一种大型空洞岩溶地区的桩基结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域，尤其涉及一种大型空洞岩溶地区的桩基结构及其施工方法。

背景技术

桩基结构广泛应用于桥梁基础及超高层建筑基础之中，以此将上部荷载传导至下部稳定岩层，确保对上部荷载有足够的承载力，防止上部建筑物下沉。当桩基结构需要穿越大型空洞的岩溶地区时，往往采用双层护筒搭配冲击钻孔，成孔后现浇混凝土的施工方法，但这一施工方法往往需要双层护筒，且第二层护筒需要穿越溶腔空洞进入下一岩层，第二层护筒下放并嵌入岩层，操作不当时容易引起护筒刃脚卷边，如果嵌入岩层效果不佳存在漏洞时，将会引起后期灌桩过程中漏浆，从而影响成桩质量，所以往往需要对护筒刃脚做专门处理，施工要求高，难度大，而且存在多层溶腔空洞时，双层护筒施工方法将无法适用。

发明内容

针对现有技术中所存在的不足，本发明的第一个目的在于提供了一种大型空洞岩溶地区的桩基结构，其解决了现有技术中对桩基结构进行施工时，往往需要双层护筒，且第二层护筒下放并嵌入岩层容易引起护筒刃脚卷边，将会引起后期灌桩过程中漏浆，从而影响成桩质量，施工要求高，难度大，而且存在多层溶腔空洞时，双层护筒施工方法将无法适用的问题。

根据本发明的实施例，一种大型空洞岩溶地区的桩基结构，包括：

同轴线重叠的若干外层桩体；

设于若干外层桩体的浆液输送管道，浆液输送管道包括设于外层桩体内的环形管和与环形管相连的注浆管，环形管两端开口以形成用于输送浆液的输浆通道，环形管周侧设有贯穿至输浆通道的若干出浆管，环形管的两端和各个出浆管均穿设于外层桩体；

以及压浆管，穿设于注浆管，用于送入浆液至注浆管；

其中，位于底部的外层桩体中的注浆管的一端贯穿至输浆通道，其余各外层桩体中的注浆管的一端贯穿出环形管，以使各外层桩体同轴线重叠后，各注浆管依次对接。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

采用预制外层桩体的方法，通过将预制好的各个外层桩体逐一的安装至孔洞中，并通过压浆管将浆液输送至各个外层桩体的注浆管中，最后使得浆液进入外层桩体外缘与围岩间隙形成充填层，使得预制的外层桩体作为内层桩体的围护结构，进一步提升了桩基的成桩质量，减少返工，而且预制的外层桩体无需在现场下沉钢筋笼，减少了现场工作量，便于现场管理；其次还不需要二层护筒，避免二层护筒施工对成桩质量的影响，从而降低了施工难度，确保了施工质量，并且，外层桩体也能适用于多层溶腔空洞工况中，适用性更广。

优选的，压浆管包括两个压浆硬管和连接于两个压浆硬管之间的膨胀软管，膨胀软管在外力的作用下与注浆管的内壁抵接。

优选的，膨胀软管的内径与压浆硬管的外径相同。

优选的，外层桩体的内侧设有若干桩体凸块。

优选的，外层桩体的底端固定设有堵浆带，堵浆带的顶端位于出浆管的下方。

优选的，堵浆带呈楔形结构，且采用硬质橡胶材质。

优选的，外层桩体的顶部开设有定位孔，相邻外层桩体卡接于定位孔，以使相邻两个注浆管对应。

优选的，位于底部的注浆管的一端设有变径转接管，变径转接管的小径端与环形管相连。

针对现有技术中所存在的不足，本发明的第二个目的在于提供了一种大型空洞岩溶地区的桩基施工方法，其解决了现有技术中对桩基结构进行施工时，往往需要双层护筒，且第二层护筒下放并嵌入岩层容易引起护筒刃脚卷边，将会引起后期灌桩过程中漏浆，从而影响成桩质量，施工要求高，难度大，而且存在多层溶腔空洞时，双层护筒施工方法将无法适用的问题。

根据本发明的实施例，一种大型空洞岩溶地区的桩基施工方法，采用上述的一种大型空洞岩溶地区的桩基结构进行施工，具体包括以下步骤：

S1：完成施工准备后埋设护筒，并采用干挖成孔的方式以穿越空洞区域直至设计标高；

S2：预制外层桩体；

S3：下沉预制外层桩体，使得各个外层桩体依次紧密连接，且使得各个注浆管依次相连；

S4：往逐个连接后的注浆管内放入压浆管，并从下而上依次对各个注浆管注浆，浆液通过环形管的端部和出浆管进入外层桩体与围岩的间隙以形成充填层；

S5：所有外层桩体的外侧完成注浆后拔出压浆管，并安装导管至外层桩体内侧，对外层桩体的内侧实施浇筑，浇筑成桩后进行检测即可。

优选的，在S1中，干挖成孔的孔径比外层桩体的直径大2-5cm。

相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：

采用上述施工方法在成桩施工中，通过采用预制外层桩体作为内层桩体的围护结构，进一步提升了桩基的成桩质量，减少返工，同时预制外层桩体无需在现场下沉钢筋笼，减少了现场工作量，便于现场管理，不需要采用二层护筒的方式，避免二层护筒施工对成桩质量的影响，不仅降低了施工难度，还确保了施工质量，同时该施工方法还适用于多层溶腔空洞工况，提高了适用性。

附图说明

图1为本发明实施例中两个外层桩体的剖面结构示意图，主要展示底部外层桩体结构和底部之上的外层桩体结构。

图2为本发明实施例中两个外层桩体连接后的剖面结构示意图。

图3为本发明实施例中外层桩体的俯视结构示意图。

图4为本发明实施例中注浆管的剖面结构示意图，主要展示压浆管的结构。

图5为本发明实施例中环形管和注浆管不同连接形态的结构示意图。

上述附图中：1、外层桩体；11、桩体凸块；12、定位孔；2、环形管；21、出浆管；22、输浆通道；3、注浆管；31、变径转接管；4、压浆管；41、压浆硬管；42、膨胀软管；5、堵浆带。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明实施例提出了一种大型空洞岩溶地区的桩基结构，包括：

同轴线重叠的若干外层桩体1；

设于若干外层桩体1的浆液输送管道，浆液输送管道包括设于外层桩体1内的环形管2和与环形管2相连的注浆管3，环形管2两端开口以形成用于输送浆液的输浆通道22，环形管2周侧设有贯穿至输浆通道22的若干出浆管21，环形管2的两端和各个出浆管21均穿设于外层桩体1；

以及压浆管4，穿设于注浆管3，用于送入浆液至注浆管3；

其中，位于底部的外层桩体1中的注浆管3的一端贯穿至输浆通道22，其余各外层桩体1中的注浆管3的一端贯穿出环形管2，以使各外层桩体1同轴线重叠后，各注浆管3依次对接。

在本发明的实施例当中，采用现场预制的方式对整个桩体结构的外层桩体1进行施工，将圆筒形的外层桩体1预制完毕后，通过将环形管2置于外层桩体1的底部，且使得环形管2的端部以及其设置的若干出浆管21穿设在外层桩体1的侧面并贯穿出，然后将注浆管3竖直设于外层桩体1内，并与安装完毕后的环形管2相连，其中，在施工作业中位于底部的外层桩体1与其他重叠的外层桩体1不同，由于注浆管3主要是起到输送浆液的作用，所以位于底部的注浆管3则不需要继续向下输送浆液，所以位于底部的注浆管3直接贯穿至环形管2的内部，其他重叠的外层桩体1中的注浆管3由于需要持续的向下输送浆液，所以其余各外层桩体1中的注浆管3的一端贯穿出环形管2，不仅可以对其连接的环形管2进行供料，还可以向下对相连接的其他注浆管3进行供料。

其次，在具体的施工的过程中，通过将制作好的底部的外层桩体1放入施工好的孔洞之间，并下吊其至孔洞底部，然后逐一的剩下的外层桩体1下吊其至孔洞，使得各个外层桩体1依次重叠，且使得各个外层桩体1的注浆管3相互对应，然后将压浆管4整体放入注浆管3中，使得压浆管4置于底部的注浆管3，然后将浆液送入压浆管4，通过压浆管4将浆液送至底部的环形管2中，最后通过环形管2的端部和各个出浆管21排出，使得浆液进入外层桩体1外缘与围岩间隙形成充填层，当注浆过程中发现注浆压力持续不增加且已经明显超出单节外层桩体1与围岩间隙的容量，则证明浆液已经注入岩溶空洞，本节桩体即注浆完成，通过提升压浆管4，使得压浆管4进行下一节注浆管3进行注浆，以此重复操作，直至所有外层桩体1外侧注浆完成后撤出压浆管4，安装导管以浇筑外层桩体1内部(即内层桩体)。

即使在应对多层溶腔空洞工况时，通过压浆管4、注浆管3和环形管2注浆的方式也可以将溶腔空洞实施填充，保证外层桩体1以及内部浇筑形成内层桩体的强度。

其中，外层桩体1厚度为9-12cm，主要为了在浇筑内层桩体时保证钢筋笼保护层厚度，且注浆管3的外径为100mm，壁厚3mm，环形管2的外径为50mm，壁厚为2mm。

如图4所示，压浆管4包括两个压浆硬管41和连接于两个压浆硬管41之间的膨胀软管42，膨胀软管42在外力的作用下与注浆管3的内壁抵接。

在本发明的实施例当中，压浆管4包括压浆硬管41-膨胀软管42-压浆硬管41组成，膨胀软管42的长度为30cm，且膨胀软管42的两端搭接在两个压浆硬管41之间，且膨胀软管42用于搭接的长度为10cm，其搭接方式为卡压或热熔连接，确保压浆过程中不会松脱，且两个压浆硬管41的长度不同，膨胀软管42下部的压浆硬管41的长度为50cm，膨胀软管42上部的压浆硬管41连接压浆泵。在压浆泵工作时，浆液通过顶部的压浆硬管41进入到膨胀软管42时，使得膨胀软管42受压膨胀而与注浆管3的内部紧密贴合，从而对整个压浆管4实施固定，避免在压浆工作时压浆管4与注浆管3发生持续的碰撞，延长使用的寿命。

具体的，膨胀软管42的内径与压浆硬管41的外径相同，在将膨胀软管42连接于两个压浆硬管41之间时，使得膨胀软管42可以平稳的套接在压浆硬管41的外周侧，保证膨胀软管42连接的质量，避免发生浆体泄漏。

如图1所示，外层桩体1的内侧设有若干桩体凸块11，以沿外层桩体1内侧的若干桩体凸块11为一组，将若干组若干桩体凸块11沿着外层桩体1的轴线方向均匀布置，通过桩体凸块11的设置，在对外层桩体1内进行浇筑时，增加了浇筑后形成的内层桩体与外层桩体1之间的接触面积，保证两者之间的连接强度，而桩体凸块11若突出太大则不利于后期内层桩体现浇振捣，降低成桩质量，若桩体凸块11太小则会使得后期浇筑后的内层桩体和外层桩体1咬合不足，所以桩体凸块11突出高度为5cm，保证稳定的咬合力度。

如图1与图3所示，外层桩体1的底端固定设有堵浆带5，堵浆带5的顶端位于出浆管21的下方。

在本发明的实施例当中，通过在外层桩体1的底端往上10cm处安装堵浆带5，在堵浆带5的作用下，在下方外层桩体1时，使得堵浆带5与围岩抵接，保证注浆时浆体往上，直至上节外层桩体1的堵浆带5，以此保证每一节外层桩体1外缘注浆密实，而且，堵浆带5呈楔形结构，且采用硬质橡胶材质，不仅可以保证堵浆带5跟随外层桩体1下沉到位后与围岩紧密贴合，呈楔形的堵浆带5还可以保证堵浆带5下沉时不会破坏自行的结构，根据楔形的斜面进行引导，对受到的力进行导向。

而且为了使得各个外层桩体1安装后注浆管3始终对应，如图3所示，外层桩体1的顶部开设有定位孔12，相邻外层桩体1卡接于定位孔12，以使相邻两个注浆管3对应，将底部的外层桩体1安装完毕后对上一节外层桩体1进行安装时，可以稍微转动上一节外层桩体1，使得上一节外层桩体1的定位块卡接在底部的外层桩体1，直至上一节外层桩体1无法转动，即定位成功，定位成功后的两个外层桩体1中的注浆管3完成对接。

并且，如图5所示，位于底部的注浆管3的一端设有变径转接管31，变径转接管31的小径端与环形管2相连，可以通过先大后小的变径转接管31来对首次进入到底部环形管2的浆液进行缓冲，保证结构强度。

本发明还提供了一种大型空洞岩溶地区的桩基施工方法，采用上述的一种大型空洞岩溶地区的桩基结构进行施工，具体包括以下步骤：

S1：完成施工准备后埋设护筒，并采用干挖成孔的方式以穿越空洞区域直至设计标高；

S2：预制外层桩体1；

S3：下沉预制外层桩体1，使得各个外层桩体1依次紧密连接，且使得各个注浆管3依次相连；

S4：往逐个连接后的注浆管3内放入压浆管4，并从下而上依次对各个注浆管3注浆，浆液通过环形管2的端部和出浆管21进入外层桩体1与围岩的间隙以形成充填层；

S5：所有外层桩体1的外侧完成注浆后拔出压浆管4，并安装导管至外层桩体1内侧，对外层桩体1的内侧实施浇筑，浇筑成桩后进行检测即可。

具体的，在S1中，干挖成孔的孔径比外层桩体1的直径大2-5cm，以便于预制后的外层桩体1下放至孔洞中，而且，在埋设护筒后可以确保钻进过程中不出现偏钻、地表土沉陷引起塌孔，且护筒埋设需要打入空洞顶板上部的稳定岩层。

采用上述施工方法在成桩施工中，通过采用预制外层桩体1作为内层桩体的围护结构，进一步提升了桩基的成桩质量，减少返工，同时预制外层桩体1无需在现场下沉钢筋笼，减少了现场工作量，便于现场管理，不需要采用二层护筒的方式，避免二层护筒施工对成桩质量的影响，不仅降低了施工难度，还确保了施工质量，同时该施工方法还适用于多层溶腔空洞工况，通过外层桩体1直接覆盖于溶腔空洞之上，且在通过压浆管4、注浆管3和环形管2注浆时，可以将多层溶腔空洞逐一填充，保证整个桩基施工完毕后的强度，保证质量。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。