[发明专利]一种溶洞/土洞地质条件下的钻孔复合桩结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种溶洞（土洞）地质条件下的钻孔复合桩结构，属于建筑桩基工程领域。

背景技术

溶洞是指可溶性岩层，如白云岩、石灰岩、白云质灰岩、石膏、岩盐等，经过水的化学以及机械作用后产生的沟槽、裂缝、空洞以及因为空洞顶部塌落导致的地表陷穴、洼地等类现象及作用。土洞是由于地表水和地下水对上层的溶蚀和冲刷而产生空洞，空洞的扩展，导致地表陷落的地质现象。

随着我国社会经济建设的发展，城市化进程的加快，城市用地日益紧张，城市不断向空中和地下索要发展空间。于是，建筑物的上部结构越建越高，因此它对下部基础的要求也越来越高。桩基础作为一种深基础形式发挥着越来越重要的作用。然而，溶洞（土洞）地质在我国分布较为广泛，在桩基施工过程中不可避免地会遇到溶洞（土洞）地质。按目前的勘查技术，要想明确了解地下溶洞（土洞）的平面及立面位置、尺寸、连通状态是很困难的，甚至是不可能的。如今，这类地质虽已不再是嵌岩钻孔灌注桩施工的“禁区”，但其复杂的地质条件往往会给灌注桩的施工带来不可避免的难题，即灌注的混凝土大量流失，成桩质量难以保证。这是由于在溶洞（土洞）地层中，钻孔通常是与溶洞（土洞）连通的，在灌注混凝土时，大量的混凝土会从灌注桩侧面流出，从钻孔与溶洞（土洞）的连通处进入溶洞（土洞）内部，由于溶洞（土洞）内部通常具有较大的空间，因此，流体状的混凝土会先将溶洞（土洞）的内部空间填满，之后才会到达钻孔的顶部，也就是说，现有的这种灌注桩在溶洞（土洞）地质施工时，通常会浪费掉大量的混凝土，即混凝土超灌量大、充盈系数高，导致工程造价较高。

目前，在溶洞（土洞）地区的灌注桩施工方法主要有以下几种：

第一种是成孔过程中揭露到溶洞（土洞）时，向溶洞（土洞）抛填块石或黏土袋，然后继续进行成孔作业直到设计深度，最后下放钢筋笼和浇筑混凝土。由于溶洞（土洞）形状不规则和填充不密实，填充物难以将溶洞（土洞）完全填满填实，混凝土容易从大的空隙中流失。此外，在灌注混凝土的侧压力作用下，填充物形成的孔壁容易坍塌，导致成桩困难。

第二种施工方法是，在整个钻孔成桩后，将用厚10~20mm钢板制成的钢护筒下到钻孔中，在孔底一直到溶洞（土洞）口顶部之间的钻孔孔壁形成类似于套管的护壁体，然后放置钢筋笼和灌注混凝土。这种施工方法效果较好，但是钢护筒用钢板制成，桩长较长时，所需钢板的量较大，使成桩成本大幅增加，同时由于钢护筒的重量较大，需配备吊装和焊接设备，增加了施工难度。

第三种施工方法是，在钢筋笼四周包裹一层薄铁皮，这种方法成本低、操作简单，但是由于铁皮与孔壁之间有较大的间隙，无法灌注到混凝土，使得该段桩体侧摩阻力丧失，同时桩径也变小，导致桩的承载力降低。

第四种施工方法是，根据溶洞（土洞）口在钻孔轴向上的最大口径和溶洞（土洞）口边缘到钻孔孔口的最小距离设计一块弹性网布，在钻孔孔口位置组装弹性网布，借助锁扣，先将弹性网布安装成直径比钻孔直径小的圆筒，再将其放置到溶洞（土洞）孔所在位置并固定其在钻孔轴向上的位置，解开锁扣，弹性网布在其自身弹力的作用下展开并紧贴在溶洞（土洞）口所在位置的钻孔孔壁上形成帷幕，再进行灌注成桩。这种方法弹性网布的制作安装是难点。

发明内容

本发明的目的在于克服溶洞/土洞地质条件下的钻孔灌注桩施工难点，提供一种能有效解决溶洞（土洞）地质条件下灌注桩施工时混凝土充盈系数过大的问题，并能有效降低单桩造价，保证成桩质量的溶洞（土洞）地质条件下的钻孔复合桩结构。

本发明的技术方案是：溶洞/土洞地质条件下的钻孔复合桩结构由钻孔（1）、预制桩（2）、护笼（3）、黏土水泥浆液（4）、注浆管（5）、溶洞/土洞（6）、护笼纵筋（7）、护笼箍筋（8）及土工布（9）组成，其特征在于：在溶洞地质条件下进行钻孔灌注桩施工，首先在设计预制桩（2）桩位处所需位置钻孔，同时依据桩位下的溶洞/土洞（6）需预埋深度和高度，在预制桩（2）上相应深度和高度位置绑扎固定护笼（3）；然后将预制桩（2）吊放入钻孔内；最后通过注浆管（5）把黏土水泥浆液（4）注入到预制桩（2）与钻孔（1）之间的的空隙中，待黏土水泥浆液（4）凝固稳定后即形成了钻孔复合桩。

所述钻孔的方法包括旋挖钻孔、冲击钻孔等。

所述钻孔直径比设计桩径或边长大100~200mm。

所述预制桩（2）包括预制混凝土实心桩、预应力混凝土管桩等，预制桩截面形状可位圆形或方形。

所述预制桩（2）在对应溶洞埋深和厚度的桩身位置处预留钢筋接头。