[发明专利]适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置及成桩方法

权利要求书

1.一种适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置包括加密钢筋笼、混凝土帆布隔离件、注浆通道、喉箍（4）以及FRP支撑板（8）；所述FRP支撑板（8）、加密钢筋笼以及喉箍（4）沿桩孔的径向自内而外依次设置；所述FRP支撑板（8）以及加密钢筋笼整体形成支撑件；所述混凝土帆布隔离件的一端从支撑件的上端伸入支撑件中，另一端从支撑件的底部伸入支撑件中；所述混凝土帆布隔离件通过喉箍（4）与支撑件相连并与支撑件形成密闭腔体；所述支撑件上设置有与密闭腔体相贯通的注浆通道。

2.根据权利要求1所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述混凝土帆布隔离件是由一片或多片混凝土帆布（3）拼接成片式结构或囊式结构；所述混凝土帆布隔离件是片式结构时，所述混凝土帆布隔离件整体以半包裹的方式与支撑件相连并与支撑件形成密闭腔体；所述混凝土帆布隔离件是囊式结构时，所述支撑件的截面整体呈环形，所述混凝土帆布隔离件整体套装在支撑件的外部并与支撑件形成灯笼状的密闭腔体。

3.根据权利要求2所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述混凝土帆布（3）包括玻璃纤维夹层（31）、内织物层（32）以及外织物层（34）；所述玻璃纤维夹层（31）置于内织物层（32）和外织物层（34）之间；所述外织物层（34）、玻璃纤维夹层（31）以及内织物层（32）自外而内构成密闭腔体的侧壁；所述内织物层（32）是可透水的土工织布；所述外织物层（34）是不透水且耐压的土工织布；所述玻璃纤维夹层（31）内填充有加水可固化的水泥基材料。

4.根据权利要求3所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述混凝土帆布（3）还包括设置在玻璃纤维夹层（31）中的FRP加强层（33）。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述注浆通道包括注浆头（6），所述注浆头（6）是止逆注浆头。

6.根据权利要求5所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述注浆头（6）包括注浆嘴（61）、注浆管管体（62）以及橡胶塞（63）；所述注浆管管体（62）是整体呈L形的管体；所述注浆嘴（61）置于注浆管管体（62）的上端部并与注浆管管体（62）螺纹相连；所述注浆嘴（61）的内径小于注浆管管体（62）的管径；所述注浆嘴（61）和注浆管管体（62）内部形成台阶式空腔；所述橡胶塞（63）整体呈梯台状，所述橡胶塞（63）的一端通过弹簧置于注浆管管体（62）底部，另一端止靠在注浆嘴（61）内壁和注浆管管体（62）内部所形成台阶式空腔的台阶面上。

7.根据权利要求6所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述混凝土帆布隔离件上设置有与密闭腔体相贯通的出气装置（10）。

8.根据权利要求7所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述出气装置（10）包括出气口上沿（101）、密封圈（102）、出气口下沿（103）以及空心橡胶球（104）；所述出气口上沿（101）和出气口下沿（103）自上而下通过螺纹连接；所述出气口上沿（101）和出气口下沿（103）整体形成上下开口的筒状结构，所述筒状结构中设置有椭圆形空腔，所述空心橡胶球（104）置于椭圆形空腔中并在椭圆形空腔中自由移动；所述筒状结构从混凝土帆布隔离件的外部伸入密闭腔体中并与密闭腔体相贯通；所述出气口上沿（101）和混凝土帆布隔离件的接触处设置有密封圈（102）；所述空心橡胶球（104）的密度小于通入密闭腔体的水泥浆的密度。

9.根据权利要求8所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置还包括设置在FRP支撑板（8）上的用于支撑注浆头（6）的FRP支撑环（9）。

10.根据权利要求9所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置，其特征在于：所述注浆通道还包括密封头（7）；所述注浆头（6）和密封头（7）自上而下依次设置；所述注浆头（6）和密封头（7）之间的距离大于岩溶空洞的高度；

所述适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置还包括设置在混凝土帆布隔离件和喉箍（4）之间的用于防止钢筋笼变形的FRP板材（5）；所述加密钢筋笼包括钢筋笼的主筋（1）以及设置在钢筋笼的主筋（1）上的钢筋笼箍筋（2）；所述FRP支撑板（8）以及钢筋笼的主筋（1）整体形成支撑件；所述FRP支撑板（8）、钢筋笼、混凝土帆布隔离件的端部以及喉箍（4）沿桩孔的径向自内而外依次设置；

一种基于权利要求1-9任一项所述的适用于岩溶地区的灌注桩成桩装置的成桩方法，其特征在于：所述成桩方法包括如下步骤：

1）根据现场勘探情况，对遇到岩溶区域，选择使用全套筒成孔；

2）通过钻探信息，确认桩身遇到溶洞的高度及位置，同时确定溶洞的上下边缘；

3）根据设计要求制作钢筋笼；并根据步骤2）确定的结果，分别溶洞的上下端处布置注浆头和密封头；注浆头位于溶洞上边缘处，密封头位于溶洞下边缘处；

4）对于注浆头和密封头的中间部分，从内到外分别放置FRP支撑板（8），FRP板材（5）和喉箍（4），将FRP支撑板（8）以及FRP板材（5）形成用于支撑混凝土帆布隔离件的支撑件；

5）在支撑件上布设混凝土帆布隔离件，使混凝土帆布隔离件和支撑件形成密闭腔体；

6）使用工具抵住注浆头内的橡胶塞，使用抽气机从注浆口对密闭腔体进行密封检查；在保证密封效果后，将混凝土帆布隔离件和支撑件所形成的具有密闭腔体的整体件平整、松散地捆扎在钢筋笼上；

7）将步骤6）捆扎形成的钢筋笼吊装进钢制套筒内；

8）采用传统工法对桩孔进行清孔；

9）将钢制套筒分段取出至注浆头上方后，使用注浆管对注浆头进行加压灌注水泥浆；待密闭腔体内的压力达到1MPa时拔出注浆管，继续拔出钢制套筒；水泥浆中的水分通过内织物层（32）渗透至玻璃纤维夹层（31）中发生固化，逐步将溶洞封堵；

10）在桩孔中灌入混凝土，最后成桩。