CN109487780A - 一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构及施工方法，结构上其溶洞底部有一较平整的基层混凝土，上部带孔钢管组合骨架通过支座固定在基层上，其间用石块填充，在其空隙和钢管内分布有注入的水泥砂浆；施工方法包括浇筑混凝土基层、选取合适的导管、铺设各层带孔组合钢管骨架、砌筑各层墙体、填埋各层石块和灌注水泥砂浆。本发明能够很好地克服现有溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状边坡溶洞充填结构及其施工方法的不足，从而达到尽量完整地填充整个溶洞的目的，且具有施工规范、便捷、简便、节约、施工效率高、安全稳固的优点。

Description

一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构及施工方法

技术领域

本发明涉及浅埋溶洞填充领域，尤其涉及一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构及施工方法。

技术背景

喀斯特地貌在中国分布广泛，随着中国道路交通建设的发展，越来越多的溶洞问题出现了，其中对于浅埋边坡溶洞的处理也越来越引动人们的思考——如何来简单而又安全的对其进行处理。

现如今，对于边坡浅埋溶洞的处理方法，多为顶部开口的拱顶溶洞的处理方法，或是侧面开口且洞口高度高于溶洞洞顶的溶洞的处理方法，而对于侧面开口且洞口明显低于溶洞洞顶的虎口状溶洞很难有简便、节约而又足够安全稳固的方法。

发明内容

本发明的主要目的一在于提供一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，能克服现有溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状边坡溶洞充填结构及其施工方法的不足，能尽量完整地填充整个溶洞，且具有施工规范、便捷、简便、节约、施工效率高、安全稳固的优点。

本发明的主要目的二在于提供一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充施工方法，能克服现有溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状边坡溶洞充填结构及其施工方法的不足，能尽量完整地填充整个溶洞，且具有施工规范、便捷、简便、节约、施工效率高、安全稳固的优点。

为实现上述目的一，本发明提供了一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，包括混凝土基层和土石混合填料，溶洞底部有一较平整的混凝土基层，带孔钢管组合骨架固定在混凝土基层上，其间用石块填充，在其空隙和钢管内分布有注入的水泥砂浆；上部带孔钢管组合骨架包括：

带孔注浆钢管，所述带孔注浆钢管管壁上均匀分布有圆形孔洞；

三轴连接件，所述三轴连接件内部空心，且在两两垂直的三条轴线两端各有一个用于连接不同的带孔注浆钢管的空心圆柱状凸起；

底部支座，所述底部支座固定在混凝土基层内，支撑于带孔钢管组合骨架底部且与带孔注浆钢管底端相连；

顶部托盘，所述顶部托盘位于带孔钢管组合骨架上端并承托在溶洞顶壁下方，且与带孔钢管组合骨架上位于顶部的带孔注浆钢管上端相连，且顶部托盘开有与带孔注浆钢管内部连通的圆孔；

导管，所述导管与溶洞洞口侧的带孔注浆钢管以及溶洞中央处的顶部托盘的圆孔相连，用于导入水泥砂浆。

作为优选的，所述带孔注浆钢管长度相等。通过规范化带孔钢管的规格，使结构的生产、运输更为方便，组装更为便捷，组装后的结构更为规则。

作为优选的，所述三轴连接件的同轴线上的两个空心圆柱状凸起的外壁上分别分布有四分之一圆弧的凸痕，且在带孔注浆钢管两端各有一与相应凸痕相吻合的圆弧状豁口。使得所述带孔注浆钢管与所述三轴连接件可牢固连接，凸痕与圆弧状豁口的连接方式，使在保证结构牢固性的基础上，其安装更为快捷简单，提高了工作效率。

作为优选的，所述带孔注浆钢管在贴近其圆弧状豁口的左手螺旋方向的下端还有一段四分之一圆弧长的豁口，凸痕卡固在四分之一圆弧长的豁口处。使得带孔注浆钢管在与三轴连接件连接时凸痕可以顺利地从圆弧状豁口嵌套进四分之一圆弧长的豁口内。

作为优选的，所述底部支座上部为空心圆柱体，下部为不通透的正方形铁板；顶部托盘的下部为空心圆柱体，上部为中心有圆孔的正方形铁板，圆孔与空心圆柱体内部连通；底部支座的空心圆柱体和顶部托盘的空心圆柱体的外径略小于带孔钢管内径并且均嵌套固定在相应的带孔注浆钢管内。带孔注浆钢管与底部支座和顶部托盘之间的嵌套固定方式，既牢固又便捷，可进一步地提高工作效率。

作为优选的，所述顶部托盘的正方形铁板的顶面在左右方向和前后方向各关于其对称轴对称分布有四个横向凸起和四个纵向凸起，各横向凸起和和各个纵向凸起上有可供钢筋穿过的小孔，纵向凸起高于横向凸起，各纵向凸起与其所在的横、纵方向垂直，各横向凸起与其所在的横、纵方向垂直。这样可以错开横、纵向的钢筋，而横、纵向各两根钢筋可以在注浆完成后承托上部空隙中的带孔钢管组合骨架所不能达到的部分。

作为优选的，所述底部支座的正方形铁板两侧各往下延伸有一竖向钢板，各竖向钢板的底部向两侧延伸有凸起。可以让底部支座与混凝土基层牢固结合。

作为优选的，所述混凝土基层下部为碎石块填料，上部由混凝土浇筑而成。大量的碎石块可以有效地填充凹陷程度较大的地方，而节约混凝土，且表层的混凝土更便于平整。

作为优选的，高于溶洞边坡侧面的洞口侧的所有带孔钢管组合骨架与导管相连的为中心部最高的几根钢管之一，导管向外延伸至洞口。由于高出洞口的部分施工不便，所以该部分不设过多的导管，只在其中心部分最高的几根带孔钢管顶端连接导管，方便施工。

为实现上述目的二，本发明提供了一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充施工方法，其步骤包括：

(1)浇筑混凝土基层，在溶洞内低洼处铺上碎石、平整后，定点分布并固定底部支座位置，浇筑混凝土并抹平，待其凝固；

(2)选取合适的导管；

(3)铺设第一层带孔钢管组合骨架，以固定的底部支座为基础，嵌套固定带孔注浆钢管，连接三轴连接件，再连接水平面方向的带孔注浆钢管，将其靠斜坡侧洞口位置的一处带孔注浆钢管用导管与外部注浆机相连；

(4)砌筑墙体，在溶洞侧面洞口处砌筑一层与铺设好的第一层带孔钢管组合骨架高度平齐的墙体；

(5)填埋石块，将带孔钢管组合骨架内的空间用石块填充；

(6)依次重复(2)(3)步骤，仅将组装的基础由底部支座改为三轴连接件，依次组合出第二层、第三层以至临近溶洞顶部，在最上层的带孔注浆钢管上端嵌套顶部托盘；

(7)灌注水泥砂浆，将注浆压力控制住一定范围内，自下而上逐层灌注，直至砂浆压入速度变得较慢。

应用本发明的技术方案和施工方法，由于本发明所提供的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构包括混凝土基层，且该混凝土基层将底部支座直接浇筑在其上，且其上部连接有带孔钢管组合骨架，给结构提供了足够的强度和稳定性，同时将带孔钢管组合骨架内的空间用现场的碎石填充，就地取材、降低成本，并且带孔钢管组合骨架内部是连通的，且其上分布有圆形孔洞，可以将水泥砂浆充分地灌注进填充入碎石后剩余的空隙中，大大增加了结构的整体性，从而大大缓解了溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状边坡溶洞在道路施工过程中及后期使用过程中的危险性。

附图说明

本申请的说明书附图用于提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示意性表示出了本发明的实施例的结构侧面剖切简图；

图2示意性表示出了本发明的实施例的带孔钢管组合骨架立体结构简图；

图3示意性表示出了本发明的实施例的连接点结构简图；

图4示意性表示出了本发明的实施例的三轴连接件简图；

图5示意性表示出了本发明的实施例的带孔注浆钢管侧面图(左图)、截面图(右图)；

图6示意性表示出了本发明的实施例的底部支座俯视图(上图)、正视图(下图)；

图7示意性表示出了本发明的实施例的顶部托盘仰视图(左上图)、俯视图(右上图)、正视图(左下图)、左视图(右下图)；

其中，上述附图包括以下附图标记：

带孔注浆钢管1，圆形孔洞1a，圆弧状豁口1b，豁口1c，三轴连接件2，空心圆柱状凸起2a，凸痕2b，底部支座3，竖向钢板3a，凸起3b，顶部托盘4，圆孔4a，横向凸起4b，纵向凸起4c，导管5，混凝土基层100，墙体200，石块300。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整、直观的描述。

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

下面结合实施例和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1-图7所示，一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，包括混凝土基层和土石混合填料，溶洞底部有一较平整的混凝土基层100，带孔钢管组合骨架固定在混凝土基层100上，带孔钢管组合骨架的钢管与钢管之间、带孔钢管组合骨架与溶洞侧壁之间用石块300填充，在填充石块300后留下的间隙以及在钢管内分布有注入的水泥砂浆；其中包括：

带孔注浆钢管1，所述带孔注浆钢管1管壁上均匀分布有圆形孔洞1a；

三轴连接件2，所述三轴连接件2内部空心，且在两两垂直的三条轴线两端各有一个空心圆柱状凸起2a，所述空心圆柱状凸起2a用于连接不同的所述带孔注浆钢管1；

底部支座3，所述底部支座3固定在混凝土基层100内，且与所述带孔注浆钢管1底端相连，用于支撑上部的带孔钢管组合骨架；

顶部托盘4，所述顶部托盘4位于带孔钢管组合骨架上端，并承托在溶洞顶壁下方，且与带孔钢管组合骨架上位于顶部的带孔注浆钢管1上端相连，用于承托其上部的重量，且顶部托盘4开有与带孔注浆钢管1内部连通的圆孔4a；

导管5，所述导管5与所述溶洞洞口侧的所述带孔注浆钢管1以及溶洞中央处的顶部托盘4的圆孔4a相连，用于导入水泥砂浆。

同时，为实现本发明的目的，本发明的实施例提供了一套施工方法，其步骤包括：

(1)浇筑混凝土基层100，在溶洞内低洼处铺上碎石、平整后，定点分布并固定底部支座3的位置，浇筑混凝土并抹平，待其凝固；

(2)选取合适的导管5；

(3)铺设第一层带孔钢管组合骨架，以固定的底部支座3为基础，嵌套固定带孔注浆钢管1，连接三轴连接件2，再连接水平面方向的带孔注浆钢管1，将其靠斜坡侧洞口位置的一处带孔注浆钢管1用导管5与外部注浆设备相连；

(4)砌筑墙体200，在侧面洞口处砌筑一层与第一层带孔钢管组合骨架铺设好后高度平齐的墙体200；

(5)填埋石块300，将带孔钢管组合骨架内的空间用石块300填充；

(6)依次重复(2)(3)步骤，仅将组装的基础由底部支座3改为三轴连接件2，依次组合出第二层、第三层以至临近溶洞顶部，在最上层的带孔注浆钢管1上端嵌套在顶部托盘4外；

(7)灌注水泥砂浆，将注浆压力控制住一定范围内，自下而上逐层灌注，直至砂浆压入速度变得较慢。

本发明过将带孔注浆钢管1用三轴连接件2连接成带孔钢管组合骨架，同时将它们固定在与混凝土基层100浇筑在一起的底部支座3上，从而形成了整个溶洞填充体的内部骨架。而将石块300填充在骨架的空当中，就地取材，节约成本；在剩余的空隙中通过带孔钢管组合骨架将水泥砂浆灌入，增加了溶洞填充体的整体性，从而大大降低了边坡溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状溶洞在道路施工及后续使用过程中的危险性。

值得注意的是，在进行混凝土基底制作之前，需要先在洞底低洼程度较深的地方填充大量石块，同时对洞底明显高出的很突兀的地方进行规避，从而使所有底部支座3可以平整的分布在一个平面上。之后再填上碎石，平整碎石后才在其上部浇筑混凝土。

值得注意的是，所述带孔注浆钢管1长度相等。相同的长度使得加工的时候更为规范化，从而减少了加工的难度；且使得运输、安装更为便利，从而提高施工效率；同时相同的长度使得组装后的带孔钢管组合骨架的结构更为规范，贴近数学模型，便于进行几何以及受力等分析。

值得注意的是，在所述三轴连接件2的同轴线上的两个空心圆柱状凸起2a的外壁上分别分布有四分之一圆弧的凸痕2b，且在所述带孔注浆钢管1两端各有一与所述凸痕2b相吻合的圆弧状豁口1b，使所述带孔注浆钢管1与所述三轴连接件2可牢固连接。并且在三轴连接件2两侧的凸痕2b对称分布，带孔注浆钢管1两侧的圆弧状豁口1b的对称分布，这样在组装的时候可以快速安装而不必为了要使各构件紧密结合而浪费不必要的脑力和劳力。圆弧状豁口1b和凸痕2b的连接方式，使在保证结构牢固性的基础上，其安装更为快捷简单，提高了工作效率。

值得注意的是，如图5所示，带孔注浆钢管1在贴近其圆弧状豁口1b的左手螺旋方向的下端仍有一段四分之一圆弧长的豁口1c，这样才能使得带孔注浆钢管1在与三轴连接件2连接时凸痕2b可以顺利地从圆弧状豁口1b嵌套进豁口1c内。

值得注意的是，底部支座3上部为一空心圆柱体，其下部为一不通透的正方形铁板，在正方形铁板两侧各往下延伸有一竖向钢板3a，延伸一定距离后再底部向两侧伸出一定长度的凸起3b。因为底部支座3的高度是确定的，在对混凝土基底施工时，可同时将底部支座3浇筑在基底上，从而成为整个结构的一个足够牢固的支点。凸起3b的设计可以让底部支座3与混凝土基层100牢固结合。

值得注意的是，顶部托盘4下部为一空心圆柱体，其上部为一中心有圆孔的正方形铁板，在该正方形铁板左右方向和前后方向各关于其对称轴对称分布有四个横向凸起4b和四个纵向凸起4c，各横向凸起4b和各纵向凸起4c上有可供钢筋穿过的小孔，其中横向凸起4b较低，纵向凸起4c较高，且横向凸起4b与其自身所在的横、纵方向垂直，纵向凸起4c也与其自身所在的横、纵方向垂直。这样可以错开横、纵向的钢筋，而横、纵向各两根钢筋可以在注浆完成后承托上部空隙中带孔钢管组合骨架所不能达到的部分。

值得注意的是，底部支座3上部的空心圆柱体和顶部托盘4下部的空心圆柱体的外径略小于带孔注浆钢管1的内径，使底部支座3的空心圆柱体和顶部托盘4的空心圆柱体可以嵌套固定在相应的带孔注浆钢管1端部内。带孔注浆钢管1与底部支座3和顶部托盘4之间的嵌套固定方式，既牢固又便捷，可进一步地提高工作效率。

值得注意的是，由于带孔钢管组合骨架中的空当体积有限，需在组装完一层后及时在其中填上石块300，以免再组装一层后难以在不损坏前一层的条件下填充石块300。

值得注意的是，高于溶洞边坡侧面的洞口侧的所有带孔钢管组合骨架与导管5相连的为中心部最高的几根钢管之一，导管5向外延伸至洞口。由于高出洞口的部分施工不便，所以该部分不设过多的导管5，只在其中心部分最高的几根带孔钢管顶端连接导管5，方便施工。

通过以上方式，本发明所提供的一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构及施工方法，通过将带孔注浆钢管1用三轴连接件2连接成带孔钢管组合骨架，并将它们固定在与混凝土基层100浇筑在一起的底部支座3上，从而形成了整个溶洞填充体的内部骨架。而将石块填充在骨架的空当中，就地取材，节约成本；在剩余的空隙中通过带孔钢管组合骨架将水泥砂浆灌入，增加了溶洞填充体的整体性，从而大大降低了边坡溶洞侧面洞口高度低于洞顶的虎口状溶洞在道路施工及后续使用过程中的危险性。

以上所述的仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可作的任何修改、等同替换、改进等，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，包括混凝土基层和土石混合填料，其特征在于，溶洞底部有一较平整的混凝土基层，带孔钢管组合骨架固定在混凝土基层上，其间用石块填充，在其空隙和钢管内分布有注入的水泥砂浆；上部带孔钢管组合骨架包括：

带孔注浆钢管，所述带孔注浆钢管管壁上均匀分布有圆形孔洞；

三轴连接件，所述三轴连接件内部空心，且在两两垂直的三条轴线两端各有一个用于连接不同的带孔注浆钢管的空心圆柱状凸起；

底部支座，所述底部支座固定在混凝土基层内，支撑于带孔钢管组合骨架底部且与带孔注浆钢管底端相连；

顶部托盘，所述顶部托盘位于带孔钢管组合骨架上端并承托在溶洞顶壁下方，且与带孔钢管组合骨架上位于顶部的带孔注浆钢管上端相连，且顶部托盘开有与带孔注浆钢管内部连通的圆孔；

导管，所述导管与溶洞洞口侧的带孔注浆钢管以及溶洞中央处的顶部托盘的圆孔相连，用于导入水泥砂浆。

2.根据权利要求1所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述带孔注浆钢管长度相等。

3.如权利要求2所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述三轴连接件的同轴线上的两个空心圆柱状凸起的外壁上分别分布有四分之一圆弧的凸痕，且在带孔注浆钢管两端各有一与相应凸痕相吻合的圆弧状豁口。

4.如权利要求3所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述带孔注浆钢管在贴近其圆弧状豁口的左手螺旋方向的下端还有一段四分之一圆弧长的豁口，凸痕卡固在四分之一圆弧长的豁口处。

5.如权利要求4所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述底部支座上部为空心圆柱体，下部为不通透的正方形铁板；顶部托盘的下部为空心圆柱体，上部为中心有圆孔的正方形铁板，圆孔与空心圆柱体内部连通；底部支座的空心圆柱体和顶部托盘的空心圆柱体的外径略小于带孔钢管内径并且均嵌套固定在相应的带孔注浆钢管内。

6.如权利要求5所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述顶部托盘的正方形铁板的顶面在左右方向和前后方向各关于其对称轴对称分布有四个横向凸起和四个纵向凸起，各横向凸起和和各个纵向凸起上有可供钢筋穿过的小孔，纵向凸起高于横向凸起，各纵向凸起与其所在的横、纵方向垂直，各横向凸起与其所在的横、纵方向垂直。

7.如权利要求6所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述底部支座的正方形铁板两侧各往下延伸有一竖向钢板，各竖向钢板的底部向两侧延伸有凸起。

8.如权利要求7所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，所述混凝土基层下部为碎石块填料，上部由混凝土浇筑而成。

9.如权利要求8所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，高于溶洞边坡侧面的洞口侧的所有带孔钢管组合骨架与导管相连的为中心部最高的几根钢管之一，导管向外延伸至洞口。

10.一种如权利要求1-9任一项所述的带孔钢管组合骨架注浆溶洞填充结构，其特征在于，包括以下步骤：

(1)浇筑混凝土基层，在溶洞内低洼处铺上碎石、平整后，定点分布并固定底部支座位置，浇筑混凝土并抹平，待其凝固；

(2)选取合适的导管；

(3)铺设第一层带孔钢管组合骨架，以固定的底部支座为基础，嵌套固定带孔注浆钢管，连接三轴连接件，再连接水平面方向的带孔注浆钢管，将其靠斜坡侧洞口位置的一处带孔注浆钢管用导管与外部注浆机相连；

(4)砌筑墙体，在溶洞侧面洞口处砌筑一层与铺设好的第一层带孔钢管组合骨架高度平齐的墙体；

(5)填埋石块，将带孔钢管组合骨架内的空间用石块填充；

(6)依次重复(2)(3)步骤，仅将组装的基础由底部支座改为三轴连接件，依次组合出第二层、第三层以至临近溶洞顶部，在最上层的带孔注浆钢管上端嵌套顶部托盘；

(7)灌注水泥砂浆，将注浆压力控制住一定范围内，自下而上逐层灌注，直至砂浆压入速度变得较慢。