13高度，即旋喷段高度a大于旋喷桩加固体4高度即旋喷桩加固体高度b至少2m，其中旋喷段13底面标高低于旋喷桩加固体4底面标高至少1m，相应地，旋喷段13顶面标高高于旋喷桩加固体4顶面至少1m，多出的2m是保障措施和工艺要求，不是有效桩体，类似于工程桩的超灌要求一样。
步骤七、灌注混凝土：在工程桩预留洞内灌注混凝土形成工程桩6，对工程桩6进行质检，待质检完毕，无质量问题后，本发明一种在溶洞地质内的工程桩施工完成，步骤六中通过承载力检测和桩身完整性检测来验证工程桩质量，符合《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014的相关要求。
高压旋喷注浆注意事项：
（1）施工前先进行场地平整，挖好排浆沟，做好钻机定位，要求钻机安放保持水平，钻杆保持垂直，其倾斜度不得大于1.5%。
（2）喷射孔与高压注浆泵的距离不宜大于50m，钻孔的位置与设计位置的偏差不得大于50mm，垂直度偏差不大于1%。
（3）在插入旋喷管前先检查高压水与空气喷射情况，各部位密封圈是否封闭，插入后先做高压水射水试验，合格后方可喷射浆液。插入前高压水喷嘴用塑料布包裹，以免泥土堵塞。
泥浆护壁旋挖成孔灌注工程桩主要施工方法：
（1）测量放线（钢筋笼制作并验收、制备泥浆）；
（2）钻机就位；
（3）利用钻机埋设护筒；
（4）泥浆护壁钻孔至设计深度，并检验孔深；
（5）利用钻斗一次清孔；
（6）吊放钢筋笼；
（7）插入导管；
（8）二次清孔；
（9）灌注桩身混凝土；
（10）拔导管及护筒；
（11）28天后进行桩基检测。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种在溶洞地质内的工程桩，其特征在于：所述工程桩（6）下部穿过地质层，所述溶洞（1）位于地质层内，所述工程桩（6）穿过溶洞（1）并延伸至上层土体（9）内，位于所述溶洞（1）内的工程桩（6）外壁上围护一圈旋喷桩加固体（4），所述加固体为中心对称结构，旋喷桩加固体（4）截面的外轮廓由若干个首尾相连的劣弧组成。
2.如权利要求1所述的一种在溶洞地质内的工程桩，其特征在于：所述地质层自下而上依次为石灰岩层（7）、破碎岩层（8）和上层土体（9），所述溶洞（1）位于破碎岩层（8）内。
3.如权利要求1或2任意一项所述的一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、施工前准备：利用超前钻确认工程桩预设空间（2）穿过的溶洞内有可塑填充物，所述工程桩预设空间（2）为预灌注混凝土形成工程桩的柱形空间；
步骤二、计算注浆管的高度：根据超前钻获取的溶洞的位置及高度信息计算所需注浆管（5）和旋喷桩加固体（4）的高度，所述旋喷桩加固体（4）的高度为溶洞高度；
步骤三、制作水泥浆液：采用强度等级为P.O42.5级普通硅酸盐水泥与符合《混凝土拌和用水标准》JGJ63-2006规定的水拌和，水灰比取0.8~1.5，根据工期需要加入为早强剂和/或速凝外加剂；
步骤四、布设注浆点位、跳打钻孔：在工程桩预设空间（2）外径上均匀布设一圈注浆点位，采用钻机钻孔，选取两个注浆点位从地面向溶洞（1）钻孔，在两个注浆点位中心部位布设2根注浆管，位于溶洞（1）的所述注浆管（5）自下而上高压旋喷注浆形成旋喷段（13）；
步骤五、重复步骤四：两个注浆点位为一组依次进行钻孔、布设注浆管和注浆，直至工程桩预设空间（2）外径的上注浆点位均注浆完成，每个注浆点位注浆完成形成圆柱形注浆体单元，相邻圆柱形注浆体单元相交形成注浆形成注浆体（12）；
步骤六、泥浆护壁旋挖钻孔：注浆体（12）注浆完成48小时后，在工程桩预设空间（2）内向下钻孔形成工程桩预留洞，将注浆体（12）位于工程桩预设空间（2）内的部分去除形成旋喷桩加固体（4）；
步骤七、灌注混凝土：在工程桩预留洞内灌注混凝土形成工程桩（6），对工程桩（6）进行质检，待质检完毕，无质量问题后，本发明一种在溶洞地质内的工程桩施工完成。
4.如权利要求3所述的一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于：所述步骤四中的所述旋喷段（13）高度，即旋喷段高度（a）大于旋喷桩加固体（4）高度即旋喷桩加固体高度（b）至少2m，其中旋喷段（13）底面标高低于旋喷桩加固体（4）底面标高至少1m，相应地，旋喷段（13）顶面标高高于旋喷桩加固体（4）顶面至少1m。
5.如权利要求3所述的一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于：所述步骤四中的注浆管喷嘴达到超前钻资料中溶洞底部0.5~1m，开始旋喷注浆，注浆压力不小于20MPa，注浆过程自下而上连续作业，开喷送入符合要求的水、气、浆，待浆液返出孔口正常后，开始提升，旋喷提升速度控制在25~28cm/min范围内，旋转速度控制在20~28r/min范围内，提升至溶洞上方1m处即可停止注浆，并迅速拔出喷射管。
6.如权利要求3所述的一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于：所述步骤五中的所述圆柱形注浆体单元由单管旋喷而成，直径为400mm~500mm，相邻圆柱形注浆体单元圆心之间的距离为250mm~300mm，咬合长度为150mm~200mm。
7.如权利要求3所述的一种在溶洞地质内的工程桩的成桩工艺，其特征在于：所述步骤七中通过承载力检测和桩身完整性检测来验证工程桩质量，符合《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2014的相关要求。
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