桩孔内溶洞填充装置及填充方法与流程

1.本发明涉及桩孔内溶洞填充技术领域，特别涉及一种桩孔内溶洞填充装置及填充方法。


背景技术：

2.中国是世界上岩溶分布最广泛的国家之一，随着经济的快速发展，桩基工程项目不断增多，许多工程所处岩溶地区。岩溶地区的地质灾害频繁发生，风险较高。给国家和人民带来了一定的经济损失。岩溶地区的桩基，由于岩体的岩性不同，溶洞的发展、发育情况不同，决定了岩溶地段桩基在遭遇不同荷载时容易发生较大位移而影响上部结构稳定还有其他次生灾害。
3.溶洞对桩基施工的危害主要有：岩溶地区若存在溶洞或者岩溶裂隙发育强烈，会大大降低嵌岩段岩层的承载力，同时，在岩溶地区进行桩基施工，由于对溶洞的填充不够紧密，可能造成桩基的下降，严重了就会出现桩基失效的现象，从而发生上部建筑物发生沉降等危害。另外，在岩溶地区成孔后，在桩孔内灌注混凝土或其他浆体时，会出现大量浆体流入溶洞或岩溶裂隙中，造成浆液的浪费，从而导致成本的大幅增加。所有这些危害，都会影响工程造价与工期，危及施工与运营安全。
4.而目前的溶洞处理，多以填充、注浆为主，会出现填充不完整、浪费浆材和填充强度达不到预期等现象，对后续施工造成一定的影响。
5.在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。


技术实现要素：

6.本发明人等为了达成上述目的而进行了深入研究，具体而言，本发明提供一种桩孔内溶洞填充装置及填充方法。
7.技术方案为：一种桩孔内溶洞填充装置，包括：注浆防护件，所述注浆防护件设有不少于一个的注浆孔，所述注浆防护件位于桩孔内，且与桩孔内侧壁之间形成注浆空间；注浆管，所述注浆管与所述注浆孔连通，所述注浆管设置成通过连接注浆装置向注浆空间内注浆；滚动支撑组件，所述滚动支撑组件包括连接件和滚动件，所述连接件将所述滚动件安装于所述注浆防护件的外壁，使所述滚动件的滚动面与所述桩孔内壁压紧接触，并能够沿桩孔上下滚动；吊挂装置，所述吊挂装置设置成将注浆防护件顶部与吊装设备连接；封堵装置，所述封堵装置连接于注浆防护件顶口外缘，设置成在注浆防护件下放到孔底时，封堵装置处于嵌岩段上部土体位置，且设置成封堵装置能够作径向扩张，实现浆液密封。
8.优选的，所述注浆防护件外壁与桩孔孔壁间的距离为桩孔半径的10%-20%。优选的，所述注浆防护件为顶端开口底部密封的筒体。
9.优选的，所述滚动支撑组件采用可调节的结构，能够方便调节滚动件与注浆防护件之间的距离，保持滚动件的滚动面与所述桩孔内壁的压紧接触。
10.优选的，所述封堵装置为可注水封闭囊袋，采用扩充量大于注浆防护件的外壁与孔壁间隙30%以上的环形囊袋，所述可注水封闭囊袋设有注水口，通过注水口连接注水装置，注水封堵后能够抵抗1mpa压力。
11.优选的，所述注浆孔设置成当注浆防护件下放到桩孔孔底时所对应的桩孔嵌岩段部分的任意位置。
12.优选的，所述注浆防护件顶部端口处周向均匀设有不少于三个的吊孔，将钢索穿过吊孔与注浆防护件固定连接，所述钢索相交于注浆防护件中心线上的同一点，并与吊装设备悬挂连接。
13.优选的，所述浆液为普通混凝土浆体或速凝浆体。
14.一种桩孔内溶洞填充方法，包括以下步骤：s1，采集桩孔的结构信息，包括桩孔孔径大小，桩孔深度以及嵌岩段位置，从而确定注浆防护件的直径以及深度，以及滚动支撑组件的尺寸大小，确保注浆防护件下放到孔底后能够保持在桩孔的中心，且注浆防护件与桩孔孔壁之间的距离为桩孔半径的10%~20%，密封装置位于嵌岩段上部土体位置；s2，将所述注浆管从注浆防护件内部与所述注浆孔连接固定，将滚动支撑组件与注浆防护件连接，调节滚动支撑组件使各滚动部的滚动面能够与桩孔内壁紧密贴合；将密封装置与注入设备连接，用于充填密封装置；将吊挂装置与注浆防护件固定连接，并将吊挂装置与吊装设备的挂钩悬挂在一起；s3,在所述注浆防护件外壁以及密封装置上抹一层润滑剂，利用吊装设备将注浆防护件吊放到桩孔底部，在此过程中，滚动支撑组件利用滑轮与桩孔壁的支撑作用，使注浆防护件能够沿桩孔顺利向下移动，且利用滚动支撑组件的调节支撑功能使注浆防护件与桩孔同心安放，保证注浆防护件与桩孔之间的间隙一致，从而保证均衡注浆；s4，所述注浆防护件在桩孔底部稳定后，利用注浆设备通过注浆管将浆体注入到桩孔和注浆防护件形成的注浆空间内，对溶洞进行填充，待浆体到达密封装置的位置时，停止注浆；s5，对密封装置进行操作，使径向扩张至与嵌岩段上部土体充分接触或者扩充嵌入到嵌岩段上部土体内；s6，加压注浆，注浆压力为0.1-0.8mpa,若在加压注浆过程中，压力还没有达到预定值，浆液就溢出来，则降低压力到浆液不外溢，保持压力继续注浆，直至浆体压不进去，保持压力30min后，停止注浆；s7，待浆体初凝后，取消密封，然后将注浆防护件拔出；将注浆防护件拔出并清洗，待后期重复使用，若拔出较为困难，可通过注浆孔向注浆防护件外壁压入气体，方便注浆防护件的拔出s8，将注浆防护件与孔壁间的多余浆体清除；s9，按照常规的方式在桩孔内安放钢筋笼并灌注混凝土，待灌注桩成桩后，重复s1
到s9的步骤继续施工剩下的灌注桩，直至完工。
15.优选的，步骤s6中，注浆压力的确定，先进行注浆试验，采取逐步提高压力的办法，当压力升高至某一数值，而注浆量突然增大时表明板层结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大，把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：相对于传统的注浆填充，本发明在桩孔内放置注浆防护体系，可以保障溶洞在填充后形成足够的强度，保障后续施工安全。本发明施工简单快捷，通过可注水封闭囊袋形成密闭空间，进行注浆，可以提升注浆效果，减少注浆量，节约成本。
附图说明
17.图1为本发明桩孔内溶洞填充装置的实施方式1的结构平面示意图。
18.图2为本发明桩孔内溶洞填充装置的一个实施方式的可注水封闭囊袋结构俯视示意图。
19.图3为本发明桩孔内溶洞填充装置的实施例1的可注水封闭囊袋结构俯视示意图。图4为本发明桩孔内溶洞填充装置的实施例2的结构示意图。图5为本发明桩孔内溶洞填充装置的实施例2的滚动支撑组件结构侧视示意图。图6为本发明桩孔内溶洞填充装置的实施例2的滚动支撑组件结构正视示意图。图7为完成桩孔内溶洞充填后的桩孔内部结构示意图。
具体实施方式
20.下面将参照附图更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
21.需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。
22.为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。
23.实施例1地表1上打了一个桩孔8，在嵌岩段10中存在岩溶裂隙9，为了实现对岩溶裂隙9的充填，采用如下技术方案。
24.参见图1-3，一种桩孔内溶洞填充装置，包括：注浆防护件1，注浆管3，滚动支撑组件5，吊挂装置6和封堵装置4，从图1可以看出，所述注浆防护件1位于桩孔内，且与桩孔8内壁之间形成注浆空间7，所述注浆防护件1外壁与桩孔8孔壁间的距离为桩孔8半径的20%。所
述注浆防护件1为顶端开口底部密封的筒体1-1，筒体1-1内注入有液体，用于增加注浆防护件1的重量，保证其稳定性；所述注浆防护件1的筒壁设有注浆孔2，所述注浆孔2设置成当注浆防护件1下放到桩孔8孔底时所对应的桩孔嵌岩段10部分的任意位置。所述注浆孔2通过所述注浆管3连接注浆设备，用于向注浆防护件1和桩孔8之间形成的注浆空间7内注浆。所述注浆管3为柔性管，发生堵塞可及时更换，所述注浆管3由注浆防护件1筒体1-1内与注浆孔2连接，连接方式可以采用螺纹连接，卡接等。所述的注浆防护件1的筒体1-1采用分段式组装结构，可以根据桩孔8深度和直径大小，选取相应规格的筒体，并将各段筒体密封连接。
25.所述滚动支撑组件5包括连接部一5-1和滚动部一5-2，所述连接部5-1为可调式结构，其一种形式如图1和图2所示，连接部一5-1包括主体部一5-11和伸缩部5-12，所述伸缩部5-12一端与滚动部一5-2连接，另一端穿过注浆防护件的筒壁与主体部一5-11连接，所述伸缩部5-12能够相对于主体部一5-11在长度上进行调节，达到所需长度后通过紧固件一5-13固定，以满足不同孔径的桩孔的使用需求，并且能够使滚动部一5-2的滚动面分别与桩孔8内壁压紧接触，保持紧密支撑状态。该形式，适用于注浆防护件1与桩孔8内壁间隙较大的情况。滚动支撑组件5的设置不仅方便注浆防护件1的中心定位，而且能够有效防止在吊装过程中注浆防护件1径向晃动，避免因此而导致的对桩孔的损坏，并且利用滚动支撑组件5滚动支撑的作用，使注浆防护件1能够顺利下放至合适位置。
26.在该实施例中，所述吊挂装置6设置成十字钢索结构，连接于注浆防护件1顶部，用于与吊装机械的挂钩悬挂连接。
27.所述封堵装置4连接于注浆防护件1顶口外缘，位于滚动支撑组件5下方，设置成在注浆防护件1下放到孔底时，封堵装置4处于嵌岩段9上部土体位置，且设置成封堵装置4在充填作用下能够在径向上作径向扩张，实现浆液密封。具体结构如图1和图3所示，封堵装置4为可注水封闭囊袋，采用扩充量大于注浆防护件1的外壁与孔壁间隙30%以上的环形囊袋4-1，所述可注水封闭囊袋4-1设有注水口4-2，通过注水口4-2连接注水装置，注水封堵后能够抵抗1mpa压力。在封堵装置4与注浆防护件1安装的部位，可以在注浆防护件1的四周设置一圈嵌装槽4-3，封堵装置靠近注浆防护件的一侧嵌入嵌装槽内，嵌装槽4-3周向设有连接件，通过螺栓、螺丝等方式连接，或者通过粘接剂等固定，嵌装槽4-3的深度为封堵装置环宽的1/2左右，对封堵装置未充填之前保持支撑，防止由于缺乏支撑导致密封装置下坠影响注浆。
28.本实施例的注浆方法包括以下步骤：s1，采集桩孔的结构信息，包括桩孔孔径大小，桩孔深度以及嵌岩段位置，从而确定注浆防护件的直径以及深度，确保注浆防护件1下放到孔底后能够保持在桩孔的中心，且注浆防护件1与桩孔8孔壁之间的距离为桩孔8半径的10%~20%，密封装置位于嵌岩段上部土体位置；s2，将所述注浆管3从注浆防护件1和筒体1-1内部与所述注浆孔2连接固定，将滚动支撑组件5与注浆防护件1连接，调节滚动支撑组件5使各滚动部的滚动面能够与桩孔8内壁紧密贴合；将可注水封闭囊袋与注水设备连接；将吊挂装置6与注浆防护件1固定连接，并将吊挂装置6与吊装设备的挂钩悬挂在一起；s3,在所述注浆防护件1外壁以及密封装置4上抹一层润滑剂，利用吊装设备将注浆防护件1吊放到桩孔底部，在此过程中，滚动支撑组件5利用滚动部与桩孔壁的支撑作用，
使注浆防护件1能够沿桩孔顺利向下移动，且利用滚动支撑组件5的尺寸调节功能使注浆防护件1与桩孔8同心安放，保证注浆防护件与桩孔之间的间隙一致，从而保证均衡注浆；s4，所述注浆防护件在桩孔底部稳定后，向注浆防护件筒体内注水，防止浆体注入后注浆防护件浮起，然后，利用注浆设备通过注浆管将浆体注入到桩孔和注浆防护件形成的注浆空间7内，对溶洞进行填充，待浆体到达密封装置的位置时，停止注浆；s5，对可注水封闭囊袋进行加压注水，使其膨胀扩张至与嵌岩段上部土体充分接触或者扩充嵌入到嵌岩段上部土体内；s6，加压注浆，先进行注浆试验，确定注浆压力，采取逐步提高压力的办法，当压力升高至某一数值，而注浆量突然增大时表明板层结构发生破坏或空隙尺寸已被扩大，把此时的压力值作为确定容许注浆压力的依据，注浆压力为0.1-0.8mpa,若在加压注浆过程中，压力还没有达到预定值，浆液就溢出来，则降低压力到浆液不外溢，保持压力继续注浆，直至浆体压不进去，保持压力30min后，停止注浆；s7，待浆体初凝后，将可注水封闭囊袋里的水抽掉，并将注浆防护件筒体1-1内的水抽掉，然后将注浆防护件1拔出并清洗，待后期重复使用，若拔出较为困难，可通过注浆孔向注浆防护件外部空间压入气体，方便注浆防护件的拔出；s8，利用旋挖机将注浆防护件1与桩孔壁间的多余浆体清除；s9，按照常规的方式在桩孔内安放钢筋笼并灌注混凝土，待灌注桩成桩后，重复s1到s9的步骤继续施工剩下的灌注桩，直至完工。
29.实施例2如图4、5和6所示，一种桩孔内溶洞填充装置，包括：注浆防护件1，注浆管2，滚动支撑组件5，吊挂装置6和封堵装置4。
30.在本实施例中，所述注浆防护件1依然采用底部密封的筒体1-1结构，所述注浆防护件1与桩孔8内侧壁的间隙距离为桩孔8半径的10%。所述滚动支撑组件5可采用另一种形式，如图5和图6所示，包括连接部二5-3和滚动部二5-4，所述连接部二5-3为可调式结构，包括主体部二5-31和调节槽5-32，所述主体部二5-31通过螺栓或铆接、焊接的方式与注浆防护件1连接，所述主体部二5-31上开设横向的调节槽5-32，所述滚动部二5-4的通过轴承5-41安装于一轴杆5-42上，所述轴杆5-42能够沿调节槽5-32水平移动，并能够通过旋紧装置二5-43旋紧固定。为了近一步提高滚动部二5-4与桩孔壁的压紧效果，可以在主体部二5-31上安装弹性件5-5，本实施例中选用弹簧，将弹簧的一端与主体部二5-31连接，另一端与滚动部二5-4连接，利用弹簧的力起到缓冲及将滚动部二5-4向桩孔8壁方向拉紧的作用。
31.在本实施例中，桩孔溶洞的充填方法同实施例1。
32.在本发明中，注浆防护件除了选用底部密封的筒体结构，也可以选用底部不密封的筒体结构，上下均封闭的筒状结构，或者实心圆柱状结构，其最终目的是为了在桩孔内形成一个能够满足填充完整、不浪费浆材且提高填充强度的空间。所述注浆防护件不限于以注水的方式增加注浆防护件的重量，也可以注入其他物质，如沙、土或压缩气体等，再或者直接通过加压设备对注浆防护件从顶部施加压力。所述的密封装置，不限于注水也可注入气体。所述的滚动支撑组件的滚动部可以为滚轮或球体等。
33.在实施例中，浆体根据工程需求选择，一般情况下选用普通混凝土浆体，在工期紧张的情况下，可选用速凝浆体，如水玻璃砂浆等。
34.图7为上述两个实施例完成桩孔内溶洞充填后的桩孔内部结构示意图，在此基础在再进行后续的安放钢筋笼并灌注混凝土的操作实现桩基施工。
35.工业实用性本发明的桩孔内溶洞填充装置及填充方法可以在桩孔内岩溶裂隙填充领域制造并使用。
36.尽管以上结合附图对本发明的实施方案进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本发明权利要求所保护的范围 的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本发明保护之列。