一种岩溶地基抗冲刷填充结构及其施工工艺

本发明是一种岩溶地基抗冲刷填充结构及其施工工艺，属于建筑施工。

背景技术：

1、在岩溶地区进行基础工程建设时，由于岩石的可溶性以及地下水活动的复杂性，地基中广泛分布着隐伏溶洞、裂隙和地下水渗流通道。这些地质特征使得基础施工面临严重的抗冲刷难题。

2、传统的岩溶地基填充处理方法通常采用直接向基坑灌注混凝土或单一注浆的方式进行填充。

3、然而，在实际施工过程中，由于地下水流持续存在且流速较快，混凝土在灌注后尚未达到足够强度前即受到强烈冲刷侵蚀，导致填充材料流失、密度不均匀并形成大量残留空洞。这些初始空洞的存在进一步扩大了地下水的渗流路径和冲刷范围，加剧了对周围岩土体及填充界面的溶蚀和淘空作用。由此产生的薄弱粘结界面在后续外部荷载或水流冲击下极易发生滑移、脱空和结构失稳，最终引发基础不均匀沉降、承载力下降甚至整体工程安全事故的连锁反应。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种岩溶地基抗冲刷填充结构及其施工工艺，以解决现有技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明通过如下技术方案实现：

3、一种岩溶地基抗冲刷填充结构，包括：

4、基坑、插入所述基坑的套筒，所述套筒包括外层与内层，所述内层上设置上下贯通的浇筑道，固定安装在所述内层下方的兜套，所述兜套与所述浇筑道连通；

5、通过所述浇筑道将混凝土灌入所述兜套中，将所述兜套从所述内层下方向下中部展开形成兜体，混凝土在所述兜体中凝固，形成中部设置有通孔的钵体；

6、朝向所述内层中灌入混凝土，混凝土大部分通过所述钵体内部承接固定，部分混凝土通过所述通孔流出，覆盖所述钵体外侧面并与所述基坑以及所述钵体外侧部固定连接；

7、所述外层与所述内层可脱离，将所述外层直接向上抽离，将所述内层与所述兜套留存在所述基坑中，所述内层与所述基坑之间形成环形空隙；

8、在所述环形空隙中插入弹性袋体，将混凝土填充入所述弹性袋体，所述弹性袋体向下膨胀并贴合所述内层外表面，固化后抗外部冲刷并与所述内层牢牢锁定；

9、所述内层外表面设置有多个螺纹槽，所述弹性袋体填充混凝土靠近所述内层一侧产生形变与所述螺纹槽贴合；

10、所述兜套进一步包括用于容纳混凝土并可控展开的容纳腔和收束机构，所述收束机构与所述浇筑道配合，在混凝土灌入时主动释放所述兜套以实现向下中部展开并形成所述钵体；

11、通过所述浇筑道、所述通孔、所述环形空隙以及所述螺纹槽相互配合，实现混凝土分次灌注、钵体锚固、环形填充及螺纹锁定的复合抗冲刷功能。

12、作为进一步改进的,所述外层靠上区域的侧面通过若干个螺栓与所述内层固定连接，所述外层外侧面的上方设置有若个侧槽，通过所述侧槽与外部设备连接，向上提拉外层，所述侧槽为高强度玻璃钢或镀锌防腐钢板构成的筒状结构，所述外层内壁涂覆环氧树脂防腐层，便于所述外层与内层分离。

13、作为进一步改进的,所述内层为与所述外层同材质的筒状结构，所述螺纹槽为竖向梯形截面，朝向中心的边长大于朝向外部一侧的边长，形成内宽外窄的结构，深度15-25mm，螺距50-80mm。

14、作为进一步改进的,所述兜套由外侧第一层片与内侧第二层片构成，所述第一层片与所述第二层片之间形成所述容纳腔，所述第一层片下方外部缝接固定有弹力带，所述收束机构为所述弹力带与环槽配合的压力释放结构，所述环槽设置在所述内层下方，通过螺栓与所述兜套固定连接。

15、作为进一步改进的,所述钵体由微膨胀纤维混凝土凝固形成，所述通孔直径150-300mm，所述钵体呈碗状，上口直径与所述内层匹配，下部缩小2.5-3倍。

16、作为进一步改进的,所述弹性袋体为epdm橡胶增强土工织物袋，分段筒状结构，每段高度1-2m，内侧填充混凝土后产生形变嵌入所述螺纹槽，外侧设置反滤织物滤网层。

17、作为进一步改进的,所述内层还包括竖向排水孔，所述竖向排水孔带单向滤芯。

18、作为进一步改进的,还包括预埋在所述内层和所述弹性袋体内的传感器组件，所述传感器组件为光纤应变传感器或土压力计，用于实时监测沉降、压力及冲刷风险。

19、一种岩溶地基抗冲刷填充结构的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：

20、s1，将所述套筒整体插入所述基坑，内外层临时固定，确保垂直度；

21、s2，通过所述浇筑道向所述兜套的容纳腔灌入混凝土，在压力监控下启动所述收束机构，使所述兜套向下中部展开并振动密实，初凝后形成带所述通孔的钵体；

22、s3，向所述内层内灌入混凝土，大部分被所述钵体承接，少量经所述通孔流出覆盖所述钵体外侧并固结所述基坑；

23、s4，待混凝土达到设计强度后，向上抽离所述外层，形成所述环形空隙；

24、s5，将所述弹性袋体分段插入所述环形空隙，灌入混凝土并控制压力使所述弹性袋体膨胀贴合所述螺纹槽与所述基坑，固化后形成锁定抗冲刷层；

25、s6，养护后，通过所述传感器组件监测。

26、作为进一步改进的,所述步骤s2和步骤s5中混凝土灌入时均采用带压力监测的自密实高流动混凝土或c30-c40抗渗混凝土，膨胀剂掺量0.02-0.05%，并在所述步骤s6后通过嵌入的所述传感器组件进行实时数据传输至监测平台。

27、有益效果

28、本发明通过分次灌注、钵体锚固、环形填充与螺纹锁定的复合结构，显著提升了岩溶地基的抗冲刷能力和长期稳定性，有效解决了传统直接灌注混凝土易被地下水冲刷流失、形成空洞、界面粘结薄弱的问题。

29、本发明在套筒内设置可控展开的兜套，通过浇筑道灌入混凝土后，兜套在中部向下展开并凝固形成带通孔的钵体。钵体呈碗状结构，大部分后续灌入的混凝土被其内部承接固定，少量混凝土经通孔流出覆盖钵体外侧面并与基坑坑壁牢固固结，从而形成底部稳固的锚固基础，阻断了地下水向上冲刷的主要路径，防止了填充材料初期流失和空洞产生。

30、本发明在外层抽离后形成的环形空隙中分段插入弹性袋体并灌入混凝土，弹性袋体在压力作用下径向膨胀，内侧紧密嵌入内层外表面的多个梯形螺纹槽，外侧反滤织物滤网层贴合基坑坑壁。通过这种环形填充与螺纹锁定方式，实现了内层与基坑坑壁之间的全方位机械咬合和致密贴合，大幅提高了界面抗剪强度和抗拔能力，使得填充结构能够抵抗持续的地下水冲刷和外部荷载作用。

31、本发明采用内外层可分离的套筒结构，外层内壁涂覆环氧树脂防腐层并通过侧槽与外部设备连接，便于施工完成后直接向上抽离。该可拆卸设计既保证了浇筑过程的稳定导向，又避免了外层长期留存导致的材料浪费，同时为环形空隙的精确形成创造了条件，简化了施工工序并提高了施工效率。

32、本发明在兜套中设置由弹力带与环槽配合的释放机构，在混凝土灌入达到设定压力时自动释放兜套，使其平稳向下中部展开并通过振动密实形成均匀钵体。该压力触发式可控展开方式确保了兜套成型过程的可重复性和可靠性，避免了人工干预带来的不确定性，显著提升了钵体成型的质量一致性。

33、现有技术相比，本发明无需依赖复杂的大型注浆设备即可实现高品质填充，适应性强，特别适合地下水活动强烈、溶洞发育复杂的岩溶地区基础工程，能够有效保障工程安全并缩短建设周期。