CN115506356A - 一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述固化物的形成过程为：将土、固化剂和水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物硬化后形成具备一定强度的所述固化物，洞体为土洞或溶洞。流态固化土的固化物无侧限抗压强度低，桩机的钻进阻力(尤其是桩端阻力)小，钻进难度小，钻进时间短，施工进度加快，缩短了施工工期。采用流性固化土预处理洞体，其处理效果与水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土接近，且施工过程中未出现地表塌陷、护筒下落、塌孔等情况。对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，将这种流态固化土来稳定桩基中的桩基也足以。

Description

一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法
技术领域
本发明涉及建筑工程领域，特别是涉及桩基础领域。
背景技术
桩基础具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、方便机械化施工等优点，且相比于其他深基础，桩基础的适用范围更广。因此，桩基工程技术在桥梁工程、建筑等领域中的应用极为广泛。
在桩基础安装前，现有技术中，洞体处理采用钻机钻杆钻进沉放至洞体底部位置，采用钻机进行注浆(水泥浆或者水泥砂浆)或灌注低标号混凝土，后续利用桩机在工地钻孔便于孔中容纳桩基，桩机钻孔的方法和原理可以分以下几种：螺旋钻孔、正循环回转钻孔、反循环回转钻孔、潜水钻机钻孔、冲抓钻孔、冲击钻孔、钻斗钻成孔。无论是那种钻孔方法，在岩溶发育地区，钻孔前都需要对洞体进行预处理。
现有技术的预处理方式为灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土，硬化后无侧限抗压强度一般在20MP以上。由于硬化后无侧限抗压强度高，桩机的钻进阻力(尤其是桩端阻力)大，导致钻进难度大，钻进时间长，施工进度缓慢，拖延了施工工期。另外，对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，桩基不需要建立在抗压强度很高的灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土上，灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土，硬化后无侧限抗压强度一般在20MP以上，这对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程来说，水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土成本高，利用水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土如此高的抗压强度来稳定桩基，有些“大材小用”。
随着施工技术的不断发展、人们对施工工期、降低成本以及国家对绿色施工、可持续发展要求越来越高，传统的洞体预处理方法很难满足目前需求的情况。
现有技术中，中交第四公路工程局有限公司的文献报道“高压深孔原位固结灌浆技术在桩基溶洞处理中的应用”、中铁十局集团第三建设有限公司的文献报道了“浅谈皖南地区溶洞地质的处理”、华邦建投集团股份有限公司的文献报道“一种快速固化的桩基溶洞回填土及其制备方法”专利以及中南大学的文献报道“一种采用土夹石加工三合土填充隧道底溶洞处理方法”与本申请的研究领域接近，但上述文献均并没有解决“桩机的钻进阻力大，导致钻进难度大，钻进时间长，施工进度缓慢，拖延了施工工期”的技术问题。
申请号为202021352104.6(名称为一种流态固化土构成的道路结构)的专利公开了流态固化土用于道路结构，并没有给出流态固化土可用于桩基础领域的技术启示。
申请号为202010587939.8(名称为一种复合桩预拌流态固化土浆及其制备方法)的专利虽然提到了将流态固化土应用于桩基础领域，但是并没有给出流态固化土可用于解决“桩机的钻进阻力大，导致钻进难度大，钻进时间长，施工进度缓慢，拖延了施工工期”技术问题的技术启示。
申请号为201710803235.8(名称为一种预拌流态固化土)的专利提到了流态固化土能够广泛用于地基加固、沟槽回填、道路路基、基坑支护帷幕墙、矿山采空区回填，但是没有给出流态固化土可以用于桩基础领域的技术启示，全文提到了进一步提高流态固化土的固化物的硬度、致密度、稳定性，但是并没有给出减小流态固化土的固化物的抗压强度的反向技术启示。
申请号为201310279805.X(名称为一种地下溶洞的充填处理方法)，提到了克服大开挖施工或往溶洞内注水泥浆或混凝土的不经济，且保证溶洞填充充分，施工起来不仅方便，缩短工期，而且能节约投资。但是其所用的方法是其步骤包括：地质勘察、塌孔保护、钻孔、钻孔冲洗、制备气泡混合土、注浆作业。并没有给出解决“桩机的钻进阻力大，导致钻进难度大，钻进时间长，施工进度缓慢，拖延了施工工期”的技术问题的技术启示。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，在保证施工质量的前提下，桩机的钻进阻力小，钻进难度小，钻进时间短，施工进度加快，缩短了施工工期。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
技术方案一：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述固化物的形成过程为：将土、固化剂和水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物硬化后形成具备一定强度的固化物，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
技术方案二：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
技术方案三：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物，注浆孔的直径为150-250mm，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
技术方案四：在技术方案一的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，无侧限抗压强度范围为0.3～8MPa，固化剂、土、水的质量比例为1-4：13-16：5-7，固化物的坍落度范围为150mm～200mm。
技术方案五：在技术方案一的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，土为天然土或者建筑垃圾再生土或者上述成分的混合料。
技术方案六：在技术方案三的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，将土、固化剂、水按照一定比例组合之前的步骤是：钻注浆孔、钻排气孔、排水孔、钻排浆孔；然后安装以及固定注浆管、排气管、排水管、排浆管。
技术方案七：在技术方案三的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，注浆孔直径240mm，排气孔直径75mm，排水孔直径150mm。
技术方案八：在技术方案三的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，钻注浆孔、排气孔、排水孔、排浆孔之前的步骤是：在需要处理的洞***布置注浆孔、排气孔、排水孔、排浆孔。
技术方案九：在技术方案二的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，流态物通过注浆孔进入到洞体中时，地面设置3-5个水准观测点，密切观测洞体地表的变化情况，避免地面产生裂缝或抬升情况。
技术方案十：在技术方案六的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，洞体中填充有流态固化土的固化物之后的步骤是：注浆效果检测。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
一、由于流态固化土的固化物无侧限抗压强度低，桩机的钻进阻力(尤其是桩端阻力)小，钻进难度小，钻进时间短，施工进度加快，缩短了施工工期。采用流性固化土预处理洞体，其处理效果与水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土接近，且施工过程中未出现地表塌陷、护筒下落、塌孔等情况。对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，将这种流态固化土来稳定桩基中的桩基也足以。
二、将流态固化土填充于洞体之前，将流态固化土填充于洞体之前，将土、固化剂、水按照一定比例组合后，搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，这样预先拌合有利于形成均匀的流态固化土，有利于流态固化土给予桩基均匀的稳定力量。
三、注浆孔的直径为150-250mm，这是为了配合适应由土、固化剂、水组成的流动性的流态物的粘性，由既有利于流动性的流态物顺畅流入洞体，也有利于控制注浆孔的造价成本。
四、为了同时兼顾对桩基的承压性能的要求以及钻进阻力，可调整固化剂、土、水之间的质量比例来增减固结土的抗压强度，对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，侧限抗压强度范围为0.3～8MPa，固化剂、土、水的质量比例为1-4：13-16：5-7，固化物的坍落度范围为150mm～200mm，这样同时兼顾了对桩基的承压性能的要求，还明显减小了钻进阻力，极大加快了施工进度。
五、土为天然土或者建筑垃圾再生土或者上述成分的混合料。这样就减少了每立方米的流体固化土的造价成本，从而减少了整个建筑工程的成本。代替传统的水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土等,具有节能减排、工业固废综合利用的重大意义。优选的，利用建筑工程所在地的地基土或工地开挖的废弃土，就地取土，进一步节约了土的运输成本,有效解决成本高及环保等问题。
六、可现场拌合的流性固化土的流态物具有一定的强度和流动性，既可以应用于土洞，也可以应用于溶洞，对洞体中的砂、砾等土体通过渗透作用板结；对洞体中的稀泥等土体，通过劈裂、挤密作用加固；对于无填充物和半填充的洞体，浆液是通过充填填满。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法的俯视图。
附图标记说明如下：
1、注浆孔；2、排水孔；3、排气孔；4、排浆孔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
实施例1：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述固化物的形成过程为：将土、固化剂和水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物硬化后形成具备一定强度的固化物。
土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种。
当土为淤泥或者淤泥质土时，还需加入一定量砂。
固化剂是能够与土颗粒渗透填充并增进或者控制固化反应的物质或混合物，从而提高土体的强度、致密度、稳定性。固化剂对于土体所产生的固化稳定效应。
固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂。
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐。所述硅酸盐、铝酸盐为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种材料。
表面改性剂改善土颗粒的表面活性和电荷状况。
表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种。
活性激发剂是采用有机物或/和无机物混合而成的具有催化胶凝能力的粉体或液体材料，促进固化剂和其他矿物的水化反应。
固化剂在经加水与土颗粒充分地均匀混合后，固化剂中的活性硅铝物质充当胶凝材料，由于其水化速度快，形成凝胶成分堵塞土颗粒的毛细结构，形成一个早期结构框架并直到支撑作用，使得土体具有一定早期强度和稳定性。
优选的，固化剂包括：水泥含量50％，含有Al2O3(三氧化二铝)和SiO2(二氧化硅)的工业废渣含量40％，表面改性剂含量2％，活性激发剂含量8％。
洞体为土洞或溶洞。
在桩基领域，现有技术中，洞体处理采用钻机钻杆钻进沉放至洞体底部位置，采用钻机进行注浆(水泥浆或者水泥砂浆)或灌注低标号混凝土，后续利用桩机在工地钻孔便于孔中容纳桩基。
现有技术的预处理方式为灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土，硬化后无侧限抗压强度一般在20MP以上。由于硬化后无侧限抗压强度高，桩机的钻进阻力(尤其是桩端阻力)大，导致钻进难度大，钻进时间长，施工进度缓慢。另外，对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，桩基不需要建立在抗压强度很高的灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土上，灌注水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土，硬化后无侧限抗压强度一般在20MP以上，这对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程(如轻质桥梁工程、低层楼房建筑工程)来说，水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土成本高，利用水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土如此高的抗压强度来稳定桩基，而利用混凝土充填性能并没有得到最大化利用，成本方面太高，有些“大材小用”。
本申请中的流态固化土，由土、固化剂、水按照一定比例组成，将土、固化剂、水按照一定比例组合后，搅拌，形成具有流动性的流态物，硬化后形成具备一定强度的固体,这样形成的固体为固化物。固化物的坍落度范围一般为80mm～220mm,无侧限抗压强度范围一般为0.4～15MPa。由于流态固化土的固化物无侧限抗压强度低，桩机的钻进阻力(尤其是桩端阻力)小，钻进难度小，钻进时间短，施工进度加快，缩短了施工工期。采用流性固化土预处理洞体，其处理效果与水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土接近，且施工过程中未出现地表塌陷、护筒下落、塌孔等情况。对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，将这种流态固化土来稳定桩基中的桩基，桩基也能足以稳定承受住上部建筑物传递的载荷，而利用混凝土充填性能并没有得到最大化利用，成本方面太高，流性固化土正好弥补了这个缺陷，固化物的无侧限抗压强度，其无侧限抗压强度还可以根据桩基的承压性能的要求做出调整，并且足以能满足对桩基的承压性能的要求。
实施例2：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔1进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物。
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
优选的，先将固化剂与水按配合比投入浆液拌和器混合成浆液，再将固化剂浆液与土投入搅拌器进行拌和形成流态物。
在建筑工程中，如果对在洞体内采用深层搅拌法，即通过在原位土体中，将土、固化剂、水按照一定比例组合后，搅拌之后形成具有流动性的流态物，硬化后形成具备一定强度的固体,会由于在洞体中原位拌合由于缺乏流动和操作空间、以及机械设备等原因拌合不均匀，而导致处理后的流态固化土强度不均匀，不利于流态固化土给予桩基均匀的稳定力量。
将流态固化土填充于洞体之前，将流态固化土填充于洞体之前，将土、固化剂、水按照一定比例组合后，搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，这样预先拌合有利于形成均匀的流态固化土，有利于流态固化土给予桩基均匀的稳定力量。
优选的，利用压力设备输送泵将流态物泵送进入洞体内。
可现场拌合的流性固化土的流态物具有一定的强度和流动性，既可以应用于土洞，也可以应用于溶洞，对洞体中的砂、砾等土体通过渗透作用板结；对洞体中的稀泥等土体，通过劈裂、挤密作用加固；对于无填充物和半填充的洞体，浆液是通过充填填满。
实施例3：
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔1进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物，注浆孔1的直径为150-250mm，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
如果注浆孔1过小，那么会导致流动性的流态物附着在注浆孔1处而不易流入洞体中，注浆孔1过大又会增大注浆孔1的造价成本。注浆孔1的直径为150-250mm，这是为了配合适应由土、固化剂、水组成的流动性的流态物的粘性，由既有利于流动性的流态物顺畅流入洞体，也有利于控制注浆孔1的造价成本。
优选的，注浆孔1的直径为220mm。
实施例4：在实施例1的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，无侧限抗压强度范围为0.3～8MPa，固化剂、土、水的质量比例为1-4：13-16：5-7，固化物的坍落度范围为150mm～200mm。
为了同时兼顾对桩基的承压性能的要求以及钻进阻力，可调整固化剂、土、水之间的质量比例来增减固结土的抗压强度，对桩基的承压性能的要求不高的建筑工程中，这样同时兼顾了对桩基的承压性能的要求，还明显减小了钻进阻力，极大加快了施工进度。
优选的，经过不断尝试及研究，得出以下几种配比经验数据：
无侧限抗压强度0.4MPa，坍落度180mm，固化剂、土、水的质量比例为：1.08：15.3：6.12；
无侧限抗压强度0.5MPa，坍落度180mm，固化剂、土、水的质量比例为：1.22：15.2：6.08；
无侧限抗压强度0.6MPa，坍落度180mm，固化剂、土、水的质量比例为：1.50：15.00：6.00；
无侧限抗压强度0.8MPa：坍落度180mm；固化剂、土、水的质量比例为：2.05：14.60：5.85；
无侧限抗压强度2.5MPa：坍落度180mm；固化剂、土、水的质量比例为：2.76：14.10：5.64；
无侧限抗压强度5.0MPa：坍落度180mm；固化剂、土、水的质量比例为：3.32：13.70：5.48。
实施例5：在实施例1的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，土为天然土或者建筑垃圾再生土或者上述成分的混合料。
这样就减少了每立方米的流体固化土的造价成本，从而减少了整个建筑工程的成本。代替传统的水泥砂浆或水泥浆以及低标号混凝土等,具有节能减排、工业固废综合利用的重大意义。
优选的，利用建筑工程所在地的地基土或工地开挖的废弃土，就地取土，在桩基施工现场，在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔1进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物。
进一步节约了土的运输成本,有效解决成本高及环保等问题。它是一种绿色创新材料,能够在部分领域代替传统的混凝土、灰土地基及碎石混凝土等。
实施例6：在实施例3的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，将土、固化剂、水按照一定比例组合之前的步骤是：钻注浆孔1、钻排气孔3、排水孔2、钻排浆孔4；然后安装以及固定注浆管、排气管、排水管、排浆管。
钻注浆孔1、钻排气孔3、排水孔2、钻排浆孔4的数量分别为至少一个，根据实际情况而定。注浆管、排气管、排水管、排浆管的数量分别为至少一个，根据实际情况而定。
为保证灌注流性固化土的质量，在探明溶洞或土洞后每一个注浆孔1必须布置有效的排气孔3，保证灌注流性固化土的顺利进行。排气孔3成孔施工与注浆孔1施工方法一致。
注浆管、排气管、排水管、排浆管分别起注浆、排气、排水、排浆的作用。
排水管随着洞体中水位的上升而往上移动，便于实时排出洞体内的水。
优选的，注浆管为PVC管，注浆孔1成孔后安装直径200mm的注浆管，套管进入溶洞底以上0.3～0.5m或进入溶洞顶板以下0.3～0.5m，注浆管下到洞体高度1.5m处，管口处用夹套夹稳，防止套管掉入孔内。然后在注浆孔1口以下1米范围内灌注流性固化土固定注浆管、充填注浆管与孔壁的间隙，防止泵送流性固化土过程中注浆管移位，并将注浆管的管口与压力设备输送管连接。
排气管的长度以正好进入洞体顶板为宜，不宜伸入洞体洞体过长以保证排气孔3能有效排出气体。
优选的，排气管为PVC管，排气孔3完成后下一条直径75mm的PVC管至溶洞顶口处，PVC管管口预先用水泥袋封住，避免在下管过程中泥浆进入管内堵塞管路，在灌注前用高压空气将排气孔3疏通。PVC管下入长度以正好进入洞体顶板为宜，不宜伸入溶洞洞体过长以保证排气孔3能有效排出气体，因此在补勘孔施工过程中应做好记录，探明洞体顶板及底板的埋深。
实施例7：在实施例3的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，注浆孔1直径240mm，排气孔3直径75mm，排水孔2直径150mm。
这样，可以使得排气的速度、排水的速度与注浆的速度相适应，在保证注浆速度的同时及时排出洞体中的气体与水分，从而使得流态固化土均匀充满洞体中，有利于流态固化土更好地稳定桩基中的地基。
实施例8：在实施例3的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，钻注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4之前的步骤是：在需要处理的洞***布置注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4。
注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4，分别起容纳注浆管、排气管、排水管、排浆管作用，同时起到探测和控制洞体边界的作用。
优选的，注浆孔1位于洞***的中部位置，排气孔3、排水孔2、排浆孔4围绕注浆孔1排列。排气孔3、排水孔2、排浆孔4这三者之间两两隔开一段距离，避免相互干扰。
优选的，在土洞或溶洞发育地段相应的位置布置注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4时，钻机钻进过程中如未发现土洞或溶洞，应在需要处理的土洞或溶洞另一个方向再布置钻孔，直至发现土洞或溶洞。
优选的，钻机就位后即可进行钻孔施工，采用履带式钻机，钻头的直径220mm，孔径误差不大于5mm，钻孔位置的平面尺寸误差不得大于50mm，成孔的倾斜度不超过1.0％。钻机采用泥浆循环、护壁成孔和清孔，如遇特殊岩土时需下套管钻机，防止塌孔。成孔深度要求进入溶洞底岩层不少于2.0m，深入基坑底不小于5m，取以上两个深度的较大值作为钻孔深度的控制值。
实施例9：在实施例2的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，流态物通过注浆孔1进入到洞体中时，地面设置3-5个水准观测点，密切观测洞体地表的变化情况，避免地面产生裂缝或抬升情况。
实施例10：在实施例6的基础上进行改进。
一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，洞体中填充有流态固化土的固化物之后的步骤是：注浆效果检测。
对经过流态固化土处理的洞体处的桩基进行钻芯法检测，检测其灌注效果，通过芯样表观情况、强度判断注浆效果。
终注标准：地面冒浆；结合预估量，换注浆孔1注浆仍无法注入则终孔。
施工结束后，起拔注浆管、排气管、排水管、排浆管并及时将注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4的孔口封堵：用砂浆或水泥自下而上充填封堵注浆孔1、排气孔3、排水孔2、排浆孔4的孔。
为了验证“采用流性固化土预处理洞体，施工过程中未出现地表塌陷、护筒下落、塌孔等情况”，申请人利用试验田做了检测。
2020年-2021年，选择广州黄村一块土地作为试验田，进行了注浆效果检测，具体的，旋挖灌注桩采取流态固化土预处理的溶洞进行了钻芯法检测试验。对多跟桩基进行检测，检测采用单动双管金刚石钻具，检测标准为广东省标准《建筑地基基础检测规范》DBJ/T15-60-2019。
试验田检测桩的设计施工资料
Figure BDA0003874561720000161
Figure BDA0003874561720000171
桩径为1400mm，在桩顶西部位置钻1个孔，钻孔深度为24.00m，芯样长度23.55m。
钻孔揭示：0.00-18.41m，见青灰色芯样，长柱状，连续性好，端口吻合，注浆质量良好。
该桩桩底特力层：设计桩顶标高以下18.41-23.55m，见青灰色芯样，长柱状，连续性好，端口吻合，注浆质量良好。
23.55-24.00m，见灰黑色微风化炭质灰岩。
21.30-21.70m，取芯样一组，其抗压强度代表值为46.1MPA。
根据以上检测结果，桩身注浆效果良好，施工过程中未出现地表塌陷、护筒下落、塌孔，桩底溶洞注浆处理效果和质量良好。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围。

Claims (10)

1.一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述固化物的形成过程为：将土、固化剂和水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物硬化后形成具备一定强度的所述固化物，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
2.一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔(1)进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
3.一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：包括：洞体中填充有流态固化土的固化物，所述洞体中填充有所述流态固化土的所述固化物之前的步骤是：在进入洞体之前预先将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合，然后搅拌均匀，形成具有流动性的流态物，所述流态物通过注浆孔(1)进入到所述洞体中，硬化后形成具备一定强度的固化物，注浆孔(1)的直径为150-250mm，
所述土为淤泥、淤泥质土、粘土、粘性土、素填土、粉质粘土、粉土、砂土、粉细砂、细砂、中砂、黄土等中的一种或多种，
所述固化剂包括活性硅铝物质、表面改性剂和活性激发剂，
活性硅铝物质包括硅酸盐和铝酸盐，
所述硅酸盐和铝酸盐都为细颗粒的煤矸石、钢渣、矿渣、粉煤灰、赤泥、镍铁渣、硅灰、炉渣、粉煤灰中的一种或几种，
所述表面改性剂是聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇或羧甲基纤维素中的一种或多种，
所述洞体为土洞或溶洞。
4.根据权利要求1所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：所述固化物的固化物的无侧限抗压强度范围为0.3～8MPa，所述固化剂、所述土、所述水的质量比例为1-4：13-16：5-7，所述固化物的坍落度范围为150mm～200mm。
5.根据权利要求1所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：所述土为天然土或者建筑垃圾再生土或者上述成分的混合料。
6.根据权利要求3所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：将所述土、所述固化剂、所述水按照一定比例组合之前的步骤是：钻注浆孔(1)、钻排气孔(3)、排水孔(2)、钻排浆孔(4)；然后安装以及固定注浆管、排气管、排水管、排浆管。
7.根据权利要求3所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：所述注浆孔(1)直径240mm，所述排气孔(3)直径75mm，所述排水孔(2)直径150mm。
8.根据权利要求3所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：钻所述注浆孔(1)、所述排气孔(3)、所述排水孔(2)、所述排浆孔(4)之前的步骤是：在需要处理的洞***布置所述注浆孔(1)、所述排气孔(3)、所述排水孔(2)、所述排浆孔(4)。
9.根据权利要求2所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：所述流态物通过注浆孔(1)进入到所述洞体中时，地面设置3-5个水准观测点，密切观测所述洞体的地表的变化情况，避免地面产生裂缝或抬升情况。
10.根据权利要求6所述的一种用于减小钻进阻力的洞体预处理方法，其特征在于：所述洞体中填充有流态固化土的所述固化物之后的步骤是：注浆效果检测。
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