CN102828509B - 预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明系一种预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法。本发明通过预埋管道在预应力管桩桩底与桩侧，通过地面的注浆器对土中的管桩进行桩底(孔底)及桩侧(孔壁)实施压力联合注浆。后注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。通过注浆一方面形成凸出的浆液包结石体对管桩的接头起到保护作用，提高管桩使用耐久性。此外，通过注浆使土体力学性能及桩土之间的边界条件得到改变，桩周围岩土的强度和稳定性进一步提高，从而提高桩基承载力，减少沉降量。因此可以减少布桩数量和承台尺寸，并缩短施工工期，降低工程造价。

Description

预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法

技术领域

本发明涉及土木建筑工程施工中的注浆方法，尤其是一种用于预应力管桩的桩底和桩侧联合注浆方法。

背景技术

当今国内外土木建筑深基础工程中，预应力混凝土管桩的应用非常普遍，为我国工程建设提供了理论依据和经验。但是预应力混凝土管桩在深厚软土地层中因桩身表面光滑，导致桩侧摩阻力不能有效发挥，预应力混凝土管桩的承载力得不到有效的体现。并且，预应力混凝土管桩在施工过程由于施工方法不当，容易出现质量隐患，往往达不到所需要的效果。大量实践资料表明，预应力混凝土管桩容易出现承载力实测值小于设计值的情况。当预应力混凝土管桩打桩后采取对桩端(孔底)及桩侧(孔壁)实施压力联合注浆措施，通过注浆使土体力学性能及桩土之间的边界条件得到改变，桩周围岩土的强度和稳定性进一步提高，从而提高桩基承载力，减少沉降量。因此可以减少布桩数量和承台尺寸，减小挤土对邻周的影响，并缩短施工工期，降低工程造价。同时，端头板暴露在土中，受腐蚀严重。所以如何加强管桩的桩底强度和加强桩侧摩阻力是实现上述目标的有力措施，经专利检索，还尚无解决上述问题的有效措施。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，提供一种预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

一种预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法，包括以下步骤：

（1）端头板的加工：在环形端头板（9）上沿圆环径向打通多个螺纹出浆孔（11）；

（2）预应力管桩的制作:将端头板（9）焊接在桩段（1）端头；预应力管桩按照建筑标准预制，端头板焊接在钢筋骨架上，焊缝必须饱满均匀，不得有空隙；

（3）锥形桩靴的加工安装：在底部桩段底端固定端头铁件，将封底钢板焊接在端头铁件上，将桩底注浆导管穿过封底钢板上预留的中心定位孔并向底部延伸，延伸段设A注浆孔，将橡皮管套套在延伸段注浆管上，在延伸段导管底端焊接A封底钢片；预制带凹槽的锥形桩尖并在凹槽上预留C出浆孔，凹槽外围设钻孔钢筛，制得锥形桩靴，将锥形桩靴焊接在封底钢板上；

（4）在端头板的内侧安装桩侧注浆导管连接装置：制作由多个桩侧注浆三通阀依次连接成的环状高压注浆软管；将多个桩侧注浆三通阀分别与多个螺纹钢管连接，再将多个螺纹钢管分别与端头板上的多个螺纹出浆孔对应连接；

（5）打桩：将按照步骤（1）至（4）制作好的预应力管桩通过打桩机打入土中；

（6）注浆导管和预应力管桩的连接：将A注浆导管与桩底注浆导管对接，将桩侧注浆导管与一个桩侧注浆三通阀顶部接口连接；未与桩侧注浆导管连接的桩侧注浆三通阀顶部接口设密封机构，检查气密性；焊接两根管桩之间的端头板，用打桩机将对接好的管桩打入土中；

（7）重复制作预应力管桩，并在端头板（9）的内侧安装桩侧注浆导管（102）连接装置，然后将与注浆导管连接好的预应力管桩通过端头板（9）焊接，再打桩，直至管桩达到设计的持力层；

（8）连接注浆设备：将A水泥搅拌桶与A水泥储存桶连接，将A水泥储存桶与A注浆泵连接，将桩侧注浆导管与A注浆泵连接；将B水泥搅拌桶与B水泥储存桶连接，将B水泥储存桶与B注浆泵连接，再将A注浆导管与B注浆泵连接；

（9）清水劈裂：压注清水，环状高压注浆软管张开，继续加压，进行清水劈裂，将塞堵孔的泥土冲蚀，保证注浆路径的畅通；

    （10）桩侧桩底注浆：注浆泵将水泥浆储存桶中的水泥通过注浆导管注入管桩；其中，注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅；

    （11）注浆完毕后，将注浆孔回填，插有明显的标识，加强保护，严禁车辆辗压。

其中，步骤（1）所述螺纹出浆孔11的出口端设有直径为6～8mm的圆形钢筛；步骤（4）所述螺纹钢管上设有C出浆孔，螺纹钢管14端部设有B封底钢片；所述螺纹出浆孔与螺纹钢管之间的环隙设有橡皮套；所述B封底钢片上设有防止橡皮套脱落的细钢条。所述步骤（9）是在打桩完成之后12小时之内进行；所述步骤（10）中桩侧桩底注浆压力控制在2.0Mpa~3.0Mpa；当水泥压入量达到预定值得                                               ，泵送压力超过5.0Mpa时，停止注浆。另外，为方便对浆液水灰比的控制与检查，在搅拌桶外侧，刻画有以水泥配制的0.60和0.70的水灰比浆液面的位置，在桶内配有显示水泥浆液面高度的醒目标尺。上述注浆导管采用国标低压流体输送用焊接管，注浆导管的公称口径，实际壁厚不小于2.75mm，原材料符合国标要求；注浆导管上端均设有管螺纹、管箍以及丝堵，桩侧注浆导管下端设有螺纹及用以插接桩侧注浆阀的三通。

本发明方法中端头板是预先留有带螺纹的注浆孔，其孔径4～5cm，将一两头带配套螺纹的钢管与注浆孔拧紧对接，通过套管连接另一端钢管和注浆阀，可以保证其紧密连接，防止高压注浆时，高压将接口冲掉，致使水泥浆液未注入土中，而流入管桩内。带螺纹的钢管是钻有注浆孔径为8mm，端部用钢片封死并焊有一细钢条，阻止注浆时外包橡皮单向阀脱落。

本发明方法将厚度15mm，直径比管桩直径小40～50mm，中心有预留孔的封底钢板居中焊接在桩端铁件上。延伸段注浆导管的直径为20～40mm，注浆孔留三排，其孔径大小为8mm，同一截面上呈90°对称排列，通过封底钢板预留的中心孔并沿周边焊接定位于中心，延伸段长度为150mm。延伸段注浆导管外套装略小于注浆导管管径的橡皮套，可用自行车内胎制作，然后在延伸段端部焊接封底钢片，封底钢片直径比管径大4～6cm,钻孔钢筛开孔6～8mm，凹槽处出浆孔留三排，其孔径大小为10mm，同一截面上呈90°对称排列。

本发明方法中注浆导管的连接均采用通过注浆导管的端部的管螺纹、管螺管箍进行对接；注浆导管的下端插接桩侧注浆阀（每个接头处应检查其气密性，符合要求后才能进行下一道工序）。焊接两根桩之间的端头板，焊缝必须饱满均匀，不得有空隙，再次进行打桩。

该方法可以有效地提高管桩的承载力，减少其上建筑物的沉降量；并且由此可以减少用桩量，从而削弱挤土效应，减轻对周围建筑物的危害；预应力混凝土管桩后注浆可以修复在施工过程产生的桩身缺陷，保证建筑物的安全；另一方面，通过桩侧注浆对管桩的接头处端头板形成保护，在一定程度上保证了管桩使用上的耐久性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：通过桩底桩侧联合注浆使土体力学性能及桩土之间的边界条件得到改变，桩底、桩侧土体强度同时得到提高，桩周围岩土的强度和稳定性进一步提高，相当于增大桩径，增大承压面积，从而提高桩基承载力，增加反向预应力，减少沉降量。同时，在桩侧端头板位置设置注浆孔进行注浆，形成凸出的浆液包结石体对暴露在土中端头板起保护作用，使端头板免受腐蚀，提高了预应力管桩使用的耐久性。

附图说明

图1是本发明方法中管桩的整体结构示意图；

图2是桩靴俯视图；

图3是图2的A-A剖视图；

图4是端头板连接处俯视图；

图5是图4的B-B剖视图；

图6是图4的C-C剖视图。

图中：1、桩段；2、端头铁件；3、封底钢板；4、橡皮套管；5、A封底钢片；6、锥形桩靴；7、钻孔钢筛；8、A出浆孔；9、端头板；10、桩尖；11、螺纹出浆孔；12、桩侧注浆三通阀；13、钢筛；14、螺纹钢管；15、环状高压注浆软管；16、B出浆孔；17、A注浆导管；18、B封底钢片；19、橡皮套；20、C出浆孔；21、细钢条；101、桩底注浆导管；102、桩侧注浆导管；103、A水泥搅拌桶；104、A水泥储存桶；105、A注浆泵；106、B水泥搅拌桶；107、B水泥储存桶；108、B注浆泵。

具体实施方式

（1）端头板的加工：在环形端头板9上沿圆环径向打通多个螺纹出浆孔11；螺纹注浆孔孔径为4～5cm；

（2）预应力管桩的制作:将端头板9焊接在桩段1端头；

（3）锥形桩靴6的加工安装：在底部桩段1底端固定端头铁件2，将封底钢板3焊接在端头铁件2上，将桩底注浆导管101穿过封底钢板3上预留的中心定位孔并向底部延伸，延伸段设三排A注浆孔8，A注浆孔8孔径大小为8mm，在同一截面上成90°对称排布，将橡皮管套4套在延伸段注浆管上，在延伸段导管底端焊接A封底钢片5；预制带凹槽的锥形桩尖10并在凹槽上预留三排B出浆孔16，B出浆孔16孔径大小为10mm，在同一截面上成90°对称排布，凹槽外围设钻孔钢筛7，制得锥形桩靴6，将锥形桩靴6焊接在封底钢板3上；

（4）在端头板9的内侧安装桩侧注浆导管102连接装置：制作由多个桩侧注浆三通阀12依次连接成的环状高压注浆软管15；将多个桩侧注浆三通阀12分别与多个螺纹钢管14连接，再将多个螺纹钢管14分别与端头板9上的多个螺纹出浆孔11对应连接；

（5）打桩：将按照步骤（1）至（4）制作好的预应力管桩通过打桩机打入土中；

（6）注浆导管和预应力管桩的连接：将A注浆导管17与桩底注浆导管101对接，将桩侧注浆导管102与一个桩侧注浆三通阀12顶部接口连接；未与桩侧注浆导管102连接的桩侧注浆三通阀12顶部接口设密封机构，检查气密性；焊接两根管桩之间的端头板9；

（7）重复制作预应力管桩，并在端头板9的内侧安装桩侧注浆导管102连接装置，然后将与注浆导管连接好的预应力管桩通过端头板9焊接，再打桩，直至管桩达到设计的持力层；

（8）连接注浆设备：将A水泥搅拌桶103与A水泥储存桶104连接，将A水泥储存桶104与A注浆泵105连接，将桩侧注浆导管102与A注浆泵105连接；将B水泥搅拌桶106与B水泥储存桶107连接，将B水泥储存桶107与B注浆泵108连接，再将A注浆导管17与B注浆泵108连接；

（9）清水劈裂：压注清水，环状高压注浆软管15张开，继续加压，进行清水劈裂，将塞堵孔的泥土冲蚀，保证注浆路径的畅通；

    （10）桩侧桩底后注浆：注浆泵将水泥浆储存桶中的水泥通过注浆导管注入管桩；其中，注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅；

    （11）注浆完毕后，将注浆孔回填。

其中，步骤（1）所述螺纹出浆孔11的出口端设有直径为6～8mm的圆形钢筛13；步骤（4）所述螺纹钢管14上设有C出浆孔20，螺纹钢管14端部设有B封底钢片18；所述螺纹出浆孔11与螺纹钢管14之间的环隙设有橡皮套19；所述B封底钢片18上设有防止橡皮套19脱落的细钢条21；所述步骤（9）是在打桩完成之后12小时之内进行；所述步骤（10）中桩侧桩底注浆压力控制在2.0Mpa~3.0Mpa；当水泥压入量达到预定值得，泵送压力超过5.0Mpa时，停止注浆。另外，为方便对浆液水灰比的控制与检查，在搅拌桶外侧，刻画有以水泥配制的0.60和0.70的水灰比浆液面的位置，在桶内配有显示水泥浆液面高度的醒目标尺。 

Claims (5)

1.一种预应力管桩桩底桩侧联合注浆方法，包括以下步骤：

（1）端头板（9）的加工：在端头板（9）上沿圆环径向打通多个螺纹出浆孔（11）；

（2）预应力管桩的制作:将端头板（9）焊接在桩段（1）端头；

（3）锥形桩靴（6）的加工安装：在桩段（1）底端固定端头铁件（2），将封底钢板（3）焊接在端头铁件（2）上，将桩底注浆导管（101）穿过封底钢板（3）上预留的中心定位孔并向底部延伸，延伸段设A注浆孔（8），将橡皮管套（4）套在延伸段注浆管上，在延伸段导管底端焊接A封底钢片（5）；预制带凹槽的锥形桩尖（10）并在凹槽上预留B出浆孔（16），凹槽外围设钻孔钢筛（7），制得锥形桩靴（6）；将锥形桩靴（6）焊接在封底钢板（3）上；

（4）在端头板（9）的内侧安装桩侧注浆导管（102）连接装置：制作由多个桩侧注浆三通阀（12）依次连接成的环状高压注浆软管（15）；将多个桩侧注浆三通阀（12）分别与多个螺纹钢管（14）连接，再将多个螺纹钢管（14）分别与端头板（9）上的多个螺纹出浆孔（11）对应连接；

（5）打桩：将按照步骤（1）至（4）制作好的预应力管桩通过打桩机打入土中；

（6）注浆导管和预应力管桩的连接：将A注浆导管（17）与桩底注浆导管(101)对接，将桩侧注浆导管（102）与一个桩侧注浆三通阀（12）顶部接口连接；未与桩侧注浆导管（102）连接的桩侧注浆三通阀（12）顶部接口设密封机构，检查气密性；焊接两根管桩之间的端头板（9），用打桩机将对接好的管桩打入土中；

（7）重复制作预应力管桩，并在端头板（9）的内侧安装桩侧注浆导管（102）连接装置，然后将与注浆导管连接好的预应力管桩通过端头板（9）焊接，再打桩，直至管桩达到设计的持力层；

（8）连接注浆设备：将A水泥搅拌桶（103）与A水泥储存桶（104）连接，将A水泥储存桶（104）与A注浆泵（105）连接，将桩侧注浆导管（102）与A注浆泵（105）连接；将B水泥搅拌桶（106）与B水泥储存桶（107）连接，将B水泥储存桶（107）与B注浆泵（108）连接，再将A注浆导管（17）与B注浆泵（108）连接；

（9）清水劈裂：压注清水，环状高压注浆软管（15）张开，继续加压，进行清水劈裂，将塞堵孔的泥土冲蚀，保证注浆路径的畅通；

    （10）桩侧桩底注浆：A注浆泵（105）将A水泥储存桶（104）中的水泥通过桩侧注浆导管（102）注入管桩；B注浆泵（108）将B水泥储存桶（107）中的水泥通过A注浆导管（17）注入管桩；其中，注浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅；

    （11）注浆完毕后，将注浆孔回填。

2.权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）所述螺纹出浆孔(11)的出口端设有直径为6～8mm的圆形钢筛(13)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（4）所述螺纹钢管(14)上设有C出浆孔(20)，螺纹钢管14端部设有B封底钢片(18)；所述螺纹出浆孔(11)与螺纹钢管(14)之间的环隙设有橡皮套(19)；所述B封底钢片(18)上设有防止橡皮套(19)脱落的细钢条(21)。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（9）是在打桩完成之后12小时之内进行。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（10）中桩侧桩底注浆压力控制在2.0Mpa～3.0Mpa；当水泥压入量达到预定值得70%，泵送压力超过5.0Mpa时，停止注浆。