高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺

摘要

本申请涉及高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，属于建筑工程的技术领域，其包括以下施工步骤：步骤一、超前探测：采用地质雷达检测溶洞的位置、大小，并根据检测数据确定桩位；步骤二、钻机就位钻孔，根据地质雷达检测的溶洞状况采取适当施工方法如下：超前注浆凝结法、回填片石加黏土反复冲孔法、钢护筒跟进法；步骤三、置入钢筋笼：将钢筋笼竖直吊入桩孔内部；步骤四、桩孔注浆形成桩基：采用浇筑导管伸入桩孔内部注浆。本申请采用地质雷达在施工前检测溶洞状况，掌握溶洞的大小，根据溶洞状况选择施工方式，降低桩基施工过程中出现卡钻、掉钻、埋钻、塌陷等施工现象，减轻岩溶危害、保证岩溶地区的桩基工程顺利进行。

权利要求

1.高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，其特征在于，包括以下施工步骤：步骤一、超前探测：采用地质雷达检测溶洞的位置、大小，并根据检测数据确定桩位；

步骤二、钻机就位钻孔，根据地质雷达检测的溶洞状况采取适当施工方法如下：（1）超前注浆凝结法：针对裂缝、小洞、小溶槽，采取注浆固结填补，针对溶度高度小于

2m，采取碎石或干砂填充；

（2）回填片石加黏土反复冲孔法：针对溶洞高度在2m‑5m或溶洞漏浆状况时，采用黏土和片石的混合掺杂物填补，利用冲锤反复冲击钻孔，根据实际情况选择冲击和回填次数；

（3）钢护筒跟进法：针对溶洞高度大于5m状况，采取钢护筒跟进的方法，每冲进6m沉放一节钢护筒；

步骤三、置入钢筋笼(1)：将钢筋笼(1)竖直吊入桩孔内部；

步骤四、桩孔注浆形成桩基：采用浇筑导管伸入桩孔内部注浆；

在所述步骤三中，所述钢筋笼(1)包括若干钢圈(11)和若干条筋(12)，若干所述条筋(12)环向排布设置，所述钢圈(11)套设且固定于若干条筋(12)的外侧，所述钢筋笼(1)的外径与钢护筒的内径相差15cm‑20cm；

所述钢筋笼(1)的内侧设置有若干环向排布的立筋(4)，所述立筋(4)沿长度方向转动设置有若干插条(41)，所述插条(41)的中部与相对应钢圈(11)转动连接，所述插条(41)的长度为20cm‑30cm，所述钢筋笼(1)设置有对立筋(4)进行上下限位的定位组件；

所述定位组件包括上挡环(2)和下挡环(3)，所述下挡环(3)设置于钢筋笼(1)的底部，所述上挡环(2)通过抵紧组件可拆卸设置于钢筋笼(1)的顶部，当所述插条(41)水平设置时，所述立筋(4)的顶部和底部分别抵接于上挡环(2)和下挡环(3)；

当所述插条(41)处于竖直状态且立筋(4)向上移动到最大限度时，若干所述立筋(4)围合形成的内径与上挡环(2)的外径相等。

2.根据权利要求1所述的高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，其特征在于：在所述步骤二中的施工方法还包括有旋喷桩加固法：针对粉砂层、圆砾层塌孔的状况，采用瑞雷波检测并记录施桩点，相邻施桩点的纵横间距为2m‑3m，钻杆钻进至粉砂层、圆砾层以下2m后停止，喷浆并旋转提升，待浆面不再下沉转移到下一施桩点。

3.根据权利要求1所述的高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，其特征在于：所述抵紧组件包括若干环向连接于上挡环(2)外侧边的连接筋(21)、设置于连接筋(21)远离上挡环(2)的套环(211)和螺纹穿设于套环(211)的螺栓(212)，所述套环(211)套设于相对应的条筋(12)，所述螺栓(212)的端部与条筋(12)相抵紧。

4.根据权利要求1所述的高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，其特征在于：在所述步骤一中，所述超前探测采用一桩一探。

说明书

高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺

技术领域

[0001] 本申请涉及建筑工程的领域，尤其是涉及高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺。

背景技术

[0002] 岩溶主要是地下水和地表水对可溶性岩石产生溶蚀作用，岩溶形态特征主要有石芽、溶沟（槽）、溶孔、溶隙、地下暗河、溶洞等，在国际上又称喀斯特地貌。我国有70%为山区，
地理条件复杂，是世界上岩溶分布最广的国家，主要分布在贵州、四川、广西、云南等地，随
着我国中西部地区崛起与开发，基础设施在这些地区不断建设。

[0003] 喀斯特地貌广泛存在道路桥梁工程建设中，桥梁建筑需要采用桩基础，部分桩基需穿越溶洞，溶洞对桥梁桩基施工造成极大的危害，如施工处理不当，往往会发生卡钻、掉
钻、埋钻、塌陷等施工现象，导致桩基础施工周期长、成本高、事故频发，不仅会造成巨大的
经济损失，甚至还会危及现场作业人员的生命安全。如何有效减轻岩溶危害、保证岩溶地区
的桩基工程顺利进行，成为亟待解决的关键技术难题。

发明内容

[0004] 为了减轻岩溶危害、保证岩溶地区的桩基工程顺利进行，本申请提供高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，采用如下的技术方案：

[0005] 高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，包括以下施工步骤：

[0006] 步骤一、超前探测：采用地质雷达检测溶洞的位置、大小，并根据检测数据确定桩位；

[0007] 步骤二、钻机就位钻孔，根据地质雷达检测的溶洞状况采取适当施工方法如下：

[0008] （1）超前注浆凝结法：针对裂缝、小洞、小溶槽，采取注浆固结填补，针对溶度高度小于2m，采取碎石或干砂填充；

[0009] （2）回填片石加黏土反复冲孔法：针对溶洞高度在2m‑5m或溶洞漏浆状况时，采用黏土和片石的混合掺杂物填补，利用冲捶反复冲击钻孔，根据实际情况选择冲击和回填次
数；

[0010] （3）钢护筒跟进法：针对溶洞高度大于5m状况，采取钢护筒跟进的方法，每冲进6m沉放一节钢护筒；

[0011] 步骤三、置入钢筋笼：将钢筋笼竖直吊入桩孔内部；

[0012] 步骤四、桩孔注浆形成桩基：采用浇筑导管伸入桩孔内部注浆。

[0013] 通过采用上述技术方案，采用地质雷达在施工前检测溶洞状况，掌握溶洞的大小，针对裂缝、小洞、小溶槽的地质，采用直接注浆方式保证桩基周围环境，若发生溶洞漏浆状
况时，采用黏土和片石混合填补，并结合冲捶冲击，反复填充加冲孔，使桩基的护壁更加坚
固，针对特殊溶洞发育规模大、溶洞内充填物不密实、地下水丰富、洞高大于5m的地质，采用
钢护筒跟进的方式，防止泥浆流失造成塌孔或地面塌陷，便于钻孔成型，降低桩基施工过程
中出现卡钻、掉钻、埋钻、塌陷等施工现象，减轻岩溶危害、保证岩溶地区的桩基工程顺利进
行。

[0014] 优选的，在所述步骤二中的施工方法还包括有旋喷桩加固法：针对粉砂层、圆砾层塌孔的状况，采用瑞雷波检测并记录施桩点，相邻施桩点的纵横间距为2m‑3m，钻杆钻进至
粉砂层、圆砾层以下2m后停止，喷浆并旋转提升，待浆面不再下沉转移到下一施桩点。

[0015] 通过采用上述技术方案，针对粉砂层、圆砾层存在塌孔的状况，采用旋喷桩在桩基周围环境加固，保证桩基周围环境的稳定性，减少塌孔、漏沙、漏浆的现象。

[0016] 优选的，在所述步骤三中，所述钢筋笼包括若干钢圈和若干条筋，若干所述条筋环向排布设置，所述钢筋套设且固定于若干条筋的外侧，所述钢筋笼的外径与钢护筒的内径
相差15cm‑20cm。

[0017] 通过采用上述技术方案，钢筋笼安装时，钢筋笼与钢护筒之间的间距，可以保证钢筋笼顺利滑入桩孔内部，避免钢筋笼对钢护筒造成碰撞，从而使桩基侧壁发生松散。

[0018] 优选的，所述钢筋笼的内侧设置有若干环向排布的立筋，所述立筋沿长度方向转动设置有若干插条，所述插条的中部与相对应钢圈转动连接，所述插条的长度为20cm‑
30cm，所述钢筋笼设置有对立筋进行上下限位的定位组件。

[0019] 通过采用上述技术方案，安装钢筋笼时，将立筋向上移动到最大限度，使插条翻转到竖直状态，插条不伸出钢筋笼，使钢筋笼可以顺利滑入桩孔内部；由于钢筋笼与钢护筒之
间的间隙较大，为了加强钢筋笼与桩基混凝土的结合强度，采用立筋上下位移以推动插条
绕钢圈做翻转运动，使插条可以翻转到水平状态，从而使插条可以伸出钢筋笼，利用定位组
件将立筋与钢筋笼固定，插条可以加强钢筋笼外侧与混凝土的结合强度，加强桩基强度，避
免桩基发生断桩的风险。

[0020] 优选的，所述定位组件包括上挡环和下挡环，所述下挡环设置于钢筋笼的底部，所述上挡环通过抵紧组件可拆卸设置于钢筋笼的顶部，当所述插条水平设置时，所述立筋的
顶部和底部分别抵接于上挡环和下挡环。

[0021] 通过采用上述技术方案，将钢筋笼置入桩孔内部后，将立筋调整到指定位置使插条翻转到处于水平状态，此时插条可以伸出钢筋笼，插条可以加强钢筋笼外侧与桩基混凝
土结合的强度，立筋的底部通过与下挡环相抵接实现限位，利用抵紧组件将上挡环移动到
与立筋顶部相抵的位置，使上挡环对立筋的顶部进行限位。

[0022] 优选的，所述抵紧组件包括若干环向连接于上挡环外侧边的连接筋、设置于连接筋远离上挡环的套环和螺纹穿设于套环的螺栓，所述套环套设于相对应的条筋，所述螺栓
的端部与条筋相抵紧。

[0023] 通过采用上述技术方案，将上挡环与钢筋笼相固定时，将套环套接在相对应的条筋外侧，将上挡环移动到指定位置后，将螺栓拧紧，利用螺栓抵紧在条筋的侧壁，从而将上
挡环与钢筋圈相固定。

[0024] 优选的，当所述插条处于竖直状态且立筋向上移动到最大限度时，若干所述立筋围合形成的内径与上挡环的外径相等。

[0025] 通过采用上述技术方案，将钢筋圈放入桩孔的过程中，为了避免插条阻碍钢筋笼的安装，将立筋向上推动到最大限度，随后将上挡环移动到若干立筋之间，使上挡环可以限
制立筋向下位移，从而使插条可以保持竖直状态，便于钢筋笼的安装。

[0026] 优选的，在所述步骤一中，超前探测采用一桩一探。

[0027] 通过采用上述技术方案，采取一桩一探的探测方式，可以提高对溶洞位置、大小、分布和漏浆状况判断的准确性，同时可以节省施工时间。

[0028] 综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

[0029] 1.采用地质雷达在施工前检测溶洞状况，掌握溶洞的大小，针对裂缝、小洞、小溶槽的地质，采用直接注浆方式保证桩基周围环境，若发生溶洞漏浆状况时，采用黏土和片石
混合填补，并结合冲捶冲击，反复填充加冲孔，使桩基的护壁更加坚固，针对特殊溶洞发育
规模大、溶洞内充填物不密实、地下水丰富、洞高大于5m的地质，采用钢护筒跟进的方式，防
止泥浆流失造成塌孔或地面塌陷，便于钻孔成型，降低桩基施工过程中出现卡钻、掉钻、埋
钻、塌陷等施工现象，减轻岩溶危害、保证岩溶地区的桩基工程顺利进行；

[0030] 2.钢筋笼安装时，钢筋笼与钢护筒之间的间距，可以保证钢筋笼顺利滑入桩孔内部，避免钢筋笼对钢护筒造成碰撞，从而使桩基侧壁发生松散；

[0031] 3.安装钢筋笼时，将立筋向上移动到最大限度，使插条翻转到竖直状态，插条不伸出钢筋笼，使钢筋笼可以顺利滑入桩孔内部；由于钢筋笼与钢护筒之间的间隙较大，为了加
强钢筋笼与桩基混凝土的结合强度，采用立筋上下位移以推动插条绕钢圈做翻转运动，使
插条可以翻转到水平状态，从而使插条可以伸出钢筋笼，利用定位组件将立筋与钢筋笼固
定，插条可以加强钢筋笼外侧与混凝土的结合强度，加强桩基强度，避免桩基发生断桩的风
险。

附图说明

[0032] 图1是本申请实施例中的钢筋笼置入桩孔后的整体结构示意图；

[0033] 图2是本申请实施例中的钢筋笼置入桩孔后的剖面结构示意图；

[0034] 图3是本申请实施例中的钢筋笼置入桩孔前的整体结构示意图；

[0035] 图4是本申请实施例中的钢筋笼置入桩孔前的剖面结构示意图。

[0036] 附图标记说明：1、钢筋笼；11、钢圈；12、条筋；2、上挡环；21、连接筋；211、套环；212、螺栓；3、下挡环；4、立筋；41、插条。

具体实施方式

[0037] 以下结合附图1‑4对本申请作进一步详细说明。

[0038] 实施例1

[0039] 本申请实施例公开高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，具体以宜彝高速公路为例，起点位于宜宾市筠连县桐榜村西南侧的峰岩槽，终点位于宜宾市筠连县蒿
坝镇锅圈岩南侧的川滇界，岩性主要为灰岩、泥质灰岩、白云质灰岩、泥灰岩等。本工程桥梁
采用桩基础，部分桩基需穿越溶洞。参照图1，施工工艺包括以下步骤：

[0040] 步骤一、超前探测：

[0041] 由于喀斯特地区地层结构复杂，裂隙发育，溶洞的位置、大小、深浅变化多，岩溶区的地质勘察，在勘察设计阶段难以完全勘察清楚岩溶实际情况，勘察误判率较高，故在施工
过程中，对图纸上显示桩基需穿越多层、深层溶洞，采取一桩一探，一桩一分析，以确定溶洞
深度、高度情况。

[0042] 对桩位进行测量放样，测试线设置为三条，测试线与桥梁若干个桩基的排布路径相互平行，三条测试线分别位于桩基位置以及若干桩基排布路径的相对两侧距离6m位置，
测试线的长度为30m。测试时，工作人员手持地质雷达天线沿测线从左至右移动测试，测试
过程中天线应紧贴地面且匀速前进。

[0043] 对测试后的地质雷达数据进行分析处理，然后依据地质雷达探测数据分析确定溶洞大小和深度，并根据溶洞的位置和大小确定桩基位置。

[0044] 步骤二、钻机就位桩基位置进行钻孔，根据地质雷达检测到的溶洞状况及钻孔状况采取适当施工方法如下：

[0045] （1）超前注浆凝结法：钻孔过程中，针对裂缝、小洞、小溶槽的状况，可直接采取注浆固结填补，保证桩基周围的环境完整，在填充浆固结后再直接冲孔；针对溶洞高度小于2m
的情况，预先采取碎石或干砂填充，随后注浆或直接灌注混凝土固结，保证桩基周围的环境
完整，在填充物质固结后再直接冲孔，上述处理可防止钻孔时出现塌孔、卸浆等隐患。

[0046] （2）回填片石加黏土反复冲孔法：若溶洞高度范围在2m‑5m范围时或钻孔过程发生溶洞漏浆现象时，采取及时填补粘土和片石按质量比为5:4的混合掺杂物，将填充物挤压密
实，待漏浆出堵住后继续钻孔，同时用冲捶多次冲击钻孔，如此反复冲击并回填混合掺杂
物，根据实际情况选择冲击和回填的施工次数，从而使桩孔的护壁更加坚固，便于钻孔成
型。

[0047] （3）钢护筒跟进法：针对溶洞发育规模大、溶洞内填充物不密实且洞高大于5m的状况时，为防止桩基泥浆流失造成塌孔或地面坍塌，同时降低混凝土桩基因自重大而击穿护
壁造成短桩的风险，采取钢护筒跟进的方法。

[0048] 将护筒埋入对应的桩位，钢护筒与桩位的中心对齐，钢护筒的节段长度为6m，钢护筒的直径大于桩孔径10cm‑15cm，每冲进约6m的深度则沉放一节钢护筒，将钢护筒震动下沉
到已钻成的桩孔内，以保证桩周土体的稳定性，使钻机可正常钻进，为保证钢护筒顺利下
滑，桩孔要求保持竖直、无歪斜或缩颈。

[0049] 步骤三、参照图1，置入钢筋笼1：根据桩孔的内径提前制备钢筋笼1，钢筋笼1的外径与钢护筒的内径相差15cm‑20cm，利用起重机将钢筋笼1起吊到竖直状态，且位于桩孔的
正上方位置，钢筋笼1沉入桩孔内部过程中，避免钢筋笼1碰壁。

[0050] 参照图1和图2，在本实施例中，钢筋笼1包括若干钢圈11和若干条筋12，若干条筋12环向排布设置，钢圈11套设于若干条筋12外侧，若干钢圈11沿条筋12的长度方向排布设
置，钢圈11与条筋12焊接固定。钢筋笼1且位于若干条筋12的内侧设置有若干立筋4，若干立
筋4环向排布设置，立筋4的长度小于条筋12的长度。立筋4朝向条筋12的一侧沿长度方向转
动连接有若干插条41，插条41与钢圈11一一对应，插条41的中部与相对应钢圈11铰接，立筋
4上下位移，可推动插条41绕相对应钢圈11的铰接点做旋转运动，使插条41远离立筋4的一
端可以收合在钢筋笼1内侧或伸出钢筋笼1的外侧。

[0051] 参照图3和图4，将钢筋笼1滑入桩孔内的过程中，立筋4向上移动到最大限度，使插条41翻转到竖直状态，插条41不伸出钢筋笼1，钢筋笼1与护筒之间的间距可供钢筋笼1顺利
滑入桩孔内部，减少碰撞。将钢筋笼1置入桩孔内部后，推动立筋4向下滑动到指定位置，使
插条41翻转到水平状态，插条41远离立筋4的一端伸出钢筋笼1，可以增大钢筋笼1与水泥的
结合强度。插条41的长度限定为20cm‑30cm，在本实施例中优选为25cm，可以避免插条41的
长度过长而与护筒形成阻挡。

[0052] 钢筋笼1内设置有对立筋4进行上下限位的定位组件，定位组件包括上挡环2和下挡环3，下挡环3固定于钢筋笼1的底部，上挡环2通过抵紧组件可拆卸安装于钢筋笼1的顶
部。当插条41的长度方向与钢筋笼1的轴线相垂直时，此时插条41处于水平状态，下挡环3与
若干立筋4的底端相抵，对立筋4的底部进行限位，上挡环2与若干立筋4的顶端相抵，对立筋
4的顶部进行限位，使插条41可以稳定保持水平状态。

[0053] 抵紧组件包括若干连接筋21、若干套环211和若干螺栓212，若干连接筋21的一端环向连接于上挡环2的外周边，连接筋21与条筋12一一对应，套环211固定于连接筋21远离
上挡环2的一端，套环211滑动套设于相对应条筋12的外侧，螺栓212与套环211一一对应，螺
栓212螺纹穿设于相对应的套环211，螺栓212的端部与相对应的条筋12侧壁抵紧，从而将上
挡环2与钢筋笼1相固定。

[0054] 当立筋4向上移动到最大限度使插条41处于竖直状态时，若干立筋4围合形成的圆内径与上挡环2的外径相等。

[0055] 钢筋笼1安装时，将立筋4向上提起使插条41处于竖直状态，将上挡环2移动到若干立筋4的内侧，使上挡环2的外径对若干立筋4进行限位，上挡环2通过抵紧组件与钢筋笼1相
固定，插条41不伸出钢筋笼1，钢筋笼1可以顺利滑入桩孔内部。将钢筋笼1放入桩孔内部后，
解除上挡环2对立筋4的固定，推动立筋4向下移动到与下挡环3相抵位置，使插条41翻转到
水平状态，插条41可以伸出钢筋笼1，从而避免钢筋笼1与钢护筒之间的空隙过大而影响钢
筋笼1与混凝土的结合强度，同时插条41保持钢筋笼1在桩孔内的稳定性。

[0056] 步骤四、桩孔注浆形成桩基：利用浇筑导管伸入桩孔内部灌注混凝土，上挡环2和下挡环3不阻碍浇筑导管伸入桩孔内部，混凝土坍落度控制在20px‑450px为宜，浇筑导管保
持密闭良好，浇筑混凝土需连续且快速。

[0057] 实施例2

[0058] 本申请实施例公开高速公路桥梁桩基穿越超大及多层溶洞施工工艺，与实施例1的区别在于，在步骤二的施工方法中还包括：

[0059] 旋喷桩加固法：针对粉砂层、圆砾层塌孔的状况，采用旋喷桩加固方案，根据瑞雷波检测并记录施桩点，相邻施桩点的纵横间距为2m‑3m，高压旋喷桩机对位调整进行引孔，
钻杆旋转钻进至粉砂层、圆砾层以下2m后停止，开始喷浆并同时旋转提升，提升速度控制在
10cm/min‑20cm/min，旋转速度控制在15r/min‑20r/min，待浆面不再下沉后，高压旋喷机的
钻杆转移到下一施桩点，重复上述步骤，完成旋喷桩加固施工。

[0060] 以上均为本申请的较佳实施例，本实施例仅是对本申请做出的解释，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申
请的保护范围之内。