CN114645543B - 一种岩溶地区桩孔定点注浆方法和定点注浆装置 - Google Patents

Abstract

一种岩溶地区桩孔定点注浆方法和定点注浆装置，对桩位进行勘探，确定溶洞的位置分布及发育情况；利用可充气膨胀的定点注浆装置在溶洞外部形成一个能够在注浆过程中单向排气的密闭的定点注浆空间；向溶洞进行0.5‑1Mpa压力范围加压注浆，观察压力变化，直到注浆管无法压进浆液保持相同压力20‑60min后停止注浆；待浆液初凝后，拆除定点注浆装置，完成对岩溶地区嵌岩桩的定点注浆。本发明针对溶洞具体位置分布进行定点注浆，防止成桩时混凝土流失情况以及减少了注浆填充施工量，提高嵌岩桩承载力。

Description

一种岩溶地区桩孔定点注浆方法和定点注浆装置

技术领域

本发明涉及一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，属于土木建筑工程技术领域。

背景技术

在岩溶地区进行施工建设时，经常会遇到石灰岩地区的岩溶地层，溶洞及岩溶裂隙会影响施工进度甚至会对桩基整体承载力产生影响。钻孔时，溶洞会分布在钻孔设计位置的下方不同位置。若溶洞延展空间过大，进行嵌岩桩混凝土浇筑时会出现大量混凝土流失的情况，钢筋混凝土用量远超过工程设计值，导致费用过高。若桩孔内部分位置出现溶洞溶隙采用全部桩孔填充的方式不仅处理不便，还会增加注浆浆液用量。

发明内容

为解决上述问题，本发明目的在于：提供一种岩溶地区桩孔定点注浆方法和定点注浆装置，从桩基施工环节入手 ,采用低造价的方法解决溶洞处理缺陷。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，具体方法如下：

步骤1：对桩位进行勘探，确定溶洞的位置分布及发育情况；

步骤2：利用可充气膨胀的定点注浆装置在溶洞外部形成一个能够在注浆过程中单向排气的密闭的定点注浆空间；

步骤3：向溶洞进行0.5-1Mpa压力范围加压注浆，观察压力变化，直到注浆管无法压进浆液保持相同压力20-60min后停止注浆；

步骤4：待浆液初凝后，拆除定点注浆装置，完成对岩溶地区嵌岩桩的定点注浆。

进一步的，所述定点注浆装置包围在溶洞的洞口外围，对定点注浆装置充气后，定点注浆装置充分膨胀，与桩孔壁之间形成一个密闭的定点注浆空间。

进一步的，所述定点注浆装置完全封堵在溶洞的洞口外部，对定点注浆装置充气后，定点注浆装置充分膨胀紧贴桩孔内壁使溶洞成为定点注浆空间。

进一步的，在步骤3完成注浆后，等待浆液初凝，对定点注浆装置排气，利用筒型脱模板插入定点注浆装置与桩孔内壁之间，并将筒型脱模板固定，实现对溶洞口的封堵固定。

进一步的，在步骤2）中，利用无线监控装置对溶洞位置进行准确监测。

一种岩溶地区桩孔定点注浆装置，包括

可升降式支座，用于支撑后述注浆支撑架以及调节注浆支撑架的位置高度；

注浆支撑架，所述注浆支撑架安装于升降式支架的顶端，用于安装弹性挤扩装置；

弹性挤扩装置，所述弹性挤扩装置安装于注浆支撑架的外部，在充气的状态下能够在溶洞外部形成密闭注浆空间；

提升架，所述提升架安装于注浆支撑架的顶部中心；

气管，所述气管穿过注浆支撑架，与弹性挤扩装置连接，用于给弹性挤扩装置充气或排气；

至少一注浆管，所述注浆管穿过注浆支撑架以及弹性挤扩装置，为防止浆液凝固造成注浆管清洗困难，可使用可拆卸一次性注浆管，用于向溶洞注浆；以及

至少一单向排气管，所述单向排气管穿过注浆管以及弹性挤扩装置，延伸至定点注浆空间，用于定点注浆空间的气体排出。

进一步的，还包括至少两个无线监控装置，所述无线监控分别设于注浆支撑架的上下侧。

进一步的，所述弹性挤扩装置为环形气囊，环包在注浆支撑架的外部。

进一步的，所述的提升架为可拼接式架体，其采用中空结构或在提升架中心设有通孔。

进一步的，所述注浆支撑架设置为空心圆柱结构，所述空心圆柱的两端面分别连接可升降式支座以及提升架；所述弹性挤扩装置通过环形压合圈分别与空心圆柱的两个端面固定密封；所述的注浆管通过三通接头分别连接注浆装置和排气装置，用于给溶洞排气以及注浆。

进一步的，所述注浆支撑架的截面为“工”字形，其中间为空心支撑部，上下端分别连接圆形压盘，所述弹性挤扩装置设置为两个环形气囊，所述的两个环形气囊分别通过环形压合圈与上下两个圆形压盘的端面固定密封。

进一步的，所述的空心支撑部设置为能够拼接的结构，方便其长度调节。

进一步的，所述的气管至少设置两个，分别连通环形气囊，用于给两个环形气囊充放气。

进一步的，还包括至少一筒形脱模板，所述筒形脱模板包括圆筒形主体、脱模板提升架以及脱模板支撑架，所述脱模板提升架安装于圆筒形主体的顶部，脱模板提升架上沿长度设有若干安装孔，所述脱模板支撑架穿过安装孔，用于将筒形脱模板支撑悬挂与桩孔内。

进一步的，所述圆筒形主体的内径截面为倒等腰梯形结构，其内径由上至下逐渐减小，在底端形成圆形刃口，圆筒形主体的内径大于弹性挤扩装置排气后的外径，且小于桩孔的内径。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明设计弹性挤扩装置对溶洞进行封闭处理，加压注浆进行溶洞填充。定点注浆装置采用拼接的方式，不同条件进行组装，大大提高了装置的适用性。并且方便注浆后装置进行拆卸、清洗以及后续的存放。本发明针对溶洞具体位置分布进行定点注浆，防止成桩时混凝土流失情况以及减少了注浆填充施工量，提高嵌岩桩承载力。

附图说明

图1是实施例1的定点注浆装置和注浆方法示意图；

图2是实施例1的注浆支撑架、弹性挤扩装置以及注浆管、气管和单向排气管的连接示意图；

图3是实施例2的定点注浆装置及注浆方法示意图；

图4是实施例2的注浆支撑架、弹性挤扩装置以及注浆管、气管和单向排气管的连接示意图；

图5是实施例2的筒形脱模板结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

施工前对相应桩位进行勘探，确定溶洞8及溶隙的位置分布设计桩孔7标高。选用钻机对设计桩位进行钻孔。

实施例1，如图1-2所示。

一、完成定点注浆装置的组装

可升降式支座1，包括电动升降杆12和可拼接支撑杆13，电动升降杆12设有圆盘形底座11，电动升降杆11与圆盘形底座12固定，电动升降杆11由电动机带动进行升降操作，可拼接支撑杆13采用多段拼接式结构，可由多段螺纹钢管拼接组成，以满足不同高度的溶洞8的注浆需求。可升降式支座1的开关及升降操作可采用遥控的方式。本实施例中，电动升降杆11的尺寸设置为长度0.5m，直径0.2m；可拼接支撑杆13分别预制直径0.2m，长度0.5m和1m等不同规格。

注浆支撑架2在本实施例中采用空心圆柱21结构，其上下端面的中心分别设有螺纹接口22。注浆支撑架2的上端面螺纹连接提升架3，下端面与可升降式支座1的电动升降杆11螺纹连接。空心圆柱21侧面焊接用于安装注浆管b的注浆孔以及用于安装气管a的充气孔，用于安装单向排气管c的排气孔，其中注浆孔和排气孔穿过弹性挤扩装置并与弹性挤扩装置用压合圈焊接

本实施例中，空心圆柱21的直径根据桩孔7大小分别预制成0.5m、0.9m等不同尺寸。

弹性挤扩装置4为环形气囊41，环包在注浆支撑架2的外部，通过环形压合圈42分别与空心圆柱21的两个端面固定密封。在充气的状态下能够向外膨胀与桩孔7内壁贴合压紧，环形气囊41至少抵抗1.5Mpa压力。在本实施例中，环形气囊采用橡胶材料制作，但不限于该材料。

提升架3采用螺纹拼接式结构，根据桩孔7的深度选择合适的段数。本实施例中选用空心钢管31进行组装。提升架3可分别预制直径0.2m,长度1m、2m、3m、4m和5m等不同规格。

一根注浆管b、一根气管a以及一根单向排气管c，所述注浆管b、气管a和单向排气管c分别从提升架穿入，注浆管b的一端连接注浆装置，另一端穿过空心圆柱21以及环形气囊41，延伸至气囊的外部。单向排气管c气管的一端位于桩孔7外，另一端穿过空心圆柱21以及环形气囊41，延伸至气囊的外部，单向排气管c上安装自动排气阀，可在加压注浆时只排出气体而不排出液体，保证注浆过程中溶洞8间隙的空气排出。气管a的一端连接充气装置，另一端穿过空心圆柱21的侧壁延伸至气囊内部，用于对环形气囊41充放气。在注浆管b、气管a与空心圆柱21和环形气囊41的连接处均采取密封措施，防止漏气、漏浆。注浆管b上安装止浆阀，气管a上安装止气阀。

无线监控装置5，一个安装于提升架3侧面，另一个安装于可升降式支座1的电动升降杆12侧面，均靠近注浆支撑架2安装。无线监控装置5通过导线连接上位机或手持终端。

通过地质剖面图确定可升降式支座1和提升架3的钢管安装个数。根据桩孔7直径选取对应注浆支撑架2的尺寸，组装完成后缓慢垂直下放注浆支撑架2，下放稳定后打开无线监测装置5确定溶洞的位置，若溶洞8并未被注浆支撑架2完全覆盖住需不断调整可升降式支座的电动升降杆12高度。调整完成后向气管a充气加压，使环形气囊41鼓起紧密贴合岩壁，形成密闭的定点注浆空间。

二、定点注浆填充，具体方法如下：

步骤1：对相应桩位进行勘探，确定溶洞8的位置分布及发育情况；

步骤2：桩孔7成孔后，根据勘探溶洞8大体位置将组装好的定点注浆装置涂一层润滑油放入桩孔7内，根据无线监控装置对溶洞8位置进行准确监测，调节可升降式支座1的高度，使注浆支撑架完全封堵在溶洞8外部，保持定点注浆装置的稳定以及确保装置垂直立入桩孔7中。

步骤3：通过气管a对环形气囊41进行加压充气，使环形气囊41鼓起紧密贴合桩孔7的岩壁，保证环形气囊41完全封闭溶洞8，使其形成密闭的定点注浆空间。

步骤4：打开注浆阀，通过注浆管b进行0.5-1Mpa压力范围加压注浆，观察压力变化，当注浆管b无法压进浆液，保持相同压力20-60min后停止注浆。使环形气囊41保持充气状态，对溶洞8维持密封状态。

步骤5：浆液初凝后打开气管a的止气阀，放出环形气囊41气体，缓慢将定点注浆装置提出地面并进行拆卸清洗。待浆液充分凝固后放置钢筋笼进行混凝土浇筑即可。

实施例2，如图3-5所示。

一、完成定点注浆装置的组装

本实施例的定点注浆装置包括：可升降式支座1、注浆支撑架2、提升架3、弹性挤扩装置4、无线监控装置5和筒形脱模板。其中，可升降式支座1、提升架3和无线监控装置5与实施例在结构上相同，尺寸可根据桩孔7大小适应性调节，此处不再详细描述。

本实施例中采用的注浆支撑架2包括注浆支撑架的截面为“工”字形，其中间为空心支撑部21’，上下端分别连接圆形压盘22’。所述弹性挤扩装置设置为两个环形气囊41，所述的两个环形气囊41分别环包在上下两个圆形压盘22’的外部，通过环形压合圈42与上下两个圆形压盘22’的端面固定密封。在充气的状态下，两个环形气囊41能够向外膨胀与桩孔7内壁贴合压紧，围合密封在溶洞8的外部，形成密闭的定点注浆空间。环形气囊41至少抵抗1.5Mpa压力。

空心支撑部21’的侧面焊接用于安装注浆管b的注浆孔以及用于安装气管a的充气孔，用于安装单向排气管c的排气孔。

一根注浆管b、两根气管a以及一根单向排气管c。所述注浆管b、气管a和单向排气管c分别从提升架穿入，注浆管b的一端连接注浆装置，另一端空心支撑部21’的注浆孔，延伸至空心支撑部21’的外部。单向排气管c气管的一端位于桩孔7外，另一端空心支撑部21’的排气孔，延伸至空心支撑部21’的外部，单向排气管c上安装自动排气阀，可在加压注浆时只排出气体而不排出液体，保证注浆过程中溶洞8间隙的空气排出。两根气管a的一端连接充气装置，其中一根气管a的另一端穿过空心支撑部21’的充气孔延伸至位于上部的气囊内部，另一根气管a的另一端穿过空心支撑部21’充气孔延伸至位于下部的气囊内部，用于对两个环形气囊41充放气。在注浆管b、气管a与空心圆柱21和环形气囊41的连接处均采取密封措施，防止漏气、漏浆。注浆管b上安装止浆阀，气管a上安装止气阀。

筒形脱模板6，所述筒形脱模板6包括圆筒形主体61、脱模板提升架62以及脱模板支撑架63，所述脱模板提升架62安装于圆筒形主体61的顶部，脱模板提升架62上沿长度设有若干安装孔64，所述脱模板支撑架63穿过安装孔，用于将筒形脱模板6支撑悬挂与桩孔7内。

所述圆筒形主体61的内径截面为倒等腰梯形结构，其内径由上至下逐渐减小，在底端形成圆形刃口，方便插入初凝状态的混凝土中。圆筒形主体61的内径大于弹性挤扩装置排气后的外径，且小于桩孔7的内径。在本实施例中，圆筒形主体61可根据桩孔7直径设计596mm、996mm等不同直径尺寸，圆筒形主体61厚度从上到下依次减小，下方厚度为0.1mm，上方厚度为5mm，脱模板提升架为厚度15mm的钢圈和提升杆焊接在圆筒形主体上。提升杆各段打穿直径12mm的圆孔，脱模板支撑杆63直径11mm穿过圆洞放于地面进行固定。

通过地质剖面图确定可升降式支座1和提升架3的钢管安装个数。根据桩孔直径选取对应注浆支撑架2的尺寸，注浆支撑架均匀涂抹一层润滑油，组装完成后缓慢垂直下放注浆支撑架2，下放稳定后打开无线监测装置5确定溶洞8的位置，若溶洞8并未被上下两个环形气囊41完全环包住，需不断调整可升降式支座的电动升降杆12高度。调整完成后向气管a充气加压，使两个环形气囊41鼓起紧密贴合岩壁，形成密闭的定点注浆空间。

在本实施例中，为了提高该装置的适应性，可以将空心支撑部21’设置成由多段钢管组合拼接的方式。

筒型脱模板6安装时，通过地质剖面图确定脱模板圆筒和脱模板提升架的尺寸，下方至桩孔的孔口处用脱模板支撑杆63卡至洞口处。

二、定点注浆填充，具体步骤如下：

步骤1：对相应桩位进行勘探，确定溶洞8的位置分布及发育情况；

步骤2：桩孔7成孔后，根据勘探溶洞8大体位置将组装好的定点注浆装置涂一层润滑油放入桩孔7内，根据无线监控装置对溶洞位置进行准确监测，调节可升降式支座1的高度，使注浆支撑架的上下两个圆形压盘22’完全环包在溶洞外部，保持定点注浆装置的稳定以及确保装置垂直立入桩孔7中。

步骤3：通过两个气管a对上下两个环形气囊41进行加压充气，使环形气囊41鼓起紧密贴合桩孔7岩壁，保证注浆支撑架、弹性挤扩装置与桩孔溶洞8形成密闭的定点注浆空间。

步骤4：打开单向排气管c的自动排气阀后打开注浆管b的注浆阀进行0.5-1Mpa压力范围加压注浆，观察压力变化，使保证注浆过程中溶洞8中空气排出，方便后续浆液填满溶洞8，当单向排气管c无法压进浆液，保持相同压力20-60min后停止注浆。

步骤5：浆液初凝后打开连接位于上层的环形气囊41的气管a的止气阀放出其气体，将筒型脱模板6插入桩孔内溶洞8处并将筒型脱模板6用脱模板支撑杆63固定。再将位于下层的环形气囊41的气体排出，缓慢将定点注浆装置提出地面并进行拆卸清洗。

步骤6：待浆液充分凝固后提出筒型脱模板6，放置钢筋笼进行混凝土浇筑即可。

通过上述两个实施例可以看出，对于桩孔内单侧溶洞形式可使用实施例1的技术方案进行快速定点注浆；对于溶洞大小变化较大的工况可使用实施例2改变注浆支撑架的空心圆柱尺寸进行定点注浆。两者适用的条件有所区别，可以根据现场具体工况选择适合的施工方案，以达到更好的注浆效果。

Claims (5)

1.一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，具体方法如下：

步骤1：对桩位进行勘探，确定溶洞的位置分布及发育情况；

步骤2：利用可充气膨胀的定点注浆装置在溶洞外部形成一个能够在注浆过程中单向排气的密闭的定点注浆空间，具体为，所述定点注浆装置包围或完全封堵在溶洞的洞口外围，对定点注浆装置充气后，定点注浆装置充分膨胀，与桩孔壁之间形成一个密闭的定点注浆空间；

所述定点注浆装置，包括：

可升降式支座，用于支撑注浆支撑架以及调节注浆支撑架的位置高度；

注浆支撑架，所述注浆支撑架安装于可升降式支座的顶端，用于安装弹性挤扩装置；

弹性挤扩装置，所述弹性挤扩装置安装于注浆支撑架的外部，在充气的状态下能够在溶洞外部形成密闭注浆空间；

提升架，所述提升架安装于注浆支撑架的顶部中心；

气管，所述气管穿过注浆支撑架，与弹性挤扩装置连接，用于给弹性挤扩装置充气或排气；

至少一注浆管，所述注浆管穿过注浆支撑架以及弹性挤扩装置，用于向溶洞注浆；以及

至少一单向排气管，所述单向排气管穿过注浆管以及弹性挤扩装置，延伸至定点注浆空间，用于定点注浆空间的气体排出；

所述弹性挤扩装置为环形气囊，环包在注浆支撑架的外部；

所述的提升架为可拼接式架体，其采用中空结构或在提升架中心设有通孔；

所述注浆支撑架的截面为“工”字形，其中间为空心支撑部，上下端分别连接圆形压盘，所述弹性挤扩装置设置为两个环形气囊，所述的两个环形气囊分别通过环形压合圈与上下两个圆形压盘的端面固定密封；

至少一筒形脱模板，所述筒形脱模板包括圆筒形主体、脱模板提升架以及脱模板支撑架，所述脱模板提升架安装于圆筒形主体的顶部，脱模板提升架上沿长度设有若干安装孔，所述脱模板支撑架穿过安装孔，用于将筒形脱模板支撑悬挂与桩孔内；所述圆筒形主体的内径截面为倒等腰梯形结构，其内径由上至下逐渐减小，在底端形成圆形刃口，圆筒形主体的内径大于弹性挤扩装置排气后的外径，且小于桩孔的内径；

至少两个无线监控装置，所述无线监控装置分别设于注浆支撑架的上下侧；

步骤3：向溶洞进行压力范围为0.5-1Mpa的加压注浆，观察压力变化，直到注浆管无法压进浆液保持相同压力20-60min后停止注浆，等待浆液初凝，对定点注浆装置排气，利用筒形脱模板插入定点注浆装置与桩孔内壁之间，并将筒形脱模板固定，实现对溶洞口的封堵固定；

步骤4：待浆液初凝后，拆除定点注浆装置，完成对岩溶地区嵌岩桩的定点注浆。

2.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，在步骤2中，利用无线监控装置对溶洞位置进行准确监测。

3.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，为防止浆液凝固造成注浆管清洗困难，使用可拆卸一次性注浆管。

4.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，所述的空心支撑部设置为能够拼接的结构，方便其长度调节。

5.根据权利要求1所述的一种岩溶地区桩孔定点注浆方法，其特征在于，所述的气管至少设置两个，分别连通环形气囊，用于给两个环形气囊充放气。

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