CN114673188A - 岩溶地区桩基施工方法及岩溶地区桩基施工装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种岩溶地区桩基施工方法及岩溶地区桩基施工装置，所述岩溶地区桩基施工方法包括以下步骤：埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔；在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身；将所述外护筒拔出，所述内护筒与所述桩孔的孔壁之间形成填充间隙，向所述填充间隙内填充碎石。岩溶地区桩基施工方法通过在岩溶地面内先埋设外护筒，以形成稳定可靠的护壁，有效防止了塌孔、扩(缩)径等问题，具有施工效率高、桩基质量好的优点。
Description
技术领域
本发明涉及桩基施工技术领域，特别涉及一种岩溶地区桩基施工方法及岩溶地区桩基施工装置。
背景技术
在岩溶地区超长桩基的施工过程中，通常是采用冲击钻或旋挖钻等机械进行桩孔的施工，不仅泥浆难以护壁，成孔困难、成孔质量差，而且穿越多层溶洞时容易发生塌孔、扩(缩)径、卡钻、卡锤等问题，需要多次回填复钻，施工进度慢、效率低；即现有技术中岩溶地区桩基施工的成桩质量难以控制、结构稳定性差，且冲击钻孔过程中噪声大、振动大，对周边环境影响大、污染大。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种岩溶地区桩基施工方法及岩溶地区桩基施工装置，旨在解决岩溶地区桩基施工效率低、质量差的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种岩溶地区桩基施工方法，所述岩溶地区桩基施工方法包括以下步骤：
埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔；
在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身；
将所述外护筒拔出，所述内护筒与所述桩孔的孔壁之间形成填充间隙，向所述填充间隙内填充碎石。
可选地，所述埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔的步骤包括：
埋设所述外护筒至岩溶地面内的溶洞处，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后埋设所述外护筒至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
可选地，所述外护筒的下端设置有切削刀头；
所述埋设所述外护筒至岩溶地面内的溶洞处，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后埋设所述外护筒至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔的步骤包括：
将所述外护筒安装于全回转钻机上，所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述溶洞处；
向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
可选地，所述挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔的步骤包括：
采用冲击锤冲击所述外护筒内的岩层，以使岩层破碎；
采用冲抓斗或旋挖钻挖取所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
可选地，所述在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身的步骤之前包括：
提供多个子护筒；
将多个所述子护筒沿轴向依次焊接以形成所述内护筒。
可选地，所述在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身的步骤包括：
在所述外护筒内安装所述内护筒，并在所述内护筒内安装导管和所述钢筋笼，通过所述导管向所述内护筒内浇注混凝土，混凝土浇筑完成后拔出所述导管，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成所述桩身。
本发明还提出一种岩溶地区桩基施工装置，所述岩溶地区桩基施工装置应用于如上所述的岩溶地区桩基施工方法中，所述岩溶地区桩基施工装置包括外护筒、内护筒和钢筋笼，所述外护筒埋设于岩溶地面，且所述外护筒的上端外露于岩溶地面，所述内护筒安装于所述外护筒内，所述钢筋笼安装于所述内护筒内。
可选地，所述外护筒包括埋设段和防护段，所述埋设段埋设于岩溶地面内，所述防护段外露于岩溶地面，且所述防护段的高度为50.0cm～100.0cm。
可选地，所述外护筒的壁厚为3.0cm～5.0cm；所述内护筒的壁厚为1.0cm～1.5cm。
可选地，所述外护筒和所述内护筒均为硬质材质制件。
本发明岩溶地区桩基施工方法中，通过在岩溶地面内先埋设外护筒，以形成稳定可靠的护壁，有效防止了塌孔、扩(缩)径等问题，接着在外护筒内安装内护筒和钢筋笼，并通过在内护筒内浇注混凝土以形成桩身，将外护筒自桩孔内拔出，并在填充间隙内填充碎石，以形成结构稳定、孔径均匀的桩基，本发明的岩溶地区桩基施工方法具有施工效率高、桩基质量好的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明第一实施例岩溶地区桩基施工方法的流程示意图；
图2为本发明第二实施例岩溶地区桩基施工方法的流程示意图；
图3为本发明第三实施例岩溶地区桩基施工方法的流程示意图；
图4为本发明第四实施例岩溶地区桩基施工方法的流程示意图；
图5为本发明一实施例岩溶地区桩基施工装置的结构示意图；
图6为本发明一实施例岩溶地区桩基施工装置拔出外护筒后的结构示意图。
附图标号说明：
| 标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
| 10 | 外护筒 | 30 | 碎石 |
| 11 | 埋设段 | 200 | 岩溶地面 |
| 12 | 防护段 | 201 | 桩孔 |
| 20 | 内护筒 | 202 | 溶洞 |
| 21 | 填充间隙 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。
需要说明，本实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明中对“上”、“下”、“左”、“右”等方位的描述以图5和图6所示的方位为基准，仅用于解释在图5和图6所示姿态下各部件之间的相对位置关系，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
本发明提出一种岩溶地区桩基施工方法。
参照图1，为本发明岩溶地区桩基施工方法第一实施例的流程示意图，该岩溶地区桩基施工方法包括以下步骤：
步骤S10，埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔；
采用吊装装置将外护筒10吊运至桩基施工的岩溶地面200上方，将外护筒10向岩溶地面200内埋设至预设桩底位置，外护筒10的上端露出于岩溶地面200外，将外护筒10内的岩石、砂土自外护筒10内挖出，使得岩溶地面200内形成桩基的桩孔201，且外护筒10的外壁与桩孔201的孔壁抵接。
步骤S20，在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身；
采用吊装装置将内护筒20吊运至外护筒10内，以使内护筒20位于桩孔201内；接着采用吊装装置将钢筋笼吊运至内护筒20内，以使钢筋笼、内护筒20和外护筒10由内到外依次排布，向内护筒20内壁的钢筋笼处浇注混凝土，待混凝土凝结后形成桩身。
步骤S30，将所述外护筒拔出，所述内护筒与所述桩孔的孔壁之间形成填充间隙，向所述填充间隙内填充碎石；
从桩孔201内将外护筒10拔出，外护筒10拔出后内护筒20的外壁与桩孔201的孔壁之间形成填充间隙21，在填充间隙21内填充碎石30，以稳固桩身，提高结构的稳定性。
本实施例的岩溶地区桩基施工方法，通过在岩溶地面200内先埋设外护筒10，以形成稳定可靠的护壁，有效防止了塌孔、扩(缩)径等问题，接着在外护筒10内安装内护筒20和钢筋笼，并通过在内护筒20内浇注混凝土以形成桩身，将外护筒10自桩孔201内拔出，并在填充间隙21内填充碎石30，以形成结构稳定、孔径均匀的桩基，本实施例的岩溶地区桩基施工方法具有施工效率高、桩基质量好的优点。
参照图2，为本发明岩溶地区桩基施工方法第二实施例的流程示意图，基于上述第一实施例，所述步骤S10包括：
步骤S11，埋设所述外护筒至岩溶地面内的溶洞处，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后埋设所述外护筒至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
在向岩溶地面200内埋设外护筒10的过程中，如岩溶地面200内存在溶洞202，当外护筒10的底部埋设至溶洞202处时，首先向溶洞202内填充混凝土，待混凝土的凝结强度达到70％以上时，接着将外护筒10向岩溶地面200内埋设，当外护筒10埋设至预设桩底位置时即完成外护筒10的埋设，以形成承载力强、结构稳定可靠的护壁。可以理解地，当岩溶地面200内存在多层溶洞202时，在外护筒10埋设至各层溶洞202处时均向对应的溶洞202内填充混凝土，以加强桩基的结构强度。外护筒10能穿越多层溶洞202并埋设至预设桩底位置，以形成结构坚实可靠、防水性好、承载力强，结构稳定可靠的护壁。
进一步地，所述外护筒10的下端设置有切削刀头；参照图3，为本发明岩溶地区桩基施工方法第三实施例的流程示意图，基于上述第二实施例，所述步骤S11包括：
步骤S111，将所述外护筒安装于全回转钻机上，所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述溶洞处；
步骤S112，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
采用全套管全回转钻机的液压卡钳卡紧外护筒10的上端，外护筒10的下端设置有切削刀头，全回转钻机带动外护筒10旋转，以使外护筒10带动切削刀头切削岩溶地面200，进而将外护筒10向岩溶地面200内埋设，进一步提高了施工效率。并且，通过全回转钻机带动外护筒10钻进岩溶地面200，无需回填复钻，具有钻进速度快、深度大的优点，不仅成孔速度快，大幅减小了施工噪音和振动，而且施工过程中无泥浆污染，绿色环保。
参照图4，为本发明岩溶地区桩基施工方法第四实施例的流程示意图，基于上述第三实施例，所述挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔的步骤包括：
步骤S113，采用冲击锤冲击所述外护筒内的岩层，以使岩层破碎；
步骤S114，采用冲抓斗或旋挖钻挖取所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
在向岩溶地面200内埋设外护筒10的过程中，如岩溶地面200内存在岩层，采用冲击锤反复冲击岩层，以使岩层破碎，便于外护筒10的埋设，且通过采用冲抓斗或旋挖钻切削、挖取外护筒10内破碎的岩石及砂土，以形成孔径均匀的桩孔201，冲抓斗及旋挖钻具有冲击速度快、冲击力强，施工方便快捷，清孔效率高的优点，便于外护筒10的埋设，且旋挖钻可采用现有技术中的大功率旋挖钻，例如现有技术中型号为SR445R的旋挖钻，以提高施工效率；另外，通过冲抓斗将挖取的岩土转运至土方车上，以将岩土转运至适当的弃方处理场地，进而防止了水土流失及农田污染，进一步提高了施工的环保性。
进一步地，基于上述第一实施例，在所述步骤S20之前还包括：
步骤S12，提供多个子护筒；
步骤S13，将多个所述子护筒沿轴向依次焊接以形成所述内护筒。
内护筒20由多个子护筒依次焊接形成，通过将多个子护筒运输至桩基施工处，接着将多个子护筒按实际使用情况依次沿轴向焊接，以形成内护筒20，不仅便于施工材料的运输，而且进一步提高了施工效率。
进一步地，所述步骤S20包括：
步骤S21，在所述外护筒内安装所述内护筒，并在所述内护筒内安装导管和所述钢筋笼，通过所述导管向所述内护筒内浇注混凝土，混凝土浇筑完成后拔出所述导管，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成所述桩身。
将钢筋笼和导管安装在内护筒20内，使混凝土通过导管浇注在内护筒20内的钢筋笼处，起到便于浇注混凝土的作用，混凝土浇筑过程中拔出所述导管，将导管从混凝土中拔出，待混凝土完全凝结后形成桩身，施工方便快捷。本实施例的岩溶地区桩基施工方法通过在内护筒20内浇注混凝土成桩，有效防止了混凝土散失，具有成桩质量高、减少混凝土充盈系数，进而大幅节约混凝土用量的优点。
本发明还提出一种岩溶地区桩基施工装置，岩溶地区桩基施工装置应用于如上所述的岩溶地区桩基施工方法中，岩溶地区桩基施工装置包括外护筒10、内护筒20和钢筋笼，外护筒10埋设于岩溶地面200，且外护筒10的上端外露于岩溶地面200，内护筒20安装于外护筒10内，钢筋笼安装于内护筒20内。
如图5所示，首先将外护筒10穿越多层溶洞202埋设至预设桩底位置，并将外护筒10内的岩土挖出，接着在外护筒10内安装内护筒20和钢筋笼，通过向内护筒20内的钢筋笼处浇注混凝土，以使凝结后的混凝土与钢筋笼及内护筒20组成桩身，其中外护筒10起到护壁的作用，结构稳定可靠，桩孔201质量高，且便于岩土挖取，内护筒20起到防止混凝土散失的作用，节约了施工成本。
可以理解地，如图6所示，在形成桩身后将外护筒10自桩孔201内拔出，通过在内护筒20与桩孔201的孔壁之间填充碎石30，以封堵填充间隙21；在优选的实施例中，用于填充填充间隙21的碎石30的尺寸为0.5cm～3.15cm，不仅便于填充，而且提高了桩基的稳定性，有效防止了灌桩时因桩底位置压力过大混凝土自填充间隙21侧漏。
本实施例中，外护筒10包括埋设段11和防护段12，埋设段11埋设于岩溶地面200内，防护段12外露于岩溶地面200，且防护段12的高度为50.0cm～100.0cm。如图5和图6所示，外护筒10包括埋设段11和防护段12，埋设段11用于埋设至岩溶地面200内以起到护壁的作用，防护段12不仅便于与全回转钻机连接，且防护段12露出于岩溶地面200外，起到防护桩孔201的作用，外护筒10露出于岩溶地面200外的高度为50.0cm～100.0cm，既避免干涉冲击锤和冲抓斗，又能有效起到防护桩孔201的作用，结构设计合理。并且，外护筒10的底部设置有切削刀头，即切削刀头设置于埋设段11远离防护段12的一端，切削刀头用于切削岩溶地面200，以便于埋设段11的埋设，进一步提高了施工效率。
进一步地，外护筒10的壁厚为3.0cm～5.0cm；内护筒20的壁厚为1.0cm～1.5cm。外护筒10和内护筒20均为硬质材质制件。外护筒10和内护筒20的壁厚可根据桩基的桩径灵活设置，且外护筒10和内护筒20均采用现有技术中的硬质材质制件，以提高结构强度，抵抗挤压变形。并且，在优选的实施例中，当桩基的桩径为1.5m时，外护筒10的内径为1.8m，外护筒10的壁厚为5.0cm，内护筒20的壁厚为1.0cm，且外护筒10和内护筒20均为钢制件，不仅结构设计合理，提高了桩基的稳定性，而且易于取材，降低了成本。
另外，内护筒20包括多个依次排布的子护筒，多个子护筒沿轴向依次焊接以形成内护筒20，内护筒20具有较好的防水性能，起到防渗漏的作用，且内护筒20易于加工制作，提高了桩基的承载能力。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述岩溶地区桩基施工方法包括以下步骤：
埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔；
在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身；
将所述外护筒拔出，所述内护筒与所述桩孔的孔壁之间形成填充间隙，向所述填充间隙内填充碎石。
2.如权利要求1所述的岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述埋设外护筒至岩溶地面内的预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成与所述外护筒的外壁匹配的桩孔的步骤包括：
埋设所述外护筒至岩溶地面内的溶洞处，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后埋设所述外护筒至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
3.如权利要求2所述的岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述外护筒的下端设置有切削刀头；
所述埋设所述外护筒至岩溶地面内的溶洞处，向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后埋设所述外护筒至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔的步骤包括：
将所述外护筒安装于全回转钻机上，所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述溶洞处；
向所述溶洞内填充混凝土，待混凝土凝结后所述全回转钻机带动所述外护筒相对岩溶地面旋转以将所述外护筒埋设至所述预设桩底位置，并挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
4.如权利要求3所述的岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述挖出所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔的步骤包括：
采用冲击锤冲击所述外护筒内的岩层，以使岩层破碎；
采用冲抓斗或旋挖钻挖取所述外护筒内的岩土，以使岩溶地面内形成所述桩孔。
5.如权利要求1-4中任一项所述的岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身的步骤之前包括：
提供多个子护筒；
将多个所述子护筒沿轴向依次焊接以形成所述内护筒。
6.如权利要求1-4中任一项所述的岩溶地区桩基施工方法，其特征在于，所述在所述外护筒内安装内护筒，并在所述内护筒内安装钢筋笼，向所述内护筒内浇注混凝土，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成桩身的步骤包括：
在所述外护筒内安装所述内护筒，并在所述内护筒内安装导管和所述钢筋笼，通过所述导管向所述内护筒内浇注混凝土，混凝土浇筑完成后拔出所述导管，待混凝土凝结后与所述钢筋笼形成所述桩身。
7.一种岩溶地区桩基施工装置，其特征在于，所述岩溶地区桩基施工装置应用于如权利要求1-6中任一项所述的岩溶地区桩基施工方法中，所述岩溶地区桩基施工装置包括外护筒、内护筒和钢筋笼，所述外护筒埋设于岩溶地面，且所述外护筒的上端外露于岩溶地面，所述内护筒安装于所述外护筒内，所述钢筋笼安装于所述内护筒内。
8.如权利要求7所述的岩溶地区桩基施工装置，其特征在于，所述外护筒包括埋设段和防护段，所述埋设段埋设于岩溶地面内，所述防护段外露于岩溶地面，且所述防护段的高度为50.0cm～100.0cm。
9.如权利要求7所述的岩溶地区桩基施工装置，其特征在于，所述外护筒的壁厚为3.0cm～5.0cm；所述内护筒的壁厚为1.0cm～1.5cm。
10.如权利要求7所述的岩溶地区桩基施工装置，其特征在于，所述外护筒和所述内护筒均为硬质材质制件。
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