CN102587358A - 一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术 - Google Patents

Abstract

一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，利用常规钻孔灌注桩成孔，将浆液填充袋布置在设计深度钢筋笼上，下沉钢筋笼并灌注混凝土，待成桩混凝土初凝后，通过注浆管对设计位置填充袋进行高聚物材料压力注浆，形成高聚物材料后注浆挤扩支盘、扩底灌注桩。该方法优化了挤扩支盘桩的施工工艺和后注浆灌注桩技术，避免了传统挤扩支盘桩挤扩塌孔、桩端浮渣过多等问题。高聚物注浆技术可以节省大量经费和工期，有利于环境保护和能源节约，且质量更容易控制。该方法施工工艺简单、可操作性强，便于质量控制，经济效益明显，治理软土地基效果显著。

Description

一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术

技术领域

本发明涉及桩基础技术领域，尤其涉及一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术。主要适用于工业民用建筑地基处理以及沿海、沿江高速公路、铁路等软土地基处理等工程技术领域。

 

背景技术

桩基承载力主要由桩侧摩阻力和桩端阻力两部分组成，通过改变纵向桩身截面形式、优化桩-土接触面受力性状成为提高灌注桩承载力性能的重要手段之一。后注浆灌注桩，通过在浇铸桩身内埋设注浆管，对桩侧、桩端或者桩侧桩端联合注浆，以提高桩侧摩阻力和桩端阻力；后注浆灌注桩具有适应性广、施工方法灵活、注浆设备简单等技术优点，近年来在国内得到广泛应用，并取得了良好的效果。挤扩支盘桩，利用专门的挤扩装置在钻孔侧壁挤扩形成支盘提高桩侧摩阻力，近年来也在国内得到较好的推广应用。

在本发明之前，中国发明专利“螺纹灌注桩施工方法”（ZL 201010128733.5）公开了一种利用钻孔灌注桩施工工艺成孔，在钢筋笼上螺旋缠绕浆体填充袋（袋内部插有注浆管），下放钢筋笼并灌注混凝土，混凝土养护后，对所述浆体填充袋内压力注入水泥浆液；在灌注桩体外侧形成螺旋形结构体，从而提高桩-土接触面胶合力。该工法弥补了传统螺纹灌注桩在软土地区螺纹成孔困难等技术难题，但是整桩长的螺纹状填充袋内的注浆系统，容易造成注浆管堵塞、浆液分布不均匀而难以有效形成螺纹状结构等问题；同时水泥浆液凝固龄期相对较长，在桩侧土体侧向压力作用下，填充袋容易被压扁而贴在桩侧，无法有效形成螺纹状结构形式。中国发明专利“多节三叉挤扩桩的挤扩装置”（ZL 00129938.7）、中国发明专利“梯度挤扩装置”（ZL 200410103573.3）、中国发明专利“双向螺旋挤扩桩施工方法及双向螺旋封闭挤扩钻头”（ZL 200710063983.3）、中国发明专利“定位旋切挤扩支盘机”（ZL 200810180515.9）和中国发明专利“长螺旋支盘桩的施工方法”（ZL 200910064004.5）等分别公开了一种挤扩桩的挤扩装置及其施工方法，以提高传统挤扩装置的工作效率和可靠性，优化桩基承载性能。这些工法均是在传统灌注桩成孔的基础上，利用特殊挤扩装置对孔侧壁土体进行挤扩形成支盘；对绝大部分土质条件均能达到设计要求，但是对于一些特殊土质条件下，挤扩施工容易造成塌孔、桩底浮渣过多，或者无法达到设计挤扩尺寸要求等工程问题；同时挤扩装置机械设备复杂、工艺繁杂。中国发明专利“一种多盘体灌注桩一次成型装置及其施工方法”（ZL 201010248080.4）公开了一种集合多部工序，将高压喷浆和振动拔桩同步混凝土振捣挤扩多个盘体灌注桩一次成型的机械装置及其施工方法。该法主体结构功能清晰、施工操作安全可靠；但是同样也存在传统挤扩支盘桩的技术缺点，比如孔壁塌孔、桩底浮渣降低桩端阻力等问题。中国专利“扩大支盘水泥土拌合桩”（ZL 200310112188.0）公开了一种利用扩大支盘来提高桩基承载力的水泥土拌合桩，该桩型较普通水泥土拌合桩而言，提高了其抗压和抗拔性能，水泥土拌合桩一般不配筋，属于半刚性桩范畴，主要仅用于桩基复合地基技术领域，而不直接运用到建筑地基领域。中国申请发明专利“一种带尖齿的新型灌注桩扩底装置及方法”（申请号：201110061302.6）公开了一种在灌注桩体的同时利用带尖齿的扩底装置在高压注浆压力作用下，形成扩大头底座。该工艺简化了桩端扩底的工艺环节，但是扩头底座的形状受水泥浆液的龄期的影响较大；高压注浆完成后，底座浆液在周围压力作用下，成型存在一定的不确定性。此外，这些工法可以不同程度的改善桩-土接触面特性，增加桩侧、桩端阻力，提高桩基整体承载力；但是这些技术方案，均采用水泥浆液进行注浆，因此其注浆强度、注浆压力以及桩基承载力提高程度等注浆效果均受水泥浆液情况的限制；在长时期灌注浓浆时，存在射浆管在孔内易被水泥浆凝住等问题。传统的后注浆灌注桩技术，注浆效果受桩侧土体性质影响较大，且注浆后形状和性状不易控制。

 

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，优化传统灌注桩桩侧、桩端注浆浆液和注浆形式，传统挤扩支盘桩的施工工艺，提高基桩的桩侧摩阻力和桩端阻力，提出一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：利用常规钻孔灌注桩成孔，将浆液填充袋布置在设计深度钢筋笼上，下沉钢筋笼并灌注混凝土，待成桩混凝土初凝后，通过注浆管对设计位置填充袋进行高聚物材料压力注浆，形成高聚物材料后注浆挤扩支盘、扩底灌注桩。其技术特征在于：注浆浆液材料为高聚物材料，注浆形式为压力注浆，通过高聚物材料注浆系统注浆；注浆管包括刚性注浆管和柔性注浆管两种，刚性注浆管绑扎在钢筋笼主筋内侧与浆液填充袋相连，柔性注浆管沿桩深方向，螺纹状缠绕在钢筋笼外侧，且柔性注浆管间隔分布注浆孔；支盘浆液填充袋根据设计尺寸捆扎在设计深度钢筋笼外侧，扩底浆液填充袋根据设计尺寸捆扎在钢筋笼底部，且填充袋外侧带齿状、可透泥浆液。

所述的灌注桩，桩身直径为300-1000 mm，深度为10-35 m，采用钻孔机械成孔、泥浆护壁。

所述的浆液填充袋，为防腐性能好、可折叠、可透水和泥浆液的多孔网状编织物；填充袋形式分为桩身支盘浆液填充袋和桩端扩底浆液填充袋两种，桩身支盘浆液填充袋为环形结构形式，内环直径与钢筋笼直径相当（300-1000 mm）、外环直径为500-1200 mm、环形高为100-300 mm，根据桩长、桩周土性的不同，在桩侧设置1-3个支盘浆液填充袋；桩端扩底浆液填充袋为球形结构形式，球体直径为600-1500 mm，球体外侧带齿状。

所述的高聚物材料注浆系统，包括刚性注浆管、柔性注浆管、接头、压力表以及注浆泵等组件。

所述的刚性注浆管为外直径为10-25 mm、壁厚3-6 mm的钢管，钢管下部与浆液填充袋连接、钢管上部由接头与注浆泵连接，刚性注浆管绑扎在钢筋笼主筋内侧，每个浆液填充袋单独连接一根刚性注浆管。

所述的柔性注浆管为外直径为10-30 mm、壁厚2-5 mm的耐压力橡皮管，橡皮管每隔0.5-1 m间距开设2-4 mm直径的注浆孔，柔性注浆管沿桩深方向螺纹状缠绕在钢筋笼外侧，柔性注浆管上部通过接头与注浆泵连接。

所述的压力表量程和注浆泵压力，根据设计要求确定，一般为0-20 MPa。

所述的高聚物注浆材料，又称为有机高分子材料，为双组份发泡聚氨酯为代表的非水反应类高聚物材料。

本发明的优点和效果在于：通过在灌注桩钢筋笼上布置注浆管和浆液填充袋，在灌注混凝土后，注浆高聚物材料浆液，形成挤扩支盘和扩底底座，优化了挤扩支盘桩的施工工艺和后注浆灌注桩技术，避免了传统挤扩支盘桩挤扩塌孔、桩端浮渣过多等问题，传统水泥浆液后注浆灌注桩水泥浆凝固龄期长、浆液扩散和成型可控性差等问题。利用高聚物注浆材料在桩侧和桩端注射浆液，提高桩侧和桩端承载力，注浆的高聚物材料防水性能优良、膨胀成型后体积收缩小（10年内体积收缩近似为1-3 %）、施工便捷、强度提高迅速（材料注射后15分钟内即可形成90 %的强度）、自重轻、体积膨胀率大，可以达到液体体积的10-20倍，同时避免水泥浆液凝结注浆管等问题。与传统挤扩支盘桩相比，注浆形成支盘和扩底底座避免塌孔和桩端浮土过多等问题，同时避免了繁琐的挤扩机械设备施工工艺，大大降低成桩成本。与传统水泥浆液注浆技术方法相比，高聚物注浆技术可以节省大量经费和工期，有利于环境保护和能源节约，且质量更容易控制。该方法施工工艺简单、可操作性强，便于质量控制，经济效益明显，治理软土地基效果显著。

 

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A截面示意图；

其中，1为钢筋笼主筋，2为钢筋笼配筋，3为刚性注浆管，4为带注浆孔的柔性注浆管，5为桩身支盘浆液填充袋，6为桩端扩底浆液填充袋，7为桩端扩底浆液填充袋齿牙，8为混凝土材料，9为高聚物材料注浆液，10为桩周土体。

 

具体实施方式

以下结合附图详细叙述本发明的具体实施方式。本发明的保护范围并不仅仅局限于本实施方式的描述。

如图1和图2所示，实施时，首先桩机就位，利用常规钻孔灌注桩成桩工艺挖孔，并采用泥浆护壁，灌注桩桩身直径为300-1000 mm，深度为10-35 m；组装钢筋笼主筋1和配筋2，并将刚性注浆管3绑扎在钢筋笼主筋1内侧，带注浆孔的柔性注浆管4沿钢筋笼深度方向螺旋状缠绕在钢筋笼主筋1和配筋2外侧；刚性注浆管3为外直径为10-25 mm、壁厚3-6 mm的钢管，柔性注浆管4为外直径为10-30 mm、壁厚2-5 mm的耐压力橡皮管，橡皮管每隔0.5-1 m间距开设2-4 mm直径的注浆孔；在设计位置钢筋笼外侧绑扎桩身支盘浆液填充袋5和外侧带齿状7的桩端扩底浆液填充袋6；刚性注浆管3和柔性注浆管4上端伸出地面连接注浆泵、刚性注浆管3下端连接桩身支盘浆液填充袋5和外侧带齿状7的桩端扩底浆液填充袋6，且每个浆液填充袋单独连接一根刚性注浆管3；注浆泵压力根据地层土性情况和支盘深度情况确定，压力一般为0-20 MPa；桩身支盘浆液填充袋5和外侧带齿状7的桩端扩底浆液填充袋6为防腐性能好、可折叠、可透水和泥浆液的多孔网状编织物；桩身支盘浆液填充袋5为环形结构形式，内环直径为300-1000 mm、外环直径为500-1200 mm、环形高为100-300 mm，根据桩长、桩周土性的不同，在桩侧设置1-3个支盘浆液填充袋5；桩端扩底浆液填充袋6为可球形结构形式，球体直径为600-1500 mm，球体外侧带齿牙7；完成带注浆管、浆液填充袋的钢筋笼制作后，下放入泥浆护壁的钻孔内；清水洗孔，然后灌注混凝土；待混凝土材料8初凝后，通过刚性注浆管3对桩身支盘浆液填充袋5和桩端扩底浆液填充袋6内压力注入高聚物材料浆液9，以形成桩身支盘和桩端扩底底座，同时对柔性注浆管4进行压力注射高聚物材料浆液9，以对桩周土10进行浆液渗透和挤密；完成高聚物材料浆液9后注浆之后，在桩顶浇注桩帽完成最终成桩施工。

Claims (5)

1.一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，包括浆液填充袋，钢筋笼，刚性注浆管，柔性注浆管，高聚物材料，其特征在于：将浆液填充袋布置在设计深度钢筋笼侧壁和底部上，待灌注混凝土初凝后，通过刚性注浆管和柔性注浆管对设计位置浆液填充袋进行高聚物材料压力注浆，形成高聚物材料后注浆挤扩支盘、扩底灌注桩；浆液填充袋为防腐性能好、可折叠、可透水和泥浆液的多孔网状编织物，布置在桩侧的浆液填充袋充填后形成的支盘为环形结构形式，内环直径为300-1000 mm、外环直径为500-1200 mm、环形高为100-300 mm，在桩侧设置1-3个支盘浆液填充袋，布置在桩底的浆液填充袋充填后形成的支盘为球形结构形式，球体直径为600-1500 mm；所述的刚性注浆管下部与浆液填充袋连接、上部由接头与注浆泵连接，刚性注浆管绑扎在钢筋笼主筋内侧，每个浆液填充袋单独连接一根刚性注浆管；所述的柔性注浆管管身开设注浆孔，柔性注浆管沿桩深方向螺纹状缠绕在钢筋笼外侧，柔性注浆管上部通过接头与注浆泵连接。

2.根据权利要求1所述的一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，其特征在于：所述的柔性注浆管为外直径为10-30 mm、壁厚2-5 mm的耐压力橡皮管。

3.根据权利要求1或2所述的一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，其特征在于：所述的柔性注浆管每隔0.5-1 m间距开设2-4 mm直径的注浆孔。

4.根据权利要求1所述的一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，其特征在于：所述的刚性注浆管为外直径为10-25 mm、壁厚3-6 mm的钢管。

5.根据权利要求1所述的一种高聚物材料后注浆挤扩灌注桩技术，其特征在于：所述的高聚物材料为双组份发泡聚氨酯为代表的非水反应类高聚物材料。

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