CN115538423A - 钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置和施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种“封洞”效果好的钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置和施工方法。混凝土灌注施工装置，包括砼护筒、钢筋笼和吊装机构；支撑台与钢筋笼连接；砼护筒，设置在支撑台上方，采用混凝土和支撑环浇筑而成，支撑环位于砼护筒底部，沿圆周方向均布多个连接杆；吊装机构包括壳体、伸缩杆、吊钩和动力单元；伸缩杆一端能够插接在支撑环上，另一端穿过壳体设置动力单元，动力单元控制伸缩杆伸缩运动。混凝土灌注施工方法，包括以下几个步骤：确定桩基的施工位置钻孔；分节下放钢筋笼；将砼护筒安装在钢筋笼上的指定位置；提拉吊装机构进行钢筋笼的安装；继续安装钢筋笼直至桩顶；灌注混凝土至桩顶完成。

Description

钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置和施工方法

技术领域

本发明涉及一种钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置和施工方法，属于钻孔灌桩技术领域。

背景技术

我国喀斯特地貌分布较为广泛，据不完全统计，我国岩溶总面积达200万平方公里，其中裸露的碳酸盐类岩石面积约为130万平方公里，隐藏的碳酸盐类岩石面积约为70万平方公里，在各省市均有分布，因此高速铁路修建时不可避免要穿越岩溶发育区域。在我国，高速铁路桥梁深基础主要采用钻孔灌注桩。其主要特点是：入土深度深、刚度大、承载力高、桩身变形小、能可靠地控制桥梁的沉降变形、设计和施工经验丰富等。但也仍存在着诸多尚未解决的问题。

当钻孔灌注桩施工时遇到溶洞，如果处理不当会造成一定经济损失。目前，遇到这种情况，往往会采取以下两种措施。一、增大泥浆的比重，使其在溶洞表面形成泥膜，以起到“封洞”的效果。但由于混凝土的比重远远大于泥浆的比重，泥膜经常出现被冲破的情况，造成混凝土流失，严重的会对桩身质量产生严重影响，造成巨大的经济损失。二、在施工下放钢护筒进行“封洞”，待施工完成后再将钢护筒拔除。但当钢护筒埋设过深时，往往会出现钢护筒无法拔出的情况，从而造成资源浪费，大大增加了施工成本。

发明内容

为克服现有技术的上述不足，本发明目的是提供了一种“封洞”效果好、施工简单、经济节约的钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置和施工方法。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，包括砼护筒、钢筋笼和吊装机构；

支撑台与钢筋笼连接；砼护筒，设置在支撑台上方，采用混凝土和支撑环浇筑而成，支撑环位于砼护筒，沿圆周方向均布多个连接杆；吊装机构包括壳体、伸缩杆、吊钩和动力单元；伸缩杆一端能够插接在支撑环上，另一端穿过壳体设置动力单元，动力单元控制伸缩杆伸缩运动。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，动力单元包括连接板和圆锥体，圆锥体设置在吊钩下方，圆锥体侧壁上对称设置第一滑轨，连接板设置在伸缩杆穿过壳体的一端上，连接板上下部对称设置多个与第一滑轨配合的导轮。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，其还包括多个弹簧，弹簧呈圆周均匀分布在壳体内部，弹簧一端固定在壳体内壁上，另一端为自由端，焊接在连接板上。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，连接板共有4个，每一个上装有2个滑轮，滑轮位置分别对应于圆锥体上的第一滑轨和壳体顶部第二滑轨。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，伸缩杆为内外两个套管相套，共有4组，套管上留有孔洞，并在伸缩杆调整到位后的由锁紧件进行锁紧。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，圆锥体是由连接板做成圆锥形物体。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，壳体为上端设有吊钩穿孔，底端封闭，外壁设有伸出孔的圆柱形筒体结构。

上述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置基础上，砼护筒的厚度为3mm，最大直径应小于桩径4mm，留有2mm的混凝土保护层。

一种混凝土灌注施工方法，利用钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，包括以下几个步骤：

（1）确定桩基的施工位置，平整场地，钻机就位，进行钻孔，钻孔结束；

（2）根据前期物探资料及钻孔信息确定溶洞位置及大小；

（3）分节下放钢筋笼，当钢筋笼的累积长度等于或略小于桩底到溶洞底部的长度时停止下放；

（4）在地面上，将砼护筒安装在钢筋笼上的指定位置，为保证“封洞”彻底，砼护筒（14）高度应稍大于溶洞高度，并在钢筋笼上安装支撑台；

（5）将带有砼护筒的钢筋笼竖起，并根据桩径的大小，将吊装机构上的伸缩杆调整到合适长度并用铆钉固定；

（6）提拉吊装机构，使伸缩杆深入砼护筒下部支撑环的孔洞中，进行带有砼护筒的钢筋笼的安装；

（7）安装完成后，下放吊装机构，将吊装机构取出，然后继续安装钢筋笼直至桩顶；

（8）灌注混凝土至桩顶，施工完成。

本发明的优点在于：

（1）本发明的砼护筒制作简单、使用方便、经济适用、质量轻盈，可对溶洞起到良好的封闭作用，大大减少漏浆的发生。

（2）本发明的吊装机构可有效辅助带有薄壁砼护筒钢筋笼的下放，明显减少施工时间，操作简单。

（3）本发明中的伸缩杆可根据施工的需要调整杆的长度，使本发明中的吊装机构可应用于不同桩径的施工，适应性强。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。

图1为本发明中砼护筒下部支撑环示意图；

图2为本发明中吊装机构示意图；

图3为本发明中吊装机构刨面图；

图4为本发明中吊装机构上拉时工作状态刨面图；

图5为本发明的砼护筒吊装示意图；

图中1、支撑环；2、孔洞；3、连接杆；4、伸缩杆；5、壳体；6、吊绳；7、铆钉；8、弹簧；9、圆锥体；10、导轨；11、连接板；12、吊钩；13、滑轮；14、砼护筒；15、支撑台；16、吊装装置；17、吊装机构，18、第二滑轨。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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做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。

参考图1、图2、图3、图4及图5，一种钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，包括砼护筒、钢筋笼17和吊装机构16；支撑台15与钢筋笼17连接；砼护筒14设置在支撑台15上方，采用混凝土和支撑环1浇筑而成，砼护筒的厚度为3mm，最大直径应小于桩径4mm，留有2mm的混凝土保护层，也便于下放，支撑环1位于砼护筒14，沿圆周方向均布多个连接杆3，直接浇筑于混凝土内，实现支撑环1与混凝土的紧密连接，支撑环1上设有多个与孔洞2；吊装机构包括壳体5、伸缩杆4、吊钩12、吊绳6和动力单元；伸缩杆4一端能够插接在支撑环1上，另一端穿过壳体5设置动力单元，动力单元控制伸缩杆4伸缩运动。

下表为砼护筒的重量计算表。

动力单元包括连接板11和圆锥体9，圆锥体9设置在吊钩12下方，吊绳6一端设置吊钩12上，另一端设置在起吊设备上，圆锥体9侧壁上对称设置第一滑轨，连接板设置在伸缩杆4穿过壳体5的一端上，连接板上下部对称设置多个与第一滑轨配合的导轮13。

本实施例中，还包括多个弹簧8，弹簧8呈圆周均匀分布在壳体内部，弹簧8一端固定在壳体5内壁上，另一端为自由端，焊接在连接板4上。

本实施例中，连接板共有4个，每一个上装有2个滑轮，滑轮位置分别对应于圆锥体9上的第一滑轨10和壳体5顶部第二滑轨18。

本实施例中，伸缩杆4为内外两个套管相套，共有4组，套管上留有孔洞2，并在伸缩杆4调整到位后的由锁紧件进行锁紧。

本实施例中，圆锥体9是由连接板做成圆锥形物体。

本实施例中，壳体5为上端设有吊钩穿孔，底端封闭，外壁设有伸出孔的圆柱形筒体结构。

本发明装置工作原理：当提拉吊绳6，上拉圆锥体9时，滑轮13受到水平力及竖直力的作用，由于第二滑轨的存在，其竖直方向的运动受到约束，只能发生水平运动，连接板11随之运动，弹簧8被压缩，伸缩杆4深入薄壁砼护筒下部钢环的孔洞2中，进行吊装；吊装完成后，圆锥体下落至壳体底部，弹簧8恢复原状，带动连接板11运动，伸缩杆4离开薄壁混凝土护筒的孔洞2，便可取出吊装装置。

一种混凝土灌注施工方法，利用所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，包括以下几个步骤：

（1）确定桩基的施工位置，平整场地，钻机就位，进行钻孔，钻孔结束；

（2）根据前期物探资料及钻孔信息确定溶洞位置及大小；

（3）分节下放钢筋笼17，当钢筋笼17的累积长度等于或略小于桩底到溶洞底部的长度时停止下放；

（4）在地面上，将砼护筒14安装在钢筋笼17上的指定位置，为保证“封洞”彻底，砼护筒14高度应稍大于溶洞高度，并在钢筋笼17上安装支撑台15；

（5）将带有砼护筒14的钢筋笼17竖起，并根据桩径的大小，将吊装机构上的伸缩杆（4）调整到合适长度并用铆钉7固定；

（6）提拉吊装机构，使伸缩杆4深入砼护筒14下部支撑环1的孔洞2中，进行带有砼护筒14的钢筋笼的安装；

（7）安装完成后，下放吊装机构，将吊装机构取出，然后继续安装钢筋笼直至桩顶；

（8）灌注混凝土至桩顶，施工完成。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：包括砼护筒、钢筋笼（17）和吊装机构；

支撑台（15），与钢筋笼（17）连接；

砼护筒（14），设置在支撑台（15）上方，采用混凝土和支撑环（1）浇筑而成，支撑环（1）位于砼护筒（14）下部，支撑环（1）沿圆周方向均布多个连接杆（3）；

吊装机构包括壳体（5）、伸缩杆（4）、吊钩（12）和动力单元；伸缩杆（4）一端能够插接在支撑环（1）上，另一端穿过壳体（5）设置动力单元，动力单元控制伸缩杆伸缩运动。

2.根据权利要求1所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：动力单元包括连接板（11）和圆锥体（9），圆锥体（9）设置在吊钩（12）下方，圆锥体（9）侧壁上对称设置第一滑轨，连接板设置在伸缩杆（4）穿过壳体（5）的一端上，连接板上下部对称设置多个与第一滑轨配合的导轮（13）。

3.根据权利要求2所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：其还包括多个弹簧（8），弹簧（8）呈圆周均匀分布在壳体内部，弹簧（8）一端固定在壳体（5）内壁上，另一端为自由端，焊接在连接板上。

4.根据权利要求2所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：连接板共有4个，每一个上装有2个滑轮，滑轮位置分别对应于圆锥体（9）上的第一滑轨和壳体（5）顶部第二滑轨。

5.根据权利要求1所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：伸缩杆为内外两个套管相套，共有4组，套管上留有孔洞，并在伸缩杆调整到位后的由锁紧件进行锁紧。

6.根据权利要求1所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：圆锥体（9）是由连接板做成圆锥形物体。

7.根据权利要求1所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：壳体（5）为上端设有吊钩穿孔，底端封闭，外壁设有伸出孔的圆柱形筒体结构。

8.根据权利要求1至7任一项所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，其特征在于：砼护筒（14）的厚度为3mm，最大直径应小于桩径4mm，留有2mm的混凝土保护层。

9.一种混凝土灌注施工方法，其特征在于：利用权利要求1至7任一项所述钻孔桩穿越溶洞段的混凝土灌注施工装置，包括以下几个步骤：

（1）确定桩基的施工位置，平整场地，钻机就位，进行钻孔，钻孔结束；

（2）根据前期物探资料及钻孔信息确定溶洞位置及大小；

（3）分节下放钢筋笼（17），当钢筋笼（17）的累积长度等于或略小于桩底到溶洞底部的长度时停止下放；

（4）在地面上，将砼护筒（14）安装在钢筋笼（17）上的指定位置，为保证“封洞”彻底，砼护筒（14）高度应稍大于溶洞高度，并在钢筋笼（17）上安装支撑台(15)；

（5）将带有砼护筒（14）的钢筋笼（17）竖起，并根据桩径的大小，将吊装机构上的伸缩杆（4）调整到合适长度并用铆钉(17)固定；

（6）提拉吊装机构，使伸缩杆（4）深入砼护筒（14）下部支撑环（1）的孔洞中，进行带有砼护筒（14）的钢筋笼的安装；

（7）安装完成后，下放吊装机构，将吊装机构取出，然后继续安装钢筋笼直至桩顶；

（8）灌注混凝土至桩顶，施工完成。

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