溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构的制作方法

本实用新型涉及一种建筑基础结构，特别是在强溶岩发育施工场地之填充式地质处理结构。

背景技术：

对于珠串式溶洞和地下水富存的溶洞现有的处理技术是以钢护筒作为冲孔桩护壁进行穿越溶洞施工。在强溶岩发育施工场地，80%以上的桩基础都会遇到穿越溶洞施工的问题，如果采用钢护筒作为护壁穿越溶洞的施工方法，每个钢护筒需要根据桩基础的不同尺寸分别定制，制作工艺麻烦，而且需要损耗大量的钢材，抬高了工程的总造价，给建设方带来不小的经济压力；该施工方法只局限于桩基础的地质处理，而对于地下连续墙不适用。当溶洞高度大于16m时，采用钢护筒穿越溶洞的方法进行施工，会使得桩基长细比过大，在溶洞内无可靠拉结，导致桩基承载能力严重不足，威胁主体结构的使用安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可实施的“溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构”，该溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构构成的溶洞内防护体系在桩基础或地下连续墙施工时，能够防止漏浆，在基础或地下连续墙施工完毕后，能够形成永久性的止水帷幕体系，有效地阻止地下水对钢筋混凝土结构的侵蚀作用，保障结构的使用耐久性。

解决上述问题的技术方案是：一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构，包括施工场地地质结构Ⅱ、溶洞填充式地质处理结构Ⅰ，所述溶岩强发育施工场地的施工场地地质结构Ⅱ从上至下依次是表层粘性土层；有溶洞发育的岩土层，位于岩土层中的溶洞，其特征在于：所述溶洞填充式地质处理结构Ⅰ包括位于溶洞中、用于填充溶洞的围堰，位于围堰内由粘性土与水泥的混合物构成的止水帷幕，以及在止水帷幕内形成的止水帷幕桩孔护壁，该止水帷幕桩孔护壁与位于表层粘性土层内的钢构式桩孔护壁连接。

其进一步技术方案是：所述溶洞填充式地质处理结构Ⅰ是溶洞填充式地质处理结构ⅠA，所述用于填充溶洞的围堰是由填充用粘性土构成的围堰a，用于填充溶洞形成围堰的填充用粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m³、含水量不大于70%、pH值不小于4的粘性土，在填充溶洞的围堰中填充的粘性土高度与溶洞洞顶标高相平。

其进一步技术方案或是：所述溶洞填充式地质处理结构Ⅰ是溶洞填充式地质处理结构ⅠB，所述用于填充溶洞的围堰是由填充用片石构成的围堰b，填充的片石高度与溶洞洞顶标高相平。

其更进一步技术方案是：构成止水帷幕之粘性土与水泥的混合物中，所述粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m³、含水量不大于70%、pH值不小于4的粘性土，所述水泥是普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥之中的任意一种或多种，其各项性能指标不低于42.5#水泥；水泥的用量根据所填筑的填充用粘性土的用量计算确定，以重量计算，水泥用量不少于粘性土填土质量的20%。

本实用新型之“溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构”的受力原理是：

1、粘性土或片石填入溶洞中形成围堰；

2、水泥和粘性土结合形成护壁结构，在溶洞中能够保护桩孔或者地下连续墙基槽，防止孔壁或槽壁坍塌，保证了桩孔或地下连续墙基槽的成型和后续的施工作业。

因此，与现有技术相比，本实用新型之溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构具有以下有益效果：

1、在工程应用方面，用水泥和粘性土混合物作为填充材料适用于任何溶洞地质，并且适用于地下滞水丰富的地下溶洞，特别适用于有腐蚀性地下水的溶洞，相对于传统的填充法和钢护筒施工有更好地抗渗性和抗腐蚀性功能，用途广泛、实用性、适应性强。

2、在经济效益方面，比传统的钢护筒溶洞处理更为节约，工程造价是传统钢护筒处理的20%，更加适用于多溶洞发育的施工场地处理。

3、在节材效益方面：用水泥与粘性土混合物作为填充材料，粘性土可以就地取材，有效地节约了资源。

4、在施工技术方面：运用本实用新型进行溶洞填充处理，在储水量大的溶洞中形成围堰的作用，有效地解决了泥浆外溢、孔壁坍塌等危险情况的发生；并阻挡了地下水对桩基础的侵蚀作用，有效地保证了桩基础结构的承载力，使得桩基础耐久性加强。

5、应用范围广：本实用新型结构不仅适用于溶洞地质条件下的桩基础施工用结构、也适用于溶洞地质条件下的地下连续墙的施工用结构。

下面结合附图和实施例对本实用新型之溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构及其施工方法的技术特征作进一步说明。

附图说明

图1：本实用新型溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构之一示意图（围堰a是由填充用粘性土构成的）；

图2：本实用新型溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构之二示意图（围堰b是由填充用片石构成的）；

图3～图7：形成溶岩强发育施工场地之溶洞填充式地质处理结构ⅠA的施工步骤示意图；

图3：冲击进入溶洞层状态示意图；

图4：填充粘性土至溶洞顶部制成围堰a后状态示意图；

图5：填充袋装水泥示意图；

图6：用冲孔桩机械将粘性土与水泥冲拌均匀形成的止水帷幕状态示意图；

图7：复冲入岩：以形成冲孔桩基岩溶洞处理结构过程（只冲到一半）示意图；

图8～图15：形成溶岩强发育施工场地之溶洞填充式地质处理结构ⅠB的施工流程示意图：

图8：将片石填充至溶洞标高制成围堰b后状态示意图；

图9：初次填充之片石层顶部冲孔示意图；

图10：初次填充粘性土和袋装水泥步骤示意图；

图11：用冲孔桩机械将粘性土与水泥冲拌均匀形成的第1段止水帷幕状态示意图；

图12：复冲至溶洞底部示意图；

图13：二次填充粘性土和袋装水泥步骤示意图；

图14：用冲孔桩机械将粘性土与水泥冲拌均匀形成的第2段止水帷幕状态示意图；

图15：复冲入岩：以形成冲孔桩基岩溶洞处理结构过程（只冲到1半）示意图；

图16：本实用新型溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构之一用于地下连续墙地质处理结构以及冲孔步骤顺序平面图之一（围堰a是由填充用粘性土构成的）；

图17：本实用新型溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构之二用于地下连续墙地质处理结构以及冲孔步骤顺序平面图之二（围堰b是由填充用片石构成的）。

图1-15中：

1-围堰，11-围堰a，12-围堰b，2-袋装水泥，3-止水帷幕，31-填充式地质处理结构ⅠB的第1段止水帷幕、32-填充式地质处理结构ⅠB的第2段止水帷幕，41-钢构式桩孔护壁，42-止水帷幕桩孔护壁，5-冲装机或冲锤，6-表层粘性土层，7-岩土层，8-溶洞；

ⅠA、ⅠB-溶洞填充式地质处理结构，Ⅱ-施工场地地质结构；

图16-17中：

3-止水帷幕，8-溶洞，13-地下连续墙的围堰a， 14-地下连续墙的围堰b；L-地下连续墙槽段；R-冲锤的冲孔半径；

①、②、③、④、⑤-地下连续墙地质处理冲孔步骤的顺序。

具体实施方式

实施例一：

一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构A

如图1所示， 该溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构A包括施工场地地质结构Ⅱ、溶洞填充式地质处理结构Ⅰ，所述溶岩强发育施工场地的施工场地地质结构Ⅱ从上至下依次是表层粘性土层6；有溶洞发育的岩土层7（做为建筑物基础持力层），位于岩土层7中的溶洞8（在基岩内有强发育特征，溶洞上方不能做为持力层，基础需要穿越溶洞坐落在稳定基岩上）；

所述溶洞填充式地质处理结构Ⅰ是溶洞填充式地质处理结构ⅠA，所述溶洞填充式地质处理结构ⅠA包括位于溶洞8中、用于填充溶洞的围堰1、位于围堰1内由粘性土与水泥的混合物3构成的止水帷幕3，以及在止水帷幕3内形成的止水帷幕桩孔护壁42，该止水帷幕桩孔护壁42与位于表层粘性土层内的钢构式桩孔护壁41连接；

本实施例溶岩强发育施工场地之溶洞填充式地质处理结构ⅠA中用于填充溶洞的围堰1是由填充用粘性土构成的围堰a11，所述形成围堰a的填充用粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m³、含水量不大于70%、pH值不小于4的粘性土，在填充溶洞的围堰a11中填充的粘性土高度与溶洞洞顶标高相平；

该溶洞填充式地质处理结构采用将粘性土以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶岩强发育施工场地之溶洞填充式地质处理结构ⅠA从而构成溶洞内防护体系。

本实施例结构最适合于溶洞8高度小于10米以下的中、小型溶洞地质条件下的桩基础施工或地下连续墙的施工采用。

实施例二：

一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构B

如图2所示，该溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构仍包括施工场地地质结构Ⅱ和溶洞填充式地质处理结构Ⅰ，其基本结构与实施例一大致相同，与实施例一不同之处在于：

所述溶洞填充式地质处理结构Ⅰ是溶洞填充式地质处理结构ⅠB，所述溶洞填充式地质处理结构ⅠB中用于填充溶洞的围堰b12是由填充用片石构成的围堰b12，填充的片石高度与溶洞洞顶标高相平；

该溶洞填充式地质处理结构采用将填充用片石以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶岩强发育施工场地之溶洞填充式地质处理结构ⅠB从而构成溶洞内防护体系。

本实施例结构最适合于溶洞8高度大于10米以上的大型溶洞地质条件下的桩基础施工或地下连续墙的施工采用。

本实用新型实施例一和实施例二中，构成止水帷幕3之粘性土与水泥的混合物中，所述粘性土是其天然重度不小于17.5KN/m³、含水量不大于70%、pH值不小于4的粘性土；所述水泥是普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥或粉煤灰硅酸盐水泥之中的任意一种或多种，其各项性能指标不低于42.5#水泥；水泥的掺填量根据所填筑的填充用粘性土的用量计算确定，以重量百分比计算，水泥用量不少于粘性土填土质量的20%；为施工方便，一般按每填筑1m³的粘性土掺入的水泥量为300～400Kg计算。

本实用新型实施例一、实施例二之溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构不仅适用于冲孔桩基岩溶洞处理结构，也适用于作为地下连续墙成槽的地质处理结构, 只是冲孔方式有区别（参见图16、图17），图16、图17分别为该结构的横截面剖视图，图16的纵向剖视图与图1相同，图17的纵向剖视图与图2相同；图中①②③④⑤为冲孔的顺序；本实用新型中的地下连续墙冲孔方式为公知技术，在此不再赘述。

本实用新型的一种溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构还可用于冲孔桩、旋挖桩等各种端承型桩基础地质处理，如果用于旋挖桩，则冲锤改为钻头，施工方式一致，钻头的选择根据土质（或岩石）决定。

本实用新型溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构A的施工过程参见图3-图7，溶岩强发育施工场地填充式地质处理结构B的施工过程参见图8-图15，由于施工方法不属于实用新型专利保护范围，其具体过程不再赘述。