本发明专利技术属于地基与基础工程技术领域，具体为一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置及混凝土墩柱施工方法，截水围堰装置，包括由内到外依次同轴设置的混凝土输送钢管、环形水泥注浆管、环形水玻璃注浆管和挡水帘，挡水帘为由柔性材料制成的锥形筒结构，挡水帘的小口端固定套装在环形水玻璃注浆管的下端部；挡水帘内设置有伞形骨架，伞形骨架受压向外打开以撑开挡水帘或受拉向内收缩以回收挡水帘。本发明专利技术通过该截水围堰装置可以实现动水环境中填充的灌浆材料在凝固前有一个局部范围的静水环境，填充的灌浆材料在静水环境中完成初凝，进而不会被水流冲走，从而形成强度高、稳定性好的灌注桩。好的灌注桩。好的灌注桩。
【技术实现步骤摘要】
一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置及混凝土墩柱施工方法
[0001]本专利技术属于地基与基础工程
，具体为一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置及混凝土墩柱施工方法。
技术介绍
[0002]溶洞是可溶性石灰岩中因喀斯特作用所形成的天然地下空间，溶洞发育规律性差，有些呈串珠状发育，溶洞规模差异巨大，在许多情况下，溶洞中充满流动的水，水泥类充填材料容易被水流冲走。中国是一个岩溶分布广泛的国家，中国的岩溶面积约占世界亚热带岩溶总面积的1/4。岩溶强烈发育地区，不适宜进行工程建设，但工程建设往往难以避开岩溶强烈发育场地，需要对其进行充填处理，以保证建筑物基础下溶洞顶板的稳定，避免溶洞坍塌，且保证处理后的溶洞顶板具有足够的承载力。目前常用的处理方式是在溶洞探测的基础上，钻孔将洞内填充灌满砂石和黏土、灌注水泥浆或混凝土，但在动水环境下，灌注的水泥浆、混凝土甚至是水泥和水玻璃配比的双液浆在未凝固前就被水流冲走了，对于充填的砂石和黏土等松散材料的细颗粒则更容易被水流冲走，材料消耗损失大，甚至达不到充填和固结效果。充填完成后，需要再重新钻机成孔，施工混凝土灌注桩，由于水流的冲刷，充填体的水泥浆等胶凝材料被冲走，充填体中留下的粗颗粒物呈松散状，钻孔易坍塌，桩的充盈系数大，灌注桩的混凝土材料消耗量大，成本不可控，施工工序多，工期较长。
技术实现思路
[0003]为解决上述
技术介绍
中的问题，本专利技术提供一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置及混凝土墩柱施工方法，通过该截水围堰装置可以实现动水环境中填充的灌浆材料在凝固前有一个局部范围内的静水环境，填充的灌浆材料在静水环境中完成初凝，进而不会被水流冲走；且通过该施工方法在设计布置的位置上形成独立的支承墩柱或一圈相互搭接支承墩柱形成的封闭围堰，而不需要将整个巨大的溶洞灌注充满填充材料。
[0004]本专利技术的第一个目的是提供一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，包括由内到外依次同轴设置的混凝土输送钢管、环形水泥注浆管、环形水玻璃注浆管和挡水帘，其中：
[0005]挡水帘为由柔性材料制成的锥形筒结构，挡水帘的小口端固定套装在环形水玻璃注浆管的下端部，挡水帘的大口端向下延伸；
[0006]挡水帘内设置有伞形骨架，伞形骨架受压向外打开以撑开挡水帘或受拉向内收缩以回收挡水帘。
[0007]进一步的，伞形骨架包括沿挡水帘的内圆锥面周向间隔分布的多个上弦支撑杆、与每个上弦支撑杆中部铰接连接的下弦支撑杆，所有下弦支撑杆的下端铰接连接。
[0008]进一步的，上弦支撑杆和下弦支撑杆通过第一铰接点铰接，第一铰接点上还铰接有水平支撑杆，伞形骨架的中心还设有与水平支撑杆位于同一水平面的水平套筒，水平支
撑杆的自由端滑动设置在水平套筒内；水平支撑杆上套装有弹簧，弹簧的一端固定在第一铰接点处，另一端固定在水平套筒内。
[0009]进一步的，上弦支撑杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，第一支撑杆向挡水帘的小口端延伸，第二支撑杆向挡水帘的大口端延伸，第一支撑杆和第二支撑杆在第一铰接点处铰接。
[0010]进一步的，挡水帘的材料为橡胶皮或防水帆布。
[0011]本专利技术的第二个目的是提供一种混凝土墩柱施工方法，施工方法基于上述的截水围堰装置实现，包括以下步骤：
[0012]S1、测量放线，桩孔中心定位：将专用跟管钻机移到桩位，安装钢护筒，吊装钻杆并连接钻头。
[0013]S2、桩孔钻进：正转钻机动力头进行钻进，渣土通过钻杆的螺旋叶片带出孔口，同时清理孔口渣土，钢护筒在动力头和开口夹钳的夹持导向下随钻杆同步下沉，直至钻穿溶洞的顶板；
[0014]S3、截水围堰施工：反转钻头，提升钻杆，下放并接长混凝土输送钢管，同时将环形水泥注浆管、环形水玻璃注浆管及挡水帘收紧后固定在混凝土输送钢管上同步下放至溶洞底部，并将混凝土泵送车的橡胶管与混凝土输送钢管连接，环形水泥注浆管和环形水玻璃注浆管分别与其注浆泵连接；
[0015]S4、向混凝土输送钢管、环形水泥注浆管和环形水玻璃注浆管分别注入清水，在水压的作用下清洗管路，并对溶洞内的填充物进行清洗。
[0016]S5、伞形骨架接触溶洞底部后，向下对伞形骨架施压使挡水帘在溶洞中完全张开，启动混凝土泵，经混凝土输送钢管向溶洞内泵入混凝土，同时启动水泥浆注浆泵和水玻璃注浆泵向溶洞内泵入水泥浆和水玻璃，溶洞底泵出的混凝土向四周流动扩散，并与环形水泥注浆管喷出的水泥浆和环形水玻璃注浆管喷出的水玻璃在挡水帘边缘混合，向外流动一定距离后凝固，形成外壳先凝固、内芯后凝固的锥台形混凝土墩柱。
[0017]S6：向溶洞内连续泵送混凝土、水泥浆及水玻璃，同时提升混凝土输送钢管、环形水泥注浆管和环形水玻璃注浆管，当灌注混凝土达到溶洞顶板500mm～1000mm高度时，停止泵送混凝土，此时在溶洞内形成连续浇筑的锥台形混凝土墩柱。
[0018]S7、将混凝土输送钢管、环形水泥浆注浆管、环形水玻璃注浆管和挡水帘完全提升至地面，用清水冲洗干净。
[0019]S8、重复步骤S1
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S7在溶洞内形成多个锥台形混凝土墩柱。
[0020]进一步的，当有上下两层溶洞时，在第一层溶洞中的混凝土墩柱初凝后，将钻头对准桩孔中心继续向下钻进，直至打穿第二层溶洞的顶板，重复步骤S1
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S7，在第二层溶洞内形成多个锥台形混凝土墩柱的浇筑。
[0021]进一步的，锥台形混凝土墩柱呈双层结构，内芯为混凝土结构，外壳为混凝土及水泥浆、水玻璃的混合体结构。
[0022]优选的，当施工直径2.0m以上的大直径灌注桩时，在步骤S8中形成的多个锥台形混凝土墩柱环形布置，且相互搭接咬合形成中空封闭的截水围堰。
[0023]进一步的，在步骤S2中，开口夹钳包括两个铰接连接的弧形活动夹钳片、固定在弧形活动夹钳片内侧的硬橡胶夹片、以及驱动两个弧形活动夹钳片夹紧或松开钢护筒的伸缩
油缸。
[0024]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0025]本专利技术提供的串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置及混凝土墩柱施工方法，利用挡水帘局部封水，水泥浆和水玻璃双液注浆与混凝土在挡水帘周边混合形成快速凝固的混凝土锥台形保护外壳，保护从混凝土输送钢管中泵出的混凝土在压力作用下向四周扩散时不被水流冲走，而且不必将整个溶洞灌浆充填满，可以大幅度减少溶洞处理的材料消耗量；如果单个混凝土支承墩柱的直径比桩径大20％以上，在单个混凝土墩柱的中心施工灌注桩。对于大直径灌注桩，通过施工环形布置的多个相互咬合的锥台形混凝土墩柱，可以为直径2.0m以上的大直径灌注桩施工提供截水围堰。本专利技术可减少材料消耗，降低工程造价；同时，本专利技术施工设备机械化程度高，相比传统技术和已公开专利技术的溶洞处理方法，降低造价30％以上，缩短工期20％～30％。
附图说明
[0026]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，其特征在于，包括由内到外依次同轴设置的混凝土输送钢管、环形水泥注浆管、环形水玻璃注浆管和挡水帘，其中：所述挡水帘为由柔性材料制成的锥形筒结构，所述挡水帘的小口端固定套装在所述环形水玻璃注浆管的下端部，所述挡水帘的大口端向下延伸；所述挡水帘内设置有伞形骨架，所述伞形骨架受压向外打开以撑开所述挡水帘或受拉向内收缩以回收所述挡水帘。2.根据权利要求1所述的串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，其特征在于，所述伞形骨架包括沿所述挡水帘的内圆锥面周向间隔分布的多个上弦支撑杆、与每个所述上弦支撑杆中部铰接连接的下弦支撑杆，所有所述下弦支撑杆的下端铰接连接。3.根据权利要求2所述的串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，其特征在于，所述上弦支撑杆和下弦支撑杆通过第一铰接点铰接，所述第一铰接点上还铰接有水平支撑杆，所述伞形骨架的中心还设有与所述水平支撑杆位于同一水平面的水平套筒，所述水平支撑杆的自由端滑动设置在水平套筒内；所述水平支撑杆上套装有弹簧，所述弹簧的一端固定在所述第一铰接点处，另一端固定在所述水平套筒内。4.根据权利要求2所述的串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，其特征在于，所述上弦支撑杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆向所述挡水帘的小口端延伸，所述第二支撑杆向所述挡水帘的大口端延伸，所述第一支撑杆和第二支撑杆在所述第一铰接点处铰接。5.根据权利要求1所述的串珠状溶洞动水环境中的截水围堰装置，其特征在于，所述挡水帘的材料为橡胶皮或防水帆布。6.一种混凝土墩柱施工方法，其特征在于，所述施工方法基于权利要求1
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5中任一项所述的截水围堰装置实现，包括以下步骤：S1、测量放线，桩孔中心定位：将专用跟管钻机移到桩位，安装钢护筒，吊装钻杆并连接钻头。S2、桩孔钻进：正转钻机动力头进行钻进，渣土通过钻杆的螺旋叶片带出孔口，同时清理孔口渣土，钢护筒在动力头和开口夹钳的夹持导向下随钻杆同步下沉，直至钻穿溶洞的顶板；S3、截水围堰施工：反转钻头，提升钻杆，下放并接长混凝土输送钢管，同时将环形水泥注浆管、环形水玻璃注浆管及挡水帘收紧后固定在混凝土输送钢管上同步下放至...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐孟雄，陈航，胡贺松，
申请(专利权)人：广州建筑股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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