CN114108675A - 一种岩溶地区桩基成桩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种岩溶地区桩基成桩方法。所述方法包括:根据超前钻、管波探测以及旋挖机钻进过程综合确定溶洞的位置与数量;旋挖机钻进过程中,在溶洞位置换用特制钻头将桩芯土与碎石压入洞中,增加溶洞内充填物的密实度;依据溶洞具体位置的资料在钢筋笼外部安装加厚的双层加筋复合膜,然后将钢筋笼吊装至桩孔中,在注浆前先往复合袋中充填混凝土,使其能够堵住溶洞,待复合膜中的混凝土达到一定强度后再进行注浆,形成桩基。本发明可以降低岩溶地区桩基施工难度,解决了半充填与无充填型溶洞较易塌孔的缺点,减少了后期处理溶洞的工序,解决了桩体注浆过程中漏浆的问题,且该复合膜造价低廉,方便使用。
Description
技术领域
本发明涉及岩溶地区建筑工程领域中的桩基工程,具体涉及一种用于岩溶地区的桩基成桩方法。
背景技术
自然界中的岩体中具有许多裂隙,地下水往往会沿着这些裂隙流动,对岩石产生浸蚀与冲蚀,使得裂隙逐渐扩大,形成小型溶洞。对于石灰岩、白云岩、泥灰岩等可溶性岩石来说,其特殊的性质给溶洞的形成提供了潜在的有利条件,易形成较大的溶洞。岩溶地区地质条件复杂,岩体中随机分布着不同大小的溶洞,桩基需穿过溶洞进入完整岩中,这为桩基确定持力层的具体深度提供了不小的难度,且由于溶洞的存在,在灌浆过程中易出现漏浆现象,增加施工成本,因而这些问题受到技术人员的重点关注。
目前常用的处理溶洞的方法是采用片石法与钢护筒法来护壁,其中片石法施工周期较长,且溶洞体积需要进行预估,常常导致所需的片石量超过预估值。钢护筒法造价较高,若大批量用于多溶洞地区将会大大增加施工成本。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种用于岩溶地区的桩基成桩方法,以解决现有技术中存在的施工周期长与造价高的问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)成桩前先进行超前钻作业与管波探测,确定溶洞的位置以及持力层的深度;
(2)采用旋挖机钻设桩孔,待钻至探查的溶洞位置时,换用特制钻头钻设,所述特制钻头包括上部的圆筒体和下部倒置圆台结构,在圆筒体上竖向设有外凸的推压块,在倒置圆台结构的底部和侧面分别布设头钻齿,且侧面的钻齿与圆台结构的外表面相切;在钻设过程中通过特制钻头将桩芯土与碎石压入溶洞中,增加溶洞中充填物的密实度;
(3)根据步骤(1)中超前钻作业与管波探测得到的溶洞资料在桩体钢筋笼相应位置包裹双层加筋复合膜,并在双层复合膜内埋入注浆导管;
(4)将钢筋笼吊装至步骤(2)中施工的桩孔内,然后通过注浆管向双层加筋复合膜内注入混凝土将溶洞封堵,并抽出复合膜注浆导管后;等复合膜中的混凝土凝固2~3天后,进行桩基的注浆流程。
本发明进一步的技术方案:所述步骤(1)具体是先在桩中心进行钻探作业,探查溶洞的信息与持力层的位置,然后将管波探头放入超前钻钻孔中运用弹性波反射回来的数据来探查超前钻孔周围的溶洞数量、位置及大小,探测深度从第一次见岩面至孔底。
本发明进一步的技术方案:所述步骤(2)中在溶洞区域钻设完成后,更换普通钻头进行桩孔的继续钻设;当步骤(1)中超前钻资料与管波探测显示溶洞较多时,采用普通钻头与特质钻头交叉钻设完成整个桩孔的钻设过程。
本发明较优的技术方案:所述步骤(2)中的特质钻头的推压块沿着圆筒体外表面呈环形等距分布,在倒置圆台结构的侧面呈环形等距分布有第一钻齿,第一钻齿的钻设端均朝向钻头的旋转方向,在倒置圆台结构的底部设有一排第二钻齿,第二钻齿沿着倒置圆台结构的底面中分线等距分布;所述倒置圆台结构的大直径端面与圆筒体的直径相匹配,并通过大直径端面与圆筒体其中一端面连接,在倒置圆台结构与圆筒体连接部位呈环形分布有多个凸块,在圆筒体远离倒置圆台结构的端面设有与旋挖机连接轴;在采用特制钻头进行钻设过程中,其倒置圆台结构将桩芯土与碎石向两边挤压,推压块将两侧的泥土甩入溶洞中,进而增加溶洞中充填物的密实度。
本发明较优的技术方案:所述步骤(3)中双层加筋复合膜由内侧加筋复合膜、外侧加筋复合膜和上、下环形钢条组成,外侧加筋复合膜上边界处设有注浆孔和排水孔,内、外侧加筋复合膜的上下边界做密封处理,并将上、下环形钢条分别固定在内、外侧加筋复合膜上、下边界密封处;其双层加筋复合膜安装过程中,先根据溶洞位置和高度在钢筋笼高于溶洞顶部的位置和低于溶洞底部的位置分布设有复合膜上、下固定机构,所述复合膜上、下固定机构均包括一圈定位钢筋和环形复合膜安装卡槽,定位钢筋与钢筋笼的主筋焊接在一起,复合膜安装卡槽通过螺栓与螺帽固定安装在定位钢筋上,所述复合膜安装卡槽的槽口向上倾斜,且槽口宽度与环形钢条相匹配,最后将双层加筋复合膜的上、下环形钢条分别卡入复合膜上、下固定机构的复合膜安装卡槽内,完成了复合膜的安装;注浆导管通过外侧加筋复合膜上边界注浆孔伸入双层膜内。
本发明较优的技术方案:所述步骤(3)中双层加筋复合膜覆盖范围的大于溶洞范围,且该双层加筋复合的上下边界均大于溶洞范围1m~1.5m。
本发明较优的技术方案:所述步骤(4)中双层加筋复合膜内的注浆过程是边注浆边提管,注入预定量后,抽出复合膜注浆管。
本发明较优的技术方案:所述步骤(2)中特质钻头在钻进的过程中,倒圆台区域侧表面对碎石与桩芯土的合力为斜向下,将破碎的岩块与桩芯土压进溶洞中,推压块旋转收集桩芯土,使得桩芯土与破碎岩块在离心力的作用下被甩进溶洞中。
本发明较优的技术方案:所述内、外侧加筋复合膜均由中间的钢丝网,覆盖在钢丝网两侧的无纺布和覆盖在两层无纺布外侧的塑料薄膜组成,其内侧加筋复合膜宽度为l,外侧加筋复合膜宽度为1.2l~1.5l。
本发明较优的技术方案:所述环形复合膜安装卡槽为外侧表面开设有环形缺口的空心钢环,其环形缺口开设在空心钢环的中上部;所述定位钢筋包括上部定位钢筋和下部定位钢筋,环形复合膜卡槽嵌入上部定位钢筋和下部定位钢筋之间,并通过螺栓固定连接。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
(1)本发明在挖桩前期通过超前钻与管波探测结果提前探明了溶洞的具体位置,确定了溶洞位置与持力层的深度,为后期施工做足了准备;
(2)本发明运用特质钻头将碎石与桩芯土压入溶洞中,增加了充填物的密实度,较好地解决了半充填与无充填型溶洞较易塌孔的缺点;
(3)本发明通过往双层加筋复合膜中注浆,提前封堵溶洞,减少了后期处理溶洞的工序,解决了桩体注浆过程中漏浆的问题,且该复合膜造价低廉,方便使用。
附图说明
图1是本发明中管波探测示意图;
图2是本发明中双层加筋复合膜的安装位置放大示意图;
图3是本发明的特质钻头主视图;
图4是本发明的特质砖头仰视图;
图5是本发明中加筋复合膜材质结构示意图;
图6是本发明的双层加筋复合膜注浆示意图;
图7是本发明中桩基施工完成后的示意图。
图中:1-溶洞;2-管波探头;3-钢筋笼,300-钢筋笼纵向主筋;4-双层加筋复合膜,400-上环形钢条;401-外侧加筋复合膜,402-内侧加筋复合膜,403-下环形钢条;404-塑料薄膜;405-无纺布;406-钢丝网;5-定位钢筋;6-复合膜安装卡槽;7-螺栓;8-注浆管;9-桩孔;10-圆筒体;11-倒置圆台结构;12-推压块,13-第一钻齿,14-第二钻齿,15-凸块,16-土层,17-岩层,18-旋挖机连接杆。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚,下面将结合本发明实施例的附图,对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然,所描述的实施例是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例,本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围:
实施例中使用的设备包括旋挖机、普通钻头、特制钻头;所述特制钻头如图3和图4所示,所述特制钻头包括上部的圆筒体10和下部倒置圆台结构11,所述倒置圆台结构11的大直径端面与圆筒体10的直径相匹配,并通过大直径端面与圆筒体10其中一端面连接,在倒置圆台结构11与圆筒体10连接部位呈环形分布有多个凸块15,在圆筒体10远离倒置圆台结构11的端面设有与旋挖机连接杆18;在圆筒体上竖向设有外凸的推压块12,所述推压块12沿着圆筒体10外表面呈环形等距分布,在倒置圆台结构11的侧面呈环形等距分布有第一钻齿13,第一钻齿13与圆台结构的外表面相切,第一钻齿13的钻设端均朝向钻头的旋转方向;在倒置圆台结构的底部设有一排第二钻齿14,第二钻齿14沿着倒置圆台结构11的底面中分线等距分布。在采用特制钻头进行钻设过程中,其中倒圆台特殊的结构能够将桩芯土与碎石向两边挤压,推压块12能够将两侧的泥土甩入溶洞中,进而增加溶洞中充填物的密实度,降低塌孔的风险。当超前钻资料与管波探测显示溶洞较多时,可以将普通钻头与特质钻头交叉使用。
实施例中固定在钢筋笼3上的双层加筋复合膜4,如图2和图5所示,由内侧加筋复合膜400、外侧加筋复合膜401、上环形钢条400和下环形钢条403组成;所述内、外侧加筋复合膜均由中间的钢丝网406,覆盖在钢丝网两侧的无纺布405和覆盖在两层无纺布外侧的塑料薄膜404组成,其内侧加筋复合膜宽度为l,外侧加筋复合膜宽度为1.2l~1.5l。外侧加筋复合膜401上边界处设有注浆孔和排水孔,内、外侧加筋复合膜的上下边界做密封处理,并将上、下环形钢条分别固定在内、外侧加筋复合膜上、下边界密封处。其双层加筋复合膜安装过程中,先根据溶洞位置和高度在钢筋笼高于溶洞顶部的位置和低于溶洞底部的位置分布设有复合膜上、下固定机构,如图2所示所述复合膜上、下固定机构均包括一圈定位钢筋5和环形复合膜安装卡槽6,定位钢筋5与钢筋笼纵向主筋300焊接在一起,复合膜安装卡槽6通过螺栓7与螺帽固定安装在定位钢筋5上,所述复合膜安装卡槽6的槽口向上倾斜,且槽口宽度与环形钢条相匹配,最后将双层加筋复合膜4的上、下环形钢条分别卡入复合膜上、下固定机构的复合膜安装卡槽6内,完成了复合膜的安装;注浆导管8通过外侧加筋复合膜上边界注浆孔伸入双层膜内。所述环形复合膜安装卡槽为外侧表面开设有环形缺口的空心钢环,其环形缺口开设在空心钢环的中上部;所述定位钢筋包括上部定位钢筋和下部定位钢筋,环形复合膜卡槽嵌入上部定位钢筋和下部定位钢筋之间,并通过螺栓7固定连接。
实施例中的岩溶地区桩基成桩方法具体施工步骤如下:
(1)确定桩位,进行地质勘察;具体是在桩中心进行超前钻作业,如图1所示,探查溶洞1信息与持力层的位置,确定桩位所需持力层的深度,然后将管波探头2放入超前钻钻孔中进行管波探测作业,探查桩周范围内溶洞1的情况,具体运用弹性波反射回来的数据来探查超前钻孔周围的溶洞数量、位置及大小,有效减少了超前钻的数量,且溶洞位置更加精准;探测深度从第一次见岩面至超前钻孔底。
(2)根据超前钻提供的地质资料与管波探测的结果进行旋挖作业,先采用现有普通的破碎钻头施工,待钻进至溶洞1顶部时,换用附图3和图4中的特质旋挖钻头14钻进,倒置圆台区域侧表面对碎石与桩芯土的合力为斜向下,能够将破碎的岩块与桩芯土压进溶洞中,且推压块能够收集一定的桩芯土,使得桩芯土与破碎岩块在离心力的作用下被甩进溶洞中,特制钻头能够桩芯土与碎石压入溶洞中,增加溶洞中充填物的密实度,降低塌孔的风险;并在特制钻头钻设打穿溶洞1后换回破碎钻头继续钻进成桩终孔深度。
(4)旋挖机钻孔的同时,焊接好钢筋笼3,并根据溶洞1资料在钢筋笼特定位置先用定位钢筋5安装好上下端的复合膜安装卡槽6,再安装好双层加筋复合膜4组成形成的膜袋,将双层加筋复合膜4上环形钢条400和下环形条403分别安装在上下端的复合膜安装卡槽6内,复合膜上下边界做密封处理,并安装好注浆管8最后再桩内外侧分别安装注浆管;双层加筋复合4的上下边界均大于溶洞范围1m~1.5m。
(4)如图6所示,将钢筋笼3吊装至桩位钻孔中,先通过复合膜注浆管8往双层加筋复合膜4中注入预估量的混凝土,注浆过程中边注浆边提管,注入预定量后,抽出复合膜注浆管,注浆完成后,双层加筋复合膜4的外层膨胀待如图7所示,部分压入溶洞中,将溶洞封堵,等复合膜中的混凝土凝固2~3天后,再进行二次清孔并对桩体进行注浆。
以上所述,仅用以说明本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)成桩前先进行超前钻作业与管波探测,确定溶洞的位置以及持力层的深度;
(2)采用旋挖机钻设桩孔,待钻至探查的溶洞位置时,换用特制钻头钻设,所述特制钻头包括上部的圆筒体和下部倒置圆台结构,在圆筒体上竖向设有外凸的推压块,在倒置圆台结构的底部和侧面分别布设头钻齿,且侧面的钻齿与圆台结构的外表面相切;在钻设过程中通过特制钻头将桩芯土与碎石压入溶洞中,增加溶洞中充填物的密实度;
(3)根据步骤(1)中超前钻作业与管波探测得到的溶洞资料在桩体钢筋笼相应位置包裹双层加筋复合膜,并在双层复合膜内埋入注浆导管;
(4)将钢筋笼吊装至步骤(2)中施工的桩孔内,然后通过注浆管向双层加筋复合膜内注入混凝土将溶洞封堵,并抽出复合膜注浆导管后;等复合膜中的混凝土凝固2~3天后,进行桩基的注浆流程。
2.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(1)具体是先在桩中心进行钻探作业,探查溶洞的信息与持力层的位置,然后将管波探头放入超前钻钻孔中运用弹性波反射回来的数据来探查超前钻孔周围的溶洞数量、位置及大小,探测深度从第一次见岩面至孔底。
3.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(2)中在溶洞区域钻设完成后,更换普通钻头进行桩孔的继续钻设;当步骤(1)中超前钻资料与管波探测显示溶洞较多时,采用普通钻头与特质钻头交叉钻设完成整个桩孔的钻设过程。
4.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(2)中的特质钻头的推压块沿着圆筒体外表面呈环形等距分布,在倒置圆台结构的侧面呈环形等距分布有第一钻齿,第一钻齿的钻设端均朝向钻头的旋转方向,在倒置圆台结构的底部设有一排第二钻齿,第二钻齿沿着倒置圆台结构的底面中分线等距分布;所述倒置圆台结构的大直径端面与圆筒体的直径相匹配,并通过大直径端面与圆筒体其中一端面连接,在倒置圆台结构与圆筒体连接部位呈环形分布有多个凸块,在圆筒体远离倒置圆台结构的端面设有与旋挖机连接轴;在采用特制钻头进行钻设过程中,其倒置圆台结构将桩芯土与碎石向两边挤压,推压块将两侧的泥土甩入溶洞中,进而增加溶洞中充填物的密实度。
5.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(3)中双层加筋复合膜由内侧加筋复合膜、外侧加筋复合膜和上、下环形钢条组成,外侧加筋复合膜上边界处设有注浆孔和排水孔,内、外侧加筋复合膜的上下边界做密封处理,并将上、下环形钢条分别固定在内、外侧加筋复合膜上、下边界密封处;其双层加筋复合膜安装过程中,先根据溶洞位置和高度在钢筋笼高于溶洞顶部的位置和低于溶洞底部的位置分布设有复合膜上、下固定机构,所述复合膜上、下固定机构均包括一圈定位钢筋和环形复合膜安装卡槽,定位钢筋与钢筋笼的主筋焊接在一起,复合膜安装卡槽通过螺栓与螺帽固定安装在定位钢筋上,所述复合膜安装卡槽的槽口向上倾斜,且槽口宽度与环形钢条相匹配,最后将双层加筋复合膜的上、下环形钢条分别卡入复合膜上、下固定机构的复合膜安装卡槽内,完成了复合膜的安装;注浆导管通过外侧加筋复合膜上边界注浆孔伸入双层膜内。
6.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(3)中双层加筋复合膜覆盖范围的大于溶洞范围,且该双层加筋复合的上下边界均大于溶洞范围1m~1.5m。
7.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(4)中双层加筋复合膜内的注浆过程是边注浆边提管,注入预定量后,抽出复合膜注浆管。
8.根据权利要求4所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述步骤(2)中特质钻头在钻进的过程中,倒圆台区域侧表面对碎石与桩芯土的合力为斜向下,将破碎的岩块与桩芯土压进溶洞中,推压块旋转收集桩芯土,使得桩芯土与破碎岩块在离心力的作用下被甩进溶洞中。
9.根据权利要求4所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述内、外侧加筋复合膜均由中间的钢丝网,覆盖在钢丝网两侧的无纺布和覆盖在两层无纺布外侧的塑料薄膜组成,其内侧加筋复合膜宽度为l,外侧加筋复合膜宽度为1.2l~1.5l。
10.根据权利要求5所述的一种岩溶地区桩基成桩方法,其特征在于:所述环形复合膜安装卡槽为外侧表面开设有环形缺口的空心钢环,其环形缺口开设在空心钢环的中上部;所述定位钢筋包括上部定位钢筋和下部定位钢筋,环形复合膜卡槽嵌入上部定位钢筋和下部定位钢筋之间,并通过螺栓固定连接。
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