CN113897995A - 一种矿山采空区域水厂地基处理方法 - Google Patents

Abstract

一种矿山采空区域水厂地基处理方法，涉及特殊地质地基处理技术领域，包括以下步骤：S1、打桩前装备：挖掘基础坑，浇筑钢筋混凝土井圈；S2、打筒：沿着钢筋混凝土井圈垂直打入外圈筒，并清理位于所述外圈筒内部的污泥、水体及杂石，平整底部；S3、打桩：在基础坑内垂直打入内部中空的桩体；S4、浇筑：于所述桩体的内部吊放钢筋笼，并于所述桩体内部灌注混凝土；S5、取筒：待桩体中的混凝土凝固后，于所述外圈筒内壁抵靠设置取筒机构，通过所述取筒机构牵引将所述外圈筒取出，重复利用；S6、桩机移位：移动打桩机及所述外圈筒至下一个桩点，重复上述步骤。本申请拥有用于形成良好内环境的外圈筒，且外圈筒以通过取筒结构取出，重复利用节省材料。

Description

一种矿山采空区域水厂地基处理方法

技术领域

本发明涉及特殊地质地基处理技术领域，尤其涉及一种矿山采空区域水厂地基处理方法。

背景技术

目前，我国社会和经济正处于快速发展阶段，国内建筑工程规模不断扩大，随着大批高层、超高层建筑林立栉比及大型公共基础设施的建设集中涌现，为了保证各方的基本要求，不断向地下发展，向地下要效益，深基坑工程施工愈显重要。同时随着建筑主体结构的增高，建筑物的埋置深度越深，由此对深基坑工程的施工质量要求随之提高。深基坑工程是高层、超高层建筑及大型公共基础设施施工中的重要环节，而深基坑围护技术更加是保证深基坑工程施工质量的关键。

随着大批土地被整合重新分配，许多特殊地质的土地得到新的规划，例如：矿场采空完之后，其矿业价值可能被抽空但土地面积依旧存在，若合理利用该面积，可以为国家节省功能性建筑土地应用面积。但是像矿场、农耕地这样的土质条件，重新利用伴随着大量打桩的困境，就矿场而言其碎石多，挖掘的坑洞多，甚至有些矿场可能与地下河已经连通，而农耕地土壤更多的是软土结构，上述两种地质结构在实际施工过程中，打桩时充盈系数过大，重新施工建设难度大，资金投入更高，而且在某些地方，矿场被挖空后，还可能在一段时间内被重新填土作为农用耕地，综合了上述两者所有的不利情况地质其实有很多，在现如今寸土寸金的环境下，针对这些可能会变成荒地的土地，如何加以利用就变成了城市基建中的重要工作。

例如：申请号为201710295401.8的中国发明专利公布了一种沉管灌注桩及其施工工艺，所述沉管灌注桩涉及桩尖、桩管、土工布袋、桩身和钢筋笼，工艺流程如下：桩尖就位；沉管；放入土工布袋；浇灌混凝土；吊放钢筋笼；拔管；成型。该申请避免了传统沉管灌注桩工艺中的颈缩桩、断桩、吊脚桩、桩尖进水等常见问题，保证了灌注桩的成型，从而有效地增加了桩的承载能力。

但本申请发明人发现上述技术方案至少存在如下技术问题：

该技术方案所涉及的机构，想取出套筒可能需要配合其他大型机械才能拔出，其次，该成桩方式后续无法通过其他压实机构对水泥进行压实，成型后的桩柱内部水泥密度低甚至会因为拉动过桩管的原因，造成内部出现气泡的可能，因此，桩柱的质量肯定无法得到保障，容易出现安全问题。

发明内容

一种矿山采空区域水厂地基处理方法，包括以下步骤：S1、打桩前装备：挖掘基础坑，浇筑钢筋混凝土井圈；S2、打筒：沿着钢筋混凝土井圈垂直打入外圈筒，并清理位于所述外圈筒内部的污泥、水体及杂石，平整底部；S3、打桩：在基础坑内垂直打入内部中空的桩体；S4、浇筑：于所述桩体的内部吊放钢筋笼，并于所述桩体内部灌注混凝土；S5、取筒：待桩体中的混凝土凝固后，于所述外圈筒内壁抵靠设置取筒机构，通过所述取筒机构牵引将所述外圈筒取出，重复利用；S6、桩机移位：移动打桩机及所述外圈筒至下一个桩点，重复上述步骤。

作为上述技术方案的优选，所述外圈筒与所述桩体之间设置容置间隙，所述外圈筒与所述桩体同轴设置。

作为上述技术方案的优选，所述外圈筒内壁面上设置有若干条均匀分布的齿条，所述齿条设置于所述容置间隙内，若干条所述齿条沿所述外圈筒轴向设置；所述取筒机构可拆卸地设置于所述桩体上，所述取筒机构包含有动力箱体及若干个设置于所述动力箱体上的提升齿轮，若干个所述提升齿轮由动力箱体提供动力，所述提升齿轮的数量与所述齿条的数量相同，每个所述提升齿轮分别对应一条所述齿条啮合。

作为上述技术方案的优选在步骤S2中，所述外圈筒外表面包覆有土木布袋。

作为上述技术方案的优选，在S3步骤中，打入的所述桩体上端面高出所述钢筋混凝土井圈上端0.1米~0.2米，所述桩体内部所灌装的混凝土上端面高出所述钢筋混凝土井圈上端0.05米~0.1米；在混凝土凝结并取出所述外圈筒后，截断所述桩体高出凝结后混凝土的部分，使凝结后的混凝土的上端面与截断后的所述桩体的上端面保持水平。

作为上述技术方案的优选，所述桩体包括桩身及用于沉入泥土中的桩尖，所述桩身采用钢筒制成；所述桩尖采用锥形钢块或预制锥形钢筋水泥块制成。

作为上述技术方案的优选，在步骤S4中，混凝土通过混凝土泵运送至桩体内，并由混凝土振捣机对桩体内的混凝土振捣密实。

作为上述技术方案的优选，所述取筒机构下方固定设置有电磁铁，所述取筒机构设置于所述桩体的上方，所述电磁铁抵靠于所述桩体内壁上。

综上所述，本发明具有以下优点：

1.本申请实施例能有效隔绝打桩区域的外环境，防止杂物进入，影响桩柱的成型质量，此处并不是说是杂物和混凝土混合造成桩体的质量降低，毕竟混凝土是注射入桩体内部的，主要是防止外部的污泥、水体及杂石进入打桩区域，从而影响打桩的精度；

2.进一步的，用于形成良好内环境的外圈筒可以通过取筒结构取出，重复利用，节省材料；

3.进一步的，用于取出外圈筒的取筒机构不仅使用方便简单，只需要放置于桩体上调整位置后便可使用，同时其下压的力还能促使桩体与地底的配合更加紧密。

另外，未涉及的有益效果将在实施例中展开说明。

附图说明

图1为本申请中桩体、外圈筒及取筒机构相对设置关系实体图；

图2为本申请取外圈筒方式示意图；

图3为图2的A区放大图。

具体实施方式

在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。

下面结合实施例对本发明作进一步的解释：

实施例：

一种矿山采空区域水厂地基处理方法，包括如下步骤：

S1、打桩前准备：通过设计确定需要打桩的位置，再通过人工或者大型机器的方式挖掘基础坑洞，当深度达到1米~1.2米时，停止挖掘，于基础坑洞口通过圆环型模具浇筑出钢筋混凝土井圈3，钢筋混凝土井圈3可以高出水平面0.06米~0.1米。

上述步骤中需要保证的是，钢筋混泥土井圈3的上端面与水平面平行，钢筋混凝土井圈3的孔洞是圆柱形的，且该圆柱形的孔洞与水平面垂直。

S2、打筒：沿着钢筋混凝土井圈3垂直打入外圈筒2，外圈筒2的外径与钢筋混凝土井圈3的孔洞的内径相同，外圈筒2由钢筋混凝土井圈3做导向垂直打入，形成阻断的外圈筒内环境以及外圈筒外环境，清理位于外圈筒内环境中的污泥、水体及杂石，并平整底部。

上述步骤中，打入外圈筒2的目的是在例如矿山采空区域或者农耕地区域的基础坑内由于坑内土质松软，容易出现杂石、污泥及水体向基础坑的中心位置汇集的情况，而设立外圈筒2可以有效隔绝环境，保持需要打桩的区域干燥平整。

S3、打桩：通过打桩机在基础坑内打入内部中空的桩体1；在打桩时需要保证，桩体1与外圈筒2同轴设置；桩体1至少在外圈筒内部平整的底部再深入0.8米~1米。

桩体1包括桩身11及用于沉入泥土中的桩尖12，桩身11采用钢筒制成；桩尖12采用锥形钢块或预制锥形钢筋水泥块制成。

S4、浇筑：于所述内部中空的桩体1内部吊放钢筋笼并于桩体1内部灌注混凝土，混凝土通过混凝土泵运送至桩体1内，并由混凝土振捣机对桩体1内的混凝土振捣密实。

浇筑时需要注意的是，需要添加膨胀剂防止混凝土收缩影响整个桩体1的成型情况，而成型的桩体1需要保证上端面的高度高于钢筋混凝土井圈的高度，如此才能保证桩体1支撑起建筑物的底部，故而在上述S3步骤中，打入的桩体1上端面高出钢筋混凝土井圈3上端0.1米~0.2米，桩体1内部所灌装的混凝土上端面高出钢筋混凝土井圈3上端0.05米~0.1米；在混凝土凝结并取出所述外圈筒2后，截断所述桩体1高出凝结后混凝土的部分，使凝结后的混凝土的上端面与截断后的所述桩体1的上端面保持水平。

S5、取筒：待桩体1内部的混凝土凝固之后，桩体1与外圈筒2之间设置容置间隙，于所述外圈筒2内壁抵靠设置取筒机构4，通过取筒机构4牵引将外圈筒2取出，取出外圈筒2后，将取筒机构4从桩体1上取下，将外圈筒2及取筒机构3重复利用。

请参照图1~图3，在本申请中，外圈筒2的内壁面上设置有四条沿外圈筒2轴向设置且均匀分布的四条齿条21，四条齿条21位于容置间隙内，取筒机构4包括动力箱体41以及四个提升齿轮42，所述动力箱体41内部包含电机及齿轮组结构，所述齿轮组结构同时控制四个提升齿轮42以同样的速度绕着自身中轴线进行转动，四个提升齿轮42通过轴承可转动地设置于动力箱体41内部的固定轴上，四个提升齿轮42转动方向皆是朝着抬升外圈筒2的方向转动，如图2中实心箭头j1所示，在取筒机构4置于所述外圈筒2内时，取筒机构4的四个提升齿轮42分别与外圈筒2内的四条齿条21相互啮合，如图3所示。取筒机构4下方固定设置有电磁铁43，取筒机构4设置于桩体1的上方，电磁铁43抵靠于桩体1内壁上。所述电磁铁43及动力箱体41与PLC控制器电（图中未画出）连接，当所述PLC控制器控制动力箱体41启动时同时控制电磁铁43启动，使取筒机构4与柱体1紧密配合，防止出现晃动。

提升齿轮42与齿条21的相互作用下，四个提升齿轮42对动力箱体41内的四个连接用的固定轴提供一个向下的压力，也就是说整个动力箱体41在提升齿轮42与齿条21的相互作用下，取筒机构4对整个桩体11提供一个向下的压力从而更加紧实桩体1与地面的配合关系，虽然可能收效甚微，但是取筒机构4主要用于对外圈筒2提供一个向上的牵引力，使得外圈筒2在基础坑中被拉出，从而可以在打下一个桩时可以被重复利用。在另一个实施例中，在打筒步骤中可以在外桶圈2的外表面包覆土木布袋，土木布袋在放入包裹于土木布袋前可以浸泡油脂类物质以提升表面的摩擦力。

S6、桩机移位：移动打桩机及外圈筒至下一个桩点，重复上述步骤

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、打桩前装备：挖掘基础坑，浇筑钢筋混凝土井圈（3）；

S2、打筒：沿着钢筋混凝土井圈垂直打入外圈筒（2），并清理位于所述外圈筒（2）内部的污泥、水体及杂石，平整底部；

S3、打桩：在基础坑内垂直打入内部中空的桩体（1）；

S4、浇筑：于所述桩体（1）的内部吊放钢筋笼，并于所述桩体（1）内部灌注混凝土；

S5、取筒：待桩体中的混凝土凝固后，于所述外圈筒（2）内壁抵靠设置取筒机构（4），通过所述取筒机构（4）牵引将所述外圈筒（2）取出，重复利用；

S6、桩机移位：移动打桩机及所述外圈筒（2）至下一个桩点，重复上述步骤。

2.根据权利要求1所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：所述外圈筒（3）与所述桩体（1）之间设置容置间隙，所述外圈筒（3）与所述桩体（1）同轴设置。

3.根据权利要求1所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：所述外圈筒（2）内壁面上设置有若干条均匀分布的齿条（21），所述齿条（21）设置于所述容置间隙内，若干条所述齿条（21）沿所述外圈筒（2）轴向设置；所述取筒机构（4）可拆卸地设置于所述桩体（1）上，所述取筒机构（4）包含有动力箱体（41）及若干个设置于所述动力箱体（41）上的提升齿轮（42），若干个所述提升齿轮（42）由动力箱体（41）提供动力，所述提升齿轮（42）的数量与所述齿条（21）的数量相同，每个所述提升齿轮（42）分别对应一条所述齿条（21）啮合。

4.根据权利要求1~3所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：在步骤S2中，所述外圈筒（2）外表面包覆有土木布袋。

5.根据权利要求3所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：在S3步骤中，打入的所述桩体（1）上端面高出所述钢筋混凝土井圈（3）上端0.1米~0.2米，所述桩体（1）内部所灌装的混凝土上端面高出所述钢筋混凝土井圈（3）上端0.05米~0.1米；在混凝土凝结并取出所述外圈筒（2）后，截断所述桩体（1）高出凝结后混凝土的部分，使凝结后的混凝土的上端面与截断后的所述桩体（1）的上端面保持水平。

6.根据权利要求1所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：所述桩体（1）包括桩身（11）及用于沉入泥土中的桩尖（12），所述桩身（11）采用钢筒制成；所述桩尖（12）采用锥形钢块或预制锥形钢筋水泥块制成。

7.根据权利要求1所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：在步骤S4中，混凝土通过混凝土泵运送至桩体（1）内，并由混凝土振捣机对桩体内的混凝土振捣密实。

8.根据权利要求5所述的一种矿山采空区域水厂地基处理方法，其特征在于：所述取筒机构（4）下方固定设置有电磁铁（43），所述取筒机构（4）设置于所述桩体（1）的上方，所述电磁铁（43）抵靠于所述桩体（1）内壁上。

Images