一種溶洞封堵結(jié)構(gòu)的制作方法

本實(shí)用新型涉及一種用于樁基在可溶巖地層成孔施工中，鉆遇大流速管道型巖溶或孔樁周邊發(fā)育深大溶洞時(shí)進(jìn)行封堵處理的一種技術(shù)，屬于樁基施工溶洞封堵成孔技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

我國(guó)西南地區(qū)巖溶極其發(fā)育。在巖溶地區(qū)市政領(lǐng)域樁基成孔中，目前大量采用旋挖鉆成孔技術(shù)。旋挖鉆在鉆遇巖溶時(shí)，會(huì)出現(xiàn)掉鉆、塌孔等，現(xiàn)場(chǎng)通常采用灌注混凝土進(jìn)行處理。但在鉆遇大流速巖溶管道或較大溶洞時(shí)，灌注的混凝土往往超方嚴(yán)重，造成成本增加，如圖1和圖2所示。

目前在巖溶地區(qū)樁基成孔過(guò)程中鉆遇巖溶時(shí)，主要采用混凝土封堵法、鋼護(hù)筒封隔法，以及在堵漏止水方面應(yīng)用的模袋灌漿法和化學(xué)灌漿法。對(duì)大流速巖溶管道或較大溶洞，使用混凝土封堵法往往灌注量超方嚴(yán)重，成本較大且效果較差；對(duì)鋼護(hù)筒封隔法由于鋼護(hù)筒無(wú)法回收且現(xiàn)場(chǎng)施工工藝復(fù)雜，使用并不多見(jiàn)；模袋灌漿對(duì)土工布袋的縫合、現(xiàn)場(chǎng)灌漿設(shè)備及工藝均有一定要求，另外模袋對(duì)水泥漿液在溶洞中的體積外擴(kuò)存在制約，旋挖鉆在鉆穿該段固結(jié)體后，其密封性及強(qiáng)度均較難得到保障，管道水可通過(guò)結(jié)石體與縫壁之間的間隙繼續(xù)流向樁體，造成灌注混凝土?xí)r發(fā)生離析；化學(xué)灌漿法施工工藝較復(fù)雜，對(duì)漿液凝固時(shí)間控制要求高，且化灌材料多對(duì)環(huán)境存在污染。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于為了解決現(xiàn)有技術(shù)中旋挖鉆成孔時(shí)存在的問(wèn)題，提供一種樁基成孔鉆遇巖溶的溶洞封堵結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的：在孔內(nèi)溶洞位置預(yù)先回填一部分巖屑，然后使化學(xué)漿液水玻璃與砼中的水泥發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，加速其硬化過(guò)程，同時(shí)利用大體積的物體及網(wǎng)狀聯(lián)接物形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，對(duì)硬化過(guò)程中的砼產(chǎn)生一定的保護(hù)和牽拉固定作用，使砼在孔樁內(nèi)溶洞及其外圍較小范圍內(nèi)充填并快速形成硬化固結(jié)體，形成封堵效果。

本實(shí)用新型的溶洞封堵包括如下步驟：

步驟1：將若干個(gè)裝滿20%濃度的水玻璃的塑料壺，用塑料繩將各塑料壺口進(jìn)行串聯(lián)在一起，并裝入網(wǎng)狀針織袋，并封口扎住，形成溶洞封堵組合體；

步驟2：將孔口挖樁產(chǎn)生的巖屑及碎塊石使用旋挖鉆回填至孔內(nèi)；

步驟3：在孔內(nèi)回填碎屑體逐步下沉至溶洞頂板位置時(shí)，通過(guò)砼泵向孔內(nèi)泵入砼；

步驟4：待孔內(nèi)砼面下沉至溶洞頂部以上1m高度處時(shí)，將溶洞封堵組合體放入到孔內(nèi)砼面；

步驟5：下入旋挖鉆至相應(yīng)位置，利用旋挖鉆的鉆頭將溶洞封堵組合體進(jìn)行垂直搗破，并同時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行攪拌混合；

步驟6：觀測(cè)孔內(nèi)的砼面是否下降或直接漏失；

步驟7：若砼面10分鐘內(nèi)未出現(xiàn)明顯下降，則等待0.5小時(shí)后直接繼續(xù)鉆穿該段封堵層，并往下部鉆；若砼面出現(xiàn)緩慢下降，則繼續(xù)泵入砼；若出現(xiàn)明顯下降并塌至溶洞底板，則重復(fù)步驟3、4、5。

本實(shí)用新型采用的溶洞封堵結(jié)構(gòu)是這樣的：它是由兩個(gè)以上的塑料壺用塑料繩將壺口綁扎串聯(lián)在一起并裝入網(wǎng)狀針織袋中形成的溶洞封堵組合體，塑料壺中裝滿20%濃度的水玻璃。

本實(shí)用新型的適用條件：混凝土灌注樁樁基成孔中，鉆遇巖溶水流速較高的巖溶管道或孔樁側(cè)壁發(fā)育較大溶洞，采用混凝土灌注超方嚴(yán)重的條件下使用。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)：（1）在孔底破碎裝有水玻璃的物體，使其與砼中的水泥漿液在孔內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成固結(jié)體，減少了管道水流對(duì)漿液的沖刷流失量；（2）在回填開(kāi)挖巖屑于洞底沉積的基礎(chǔ)上，水玻璃-砼在混合固結(jié)過(guò)程中，對(duì)孔樁溶洞外圍一定范圍形成充填，有利于孔樁側(cè)壁的封隔止水；（3）主要材料及設(shè)備均取之于現(xiàn)場(chǎng)，施工方便，使用成本低，滿足市政工程工期緊張的要求；（4）原材料均無(wú)毒性，對(duì)環(huán)境友好。

附圖說(shuō)明

圖1展示了現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施時(shí)因孔壁周邊發(fā)育大型溶洞，灌砼漏失嚴(yán)重；

圖2展示了現(xiàn)有技術(shù)實(shí)施時(shí)因地下巖溶管道水沖刷帶走砼；

圖3展示了本實(shí)用新型的溶洞封堵組合體的材料組成及組合示意簡(jiǎn)圖；

圖4展示了本實(shí)用新型實(shí)施的原理：砼固化聚結(jié)呈局塊狀形成封堵作用；

圖5展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：泵入砼發(fā)生漏失，繼續(xù)灌注超方嚴(yán)重；

圖6展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：回填孔樁開(kāi)挖產(chǎn)生的巖屑及巖塊體至洞頂1~2m；

圖7展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：回填料發(fā)生沉降后，泵入砼至洞頂上2m；

圖8展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：下入封堵組合體；

圖9展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：旋挖鉆破壞封堵組合體、漿液外泄；

圖10展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：泵送砼至孔內(nèi)，水玻璃與砼發(fā)生速凝，并于編織袋、塑料壺發(fā)生膠結(jié)，硬化形成塊體；

圖11展示了本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)：鉆穿溶洞段的硬化固結(jié)體，繼續(xù)鉆進(jìn)成孔；

附圖標(biāo)記說(shuō)明：1-水玻璃，2-塑料壺，3-塑料繩，4-針織袋，5-大型溶洞，6-孔，7-砼，8-砼泵，9-巖屑及巖塊石，10-旋挖鉆，11-溶洞封堵組合體，12-巖溶管道。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。

如圖3所示，本實(shí)用新型的實(shí)施需要使用到一種溶洞封堵組合體11，該溶洞封堵組合體11是由三個(gè)塑料壺2用塑料繩3將壺口綁扎串聯(lián)在一起并裝入網(wǎng)狀針織袋4中形成的，塑料壺2中裝滿20%濃度的水玻璃1（Na2O·nSiO2）（說(shuō)明：即將水玻璃濃度40Be,模數(shù)為2.4進(jìn)行稀釋）。

本實(shí)用新型主要基于以下原理實(shí)現(xiàn)孔樁溶洞封堵：

（1）將前期挖樁過(guò)程中產(chǎn)生的巖屑及巖塊石9回填至孔6內(nèi)一定高度，其在巖溶管道12或大型溶洞5底部形成沉淀堆積，在管道水流作用下，會(huì)分散至孔樁外圍附近。該過(guò)程形成初次回填封堵。

（2）水玻璃1與砼7中的水泥漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生速凝效果，砼7硬化速度極快。可對(duì)散體狀態(tài)的砼7產(chǎn)生膠結(jié)“成塊”作用。砼7塊體對(duì)管道水流具有抗沖刷作用，且體積越大沉積充填作用越好。由于呈塊體及流體狀的砼7量極大，迅速充填與底部及溶洞周邊。

水玻璃與水泥漿液水化析出的氫氧化鈣發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：

（2）破碎的塑料壺2及針織袋4在砼7加速膠結(jié)過(guò)程中，由于自身包裹其中，可對(duì)各砼7的膠結(jié)塊體繼續(xù)形成嵌固交聯(lián)作用，有利于形成更大塊體；同時(shí)由于塑料壺2自身具有一定的不規(guī)則形狀，可在溶洞狹窄端口形成嵌固，減緩漿液的流失速度。網(wǎng)狀針織袋4也具有類似的作用。

（3）由于水玻璃1為液態(tài)，具有較好的流動(dòng)性，在塑料壺2破壞過(guò)程中發(fā)生泄流，可對(duì)溶洞孔壁、回填碎渣及后續(xù)泵入的砼7均具有一定粘接固化作用；由于水玻璃1量大且流散程度好，有利于逐步形成更大塊體的砼塊體。

（4）形成的砼7塊體越大，管道水作用或其自身重力作用對(duì)其移位難度越大，可逐漸在孔6內(nèi)溶洞位置及其外圍小范圍形成巨大塊體，并最終在孔樁溶洞段形成封堵。如圖4所示。

本實(shí)用新型首先利用挖樁產(chǎn)生的巖屑回填形成初步回填封堵，然后利用水玻璃1與砼7中水泥漿液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生快速硬化，膠結(jié)成塊，同時(shí)繼續(xù)與材料組成中的其他塑料壺2及針織袋4發(fā)生物理交聯(lián)作用，形成更大塊體進(jìn)而最終封堵孔內(nèi)溶洞。

本實(shí)用新型實(shí)施時(shí)，施工工藝如下：

（1）當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁基成孔施工中，發(fā)生如圖5所示的泵入砼發(fā)生漏失，繼續(xù)灌注超方嚴(yán)重的情況下，準(zhǔn)備若干個(gè)裝滿20%濃度水玻璃1的塑料壺2，用塑料繩3將各塑料壺2的壺口口進(jìn)行串聯(lián)在一起，并裝入網(wǎng)狀針織袋4，并封口扎住，形成溶洞封堵組合體11，如圖3所示。

（2）首先將孔口挖樁產(chǎn)生的巖屑及碎塊石9使用旋挖鉆10回填至孔內(nèi)，高度控制在距離溶洞洞口以上1~2m，如圖6所示。

（3）在孔內(nèi)回填碎屑體逐步下沉至溶洞頂板位置時(shí)，通過(guò)砼泵8向孔內(nèi)泵入砼7，其高度控制在距離溶洞頂部以上2m，如圖7所示。

（4）待孔內(nèi)砼面下沉至溶洞頂部以上1m高度處時(shí)，將裝有水玻璃1的塑料壺2的網(wǎng)狀針織袋4放入到孔6內(nèi)砼面，泵送砼7至孔6內(nèi)，水玻璃1與砼7發(fā)生速凝，并于針織袋4、塑料壺2發(fā)生膠結(jié)，硬化形成塊體，如圖8、圖10所示。

（5）下入旋挖鉆10至相應(yīng)位置，利用旋挖鉆10鉆頭將溶洞封堵組合體11進(jìn)行垂直搗破，并同時(shí)旋轉(zhuǎn)鉆頭進(jìn)行攪拌混合，約5分鐘后起鉆，如圖9所示。

（6）觀測(cè)孔6內(nèi)的砼面是否下降或直接漏失；

（7）若10分鐘內(nèi)未出現(xiàn)明顯下降，則等待0.5小時(shí)（根據(jù)水玻璃與水泥的固結(jié)硬化時(shí)間確定）后可直接繼續(xù)鉆穿該段封堵層，并往下部鉆，如圖11所示；若砼面出現(xiàn)緩慢下降，可繼續(xù)泵入砼7至孔6內(nèi)溶洞頂部以上2m；若出現(xiàn)明顯下降并塌至溶洞底板，此時(shí)可重復(fù)上述（3）、（4）、（5）步驟。

當(dāng)然，以上只是本實(shí)用新型的具體應(yīng)用范例，本實(shí)用新型還有其他的實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型所要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。