[发明专利]一种岩溶地基变刚度子母桩及其施工方法

说明书

本发明公开了一种岩溶地基变刚度子母桩及其施工方法。变刚度子母桩包括若干树根桩、土工格栅笼及固化土母桩；所述树根桩和土工格栅笼设置在固化土母桩内，固化土母桩置于岩溶地基的上覆软土层中，树根桩的上部位于土工格栅笼内，树根桩的轴线平行于土工格栅笼的轴线。本发明的岩溶地基变刚度子母桩单桩承载力高、桩身受力合理、用材少、施工简单、无需泥浆护壁、原岩土强度可利用、可设计成单柱单桩、成本低，可替代现有的嵌岩灌注桩应用于岩溶地基的桩基工程。

技术领域

本发明属于桩基技术领域，特别涉及一种岩溶地基变刚度子母桩及其施工方法。

背景技术

岩溶又称喀斯特，是指可溶性岩石在地表径流和地下水流的溶蚀和机械破坏作用下形成的一种地貌。岩溶在我国各省均有分布，按含可溶岩的地层分布面积计算，可达3.444×10⁶平方公里，占国土面积的1/3，岩溶形态各异，岩面起伏，顶板稳定性差，岩溶水的动态变化等特点是影响岩溶地区桩基稳定、工程质量及安全使用的重要因素。桩基施工时溶洞处理方案的不合理容易导致施工困难、成桩质量的缺陷，从而引起桩基失效、桩位移位垮塌等事故，因此，在岩溶地区桩基穿越溶洞时，充分了解溶洞对桩基的影响，并针对具体工程溶洞处理提出合理方案往往是施工的难点与重点。

岩溶地区溶洞对桩基的影响主要体现在如下几个方面：

1. 塌孔

造成塌孔的原因主要有：泥浆护壁失效和孔内水位负压。当溶洞的连通性比较强或覆盖层呈流塑性时，孔内浆液易流失，造成孔内液面高度降低，孔内外出现压力差，泥浆护壁失效，导致塌孔。以及当地下水位高于孔内水位，孔内水位产生负压，孔壁剥落，引起塌孔。

2. 钻孔偏斜

造成钻孔偏斜的原因主要有：岩层风化程度不均和溶洞壁两侧软硬不均、岩溶地区岩层条件复杂，风化程度不同，造成其软硬不均，当冲锤冲到此处时，两边进尺速度不一造成钻孔偏斜。此外，钻孔过程中，遇到充满填充物的溶洞，孔内泥浆不发生流失，施工人员很难发现溶洞的存在，而桩孔通过溶洞壁时，由于溶洞壁两侧软硬不均，导致钻孔偏斜。

3. 漏浆

造成漏浆的原因主要有：裂隙透水和溶洞不完全填充。岩溶地区地质条件复杂，地下水较丰富，当桩孔遇到有地下水流动的地层时，容易发生裂隙透水而导致漏浆。施工时，当钻孔打破溶洞顶板与溶洞相连，溶洞内无填充或半填充时，会产生大量漏浆。

4. 卡钻

造成卡钻的原因主要有：冲程选择不合理、石块坠落及孔壁不规则。若在钻进到离溶洞顶板很近时仍采用高冲程冲击，钻头在冲破溶洞顶板岩石之后，容易卡在溶洞顶板岩石的不同部位、或者在钻孔过程中遇到松动石块坠落于孔壁之间；以及钻进过程中将孔壁冲破时，由于钻头的抖动导致钻孔形状不规则，也会发生卡钻。

5. 桩基失效

造成桩基失效的原因主要有：溶洞岩面起伏和岩溶水动态变化。当桩基下存在溶洞或溶洞处理不完全时，由于溶洞岩面起伏，其上覆土层压缩性不均，导致桩基不均匀沉降，严重者导致桩基失效。同时，岩溶水的动态变化会对溶洞岩体以及桩身发生侵蚀，影响桩基使用效果。

对于上述问题，目前主要的处理方法有压力注浆法、回填法和钢护筒跟进法。

注浆法：当溶洞岩体破碎、裂隙发育，且溶洞内有流塑状填充物，可采用注浆法。

回填法：当溶洞壁较完整，连通性较差，地下水流较小，且溶洞内无填充或者半填充，以及要求工期较短，可采用回填法。

钢护筒跟进法：当溶洞易发生漏浆，与周边溶洞连通，顶板覆盖层性质较差，或者为防止钻孔偏斜等，均可采用钢护筒跟进法。

尽管有上述应对措施，岩溶地基桩基施工仍然是事故频发，混凝土灌注量严重超过预算的事情还是经常发生。此外钢护筒跟进深度过大，常导致钢护筒无法拔出。