灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置及方法与流程

本发明涉及建筑施工技术领域，具体涉及一种灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置及方法。

背景技术：

目前，随着工业技术的进步和工程建设规模的扩大，桩基础已成为高层或超高层建筑、铁路公路大桥等建筑结构物最常用的基础形式。而在地下桩基施工中，遇到溶洞的情况并不少见。溶洞给桩基础工程的施工过程带来了诸多不便，特别是在桩基础的砼灌注施工中，为保证完成灌注目标，一般会采用以下几种方法：

1、回填法：采用片石或砼回填。由于地质勘察的局限性，往往只能检查出桩位处的溶洞顶面和底面的高程即溶洞高度，却很难确定出溶洞的实际体积大小和形状，如若采取回填法，将可能消耗大量的材料和时间，同时也可能对相邻桩基后期施工造成困难。

2、注浆法：先钻孔埋管，再注浆对溶洞进行填充和加固。注浆法工序繁琐，且由于注浆法是选点注浆，不可能把所有溶洞所在的施工区域全部注浆密实，也可能消耗大量水泥等材料，同样也可能对相邻桩基后期施工造成困难。

3、钢护筒跟进法：钻孔过程中，采用外径比设计桩径大20～30cm的钢护筒进行跟进保护孔壁，钢护筒壁厚一般为12～18mm，钢护筒壁厚与钻孔深度成正比。钢护筒的制作与安装都需要专用设备，桩基施工成本将成倍增长。

以上几种方法耗费时间长，材料成本高，对施工进度影响比较大。

本发明提供一种保护装置及方法，能够利用现场材料、现场制作安装，保证桩基础在遇到此类情况下能及时安全且有效的灌注砼。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置及方法，能安全有效的保证桩基在溶洞区域灌注砼，施工方便，不存在安全隐患，结构简单、现场取材、加工容易、安装简易，节省工期，提高施工效率，降低施工难度，安全系数高。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置，包括钢筋笼的外圈上沿长度方向依次套设有两个定位箍，上方的定位箍高于溶洞的顶部高程，下方的定位箍低于溶洞的底部高程，两个定位箍之间的钢筋笼外圈上由内向外依次包裹有防砼骨料流失层、防砼砂浆流失层和固定层，防砼骨料流失层、防砼砂浆流失层和固定层的两端分别与两个定位箍连接。

按照上述技术方案，定位箍的直径比钢筋笼的直径大8cm～12cm，上方的定位箍高于溶洞的顶部高程2～4m，下方的定位箍低于溶洞的底部高程2～4m。

按照上述技术方案，防砼骨料流失层、防砼砂浆流失层和固定层的两端分别通过钢丝与定位箍连接。

按照上述技术方案，防砼骨料流失层包括缠绕包裹的2～5层土工布。

按照上述技术方案，缠绕包裹土工布由多块土工布搭接而成，各块土工布之间的搭接长度不小于30cm。

按照上述技术方案，防砼砂浆流失层包括缠绕包裹的1～3层彩条布。

按照上述技术方案，缠绕包裹的彩条布由多块彩条布搭接而成，各块彩条布之间的搭接长度不小于50cm。

按照上述技术方案，固定层包括绑扎包裹的钢丝网。

按照上述技术方案，钢丝网的网格间距不大于10cm；钢丝网的钢丝直径为3mm～5mm。

采用以上所述的钢筋笼保护装置的桩基灌注方法，包括以下步骤：

1)根据溶洞的顶部高程和底部高程，确定两个定位箍在钢筋笼上的位置；

2)将两个定位箍固定于钢筋笼上，在两个定位箍之间，围绕钢筋笼缠绕包裹2～5层土工布，形成防砼骨料流失层；

3)将土工布的两端分别用钢丝来回穿过与定位箍连接；

4)在土工布外层，缠绕包裹1～3层彩条布，形成防砼砂浆流失层；

5)将彩条布的两端分别用钢丝来回穿过土工布和定位箍连接；

6)在彩条布外层，缠绕包裹钢丝网，形成固定层；

7)下放处理后的钢筋笼至桩孔内，使保护装置顶部高程位置高于溶洞的顶部高程，保护装置底部高程位置低于溶洞的底部高程；

8)灌注桩基砼。

本发明具有以下有益效果：

通过本保护装置及方法，避免填补溶洞，节省了材料，减少了施工设备和工期，操作简单，只需结合地勘资料，确定溶洞的各项信息，结构简单，就地取材，安装简易，能安全有效的保证桩基在溶洞区域灌注砼，可在现场拼装和节约大量时间，利用现场材料对钢筋笼稍加处理，即可快速有效的解决问题，避免耽误时间，节省大量工期，提高施工效率，降低了施工难度，方便施工，安全系数高，可控性强。

附图说明

图1是本发明实施例中灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置在桩基灌注时的剖视图；

图2是本发明实施例中灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置在桩基灌注时的高程示意图；

图3是图1的a-a和b-b剖视图；

图4是图3的A局部放大图；

图5是图1的c-c剖视图；

图6是图5的B局部放大图；

图7是本发明实施例中灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置的固定层示意图；

图中，1-孔壁，2-钢筋笼，3-溶洞，4-防砼骨料流失层，5-防砼砂浆流失层，6-固定层，7-定位箍，8-钢丝，9-保护装置顶部高程位置，10-溶洞的顶部高程，11-溶洞的底部高程，12-保护装置底部高程位置。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

参照图1～图2所示，本发明提供的一个实施例中的灌注桩在溶洞地层灌注的保护装置，包括钢筋笼的外圈上沿长度方向依次套设有两个定位箍7，上方的定位箍7高于溶洞的顶部高程10，下方的定位箍7低于溶洞的底部高程11，两个定位箍7之间的钢筋笼外圈上由内向外依次包裹有防砼骨料流失层4、防砼砂浆流失层5和固定层6，防砼骨料流失层4、防砼砂浆流失层5和固定层6的两端分别与两个定位箍7连接；将所述的保护装置固定于钢筋笼上，使其处于桩孔内的溶洞区域，再向桩基灌注砼，通过本保护装置及方法，避免填补溶洞，节省了材料，减少了施工设备和工期，操作简单，只需结合地勘资料，确定溶洞的各项信息，结构简单，就地取材，安装简易，能安全有效的保证桩基在溶洞区域灌注砼，可在现场拼装和节约大量时间，利用现场材料对钢筋笼稍加处理，即可快速有效的解决问题，避免耽误时间，节省大量工期，提高施工效率，降低了施工难度，方便施工，安全系数高，可控性强。

进一步地，定位箍7的直径比钢筋笼的直径大8cm～12cm，上方的定位箍7高于溶洞的顶部高程10的距离为2～4m，下方的定位箍7低于溶洞的底部高程11的距离为3m。

进一步地，定位箍7与钢筋笼焊接，焊接点不少于4个，焊接点沿钢筋笼周向均匀分布。

进一步地，防砼骨料流失层4、防砼砂浆流失层5和固定层6的两端分别通过钢丝8与定位箍7连接。

进一步地，防砼骨料流失层4包括缠绕包裹的3层土工布。

进一步地，缠绕包裹土工布由多块土工布搭接而成，各块土工布之间的搭接长度不小于30cm；各搭接位置相互错开。

进一步地，防砼砂浆流失层5包括缠绕包裹的2层彩条布。

进一步地，土工布将定位箍7缠绕包裹一圈，再通过钢丝8来回穿过土工布和定位箍7之间进行连接。

进一步地，缠绕包裹的彩条布由多块彩条布搭接而成，各块彩条布之间的搭接长度不小于50cm。

进一步地，彩条布的搭接位置与土工布的搭接位置错开至少1米以上。

进一步地，固定层6包括绑扎包裹的钢丝网。

进一步地，钢丝网的网格间距不大于10cm；钢丝网的钢丝直径为4mm。

采用以上所述的保护装置的桩基灌注方法，包括以下步骤：

1)根据溶洞的顶部高程10和溶洞的底部高程11，确定两个定位箍7在钢筋笼上的位置；

2)将两个定位箍7固定于钢筋笼上，在两个定位箍7之间，围绕钢筋笼缠绕包裹2～5层土工布，形成防砼骨料流失层4；

3)将土工布的两端分别用钢丝8来回穿过与定位箍7连接；

4)在土工布外层，缠绕包裹1～3层彩条布，形成防砼砂浆流失层5；

5)将彩条布的两端分别用钢丝8来回穿过土工布和定位箍7连接；

6)在彩条布外层，缠绕包裹钢丝网，形成固定层；

7)下放处理后的钢筋笼至桩孔内，使保护装置顶部高程位置9(即上方的定位箍7位置)高于溶洞的顶部高程10，保护装置底部高程位置12(即下方的定位箍7位置)低于溶洞的底部高程11；

8)灌注桩基砼。

本发明的一个实施例中，本发明的工作原理：

实施方案：制作钢筋笼时，在钢筋笼所处溶洞高程区域的外表面上，制作安装砼保护装置，包括定位箍7、防砼骨料流失层4、防砼砂浆流失层、固定层6。其中：

定位箍7：两个比钢筋笼直径大10cm的加劲箍(钢筋型号与设计的钢筋笼加劲箍相同)；

防砼骨料流失层4：三层土工布包裹；

防砼砂浆流失层5：二层彩条布包裹；

固定层6：一层钢丝网(宜选用直径为4mm的钢丝)。

工作流程：本发明提供在桩基施工过程中，遇到溶洞情况下，不用填补溶洞、且能正常灌注桩基砼的保护装置及方法，其工艺流程为：确定溶洞高程、材料准备、安装定位箍7、安装防砼骨料流失层4、安装防砼砂浆流失层5、安装固定层6、桩基正常施工工艺继续施工；具体如下：

1、确定溶洞高程

根据每个桩位地质钻机钻探的地质报告，详细分析和记录地质情况、溶洞距地表深度、溶洞内高度，逐桩绘制出桩位地质综合柱状图，确定出溶洞的顶、底高程。

2、材料准备

根据钢筋笼尺寸，制作两个比其直径大10cm的定位箍7；选取完好、无破损情况的土工布和彩条布，确保其防漏防渗性能；选取无裂痕和锈蚀情况的钢丝，确保其抗拉性能。

3、安装定位箍7

按照图二示意图，根据地质综合柱状图在钢筋笼上确定出溶洞的顶高程位置10和底高程位置11，并在上下各延伸三米处做出保护装置两端标记9和12，在钢筋笼标记9和12位置四周均匀设四点，利用钢筋将定位箍7焊接在钢筋笼上。

4、安装防砼骨料流失层4

在两个定位箍7范围内，围绕钢筋笼包裹三层土工布，如果土工布长度和宽度不够，其搭接长度不得小于30厘米，且搭接位置应错开；然后按照图三两端固定示意图，在两端先用土工布将定位箍7包裹一圈，再用钢丝来回穿过土工布和定位箍7，将土工布两端紧紧固定于钢筋笼上，避免其松动和上下偏位。

5、安装防砼砂浆流失层5

同样，在土工布外，围绕钢筋笼包裹二层彩条布，如果彩条布长度和宽度不够，其搭接长度不得小于50厘米，且土工布层和彩条布层的搭接位置应该错开一米以上；然后同样按照图三两端固定示意图，在两端先用彩条布将定位箍7包裹一圈，再用钢丝来回穿过土工布和定位箍7，将彩条布两端紧紧固定于钢筋笼上，避免其松动和上下偏位。

6、安装固定层6

按照图五固定层6钢丝网绑扎示意图，用钢丝网包裹在彩条布外表面，钢丝网网格间距不得大于10cm。钢丝网两端固定于定位箍7上，对土工布和彩条布整体进行固定和包裹保护，形成一个与桩径相同的圆柱体。

7、桩基正常施工工艺施工

钢筋笼处理完毕后，按照桩基正常施工工艺进行施工。特别要求在灌注过程中，即时观测砼面的高度，待砼面接近溶洞底标高时，要求严格控制导管埋入砼的深度和灌注速度，减小溶洞处砼的侧压力，从而减少对各层防护材料的影响，确保桩基砼正常灌注。

以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。