一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法技术

本发明专利技术涉及桩基施工技术，特别涉及一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，包括以下步骤：超前钻探→施工准备→埋设护筒→泥浆池和沉淀池的设置→钻机就位安装→钻孔作业→钻孔充填→清孔→钢筋笼的制作和安装→水下混凝土灌注→桩头凿除→桩基的检测，利用冲击钻机带动冲锤，利用冲锤的冲击力穿透各种土层或击碎各种岩层，有效地提高了工作效率；在冲击成孔穿越填充型溶洞过程中；先采用袋装黏土回填，低锤轻击将其挤入溶洞，提高孔壁围岩稳定性，降低坍孔风险；后采取片石和袋装水泥回填，高锤重击其挤入溶洞，进一步提升孔壁稳定性；该施工方法提高了桩基的成孔质量、孔壁稳定性、施工作业效率，有效的降低了坍孔、卡钻、埋钻、漏浆等风险。

【技术实现步骤摘要】
一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法
本专利技术涉及桩基施工技术，特别涉及一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法。
技术介绍
岩溶地区的地貌特征多数呈现大面积的丛峰山区和少量的山间盆地，山多地少的现实导致城镇建设基本上都是建筑在岩溶盆地之上。这些岩溶盆地的地下，由于地壳运动及地下水的溶蚀作用，往往形成与盆地长轴方向一致，面积不等，由溶洞溶隙组成的岩溶发育带。在岩溶发育带的区域内地面塌陷频发，勘查钻探时气压上冲或吸钻现象较为常见，基桩施工过程中打穿溶洞的情况经常发生。因此，由地基不稳导致建筑在岩溶发育带上的地面工程面临随时垮塌的威胁。喀斯特地质条件下，溶洞的位置、形状、大小与填充度具有不确定性，给施工带来了不确定性，喀斯特地质条件下的桩基施工，常规回填法工序复杂，交叉作业较多，成孔质量隐患大，还易发生坍孔、偏位、混凝土跑料等问题。目前，人们对治理岩溶塌陷及基桩施工常用的方法就是往溶洞内充填，这种无底洞式的充填，不仅浪费大量的人力、物力，而且效果不佳，因为地下溶蚀带的形态结构复杂，更为重要的是，随意往溶洞内进行充填，地下暗河系统的部分通道将被堵塞，地下应力场的平衡被打破，随着地下水位的变化，充填处及相邻区域必然产生巨大的张力或吸力，最终导致新的地基不稳。近年来也研发出了多种溶洞的桩基施工方法，比如中国专利申请号为201610779544.1（公布号：CN106284314A，公布日2017.01.04）的“一种喀斯特地貌旋挖成孔灌注桩施工方法”，它包括如下步骤：施工准备→桩位放样→埋设外层钢护筒→下沉外层钢护筒→清孔→制作并安装钢筋笼→安装灌注支架、导管及储料斗，并进行砼灌注→待灌注桩成桩后，采用夹桩器或振动锤将外层钢护筒拔出→桩基检测，并按照步骤3到步骤9继续施工剩下的灌注桩，直至完工。此设计由于在遇到钻孔和孔回填时会遇到不同土层，每层土层又具有不同的土质，直接用岩心筒钻、截齿入岩钻头或者岩心筒不停的钻进，这种工艺钻进虽然速度快、功效高，但是遇到松软土层不控制速率容易塌孔，碰撞孔壁致使桩孔扩展、变形，还会出现卡钻、埋钻的情况；另外针对不同土质的钻孔埋入护筒后的混凝土回填，不注意混凝土回填时间和回填浓度的的变化，以及护筒露出的高度容易致使护筒上浮，还容易导致导管接口渗漏，使泥浆进入导管，在混凝土内形成夹层，造成桩基断裂，而后更出现返修，浪费人力物力财力，出现意外事故等。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，不仅能提高桩基的成孔质量、孔壁稳定性、施工作业效率与经济适用性，还能有效的降低坍孔、卡钻、埋钻、漏浆等风险。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，包括以下步骤：步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；钻孔入岩深度≥3d+0.5m，d为桩径，且不小于5m，必须进入连续完整微风化灰岩不小于5.0米，如微风化灰岩层内有溶洞，需钻入溶洞下完整岩层5.0米；步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；施工准备还要包括技术准备和机械设备及材料准备，技术准备为工图纸、相关技术规范、记录表格、报审表格、作业卡等，编制详细的专项施工方案和施工进度计划，材料进场，搭建临时设施和安装、调试设备；步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径0.5m~1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.0m~2.0m，当钻孔内有承压水时，高于稳定后的承压水位2.0m以上；埋设护筒要针对不同图层埋设不同的高度，例如对于不透水地层埋设深度宜为护筒外径的1.0~1.5倍，对于砂土和粉土等透水地层埋设深度也为护筒外径的1.0~1.5倍，但宜用不透水土换填至护筒刃脚下不小于0.5m。步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻几个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，为了减少对周围环境的污染，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运，防止泥浆溢流污染周围环境，防止排入河流污染河道水源；步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差小于或等于20mm，确保钻孔桩垂直度误差≤1%；步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备是否状态良好，以及水、电管路是否畅通，还要保障钻孔过程中穿越溶洞期间泥浆的及时补充；钻孔过程中时刻注意土层变化，在土层变化处捞取渣样，根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数，做好记录且与设计数据比对。当开始钻孔时采取低锤快打方式，因为开始冲孔的土质较松软，使孔口孔壁逐渐挤压密实，但不得冲击过猛，以免产生塌孔现象的发生，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定，不得摇晃，以免碰撞孔壁，致使桩孔扩展、变形，甚至塌乱；当钻孔进入岩层后，为了减少阻力和粘锤，将泥浆的密度将至1.2左右，如果孔内岩层为断层，同一平面软硬差别较大，或是倾斜面时，采取低锤慢打，冲击不可过猛过急，以免造成偏孔或歪斜；根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高以上1m~1.5m时，换成0.5m~1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿，为使孔壁圆滑，避免卡钻，在冲击穿过溶洞顶板时，要反复提升冲锤，在顶板范围内上下慢放轻提，冲锤如无明显受阻，说明顶板已成孔且圆滑垂直；发生泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已砸穿溶洞顶板；步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m~3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m~2.5m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，在冲填过程中，若冲锤进尺过快或忽快忽慢，说明溶洞内桩壁四周回填料挤密程度还未达到要求，则继续按比例抛入片石和袋装水泥，继续高锤重击，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径0.5m～1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.0m～2.0m；步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻几个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运；步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差小于或等于20mm，确保钻孔桩垂直度误差≤1％；步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备是否状态良好，以及水、电管路是否畅通，还要保障钻孔过程中穿越溶洞期间泥浆的及时补充；钻孔过程中根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数；当开始钻孔时采取低锤快打方式，使孔口孔壁逐渐挤压密实，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定；当钻孔进入岩层后，根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高以上1m～1.5m 时，换成0.5m～1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿；步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m～3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m～2.5m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待充填物到设计指定强度后再转入正常钻进；步骤8、清孔：清孔时保持孔内泥浆面高出地下水位1.5m～2.0m，检查泥浆的比重，并检查桩孔的孔径孔深和垂直度，以及测试孔底沉渣的厚度；步骤9、钢筋笼的制作和安装：钢筋笼由顶到底分段制作，制作好后由吊机提入孔内，吊机吊起钢筋笼后，检查钢筋笼的垂直度和外型轮廓，平稳垂直放入孔内，入孔后牢固定位，设置防浮钢管支撑，并与护筒联结；步骤10、水下混凝土灌注：在水下混凝土灌筑过程中，每根桩做砼抗压试件，并经常检测其坍落度，使之符合规范要求，灌注前先安装导管，放入孔内，导管下口离孔底25～40cm，上口与储料斗相连，导管安装好后，探测孔底沉渣厚度，根据沉渣厚度进行再次清孔处理，灌注时，首批混凝土的灌注使导管埋入深度不小于1m，在灌注过程中要经常探测孔内混凝土的标高，及时拆除导管并调整埋管深度，埋管深度为2～6m，根据混凝土灌注的高度与钢筋笼之间的距离来调整导管的埋入深度和灌注速度，水下混凝土灌筑完并在水下混凝土强度达到2.5MP后，方可拆除护筒；步骤11、桩头凿除：凿除桩头至少80cm；步骤12、桩基的检测：桩基达到80％的设计强度后，对桩进行无损伤检测。...

【技术特征摘要】
1.一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径0.5m～1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.0m～2.0m；步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻几个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运；步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差小于或等于20mm，确保钻孔桩垂直度误差≤1％；步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备是否状态良好，以及水、电管路是否畅通，还要保障钻孔过程中穿越溶洞期间泥浆的及时补充；钻孔过程中根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数；当开始钻孔时采取低锤快打方式，使孔口孔壁逐渐挤压密实，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定；当钻孔进入岩层后，根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高以上1m～1.5m时，换成0.5m～1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿；步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m～3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m～2.5m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待充填物到设计指定强度后再转入正常钻进；步骤8、清孔：清孔时保持孔内泥浆面高出地下水位1.5m～2.0m，检查泥浆的比重，并检查桩孔的孔径孔深和垂直度，以及测试孔底沉渣的厚度；步骤9、钢筋笼的制作和安装：钢筋笼由顶到...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志飞，杨翔，颜立，谢永辉，江真，张庆明，陶伟，向起来，李晓倩，
申请(专利权)人：重庆建工市政交通工程有限责任公司，重庆建工集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50