CN111021371A - 一种溶洞基坑支护施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑施工领域，公开一种溶洞基坑支护施工方法，包括步骤（a）BIM建模设计图纸→（b）基坑开挖→（c）测量放样→（d）埋设护筒→（e）制备护壁泥浆→（f）钻机安装定位→（g）钻孔→（h）清孔→（i）搭建钢筋笼制作平台→（j）钢筋笼制作→（k）钢筋笼吊装→（l）灌注；利用地质勘察报告，通过BIM三维实体模型，分析不同工况下土体的变形；支护灌注桩以跳打形式判定溶洞连通状况，取用基坑内的岩石和土体搅拌进行溶洞填充，安全高效；大溶洞通过钢筋笼上焊接收口网包裹，减少混凝土填充，有效降低成本；采用泥浆分离器清理泥浆中颗粒，回收循环利用，绿色环保。

Description

一种溶洞基坑支护施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，尤指一种溶洞基坑支护施工方法。

背景技术

岩溶地貌在我国分布非常广泛，在岩体存在洞穴，这些天然的土洞和溶洞不管是大小和分布极为不均匀，在这样的地区进行工程建设，地基非常容易遇到土洞和溶洞，即产生受力不均，容易造成地基不稳和塌陷问题，当溶洞的规模大、埋深浅、溶洞顶板承受不了建筑物的荷载时，就会使溶洞顶板坍塌、地基失稳，造成较大的经济损失，如何对溶洞基坑进行加固以及减少在岩溶地区的建设成本一直是建筑行业探索的方向。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种其施工方法简便、施工效率高、质量好、成本低的溶洞基坑支护施工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种溶洞基坑支护施工方法，包括如下步骤，

（a）根据地质勘测报告，通过BIM建立实体模型，设计施工图纸；

（b）基坑开挖，采用放坡开挖的方式，按施工图纸挖出基坑；

（c）测量放样，根据施工图纸在施工现场放样定位，标记桩位，桩位误差小于20mm；

（d）埋设护筒，在桩位处埋设护筒，护筒中心与桩位偏差小于20mm，倾斜度小于1%，露出地面100mm～200mm，护筒埋深1.0m～1.2m；

（e）制备护壁泥浆，建造泥浆池，采用水、粘土和添加剂制备钻孔泥浆，根据地层情况来确定泥浆稠度；

（f）钻机安装与定位，调整钻机钻头位置与桩位中心及护筒中心在同一垂线上，保证钻机的垂直度，钻头位置偏差小于3cm；

（g）钻孔，开孔时低速钻进，钻进时不断添加护壁泥浆及抽渣，待孔深超过护筒深度1.5m～2.0m后再正常钻进至设计深度，成孔后进行孔深、孔径、垂直度、沉浆浓度、沉渣厚度检查；

（h）清孔，采用正循环旋转钻机或反循环旋转机或真空吸泥机或抽渣筒进行清孔，沉渣厚度小于5cm；

（i）搭建钢筋笼制作平台，搭设用于加工钢筋笼的钢筋笼制作平台，钢筋笼制作平台使用全站仪放样，以保证钢筋笼制作平台四个角均为直角，为便于钢筋放样布置和绑扎，在平台上根据设计的钢筋间距位置画出常用的控制标记，以保证钢筋笼和各种埋件的布设精度；

（j）钢筋笼制作，钢筋笼制作时，测量元件位置要准确，并确保留出导管位置，钢筋保护层120mm～140mm，除结构焊缝需满焊及四周钢筋交点需全部点焊外，其余交点采用50%交错点焊，钢筋的接头应错开，在同一连接区段内接头的面积百分率小于50%，采用焊接接头时，连接区段的长度为10d，d为纵向受力连接钢筋的较大直径，且不小于500mm；

（k）钢筋笼吊装，采用吊车将钢筋笼竖直吊起，安放钢筋笼时对准孔口，保持垂直居中，缓慢下放至设计深度；

（l）灌注，灌注采用混凝土C30，下导管时检查每根导管的密封圈和连接丝扣是否完好，选用良好隔水性的隔水栓，导管底端距孔底高度30cm～50cm，初始灌注时要有一定初灌量，保证首次导管埋入混凝土的深度在0.8～1.3m之间，灌注过程中应及时测量灌注砼的高度，以指导导管的起拔和拆卸，灌注过程导管应始终埋在混凝土中，严禁将导管拔出砼面，砼内应埋管深度2m～6m，导管应勤提勤拆，一次提管拆管不超过10m，灌注快完毕，导管应缓慢拔出，使砼面口缓慢弥合，超灌高度不小于1m，以保证桩身强度。

进一步的，在步骤（f）中，对地层较软和有坡度的地基，采用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固后安装钻机，对有钻塔的钻机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位。

进一步的，在步骤（g）中，钻头采用加强合金钢，钻孔时经常检查钻机钻头磨损情况，其直径小于设计值10mm时应及时更换，以保证桩孔直径符合设计要求，钻孔时抽出的泥渣和泥浆经过泥浆分离器分离出泥浆中的泥渣颗粒，泥浆回到泥浆池循环利用。

进一步的，在步骤（g）中，提钻后采用井径仪或超声波测井仪检测成孔质量，孔深0～+300mm、孔径0～+50mm、垂直度≤0.5%、沉渣厚度≤10cm。

进一步的，在步骤（g）中，钻孔遇溶洞时，采用C15素砼灌实溶洞后再进行钻孔。

进一步的，在步骤（j）中，遇溶洞时，在溶洞标高位置，各高出500mm段处的钢筋笼上焊接收口网，减少混凝土流失，节约混凝土用量。

进一步的，在步骤（l）中，第一节导管长度为4m，孔口上端安装数节1m的短管。

进一步的，在步骤（l）中，单桩混凝土灌注时间不超过8h，混凝土灌注的充盈系数为1.1～1.3。

进一步的，在步骤（j）中，钢筋笼为一主多星结构，包括一个位于中心部位的主笼及分布在主笼周围的若干个副笼，主笼与副笼之间通过钢筋固定连接成一整体。

进一步的，副笼的数量为3-6个，均匀分布在主笼周围。

本发明的有益效果在于：利用地质勘察报告，通过BIM三维实体模型，分析不同工况下土体的变形；支护灌注桩以跳打形式判定溶洞连通状况，取用基坑内的岩石和土体搅拌进行溶洞填充，安全高效；大溶洞通过钢筋笼上焊接收口网包裹，减少混凝土填充，有效降低成本；采用泥浆分离器清理泥浆中颗粒，回收循环利用，绿色环保，进一步的的有益效果在于，对于较大的溶洞采用一主多星的钢筋笼结构，强度更好，加固效果得到提高。

附图说明

图1 是本发明的施工方法示意图。

图2 是本发明的一种实施例钢筋笼俯视结构示意图。

具体实施方式

请参阅图1所示，本发明关于一种溶洞基坑支护施工方法，包括如下步骤，

（a）根据地质勘测报告，通过BIM建立实体模型，设计施工图纸；

（b）基坑开挖，采用放坡开挖的方式，按施工图纸挖出基坑；

（c）测量放样，根据施工图纸在施工现场放样定位，标记桩位，桩位误差小于20mm；

（d）埋设护筒1，在桩位处埋设护筒1，护筒1中心与桩位偏差小于20mm，倾斜度小于1%，露出地面100mm～200mm，护筒1埋深1.0m～1.2m；

（e）制备护壁泥浆，建造泥浆池，采用水、粘土和添加剂制备钻孔泥浆，根据地层情况来确定泥浆稠度；

（f）钻机安装与定位，调整钻机钻头位置与桩位中心及护筒1中心在同一垂线上，保证钻机的垂直度，钻头位置偏差小于3cm；

（g）钻孔，开孔时低速钻进，钻进时不断添加护壁泥浆及抽渣，待孔深超过护筒1深度1.5m～2.0m后再正常钻进至设计深度，成孔后进行孔深、孔径、垂直度、沉浆浓度、沉渣厚度检查；

（h）清孔，采用正循环旋转钻机或反循环旋转机或真空吸泥机或抽渣筒进行清孔，沉渣厚度小于5cm；

（i）搭建钢筋笼制作平台，搭设用于加工钢筋笼2的钢筋笼制作平台，钢筋笼制作平台使用全站仪放样，以保证钢筋笼制作平台四个角均为直角，为便于钢筋放样布置和绑扎，在平台上根据设计的钢筋间距位置画出常用的控制标记，以保证钢筋笼2和各种埋件的布设精度；

（j）钢筋笼制作，钢筋笼2制作时，测量元件位置要准确，并确保留出导管3位置，钢筋保护层120mm～140mm，钢筋焊接前，根据施工条件进行试焊，合格后方可施焊，除结构焊缝需满焊及四周钢筋交点需全部点焊外，其余交点采用50%交错点焊，钢筋的接头应错开，在同一连接区段内接头的面积百分率小于50%，采用焊接接头时，连接区段的长度为10d，d为纵向受力连接钢筋的较大直径，且不小于500mm，钢筋保证平直，表面洁净无油渍，钢筋笼2成型点焊牢固，内部交点50％点焊。成型完成经验收后投入使用，起吊前对多余的料件予以清理，筋笼制作的允许偏差，钢筋笼的长度±100mm，直径±10mm，主筋间距±10mm，箍筋间距±20mm，加强肋间距±20mm；

（k）钢筋笼吊装，采用吊车将钢筋笼2竖直吊起，安放钢筋笼2时对准孔口，不触碰护筒1，保持垂直居中，缓慢下放至设计深度；

（l）灌注，灌注采用混凝土C30，下导管3时检查每根导管3的密封圈和连接丝扣是否完好，选用良好隔水性的隔水栓，导管3内径为250mm-300mm，个税栓采用球形气囊，导管3底端距孔底高度30cm～50cm，初始灌注时要有一定初灌量，保证首次导管3埋入混凝土的深度在0.8～1.3m之间，当砼浇至钢筋笼2底部时，应放慢砼入导管3速度，减小砼上升顶力对钢筋笼2作用，达到控制钢筋笼2上浮的目的，灌注过程中应及时测量灌注砼的高度，以指导导管3的起拔和拆卸，灌注过程导管3应始终埋在混凝土中，严禁将导管3拔出砼面，砼内应埋管深度2m～6m，导管3应勤提勤拆，一次提管拆管不超过10m，灌注快完毕，导管3应缓慢拔出，使砼面口缓慢弥合，超灌高度不小于1m，以保证桩身强度。

在一些实施方式中，在步骤（f）中，对地层较软和有坡度的地基，采用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固后安装钻机，对有钻塔的钻机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位。

在一些实施方式中，在步骤（g）中，钻头采用加强合金钢，钻孔时经常检查钻机钻头磨损情况，其直径小于设计值10mm时应及时更换，以保证桩孔直径符合设计要求。

在一些实施方式中，在步骤（g）中，提钻后采用井径仪或超声波测井仪检测成孔质量，孔深0～+300mm、孔径0～+50mm、垂直度≤0.5%、沉渣厚度≤10cm。

在一些实施方式中，在步骤（g）中，钻孔遇溶洞时，采用C15素砼灌实溶洞后再进行钻孔，施工过程中就地取材，取用基坑内的岩石和土体搅拌进行溶洞填充，安全高效。

在一些实施方式中，在步骤（g）中，抽出的泥渣和泥浆经过泥浆分离器分离出泥浆中的泥渣颗粒，泥浆回到泥浆池循环利用，减少泥浆拌合水泥及外运处理量，节约成本。

在一些实施方式中，在步骤（j）中，遇溶洞时，在溶洞标高位置，各高出500mm段处的钢筋笼2上焊接收口网，减少混凝土流失，节约混凝土用量。

在一些实施方式中，在步骤（l）中，第一节导管3长度为4m，孔口上端安装数节1m的短管。

在一些实施方式中，在步骤（l）中，单桩混凝土灌注时间不超过8h，混凝土灌注的充盈系数为1.1～1.3。

请参阅图2所示，在一些实施方式中，在步骤（j）中，钢筋笼2为一主多星结构，包括一个位于中心部位的主笼21及分布在主笼21周围的若干个副笼22，主笼21与副笼22之间通过钢筋23固定连接成一整体，副笼22的数量为3-6个，均匀分布在主笼21周围，对于较大的溶洞，采用一主多星的钢筋笼结构，强度更高，加固效果好，更好的支护溶洞基坑。

本发明的溶洞基坑支护施工方法支护溶洞基坑稳定性良好，施工效率高，就地取材，在基坑开挖范围内，开挖表层岩石和粘土进行支护桩成孔过程中的溶洞填充和斜岩整平，施工中利用泥浆分离器，将泥浆最大限度的循环利用，减少泥浆拌合水泥及外运处理量，对较大溶洞的支护桩，采用在钢筋笼上焊接收口网，减少混凝土流失量，控制充盈系数，充分节约了造价成本，施工方法简便、维护费用低、施工效率高、施工质量好并且经济效益明显，特别适用于岩溶地区的溶洞基坑及桩基础。

以上实施方式仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：包括如下步骤，

（a）根据地质勘测报告，通过BIM建立实体模型，设计施工图纸；

（b）基坑开挖，采用放坡开挖的方式，按施工图纸挖出基坑；

（c）测量放样，根据施工图纸在施工现场放样定位，标记桩位，桩位误差小于20mm；

（d）埋设护筒，在桩位处埋设护筒（1），护筒（1）中心与桩位偏差小于20mm，倾斜度小于1%，露出地面100mm～200mm，护筒（1）埋深1.0m～1.2m；

（e）制备护壁泥浆，建造泥浆池，采用水、粘土和添加剂制备钻孔泥浆，根据地层情况来确定泥浆稠度；

（f）钻机安装与定位，调整钻机钻头位置与桩位中心及护筒（1）中心在同一垂线上，保证钻机的垂直度，钻头位置偏差小于3cm；

（g）钻孔，开孔时低速钻进，钻进时不断添加护壁泥浆及抽渣，待孔深超过护筒（1）深度1.5m～2.0m后再正常钻进至设计深度，成孔后进行孔深、孔径、垂直度、沉浆浓度、沉渣厚度检查；

（h）清孔，采用正循环旋转钻机或反循环旋转机或真空吸泥机或抽渣筒进行清孔，沉渣厚度小于5cm；

（i）搭建钢筋笼制作平台，搭设用于加工钢筋笼的钢筋笼制作平台，钢筋笼制作平台使用全站仪放样，以保证钢筋笼制作平台四个角均为直角，为便于钢筋放样布置和绑扎，在平台上根据设计的钢筋间距位置画出常用的控制标记，以保证钢筋笼和各种埋件的布设精度；

（j）钢筋笼制作，钢筋笼（2）制作时，测量元件位置要准确，并确保留出导管（3）位置，钢筋保护层120mm～140mm，除结构焊缝需满焊及四周钢筋交点需全部点焊外，其余交点采用50%交错点焊，钢筋的接头应错开，在同一连接区段内接头的面积百分率小于50%，采用焊接接头时，连接区段的长度为10d，d为纵向受力连接钢筋的较大直径，且不小于500mm；

（k）钢筋笼吊装，采用吊车将钢筋笼（2）竖直吊起，安放钢筋笼（2）时对准孔口，保持垂直居中，缓慢下放至设计深度；

（l）灌注，灌注采用混凝土C30，下导管（3）时检查每根导管（3）的密封圈和连接丝扣是否完好，选用良好隔水性的隔水栓，导管（3）底端距孔底高度30cm～50cm，初始灌注时要有一定初灌量，保证首次导管（3）埋入混凝土的深度在0.8～1.3m之间，灌注过程中应及时测量灌注砼的高度，以指导导管（3）的起拔和拆卸，灌注过程导管（3）应始终埋在混凝土中，严禁将导管（3）拔出砼面，砼内应埋管深度2m～6m，导管（3）应勤提勤拆，一次提管拆管不超过10m，灌注快完毕，导管（3）应缓慢拔出，使砼面口缓慢弥合，超灌高度不小于1m，以保证桩身强度。

2.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（f）中，对地层较软和有坡度的地基，采用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固后安装钻机，对有钻塔的钻机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位。

3.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（g）中，钻头采用加强合金钢，钻孔时经常检查钻机钻头磨损情况，其直径小于设计值10mm时应及时更换，以保证桩孔直径符合设计要求，钻孔时抽出的泥渣和泥浆经过泥浆分离器分离出泥浆中的泥渣颗粒，泥浆回到泥浆池循环利用。

4.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（g）中，提钻后采用井径仪或超声波测井仪检测成孔质量，孔深0～+300mm、孔径0～+50mm、垂直度≤0.5%、沉渣厚度≤10cm。

5.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（g）中，钻孔遇溶洞时，采用C15素砼灌实溶洞后再进行钻孔。

6.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（j）中，遇溶洞时，在溶洞标高位置，各高出500mm段处的钢筋笼（2）上焊接收口网，减少混凝土流失，节约混凝土用量。

7.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（l）中，第一节导管（3）长度为4m，孔口上端安装数节1m的短管。

8.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（l）中，单桩混凝土灌注时间不超过8h，混凝土灌注的充盈系数为1.1～1.3。

9.根据权利要求1所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：在步骤（j）中，钢筋笼（2）为一主多星结构，包括一个位于中心部位的主笼（21）及分布在主笼（21）周围的若干个副笼（22），主笼（21）与副笼（22）之间通过钢筋（23）固定连接成一整体。

10.根据权利要求9所述的溶洞基坑支护施工方法，其特征在于：所述副笼（22）的数量为3-6个，均匀分布在主笼（21）周围。

Images