CN114108607A - 一种穿越溶洞的灌注桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种穿越溶洞的灌注桩施工方法，包括如下步骤：桩孔成型步骤；溶洞探测步骤，探测桩孔中溶洞的位置及大小；钢筋笼组件制作步骤，制作钢筋笼，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置；钢筋笼组件下放步骤，将组装完成的钢筋笼组件下放至桩孔中，使溶度封堵装置的两个所述外卡护板分别抵接在溶洞开口处；混凝土浇筑步骤，在桩孔中浇筑混凝土，以形成灌注桩。本发明提供的穿越溶洞的灌注桩施工方法，通过探测溶洞的位置及大小后，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，下放钢筋笼后使溶洞封堵装置的外卡护板抵接在溶洞开口处对溶度进行封堵，无需对溶洞填充或设置贯穿整个桩身的钢护筒，减少了材料消耗，节约了施工成本。

Description

一种穿越溶洞的灌注桩施工方法

技术领域

本发明涉及土木工程技术领域，更具体地，涉及一种穿越溶洞的灌注桩施工方法。

背景技术

在房建及市政施工领域，灌注桩的施工范围越来越广，而对于岩溶地区的灌注桩施工时，经常遇到溶洞。由于地下环境复杂，不易探明溶洞位置、大小及走向，存在塌孔的风险，往往会对施工造成极大的难度，增加了施工危险性和成本损耗。

为了解决地下溶洞对灌注桩施工的影响，目前对灌注桩成孔施工遇到溶洞的处理方法主要分为将溶洞填充和封堵两种。对于干成孔旋挖灌注桩主要采用的是用与桩身同标号的混凝土进行填充，但是这种溶洞处理方法对施工成本不能可靠的预估，施工工期不能得到有效的保证；或者是使用钢护筒贯穿整个桩身，但是这需要消耗大量的钢护筒材料，施工成本较高，经济性差。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种穿越溶洞的灌注桩施工方法，以解决现有技术中存在的问题。

根据本发明，提供一种穿越溶洞的灌注桩施工方法，包括如下步骤：

桩孔成型步骤；

溶洞探测步骤，探测桩孔中溶洞的位置及大小；

钢筋笼组件制作步骤，制作钢筋笼，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，所述溶洞封堵装置包括驱动组件和两个外卡护板，两个所述外卡护板分别连接在所述驱动组件的两端且位于所述钢筋笼的外部，两个所述外卡护板能够在所述驱动组件的驱动作用下沿钢筋笼的径向移动；

钢筋笼组件下放步骤，将组装完成的钢筋笼组件下放至桩孔中，使两个所述外卡护板对正溶洞位置，操作驱动组件，使两个所述外卡护板分别抵接在溶洞开口处；

混凝土浇筑步骤，在所述桩孔中浇筑混凝土，以形成灌注桩。

优选地，所述钢筋笼组件制作步骤中，在所述钢筋笼上与溶洞对应位置处设置一钢护筒，将所述驱动组件设于所述钢护筒上，使所述外卡护板位于所述钢护筒的外部。

优选地，所述钢筋笼包括多个呈圆周排列的主筋，以及将多个所述主筋连接在一起的箍筋；

所述钢筋笼上与溶洞对应位置处设置有多个环形的加强箍筋，所述钢护筒的内壁上设置有多个卡齿，所述钢护筒通过多个所述卡齿卡接在多个所述加强箍筋上。

优选地，所述驱动组件包括盒体、推进机构和两个套杆；其中，

所述盒体为内部中空的壳体；

所述套杆为中空管结构，两个所述套杆的第一端分别对称固设在所述盒体的两端且所述盒体内部相连通，两个所述套杆的第二端分别穿过所述钢护筒的筒壁且与所述钢护筒相固连；

所述推进机构设于所述盒体中，包括转动体、两个传动杆、两个推进块和两个推进杆，所述转动体转动设置在所述盒体的中心，所述转动体的上部穿出所述盒体的顶壁，两个所述传动杆的第一端分别转动连接在所述转动体的水平方向的两端，两个所述传动杆的第二端分别与对应的所述推进块转动连接，两个所述推进块上分别固定连接有所述推进杆，所述推进杆滑动设置在所述套杆中，所述外卡护板固定连接在所述推进杆上远离所述推进块的一端。

优选地，所述转动体的顶部开设有“一”字型凹槽；使用“一”字型平口钥匙插入所述凹槽转动所述转动体，可带动推进杆在所述套杆中移动。

优选地，所述推进杆上设有第一棘齿，所述套杆内壁上设有与所述第一棘齿相啮合的第二棘齿，所述第一棘齿的齿尖朝向所述盒体。

优选地，所述溶洞探测步骤中，使用探测仪和探尺探测所述溶洞的位置和大小；

所述探尺内部为上下贯通的空腔结构，所述探尺的侧壁上开设有与所述空腔结构相贯通的开口；

所述探测仪的一侧面上从上而下依次设置有激光发射器、摄像头和光源，所述探测仪的顶部连接一探绳；

将所述探尺竖直设置在所述桩孔的中心，将所述探测仪放置在所述探尺的空腔结构中，使所述摄像头所在侧面朝向所述开口，手持探绳缓慢下放探测仪，探测仪上的摄像头将拍摄的影像实时传送至地面接收装置。

优选地，所述探尺的顶部设置有滑轮，所述滑轮设置在与所述开口相对的一侧，所述探绳通过所述滑轮实现转向。

优选地，所述探尺的长度可调节，所述探尺包括多个相互插接在一起的伸缩节。

优选地，所述探尺的上端设置有支腿，所述支腿可转动地连接在所述探尺上；

将所述探尺竖直设置在所述桩孔中后，通过所述支腿将所述探尺的上端支撑在所述桩孔的孔口处。

本发明提供的穿越溶洞的灌注桩施工方法，通过探测溶洞的位置及大小后，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，下放钢筋笼后使溶洞封堵装置的外卡护板抵接在溶洞开口处对溶度进行封堵，无需对溶洞填充或者设置贯穿整个桩身的钢护筒，减少了材料消耗，节约了施工成本。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚。

图1示出了本发明实施例中的钢筋笼的结构示意图。

图2示出了本发明实施例中的钢筋笼组件的结构示意图。

图3示出了本发明实施例中的钢护筒与溶度封堵装置连接在一起的结构示意图。

图4示出了本发明实施例中的钢筋笼组件下放入桩孔中的结构示意图。

图5示出了本发明实施例中的溶洞封堵装置封堵溶洞状态的结构示意图。

图6示出了本发明实施例中的溶洞封堵装置的结构示意图。

图7示出了本发明实施例中的溶洞封堵装置的推进机构的结构示意图。

图8示出了本发明实施例中的套杆与推进杆配合结构的示意图。

图9示出了本发明实施例中的探尺的结构示意图。

图10示出了本发明实施例中的探尺上端设置支腿时的结构示意图。

图11示出了本发明实施例中的探测仪的结构示意图。

图中：钢筋笼1、主筋11、箍筋12、加强箍筋13、钢护筒2、卡齿21、溶洞封堵装置3、盒体31、套杆32、第二棘齿321、推进机构33、转动体上板331、凹槽3311、转动柱332、转动体下板333、传动杆334、推进块335、立杆3351、推进杆336、第一棘齿3361、外卡护板34、探尺4、第一伸缩节41、空腔结构411、滑轮412、水平气泡413、第二伸缩节42、第三伸缩节43、支腿44、箍环45、探测仪5、激光发射器51、摄像头52、光源53、探绳54、溶洞6、桩孔7。

具体实施方式

以下将参照附图更详细地描述本发明的各种实施例。在各个附图中，相同的元件采用相同或类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

本发明提供一种穿越溶洞的灌注桩施工方法，包括如下步骤：

步骤一、桩孔成型步骤。

对施工场地进行平整，根据施工图纸要求，测量放线，确定桩位，画出桩孔7中心十字线，旋挖桩机进场，桩机的钻头对准桩中心点，开始钻进，直至钻孔至设计深度，形成桩孔7。

步骤二、溶洞探测步骤，探测桩孔中溶洞的位置及大小。

本申请中，进行溶洞6的位置和大小的探测所使用的设备为探尺4和探测仪5。

所述探尺4内部为上下贯通的空腔结构411，所述空腔结构411用于探测仪5在其中上下滑行，探尺4的侧壁上开设有与所述空腔结构411相贯通的开口，所述开口为探测仪5提供探测路径。为了方便探测仪5的下放，探尺4的顶部设置有滑轮412，所述滑轮412设置在与所述开口相对的一侧，探测仪5下放时，探测仪5的探绳54可通过滑轮412实现转向，以及可有效减小探绳54的摩擦，精确控制探绳54的上下移动。探尺4的顶部还设置有水平气泡413，以方便检测探尺4下放至桩孔7后是否保持竖直方向。探尺4的上端还设置有支腿44，所述支腿44可转动地连接在所述探尺4上，支腿44用于将探尺4的上端进行支撑，使探尺4保持稳定。探尺4的长度可调节，探尺4为可伸缩式结构，以适应不同深度的桩孔7使用，其包括多个相互插接在一起的伸缩节，相邻的伸缩节之间设置有卡位结构。参见图9和图10，本实施例中，所述探尺4包括由内而外依次设置的第一伸缩节41、第二伸缩节42和第三伸缩节43，支腿44设置在第一伸缩节41的上端，第一伸缩节41的上端固定连接有一个箍环45，支腿44的数量为两个，两个支腿44分别转动连接在所述箍环45上，且两个支腿44在箍环45上对称设置。

参见图11，所述探测仪5为竖向设置的长方体结构，探测仪5的一侧面上从上而下依次设置有激光发射器51、摄像头52和光源53，激光发射器51用于发射水平可见光，以对准溶洞6边缘，从而方便获取溶洞6的位置和大小，摄像头52用于拍摄桩孔7中的影像，传送至地面接收装置，光源53用于进行照明。探测仪5的顶部连接一探绳54，探绳54用于下放探测仪5，以及用于测量探测仪5的下放长度，以便确定溶洞6的标高位置，探测仪5在探尺4的空腔结构411中下放时，设有摄像头52的侧面朝向探尺4的开口方向。

探测时，先将探尺4竖直设置在桩孔7的中心，通过探尺4顶部的水平气泡413检测探尺4在桩孔7中是否已为竖直状态，确认探尺4已为竖直状态后，打开探尺4上端的支腿44，将支腿44支撑在桩孔7开口处的地面上，从而使探尺4保持稳定。然后将探测仪5放置在探尺4的空腔结构411中，使探测仪5的摄像头52所在的侧面朝向探尺4的开口，探测仪5顶部连接的探绳54抵靠在探尺4顶部的滑轮412上，手持探测仪5的探绳54缓慢下放探测仪5，探测仪5上的摄像头52将拍摄的影像实时传送至地面接收装置。

溶洞6的位置和大小的探测方法如下：探测仪5下放时，打开探测仪5上的激光发射器51、摄像头52和光源53，缓慢下放探测仪5的过程中，通过地面接收装置观察传回的实时影像画面，当探测仪5拍摄到溶洞6时，停止下放探测仪5，上下移动调整探测仪5，使探测仪5的激光发射器51发射出的水平可见光对准溶洞6开口的上边缘，在探绳54上与桩孔7开口平齐处做标记A1，再次上下移动调整探测仪5，使探测仪5的激光发射器51发射出的水平可见光对准溶洞6开口的下边缘，在探绳54上与桩孔7开口平齐处做标记A2，测量得出A1距离激光发射器51的距离为H1，A2距离激光发射器51的距离为H2，则溶洞6的高度为H＝H2-H1，溶洞6距离地表的深度为h＝(H1+H2)/2。水平转动探尺4，使探测仪5的激光发射器51发射出的水平可见光对准溶洞6开口的左边缘，将探尺4上的开口中心所正对的桩孔7开口处做标记B1，水平转动探尺4，使探测仪5的激光发射器51发射出的水平可见光对准溶洞6开口的右边缘，将探尺4上的开口中心所正对的桩孔7开口处做标记B2，测量探尺4开口从对准B1标记点到对准B2标记点所转动的角度α，溶洞6在桩孔7侧壁上所对应的弧长为L＝α×r，α为弧度制度数，r为桩孔7半径。

步骤三、钢筋笼组件制作步骤，制作钢筋笼，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，溶洞封堵装置包括驱动组件和两个外卡护板，两个外卡护板分别连接在驱动组件的两端且位于钢筋笼的外部，两个外卡护板能够在驱动组件的驱动作用下沿钢筋笼的径向移动。

具体地，如图1所示，所述钢筋笼1包括多个呈圆周排列的主筋11，以及将多个主筋11连接在一起的箍筋12。本实施例中，所述箍筋12呈螺旋状设置在多个主筋11的内侧，箍筋12通过焊接或钢丝绑扎的方式与主筋11连接固定。

根据溶洞6距离地表的深度h，以及钢筋笼1的高度，在钢筋笼1上确定出溶洞6对应位置处，然后在钢筋笼1上与溶洞6对应位置处设置一钢护筒2，溶洞封堵装置3的驱动组件设于所述钢护筒2上，使两个外卡护板34位于钢护筒2的外部，如图2所示，为本实施例的钢筋笼组件的结构示意图。所述钢护筒2为圆筒状结构，钢护筒2套设在钢筋笼1的外部，钢护筒2的外径小于桩孔7的直径，钢护筒2的高度大于溶洞6的高度H。本实施例中，钢筋笼上与溶洞6对应位置处设置有多个环形的加强箍筋13，加强箍筋13设于多个主筋11的外部，钢护筒2的内壁上设置有多个卡齿21，卡齿21的齿尖所围成的圆的内径小于加强箍筋13的外径，钢护筒2通过多个卡齿21卡接在多个所述加强箍筋13上。该实施例中，卡齿21为1/4圆球结构，所述1/4圆球结构平面部分朝下设置，用于卡在加强箍筋13上。

所述外卡护板34制作时，外卡护板34根据溶洞6的大小进行制作，外卡护板34的高度大于溶洞6的高度H，外卡护板34卷曲成与桩孔7孔壁相匹配的弧形结构，外壳护板在水平方向的弧长大于溶洞6在桩孔7侧壁上所对应的弧长L，从而使外卡护板34能够完全封堵住溶洞6的开口。

参见图6和图7，所述驱动组件包括盒体31、推进机构33和两个套杆32。其中，所述盒体31为内部中空的壳体。所述套杆32为中空管结构，两个套杆32的第一端分别对称固设在盒体31的两端且盒体31内部相连通，两个套杆32的第二端分别穿过钢护筒2的筒壁且与钢护筒2相固连。所述推进机构33设于盒体31中，包括转动体、两个传动杆334、两个推进块335和两个推进杆336，转动体转动设置在盒体31的中心，所述转动体呈“工”字型，包括转动体上板331、转动柱332和转动体下板333，转动体上板331和转动体下板333间隔距离平行设置，转动柱332与转动体上板331和转动体下板333垂直连接，且转动柱332的下端转动设置在盒体31的底部。转动体的上部穿出盒体31的顶壁，两个传动杆334的第一端分别转动连接在转动体下板333的水平方向的两端，两个传动杆334的第二端分别与对应的推进块335转动连接，所述推进块335呈横置的U型结构，所述U型结构的开口处设置有一立杆3351，传动杆334的第二端转动连接在立杆3351上，两个推进块335上分别固定连接有推进杆336，所述推进杆336水平固定连接在所述推进块335上与所述立杆3351相背离的一侧，两个推进杆336分别滑动设置在对应的套杆32中，且推进杆336上远离推进块335的一端穿出套杆32外部，外卡护板34固定连接在推进杆336上远离推进块335的一端。

所述转动体的顶部开设有“一”字型凹槽3311，使用“一”字型平口钥匙插入所述凹槽3311转动所述转动体，可带动推进杆336在所述套杆32中移动。本实施例中，所述“一”字型凹槽3311开设在转动体上板331的顶面上。

进一步地，如图8所示，所述推进杆336上还设有第一棘齿3361，套杆32内壁上设有与第一棘齿3361相啮合的第二棘齿321，第一棘齿3361的齿尖朝向盒体31，第二棘齿321的齿尖与所述第一棘齿3361的齿尖相对设置。如此设置，可以在推进杆336向外推动外卡护板34后，防止逆向运动，起到单向锁止的作用。

参见图3，本实施例中，为了方便将溶洞封堵装置3连接在钢护筒2上，所述钢护筒2在安装在钢筋笼1前为两个半筒，两个半筒的结合面上分别开设有用于套杆32安装半圆槽，溶洞封堵装置3安装时先将其放置在钢筋笼上与溶洞6对应位置处，再将两个半筒扣合连接在溶洞封堵装置3和钢筋笼1上，使钢护筒2的卡齿21卡接在加强箍筋13上，并将两个半筒之间以及半筒与套杆32之间通过焊接方式连接为一体。

步骤四、钢筋笼组件下放步骤，将组装完成的钢筋笼组件下放至桩孔7中，使两个外卡护板34对正溶洞6位置，操作驱动组件，使两个外卡护板34分别抵接在溶洞6开口处。

使用吊装设备吊起钢筋笼组件的顶部，使两个外卡护板34与溶洞6的角度对齐，垂直下放钢筋笼组件至桩孔7中，下放过程中避免钢筋笼组件转动，否则外卡护板34不能对正所述溶洞6。钢筋笼组件下放至桩孔7后，使用“一”字型平口钥匙插入溶洞封堵装置3的转动体上部的“一”字型凹槽3311中，旋转转动体，进而使推进杆336在套杆32中向外移动，最终将两个外卡护板34向外推动抵接在溶洞6开口处。具体实施时，可根据溶度深度在“一”字型平口钥匙上连接相应长度的加长杆，以实现对转动体的旋转操作。参见图4和图5，为本实施例中钢筋笼组件下放至桩孔7中且外卡护板34抵接在溶洞6开口时的结构示意图。

步骤五、混凝土浇筑步骤，在桩孔7中浇筑混凝土，以形成灌注桩。

通过外卡护板34将溶洞6封堵，浇筑混凝土时，混凝土不会进入溶洞6中，减少了混凝土材料消耗。

综上，本发明提供的穿越溶洞的灌注桩施工方法，通过探测溶洞的位置及大小后，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，下放钢筋笼后使溶洞封堵装置的外卡护板抵接在溶洞开口处对溶度进行封堵，无需对溶洞填充或者设置贯穿整个桩身的钢护筒，减少了材料消耗，节约了施工成本。

应当说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

桩孔成型步骤；

溶洞探测步骤，探测桩孔中溶洞的位置及大小；

钢筋笼组件制作步骤，制作钢筋笼，在钢筋笼上与溶洞对应位置处设置溶洞封堵装置，所述溶洞封堵装置包括驱动组件和两个外卡护板，两个所述外卡护板分别连接在所述驱动组件的两端且位于所述钢筋笼的外部，两个所述外卡护板能够在所述驱动组件的驱动作用下沿钢筋笼的径向移动；

钢筋笼组件下放步骤，将组装完成的钢筋笼组件下放至桩孔中，使两个所述外卡护板对正溶洞位置，操作驱动组件，使两个所述外卡护板分别抵接在溶洞开口处；

混凝土浇筑步骤，在所述桩孔中浇筑混凝土，以形成灌注桩。

2.根据权利要求1所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述钢筋笼组件制作步骤中，在所述钢筋笼上与溶洞对应位置处设置一钢护筒，将所述驱动组件设于所述钢护筒上，使所述外卡护板位于所述钢护筒的外部。

3.根据权利要求2所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述钢筋笼包括多个呈圆周排列的主筋，以及将多个所述主筋连接在一起的箍筋；

所述钢筋笼上与溶洞对应位置处设置有多个环形的加强箍筋，所述钢护筒的内壁上设置有多个卡齿，所述钢护筒通过多个所述卡齿卡接在多个所述加强箍筋上。

4.根据权利要求2所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述驱动组件包括盒体、推进机构和两个套杆；其中，

所述盒体为内部中空的壳体；

所述套杆为中空管结构，两个所述套杆的第一端分别对称固设在所述盒体的两端且所述盒体内部相连通，两个所述套杆的第二端分别穿过所述钢护筒的筒壁且与所述钢护筒相固连；

所述推进机构设于所述盒体中，包括转动体、两个传动杆、两个推进块和两个推进杆，所述转动体转动设置在所述盒体的中心，所述转动体的上部穿出所述盒体的顶壁，两个所述传动杆的第一端分别转动连接在所述转动体的水平方向的两端，两个所述传动杆的第二端分别与对应的所述推进块转动连接，两个所述推进块上分别固定连接有所述推进杆，所述推进杆滑动设置在所述套杆中，所述外卡护板固定连接在所述推进杆上远离所述推进块的一端。

5.根据权利要求4所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述转动体的顶部开设有“一”字型凹槽；使用“一”字型平口钥匙插入所述凹槽转动所述转动体，可带动推进杆在所述套杆中移动。

6.根据权利要求4所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述推进杆上设有第一棘齿，所述套杆内壁上设有与所述第一棘齿相啮合的第二棘齿，所述第一棘齿的齿尖朝向所述盒体。

7.根据权利要求1所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述溶洞探测步骤中，使用探测仪和探尺探测所述溶洞的位置和大小；

所述探尺内部为上下贯通的空腔结构，所述探尺的侧壁上开设有与所述空腔结构相贯通的开口；

所述探测仪的一侧面上从上而下依次设置有激光发射器、摄像头和光源，所述探测仪的顶部连接一探绳；

将所述探尺竖直设置在所述桩孔的中心，将所述探测仪放置在所述探尺的空腔结构中，使所述摄像头所在侧面朝向所述开口，手持探绳缓慢下放探测仪，探测仪上的摄像头将拍摄的影像实时传送至地面接收装置。

8.根据权利要求7所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述探尺的顶部设置有滑轮，所述滑轮设置在与所述开口相对的一侧，所述探绳通过所述滑轮实现转向。

9.根据权利要求7所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述探尺的长度可调节，所述探尺包括多个相互插接在一起的伸缩节。

10.根据权利要求7所述的穿越溶洞的灌注桩施工方法，其特征在于，所述探尺的上端设置有支腿，所述支腿可转动地连接在所述探尺上；

将所述探尺竖直设置在所述桩孔中后，通过所述支腿将所述探尺的上端支撑在所述桩孔的孔口处。

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