CN100476082C - 长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法及其后置注浆装置 - Google Patents
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Abstract
一种长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法及其后置注浆装置，其步骤是先制作后置注浆装置，然后用长螺旋钻机钻孔；向桩孔内泵送素混凝土；在桩身混凝土浇筑完毕后水泥初凝前将注浆装置吊起并置于桩身之上；启动注浆装置的振动锤，在激振力作用下和导向构件的引导下，将后注浆装置沉入桩身内到设计标高；边振动边提起振动锤拔出导向构件，然后关闭振动锤，后注浆装置留在桩身内；待桩身混凝土浇筑完毕水泥终凝后，通过桩底注浆管、桩侧注浆管进行注浆，使桩底、桩周一定范围的土体被加固。本发明大幅度提高了单桩承载力，减少了长螺旋钻孔压灌桩工程质量隐患，可比传统技术减少用桩量，节约基础工程投资。
Description
(一)、技术领域
本发明涉及一种建设工程桩基处理施工方法及其注浆装置。
(二)、背景技术
长螺旋钻孔压灌桩是近年来发展起来的桩基施工新工艺，其施工方法是先用长螺旋钻机钻孔，然后在孔内泵送混凝土一次成桩，成孔灌注一气呵成，具有施工便捷、无泥浆污染、噪音小、效率高、成本低的特点。但由于桩端、桩侧常会存在虚土，引起长螺旋钻孔压灌桩的承载能力降低，因此，进一步减少桩基沉降，节约桩基工程投资，保证桩承载能力的稳定发挥，扩大该桩型的应用范围，是科技人员对螺旋钻孔压灌桩急需解决的技术难题。
(三)、发明内容
本发明的目的是提供一种长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法及其后置注浆装置，解决固化桩端、桩侧虚土、提高单桩承载力的问题；也解决进一步提高长螺旋钻孔压灌桩桩质量稳定性、增加地基刚度的问题。达到节约造价、减少基础沉降、确保工程质量的目的。
本发明的技术方案：这种长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的特征是施工步骤如下：
步骤1：制作后置注浆装置，该装置包括桩底注浆管、桩侧注浆管、定位钢筋圈、兜底钢筋、振动锤和连接在振动锤下端的导向构件，当桩内设置钢筋笼时，该后置注浆装置与钢筋笼连接成一体；
步骤2：用长螺旋钻机钻孔；
步骤3：向桩孔内泵送素混凝土，混凝土坍落度180～220mm；
步骤4：在桩身混凝土浇筑完毕水泥初凝前，将上述注浆装置吊起，并置于桩身之上；
步骤5：启动注浆装置的振动锤，在激振力作用下和导向构件的引导下，将后注浆装置沉入桩身内到设计标高；
步骤6：边振动边提起振动锤拔出导向构件，然后关闭振动锤，后注浆装置留在桩身内；
步骤7：待桩身混凝土浇筑完毕水泥终凝后，通过桩底注浆管、桩侧注浆管进行注浆，注浆液从桩底注浆管和桩侧注浆管的注浆单向阀冲出，注入桩底、桩侧附近的土体中；
步骤8：桩底、桩侧附近形成加固区域。
在步骤3中，混凝土强度等级为C20～C50。
在步骤7中，注浆液采用水泥浆，水灰比0.4～1.0，注浆压力0.6～12MPa。
在步骤7中，在注浆之前先注清水，使注浆通道通畅后再注浆。
上述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：该装置包括置于桩身环周的至少两根桩底注浆管、至少一根桩侧注浆管、与桩底注浆管和桩侧注浆管固定连接的定位钢筋圈、连接于桩底注浆管下端的兜底钢筋、振动锤和连接于振动锤底部的导向构件；桩底注浆管下端连接桩底注浆单向阀并伸至桩底，桩侧注浆管的下端连接环形注浆单向阀并置于桩侧。
上述定位钢筋圈与上下相邻定位钢筋圈的间距可为1-3米。
上述桩底注浆管和桩侧注浆管可与定位钢筋圈绑扎连接或焊接。
上述桩底注浆管和桩侧注浆管可与钢筋笼连接成一体，桩底注浆管、桩侧注浆管和钢筋笼纵筋位于同一圆周上，钢筋笼螺旋箍筋环绕在上述三者的外周。
上述兜底钢筋可以是将两根以上V形或U形钢筋的上端头焊接在上面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上，将上述V形或U形钢筋的中段焊接在下面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上形成的锥形兜状物。
上述兜底钢筋也可以是利用分布于钢筋笼圆周的钢筋笼纵筋下端向圆心弯曲收拢并焊接的锥形兜状物。
本发明先钻孔、灌注混凝土成桩，然后安设后置注浆装置，待桩身混凝土浇筑完毕、水泥终凝后，再进行后注浆作业，注浆压力可达0.6～12MPa，而且可以实施桩底、多道桩侧多点注浆。本发明的注浆加固机理有三方面：第一为渗入胶接，注浆液在高压作用下，先充填土体中较大的空隙，然后再渗入土体孔隙，使土体胶接固化。第二为压密效果，浆液在压力作用下强行挤向注浆点附近的松软土体，在注浆点集中地形成球形浆泡，通过浆泡挤压邻近土体，使土中孔隙水压力升高，随着超孔压的消散，土体压密。第三为劈裂效果，当注浆量和注浆压力大到一定值时，就会在土层中产生劈裂缝，浆液沿劈裂面注入土体。三方面加固效果，提高了土体强度，增强了桩端阻力和桩侧阻力，提高单桩承载力，增加地基刚度。达到节约造价、减少基础沉降、确保工程质量的目的。后置注浆装置贯入方便，振动锤与导向构件连接，在激振力作用下和导向构件的引导下，桩底注浆管和桩侧注浆管很容易沉入桩身内到设计标高，导向构件可以重复使用，桩底注浆管和桩侧注浆管留在桩体内，可以增加桩体的强度，兜底钢筋可以更好地传递振动锤激振力，增强后置注浆装置的刚度，并保证导向构件不会穿出去。
本发明的有益效果是：通过加固桩端桩侧土体、固化桩端可能出现的虚土，大幅度提高了单桩承载力，增加了长螺旋钻孔压灌桩质量稳定性，减少了工程质量隐患，同一工程可比传统技术减少用桩量，既节省能源，同时节约基础工程投资。该发明通过加固长螺旋钻孔压灌桩桩端桩侧土体、固化桩端可能出现的虚土，增加了地基刚度，因此减少了基础沉降；本发明大幅度提高了单桩承载力，增加了地基刚度，减少了长螺旋钻孔压灌桩工程质量隐患，可比传统技术减少用桩量，节约基础工程投资，扩大了长螺旋钻孔压灌桩技术的应用范围。使传统长螺旋钻孔压灌桩技术无法解决的问题迎刃而解，可广泛用于高层、超高层及其它建筑工程。
(四)、附图说明
图1是本发明施工方法步骤1的示意图；
图2是本发明施工方法步骤2的示意图；
图3是本发明施工方法步骤3的示意图；
图4是本发明施工方法步骤4的示意图；
图5是本发明施工方法步骤5的示意图；
图6是本发明施工方法步骤6的示意图；
图7是本发明施工方法步骤7的示意图；
图8是本发明施工后的效果示意图；
图9是本发明后置注浆装置实施例一的结构示意图；
图10是图9中A-A剖面的示意图；
图11是图9中B-B剖面的示意图；
图12是本发明后置注浆装置实施例二的结构示意图；
图13是图12中C-C剖面的示意图；
图14是图12中D-D剖面的示意图；
图15是实施例一中兜底钢筋实施例的示意图；
图16是实施例二中兜底钢筋实施例的示意图。
图中：1-置注浆装置；2-素混凝土；3-振动锤；4-导向构件；5-桩底注浆管；6-桩侧注浆管；7-桩底注浆单向阀；8-环形桩侧注浆单向阀；9-定位钢筋圈；10-兜底钢筋；11-钢筋笼纵筋；12-钢筋笼螺旋箍筋；13-小钢筋圈；14-胶皮。
(五)、具体实施方式
本发明施工方法的主要特点是，先灌注混凝土成桩，后安设后注浆装置，桩身混凝土达到一定强度(桩身混凝土浇筑完毕水泥终凝后)后进行注浆作业。其施工步骤如下：
步骤1参见图1：制作注浆装置1，该装置包括桩底注浆管5、桩侧注浆管6、定位钢筋圈9、兜底钢筋10、振动锤3和连接在振动锤下端的导向构件4。
步骤2参见图2：用长螺旋钻机钻孔。
步骤3参见图3：向桩孔内泵送素混凝土2，混凝土坍落度180～220mm，强度等级C20～C50。
步骤4参见图4：在桩身混凝土浇筑完毕水泥初凝前，将上述注浆装置吊起，并置于桩身之上。
步骤5参见图5：启动注浆装置的振动锤3，在激振力作用下和导向构件4的引导下，将后注浆装置1沉入桩身内到设计标高。
步骤6参见图6：边振动边提起振动锤3拔出导向构件4，然后关闭振动锤3，后注浆装置1留在桩身内。
步骤7参见图7：待桩身混凝土浇筑完毕水泥终凝后，通过桩底注浆管、桩侧注浆管进行注浆，注浆液从桩底注浆管和桩侧注浆管的注浆单向阀冲出，注入桩底、桩周一定范围的土体中，桩底、桩周一定范围的土体被加固，强度提高。当直接注浆困难时，可先注清水使注浆通道通畅后再注浆。
本发明施工后的效果参见图8，压灌桩的桩端、桩侧土体得到了加固。
参见图9～图11，本发明长螺旋钻孔压灌桩的后置注浆装置实施例一：该后置注浆装置1包括置于桩身环周的至少两根桩底注浆管5、至少一根桩侧注浆管6、与桩底注浆管和桩侧注浆管固定连接的定位钢筋圈9、连接于后置注浆装置下端的兜底钢筋10、振动锤3和连接于振动锤底部的导向构件4。桩底注浆管5的下端连接桩底注浆单向阀7并伸至桩底，桩底注浆管5的下端头呈锥形，桩侧注浆管6的下端连接环形桩侧注浆单向阀8并置于桩侧，环形桩侧注浆单向阀8由三通与桩侧注浆管6连通。上述定位钢筋圈9与上下相邻定位钢筋圈的间距为2米或3米。上述桩底注浆管和桩侧注浆管与定位钢筋圈绑扎连接或焊接。上述兜底钢筋10是传递振动锤激振力的关键部件，它呈锥形兜状。桩底注浆单向阀7和环形桩侧注浆单向阀8可以应用已有技术，在注浆管壁开设的注浆孔上蒙裹绑扎胶皮14(参见图15)，利用胶皮的弹性变形特性防止浆液回吸，当注浆压力足够大时，注浆液即可从胶皮的缝隙中单向冲出、不能返回。
参见图12～14，本发明长螺旋钻孔压灌桩的后置注浆装置实施例二：与实施例一不同的是桩底注浆管5和桩侧注浆管6与钢筋笼连接成一体，桩底注浆管5、桩侧注浆管6和钢筋笼纵筋11位于同一圆周上，钢筋笼螺旋箍筋12环绕在上述三者的外周。
后置注浆装置实施例一的一种兜底钢筋10的构造实施例参见图15，将两根以上V形或U形钢筋的上端头焊接在上面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上，将上述V形或U形钢筋的中段焊接在下面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上形成锥形兜状。桩径越大，兜底钢筋的根数越多。兜底钢筋可以保证导向构件不能穿出去。
后置注浆装置实施例二的一种兜底钢筋的构造实施例参见图16，上述兜底钢筋可利用钢筋笼纵筋11制作，将分布于钢筋笼圆周的纵筋下端向圆心弯曲收拢，并焊在底部的小钢筋圈13上形成一个锥形兜状，同样可以保证导向构件不能穿出去。
Claims (10)
1.一种长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法，其特征是施工步骤如下：
步骤1：制作后置注浆装置，该装置包括桩底注浆管、桩侧注浆管、定位钢筋圈、兜底钢筋、振动锤和连接在振动锤下端的导向构件，当桩内设置钢筋笼时，该后置注浆装置与钢筋笼连接成一体；
步骤2：用长螺旋钻机钻孔；
步骤3：向桩孔内泵送素混凝土，混凝土坍落度180～220mm；
步骤4：在桩身混凝土浇筑完毕水泥初凝前，将上述注浆装置吊起，并置于桩身之上；
步骤5：启动注浆装置的振动锤，在激振力作用下和导向构件的引导下，将后注浆装置沉入桩身内到设计标高；
步骤6：边振动边提起振动锤拔出导向构件，然后关闭振动锤，后注浆装置留在桩身内；
步骤7：待桩身混凝土浇筑完毕水泥终凝后，通过桩底注浆管、桩侧注浆管进行注浆，注浆液从桩底注浆管和桩侧注浆管的注浆单向阀冲出，注入桩底、桩侧附近的土体中；
步骤8：桩底、桩侧附近形成加固区域。
2.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法，其特征在于：在步骤3中，混凝土强度等级为C20～C50。
3.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法，其特征在于：在步骤7中，注浆液采用水泥浆，水灰比0.4～1.0，注浆压力0.6～12MPa。
4.根据权利要求1所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法，其特征在于：在步骤7中，在注浆之前先注清水，使注浆通道通畅后再注浆。
5.一种权利要求1-4任意一项所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：该装置包括置于桩身环周的至少两根桩底注浆管、至少一根桩侧注浆管、与桩底注浆管和桩侧注浆管固定连接的定位钢筋圈、连接于桩底注浆管下端的兜底钢筋、振动锤和连接于振动锤底部的导向构件；桩底注浆管下端连接桩底注浆单向阀并伸至桩底，桩侧注浆管的下端连接环形注浆单向阀并置于桩侧。
6.根据权利要求5所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：上述定位钢筋圈与上下相邻定位钢筋圈的间距为1-3米。
7.根据权利要求5所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：上述桩底注浆管和桩侧注浆管与定位钢筋圈绑扎连接或焊接。
8.根据权利要求5所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：上述桩底注浆管和桩侧注浆管与钢筋笼连接成一体，桩底注浆管、桩侧注浆管和钢筋笼纵筋位于同一圆周上，钢筋笼螺旋箍筋环绕在上述三者的外周。
9.根据权利要求5所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：上述兜底钢筋是将两根以上V形或U形钢筋的上端头焊接在上面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上，将上述V形或U形钢筋的中段焊接在下面的定位钢筋圈和桩底注浆钢管上形成的锥形兜状物。
10.根据权利要求8所述的长螺旋钻孔压灌桩后注浆处理施工方法的后置注浆装置，其特征在于：上述兜底钢筋是利用分布于钢筋笼圆周的钢筋笼纵筋下端向圆心弯曲收拢并焊接的锥形兜状物。
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