溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構的製作方法

2023-05-28 22:08:51

本實用新型涉及一種建築基礎結構，特別是在強溶巖發育施工場地之填充式地質處理結構。

背景技術：

對於珠串式溶洞和地下水富存的溶洞現有的處理技術是以鋼護筒作為衝孔樁護壁進行穿越溶洞施工。在強溶巖發育施工場地，80%以上的樁基礎都會遇到穿越溶洞施工的問題，如果採用鋼護筒作為護壁穿越溶洞的施工方法，每個鋼護筒需要根據樁基礎的不同尺寸分別定製，製作工藝麻煩，而且需要損耗大量的鋼材，抬高了工程的總造價，給建設方帶來不小的經濟壓力；該施工方法只局限於樁基礎的地質處理，而對於地下連續牆不適用。當溶洞高度大於16m時，採用鋼護筒穿越溶洞的方法進行施工，會使得樁基長細比過大，在溶洞內無可靠拉結，導致樁基承載能力嚴重不足，威脅主體結構的使用安全。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種可實施的「溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構」，該溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構構成的溶洞內防護體系在樁基礎或地下連續牆施工時，能夠防止漏漿，在基礎或地下連續牆施工完畢後，能夠形成永久性的止水帷幕體系，有效地阻止地下水對鋼筋混凝土結構的侵蝕作用，保障結構的使用耐久性。

解決上述問題的技術方案是：一種溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構，包括施工場地地質結構Ⅱ、溶洞填充式地質處理結構Ⅰ，所述溶巖強發育施工場地的施工場地地質結構Ⅱ從上至下依次是表層粘性土層；有溶洞發育的巖土層，位於巖土層中的溶洞，其特徵在於：所述溶洞填充式地質處理結構Ⅰ包括位於溶洞中、用於填充溶洞的圍堰，位於圍堰內由粘性土與水泥的混合物構成的止水帷幕，以及在止水帷幕內形成的止水帷幕樁孔護壁，該止水帷幕樁孔護壁與位於表層粘性土層內的鋼構式樁孔護壁連接。

其進一步技術方案是：所述溶洞填充式地質處理結構Ⅰ是溶洞填充式地質處理結構ⅠA，所述用於填充溶洞的圍堰是由填充用粘性土構成的圍堰a，用於填充溶洞形成圍堰的填充用粘性土是其天然重度不小於17.5KN/m³、含水量不大於70%、pH值不小於4的粘性土，在填充溶洞的圍堰中填充的粘性土高度與溶洞洞頂標高相平。

其進一步技術方案或是：所述溶洞填充式地質處理結構Ⅰ是溶洞填充式地質處理結構ⅠB，所述用於填充溶洞的圍堰是由填充用片石構成的圍堰b，填充的片石高度與溶洞洞頂標高相平。

其更進一步技術方案是：構成止水帷幕之粘性土與水泥的混合物中，所述粘性土是其天然重度不小於17.5KN/m³、含水量不大於70%、pH值不小於4的粘性土，所述水泥是普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥或粉煤灰矽酸鹽水泥之中的任意一種或多種，其各項性能指標不低於42.5#水泥；水泥的用量根據所填築的填充用粘性土的用量計算確定，以重量計算，水泥用量不少於粘性土填土質量的20%。

本實用新型之「溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構」的受力原理是：

1、粘性土或片石填入溶洞中形成圍堰；

2、水泥和粘性土結合形成護壁結構，在溶洞中能夠保護樁孔或者地下連續牆基槽，防止孔壁或槽壁坍塌，保證了樁孔或地下連續牆基槽的成型和後續的施工作業。

因此，與現有技術相比，本實用新型之溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構具有以下有益效果：

1、在工程應用方面，用水泥和粘性土混合物作為填充材料適用於任何溶洞地質，並且適用於地下滯水豐富的地下溶洞，特別適用於有腐蝕性地下水的溶洞，相對於傳統的填充法和鋼護筒施工有更好地抗滲性和抗腐蝕性功能，用途廣泛、實用性、適應性強。

2、在經濟效益方面，比傳統的鋼護筒溶洞處理更為節約，工程造價是傳統鋼護筒處理的20%，更加適用於多溶洞發育的施工場地處理。

3、在節材效益方面：用水泥與粘性土混合物作為填充材料，粘性土可以就地取材，有效地節約了資源。

4、在施工技術方面：運用本實用新型進行溶洞填充處理，在儲水量大的溶洞中形成圍堰的作用，有效地解決了泥漿外溢、孔壁坍塌等危險情況的發生；並阻擋了地下水對樁基礎的侵蝕作用，有效地保證了樁基礎結構的承載力，使得樁基礎耐久性加強。

5、應用範圍廣：本實用新型結構不僅適用於溶洞地質條件下的樁基礎施工用結構、也適用於溶洞地質條件下的地下連續牆的施工用結構。

下面結合附圖和實施例對本實用新型之溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構及其施工方法的技術特徵作進一步說明。

附圖說明

圖1：本實用新型溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構之一示意圖（圍堰a是由填充用粘性土構成的）；

圖2：本實用新型溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構之二示意圖（圍堰b是由填充用片石構成的）；

圖3～圖7：形成溶巖強發育施工場地之溶洞填充式地質處理結構ⅠA的施工步驟示意圖；

圖3：衝擊進入溶洞層狀態示意圖；

圖4：填充粘性土至溶洞頂部製成圍堰a後狀態示意圖；

圖5：填充袋裝水泥示意圖；

圖6：用衝孔樁機械將粘性土與水泥衝拌均勻形成的止水帷幕狀態示意圖；

圖7：復衝入巖：以形成衝孔樁基巖溶洞處理結構過程（只衝到一半）示意圖；

圖8～圖15：形成溶巖強發育施工場地之溶洞填充式地質處理結構ⅠB的施工流程示意圖：

圖8：將片石填充至溶洞標高製成圍堰b後狀態示意圖；

圖9：初次填充之片石層頂部衝孔示意圖；

圖10：初次填充粘性土和袋裝水泥步驟示意圖；

圖11：用衝孔樁機械將粘性土與水泥衝拌均勻形成的第1段止水帷幕狀態示意圖；

圖12：復衝至溶洞底部示意圖；

圖13：二次填充粘性土和袋裝水泥步驟示意圖；

圖14：用衝孔樁機械將粘性土與水泥衝拌均勻形成的第2段止水帷幕狀態示意圖；

圖15：復衝入巖：以形成衝孔樁基巖溶洞處理結構過程（只衝到1半）示意圖；

圖16：本實用新型溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構之一用於地下連續牆地質處理結構以及衝孔步驟順序平面圖之一（圍堰a是由填充用粘性土構成的）；

圖17：本實用新型溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構之二用於地下連續牆地質處理結構以及衝孔步驟順序平面圖之二（圍堰b是由填充用片石構成的）。

圖1-15中：

1-圍堰，11-圍堰a，12-圍堰b，2-袋裝水泥，3-止水帷幕，31-填充式地質處理結構ⅠB的第1段止水帷幕、32-填充式地質處理結構ⅠB的第2段止水帷幕，41-鋼構式樁孔護壁，42-止水帷幕樁孔護壁，5-衝裝機或衝錘，6-表層粘性土層，7-巖土層，8-溶洞；

ⅠA、ⅠB-溶洞填充式地質處理結構，Ⅱ-施工場地地質結構；

圖16-17中：

3-止水帷幕，8-溶洞，13-地下連續牆的圍堰a， 14-地下連續牆的圍堰b；L-地下連續牆槽段；R-衝錘的衝孔半徑；

①、②、③、④、⑤-地下連續牆地質處理衝孔步驟的順序。

具體實施方式

實施例一：

一種溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構A

如圖1所示， 該溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構A包括施工場地地質結構Ⅱ、溶洞填充式地質處理結構Ⅰ，所述溶巖強發育施工場地的施工場地地質結構Ⅱ從上至下依次是表層粘性土層6；有溶洞發育的巖土層7（做為建築物基礎持力層），位於巖土層7中的溶洞8（在基巖內有強發育特徵，溶洞上方不能做為持力層，基礎需要穿越溶洞坐落在穩定基巖上）；

所述溶洞填充式地質處理結構Ⅰ是溶洞填充式地質處理結構ⅠA，所述溶洞填充式地質處理結構ⅠA包括位於溶洞8中、用於填充溶洞的圍堰1、位於圍堰1內由粘性土與水泥的混合物3構成的止水帷幕3，以及在止水帷幕3內形成的止水帷幕樁孔護壁42，該止水帷幕樁孔護壁42與位於表層粘性土層內的鋼構式樁孔護壁41連接；

本實施例溶巖強發育施工場地之溶洞填充式地質處理結構ⅠA中用於填充溶洞的圍堰1是由填充用粘性土構成的圍堰a11，所述形成圍堰a的填充用粘性土是其天然重度不小於17.5KN/m³、含水量不大於70%、pH值不小於4的粘性土，在填充溶洞的圍堰a11中填充的粘性土高度與溶洞洞頂標高相平；

該溶洞填充式地質處理結構採用將粘性土以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶巖強發育施工場地之溶洞填充式地質處理結構ⅠA從而構成溶洞內防護體系。

本實施例結構最適合於溶洞8高度小於10米以下的中、小型溶洞地質條件下的樁基礎施工或地下連續牆的施工採用。

實施例二：

一種溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構B

如圖2所示，該溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構仍包括施工場地地質結構Ⅱ和溶洞填充式地質處理結構Ⅰ，其基本結構與實施例一大致相同，與實施例一不同之處在於：

所述溶洞填充式地質處理結構Ⅰ是溶洞填充式地質處理結構ⅠB，所述溶洞填充式地質處理結構ⅠB中用於填充溶洞的圍堰b12是由填充用片石構成的圍堰b12，填充的片石高度與溶洞洞頂標高相平；

該溶洞填充式地質處理結構採用將填充用片石以及粘性土和水泥混合成的柔性材料填入地下溶洞中，形成溶巖強發育施工場地之溶洞填充式地質處理結構ⅠB從而構成溶洞內防護體系。

本實施例結構最適合於溶洞8高度大於10米以上的大型溶洞地質條件下的樁基礎施工或地下連續牆的施工採用。

本實用新型實施例一和實施例二中，構成止水帷幕3之粘性土與水泥的混合物中，所述粘性土是其天然重度不小於17.5KN/m³、含水量不大於70%、pH值不小於4的粘性土；所述水泥是普通矽酸鹽水泥、礦渣矽酸鹽水泥、火山灰質矽酸鹽水泥或粉煤灰矽酸鹽水泥之中的任意一種或多種，其各項性能指標不低於42.5#水泥；水泥的摻填量根據所填築的填充用粘性土的用量計算確定，以重量百分比計算，水泥用量不少於粘性土填土質量的20%；為施工方便，一般按每填築1m³的粘性土摻入的水泥量為300～400Kg計算。

本實用新型實施例一、實施例二之溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構不僅適用於衝孔樁基巖溶洞處理結構，也適用於作為地下連續牆成槽的地質處理結構, 只是衝孔方式有區別（參見圖16、圖17），圖16、圖17分別為該結構的橫截面剖視圖，圖16的縱向剖視圖與圖1相同，圖17的縱向剖視圖與圖2相同；圖中①②③④⑤為衝孔的順序；本實用新型中的地下連續牆衝孔方式為公知技術，在此不再贅述。

本實用新型的一種溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構還可用於衝孔樁、旋挖樁等各種端承型樁基礎地質處理，如果用於旋挖樁，則衝錘改為鑽頭，施工方式一致，鑽頭的選擇根據土質（或巖石）決定。

本實用新型溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構A的施工過程參見圖3-圖7，溶巖強發育施工場地填充式地質處理結構B的施工過程參見圖8-圖15，由於施工方法不屬於實用新型專利保護範圍，其具體過程不再贅述。