一种可有效控制溶洞范围内地表沉降的桩基快速施工方法与流程

本发明涉及桥梁工程施工方法，特别涉及适用于穿越大型岩溶区的桥梁桩基快速施工方法。该方法不仅可以解决桩基穿越大型溶洞地区的施工难题，而且可以有效加快桩基施工进度，减少施工投入控制施工成本，还能有效降低施工过程中溶洞范围内的地表沉降。

背景技术：

随着我国交通事业的快速发展，桥梁工程建设数量不断的增多及建设范围不断扩大，桥梁桩基施工不可避免的需要穿越岩溶地区。穿越岩溶地区桩基设计绝大部分为端承桩，摩擦桩的设计尚无先例，故桩基必须穿越溶洞嵌入完整基岩内或嵌入溶洞顶板完整基岩上(厚度不小于5m)。常规的小型溶洞和串珠型溶洞，桩基设计常不予以避让，增加抛填片石、黏土、水泥或钢护筒跟进、砼回填等辅助措施成孔；对于高度大于5m的溶洞，设计单位多采用变跨(绕避)或多桩配异性承台处理，降低桩基施工技术难度。

对于桥梁跨径无法调整、多桩异型承台设计条件不足，多个墩台桩基连续穿越大型溶洞(最高达43m)地区且为连通形溶洞上部又交叉有既有铁路路基的桩基施工现场，如何保证桩基施工期间既有线铁路路基稳定及穿越大型溶洞桩基施工质量，解决这些施工技术难题已迫在眉睫。

溶洞大小分类

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种穿越大型溶洞地区且可有效控制溶洞范围内地表沉降的桩基快速施工方法，旨在加快施工进度、降低施工成本、并有效控制溶洞区域地表沉降。

本发明的目的是提供一种可有效控制溶洞范围内地表沉降的桩基快速施工方法。

本发明的目的是这样实现的：一种可有效控制溶洞范围内地表沉降的桩基快速施工方法，包括以下施工步骤：

第一步：桩位测量放样后，安装钢质路基板路基板中部开有桩基施工用圆孔，由于墩位下部发育有大型溶洞，且两墩之间溶洞在既有铁路路基下部又为贯通状态，路基板安装时，使路基板的中心圆孔覆盖在桩位上，路基板以外其余底面铺设1cm钢板，作为承载施工机械用，以防止地基不稳而机械倾覆；

第二步：安装全回转钻机及反力叉，履带吊行走至钻机附近，利用履带吊将反力叉固定；

第三步：全回转钻机配合旋挖钻分节下放外护筒，至溶洞底板基岩一定深度或跟进至桩底；上节外护筒和下节外护筒之间通过上、下接头连接固定：上节外护筒的上接头由沿筒体外壁面，并以筒体壁厚1/2向外延伸形成，且该延伸段上均布有栓接用固定孔；下节外护筒的下接头由沿筒体内壁面，并以筒体壁厚1/2向外延伸形成；下接头插入上接头中，在圆形孔处栓接固定。

第四步：旋挖钻在外护筒内钻成桩孔，履带吊分节下放内护筒；至溶洞底板基岩一定深度，确保内护筒底部完全埋入基岩，上述内护筒外壁上沿轴向等间距地焊接有多圈定位滚轮，每圈定位滚轮为3～4个、沿同一圆周焊接在内护筒上；上、下节内护筒之间采用焊接接长并辅以缀板加固；一则确保内护筒下放后的垂直度，二则供内、外护筒之间形成填塞碎石区。

第五步：内外护筒之间填塞碎石，在内护筒内部下放钢筋笼，导管法浇筑砼，待砼初凝后拔出外护筒；如内护筒强度足够大，内外护筒之间碎石填塞完毕后，可直接将外护筒拔出；最终完成钢筋砼桩基的施工。

所述内护筒上相邻两圈定位滚轮的间距为2米，每圈均布定位滚轮3个，且上一圈的3个定位滚轮与下一圈的3个定位滚轮分别位于与内护筒轴心线平行的3条直线上；所述内护筒顶部的限位钢板为3个。

所述路基板为矩形钢板，路基板的两个对边上焊接有用于起吊用的四个耳板。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

面对大型溶洞或特大型溶洞，若采用冲击钻施工处理，增加了施工难度，降低了施工进度，提高了施工成本，更重要的是不能很好地解决溶洞范围地表沉降的问题。

经实际施工验证，本发明能有效控制溶洞范围地表沉降，同时，具有简化了施工方式，加快了施工进度，又降低了施工成本。本发明解决了在面临桥梁桩基穿越大型溶洞而桥梁跨径无法调整、多桩异型承台难以实施的技术难题。

附图说明

图1是外护筒接头示意图(内护筒接头与此相同)。

图2是外护筒穿越溶洞示意图。

图3是路基板的立体图。

图4是履吊完全回转砖机示意图。

图5是外护筒下放至溶洞底板基岩示意图。

图6、图7分别是内护筒上焊接限位钢板和定位滚轮的左视图和立体图。

图8是内、外护筒下放示意图。

图9是内、外护筒之间填塞碎石的剖面图。

具体实施方式

附图中，外护筒1，内护筒2，(外护筒)上接头1a、(外护筒)下接头1b，定位滚轮3，限位钢板4，溶洞区5，基岩面6，填塞碎石区7，路基板8。

图8、图9示出，一种可有效控制溶洞范围内地表沉降的桩基快速施工方法，包括以下施工步骤：

第一步：桩位测量放样后，安装钢质路基板8路基板8中部开有桩基施工用圆孔，由于墩位下部发育有大型溶洞，且两墩之间溶洞在既有铁路路基下部又为贯通状态，路基板8安装时，使路基板8的中心圆孔覆盖在桩位上，路基板以外其余底面铺设1cm钢板，作为承载施工机械用，以防止地基不稳而机械倾覆；

第二步：安装全回转钻机10及反力叉，履带吊9行走至钻机附近，利用履带吊将反力叉固定；

第三步：全回转钻机配合旋挖钻分节下放外护筒1，至溶洞底板基岩一定深度；上节外护筒和下节外护筒之间通过上、下接头1a、1b连接后再栓接固定：上节外护筒的上接头1a由沿筒体外壁面，并以筒体壁厚1/2向外延伸形成，且该延伸段上均布有栓接用圆形孔；下节外护筒的下接头1b由沿筒体内壁面，并以筒体壁厚1/2向外延伸形成；下接头插入上接头中，在圆形孔处栓接固定。图1中，外护筒接头：左部直径应大些，右部直径小些，二者套装后采用螺栓固定。

第四步：旋挖钻11在外护筒1内钻成桩孔，履带吊9分节下放内护筒2；至溶洞底板基岩一定深度，确保内护筒底部完全埋入基岩；上述内护筒2外壁上沿轴向等间距地焊接有多圈定位滚轮3，每圈定位滚轮3为3～4个、沿同一圆周焊接在内护筒上；上、下节内护筒之间采用焊接接长并辅以缀板加固；一则确保内护筒下放后的垂直度，二则供内、外护筒之间形成填塞碎石区7；

第五步：内外护筒之间填塞碎石，在内护筒内部下放钢筋笼，导管法浇筑砼，待砼初凝后拔出外护筒；如内护筒强度足够大，内外护筒之间碎石填塞完毕后，可直接将外护筒拔出；最终完成钢筋砼桩基的施工参见图9。路基板8为矩形钢板，路基板8的两个对边上焊接有用于起吊用的四个耳板参见图3。

内护筒上相邻两圈定位滚轮的间距为2米，每圈均布定位滚轮3个，且上一圈的3个定位滚轮与下一圈的3个定位滚轮分别位于与内护筒轴心线平行的3条直线上；所述内护筒顶部的限位钢板为3个。

工作原理

利用全回转钻机的强大扭力及下压力，使外护筒精准的穿越大型溶洞，通过外护筒分节加长旋转下压至桩基底部，为桩基在填充软塑状黏土的溶腔内提供施工空间，过程中辅以旋挖桩成孔减弱外护筒的下放阻力。

外护筒下放完毕，旋挖钻钻孔成桩后，清除桩基底部沉渣，将内护筒分节接长下放至桩基底部基岩内部，内护筒下放完毕后，下放钢筋笼，导管法浇筑砼，砼初凝后拔出外护筒或砼灌注过程中拔出外护筒。内外护筒之间焊接定位滚轮，确保内护筒下放后的垂直度；并将内外护筒之间填塞碎石，保证外护筒拔出后地表不产生沉降。