岩溶地区人工挖孔桩的制作方法

1.本实用新型涉及一种岩溶地区人工挖孔桩，属于桩基工程领域，特别适用于岩溶地区的人工挖孔桩施工。


背景技术：

2.人工挖孔桩是指通过人工开挖的方式进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土成桩。由于人工挖孔桩在开挖的过程中不需要大型器械，造价方面相比于冲击钻机冲孔、回旋钻机钻孔、沉井基础等成桩方式要低得多。但是当遇到岩溶地质时，人工挖孔桩的施工过程中便出现了诸如桩垂直度偏差、空腔溶洞填充浪费大量混凝土、溶洞含有流质泥浆化学注浆填充不完全、孤石爆破对孔口内临时设施破坏等工程技术问题。
3.因此，针对岩溶地区人工挖孔桩的实际施工工程中遇到的这些问题，有必要开发一种能够适应多种岩溶工况、施工效率高、安全性高的人工挖孔桩，本实用新型正是在这样的背景下开发而成的，应用于实际人工挖孔桩的施工中必将产生较好的经济社会效益。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对传统岩溶地区人工挖孔桩成孔垂直度不足、空腔溶洞封堵浪费混凝土、溶洞内含流质泥浆化学注浆不完全、孤石爆破护壁易坍塌和破坏孔口内临时设施以及提渣桶在提升过程中晃动出现落渣等问题，提出一种岩溶地区人工挖孔桩。
5.这种岩溶地区人工挖孔桩，包括搭接式现浇混凝土护壁支模体系、无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞结构、封盖、填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系、以及新型防晃动提渣筒；
6.所述搭接式现浇混凝土护壁支模体系包括焊接钢条、钢条插口、钢板和横向支撑钢条；钢板之间通过搭接钢条搭接，其接缝处通过焊接钢条进行固定，横向支撑钢条插入钢板内侧的钢条插口中形成支撑结构；
7.所述无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞结构包括洞内临时支撑木板、木棒、桩侧支撑木板、渣土和速凝混凝土；溶洞内设有洞内临时支撑木板，木棒一端通过螺钉固定在临时支撑木板上，靠近桩一端设有桩侧支撑木板，木棒另一端通过螺钉与桩侧支撑木板固定，在桩侧支撑木板内外侧堆放有渣土，洞内临时支撑木板处浇筑速凝混凝土；
8.在最下段护壁的顶部设有一封盖，该封盖由四块木质环框和中心钢板组成，中心钢板中间设有注浆孔和出气孔，出气孔焊有密目钢丝网，木质环框和中心钢板之间均通过螺栓连接；
9.所述填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系，pvc管内依次设置水袋、炸药、水袋和炮泥，炸药内设有雷管，组成装药结构；在最下方的护壁段的顶部设有一防护网，该防护网由四块木质环框和密目钢丝网组成，木质环框和密目钢丝网通过螺栓连接，木质环框与护壁间塞入橡胶条；
10.所述新型防晃动提渣筒包括吊环、弹簧、自锁桶梁、自锁卡扣以及提渣桶身，所述
自锁桶梁安装在弹簧上部，自锁卡扣和回旋钢条焊接在提渣桶桶口外侧，自锁桶梁下缘与自锁卡扣和回旋钢条相配合。
11.作为优选：钢条插口通过模板抓手连接搭接钢条内侧。
12.作为优选：雷管外接导火线。
13.本实用新型的有益效果是：
14.(1)针对无填充溶洞工况，通过设置内外块相连的支撑木板支撑填塞溶洞，保证临时支撑体系的稳定性，同时减少了溶洞浇灌混凝土的浪费，提高了施工效率；
15.(2)针对流质泥浆填充溶洞工况，通过设置顶部封闭结构，降低了灌浆不充分的现象，同时提高了灌浆施工的工作效率；
16.(3)针对孤石工况，通过采用填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系，在孤石爆破过程中设置水袋进行减震，保证了爆破施工的安全性；同时设置近距离的顶部防护网，防止飞石对孔内的临时设施的破坏。
17.(4)通过设置于提渣桶上部的自锁桶梁以及自锁卡扣，提高了提渣桶在提渣上升过程中的稳定性，进一步防止桶中的渣土掉落，保证了孔底施工人员的安全性。
附图说明
18.图1是人工挖孔桩地表结构示意图；
19.图2是防晃动提渣桶结构示意图；
20.图3是无填充物溶洞定型化可拆式内撑模板空腔浇灌填洞结构示意图；
21.图4是溶洞填充物流质泥浆溶洞化学喷浆顶部封闭结构示意图；
22.图5是孤石爆破防护体系结构示意图；
23.图6是孤石爆破防护体系结构剖面示意图；
24.图7是填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药及炮眼布设方式结构示意图；
25.图8是搭接式现浇混凝土护壁支模体系结构示意图；
26.图9是横向支撑钢条结构示意图；
27.图10是上部支撑钢条和下部支撑钢条安装示意图；
28.图11是搭接式现浇混凝土护壁支模体系立体结构示意图；
29.图12是岩溶地区人工挖孔桩整体结构示意图。
30.附图标记说明：1.卷扬机，2.无填充物溶洞，3.混凝土护壁，4.提渣桶，5.抽水泵，6. 第一排水软管，7.排水钢管，8.锁口固定钢筋，9.孔口定型化吊架，10.钢丝绳，11.定滑轮， 12.电机，13.配重块，14.孔口排水管固定环，15.排水钢管接头，16.提渣桶身，17.安全扣， 18.吊环，19.自锁桶梁，20.自锁卡扣，21.弹簧，22.桶梁，23.回旋钢条，24.喉箍，25.爬梯，26.洞内临时支撑木板，27.桩侧支撑木板，28.螺钉，29.隔渣罩，30.木棒，31.速凝混凝土，32.集水坑，33.渣土，34.第二排水软管，35.木质环框，36.螺栓，37.注浆孔，38. 中心钢板，39.出气孔，40.密目钢丝网，41.孤石，42.橡胶条，43.pvc管，44.水袋，45.雷管，46.炸药，47.炮泥，48.导火线，49.空孔，50.炮孔，51.横向支撑钢条，52.搭接钢条， 53.钢板，54.焊接钢条，55.模板抓手，56.钢条插口，57.上部支撑钢条，58.下部支撑钢条。
具体实施方式
31.下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
32.本实用新型提出一种岩溶地区人工挖孔桩及施工方法，主要包括搭接式现浇混凝土护壁支模体系、无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞、溶洞填充物流质泥浆溶洞侧壁顶部封闭静压化学喷射灌浆、填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系、孔口定型化吊架地下水动态抽排系统、新型防晃动提渣筒等体系，搭接式现浇混凝土护壁支模体系采用钢材焊接定型化钢模板，无填充物溶洞采用采用可拆式内撑木模板临时支撑混凝土填塞溶洞，溶洞填充物流质泥浆溶洞采用侧壁顶部封闭静压化学喷射灌浆，孤石爆破采用填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构其防护体系，孔口定型化吊架地下水动态抽排系统用于孔内快速排水，并且便于后期的拆除，新型防晃动提渣筒采用双桶梁提高提渣桶提升过程中的稳定性；本实用新型涉及的体系具有良好的安全性，施工效率高，可适应人工挖孔桩在岩溶地区不同溶洞类型的优点，具有较好的经济技术效益。
33.实施例一
34.所述岩溶人工挖孔桩，包括搭接式现浇混凝土护壁支模体系、无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞结构、封盖、填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系、新型防晃动提渣筒；
35.所述搭接式现浇混凝土护壁支模体系包括焊接钢条54、钢条插口56、钢板53和横向支撑钢条51；钢板53之间通过搭接钢条52搭接，其接缝处通过焊接钢条54进行固定，横向支撑钢条51插入钢板53内侧的钢条插口56中形成支撑结构；钢条插口56通过模板抓手55 连接搭接钢条52内侧；孔口开挖完成后，采用四块搭接式钢模板进行混凝土护壁支模，不同钢模板接缝处采用焊接钢条54进行固定。同时钢模板内侧设有钢条插口56，钢模板安放完成后，通过上下共四根支撑钢条57、58进行孔口护壁支模垂直度的校准。
36.所述无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞结构包括洞内临时支撑木板26、木棒 30、桩侧支撑木板27、渣土33和速凝混凝土；溶洞内设有洞内临时支撑木板26，木棒30一端通过螺钉28固定在临时支撑木板26上，靠近桩一端设有桩侧支撑木板27，木棒30另一端通过螺钉28与桩侧支撑木板27固定，在桩侧支撑木板27内外侧堆放有渣土33，洞内临时支撑木板26处浇筑速凝混凝土31；人工挖孔桩遇无填充物溶洞时，依据溶洞大小切割洞内临时支撑木板26，采用螺钉28将木棒30将牢牢固定在洞内临时支撑木板26上，将洞内临时支撑木板26放入到溶洞一定深度内，靠近桩一端安设桩侧支撑木板27，将木棒的另一端用螺钉28与桩侧支撑木板27进行固定，安装完成后，在桩侧支撑木板27内外侧堆放少量渣土33以保证溶洞的整个临时支撑体系稳定性。向洞内临时支撑木板26浇筑速凝混凝土31，将混凝土垒呈一定坡度，待混凝土达到一定强度时，拆除桩侧固定的木板27和木棒30。
37.在最下段护壁的顶部设有一封盖，该封盖由四块木质环框35和中心钢板38组成，中心钢板38中间设有注浆孔37和出气孔39，出气孔焊有密目钢丝网40，木质环框和中心钢板之间均通过螺栓36连接；人工挖孔桩遇填充物为流质泥浆溶洞时，在桩身已完成最下段
护壁的顶部安设一封盖。
38.所述填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系，pvc管43内依次设置水袋44、炸药46、水袋44和炮泥47，炸药46内设有雷管45，雷管45外接导火线48，组成装药结构；在最下方的护壁段的顶部设有一防护网，该防护网由四块木质环框35和密目钢丝网40组成，木质环框35和密目钢丝网40通过螺栓36连接，木质环框与护壁间塞入橡胶条42；人工挖孔桩遇孤石时，采用填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系。外壳采用pvc管43，雷管为非电毫秒雷管，炸药采用乳化炸药。炮眼现场依据孤石的大小确定装药量，预先在地面制作好，待炮眼钻孔完成后，将做好的炸药一把塞入炮眼，起爆网络采用簇联方式联接，并用导爆管将起爆雷管引至地表。在桩身已完成最下方的护壁段的顶部安设一防护网，该防护网由四块木质环框和密目钢丝网组成，木质环框之间和密目钢丝网采用螺栓连接。同时木质环框与护壁塞入橡胶条减震。
39.所述新型防晃动提渣筒包括吊环18、弹簧21、自锁桶梁19、自锁卡扣20以及提渣桶身 16，所述自锁桶梁安装在弹簧21上部，自锁卡扣20和回旋钢条23焊接在提渣桶桶口外侧，自锁桶梁19下缘与自锁卡扣20和回旋钢条23相配合。当提渣桶完成渣土装填后，将自锁桶梁向下按压至回旋钢条23，随后旋扭至自锁卡扣20处固定。
40.实施例二
41.本实施例采用搭接式现浇混凝土护壁支模体系、无填充物溶洞可拆式内撑模板空腔浇灌填洞、溶洞填充物流质泥浆溶洞侧壁顶部封闭静压化学喷射灌浆、填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系、孔口定型化吊架地下水动态抽排系统、新型防晃动提渣筒等体系。
42.搭接式现浇混凝土护壁支模体系，包括：搭接钢条、焊接钢条、模板抓手、钢条插口、上部支撑钢条、下部支撑钢条。挖孔完毕后，安装现浇混凝土护壁支模，分别将四块钢模板突出的搭接钢条插入邻块模板预留的插削缝中；随后将水平向支撑钢条分别插入钢条插口中，通过上下两十字交叉进行校准垂直度。
43.无填充物溶洞定型化可拆式内撑模板空腔浇灌填洞，包括：洞内临时支撑木板、桩侧支撑木板、螺钉、木棒、速凝混凝土、渣土。当挖孔至无填充物溶洞时，现场依据溶洞内部的形状，切割木板组成溶洞内临时支撑板，并用螺钉将木棒和临时支撑木板固定；随后将桩侧木板与木棒分别用螺钉连接，连接好后在桩侧木板两侧堆放一定的渣土对桩侧支撑木板进行固定；向洞内临时支撑木板喷射速凝混凝土，垒呈一定的坡度；待混凝土初凝后，去除渣土、拆除桩侧临时支撑木板切割木棒。根据溶洞封堵的情况，进行进一步的胶管混凝土封堵溶洞。
44.溶洞填充物流质泥浆溶洞顶部封闭静压化学喷射灌浆，包括：木质环框、螺栓、注浆口、中心钢板、出气孔。当挖孔遇到填充有流质泥浆的溶洞时，采用顶部封闭进行静压化学喷射灌浆；顶部封盖设置在已完成施工的最后一环护壁之上，首先安装四块木质环框，分别采用螺栓进行固定，完成后在环框和护壁间塞入橡胶条，再安装中心钢板，中心钢板带有注浆孔、焊接密目钢丝网的出气孔。
45.填塞水袋小直径微差爆破技术组装整体式装药结构及其防护体系，包括：pvc管、水袋、雷管、炸药、炮泥、导火线、空孔、炮孔、木质环框、螺栓和密目钢丝网。当人工挖孔桩遇孤石时，首先清理孤石顶部渣土，随后采用风钻钻取炮眼和空孔，根据勘察资料确定装药
量，在地面预先按照水袋、炸药、雷管、水袋和炮泥的装药结构将炸药绑好，起爆网络采用簇联方式联接，并用导爆管将起爆雷管引至地表。孤石爆破防护体系设置在已完成施工的最后一环护壁之上，首先将两块木质环框拼接，随后将密目钢丝网通过螺栓安装在木质环框下，最后用螺栓将两大块环框拼接在一起，完成后在环框和护壁间塞入橡胶条。
46.所述孔口定型化吊架地下水动态抽排系统，排水钢管7沿着护臂设置，排水钢管7间通过排水钢管接头15连接，排水钢管接头15通过喉箍24固定，孔口设置孔口定型化吊架9，排水钢管7通过孔口排水管固定环14固定在孔口定型化吊架9上，孔口定型化吊架9上部设有锁口固定钢筋8用于固定排水钢管7，排水钢管7上端连接第一排水软管6，第一排水软管 6连接抽水泵5。排水钢管7下端连接第二排水软管34，第二排水软管34设置隔渣罩29并位于集水坑32中。
47.所述的新型防晃动提渣筒，包括吊环、自锁桶梁、自锁卡扣、弹簧、桶梁、回旋钢条。提渣桶身设置桶梁。在传统的提渣桶上进行改进，在安全扣下安装一带有可旋转的自锁桶梁，该装置通过弹簧提供竖向力。使用时将自锁桶梁往下按压至回旋钢条处，随即将自锁桶梁旋扭至自锁卡扣处，提高对提渣桶的水平向的约束。
48.电机12通过钢丝绳10连接定滑轮11，电机12的底座上设有配重块13，钢丝绳10下端连接安全扣17和吊环18，吊环18连接新型防晃动提渣筒。沿着护臂设置爬梯25。
49.实施例三
50.如图1～图11所示，本实用新型提供的岩溶地区人工挖孔桩的施工方法包括按顺序进行的下列步骤：
51.步骤一、依据设计图纸现场测放桩孔位置，桩孔周边设置4根保护木桩，首节开挖深度为70cm，采用竖直模板进行支模。浇筑混凝土完成第一节护壁施工，并在孔口安装锁口固定钢筋和中心桩位校准钢钉；
52.步骤二、安装卷扬机1、配重块13、爬梯25、孔口排水管固定环14、电机12、排水软管6、排水钢管7、抽水泵5等地表设备；
53.步骤三、孔口开挖下节，开挖前采用排水软管6接长排水钢管7，每节开挖深度为70cm。开挖完成后，拼接钢模板，将搭接钢条52插入预留的搭接缝中，四块钢模板拼接成护壁支模。随后将横向支撑钢条分别插入钢条插口56，上下各成一十字。通过孔口校准点对支模体系进行校准垂直度，当发现木板的垂直度有偏差时，在钢模板底部加垫渣土或石块进行调整。调整完毕后，向模板外侧浇筑混凝土，待混凝土达到一定强度后拆模。
54.步骤四、人工开挖的渣土通过新型防晃动提渣桶4转移到地面。提渣桶中渣土填充到2/3 后，将自锁桶梁19往下按压至回旋钢条23处，随即将自锁桶梁19旋扭至自锁卡扣20处，提渣桶往上提升。倾倒渣土时，将自锁桶梁19从自锁卡扣20反向旋扭，自锁桶梁19回弹至提渣桶顶部，此时将渣桶内渣土进行倾倒。
55.步骤五、遇无填充物溶洞2，先采用风镐凿除溶洞顶板，随后根据现场溶洞的形状大小拼接洞内临时支撑木板26，拼接完成后采用螺钉28将木棒30和临时支撑木板26进行固定。将临时支撑木板26通过木棒30放置在溶洞内部，放置完成后采用螺钉28将桩侧木板27与木棒30进行固定，在桩侧木板27的两侧堆放一定量的渣土33，以达到固定两块木板的作用。随后向洞内临时支撑木板浇灌速凝混凝土31至一定坡度的堆积体。在混凝土达到一定强度后，拆除桩侧支撑木板27，并采用手持式切割机将洞内木棒30尽量切割。未完全封闭的
孔隙进行补浇混凝土以达到封闭溶洞的目的。随后重复上述步骤三、四采用搭接式现浇混凝土护壁支模体系进行支模、浇筑混凝土，直至达到人工挖孔桩的设计深度。
56.步骤六、遇填充有流质泥浆的溶洞时，在已完成施工的最后一环护壁之上安装顶部封盖，安装四块木质环框35，分别采用螺栓36进行固定，完成后在木质环框35和混凝土护壁3间塞入橡胶条42，再安装中心钢板38，中心钢板带有注浆孔37、焊接密目钢丝网的出气孔39。随后下放注浆管至溶洞底部，向溶洞内喷射含有3％丙烯酸盐单体的水泥。顶部封盖可保证在浆液翻浆至封盖时，浆液向两边填充，使得溶洞内能够被浆液充分填充，待浆液凝结后通过冲击钻再进行开挖，重复步骤三、四，直至达到人工挖孔桩的设计深度。
57.步骤七、遇孤石时，首先清理孤石顶部渣土，随后采用风钻钻取炮眼和空孔，根据勘察资料确定装药量，在地面预先按照水袋44、炸药46、非电毫秒雷管45、水袋44和炮泥47 的装药结构将炸药绑好，起爆网络采用簇联方式联接，并用导爆管将起爆雷管引至地表。孤石爆破防护体系设置在已完成施工的最后一环护壁之上，首先将两块木质环框拼接，随后将密目钢丝网通过螺栓安装在木质环框下，最后用螺栓将两大块环框拼接在一起，完成后在环框和护壁间塞入橡胶条。
58.本施工方法简单易行，得到的人工挖孔桩质量可靠，对岩溶地区具有施工效率高、成本低、安全性好等优点，具有较好的经济技术效益，适于推广应用。