CN103184734A - 一种植入注浆组合桩及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种植入注浆组合桩，主要由预制管桩、Y形翼板、固化回填土、桩侧注浆加固体、高压注浆挤扩体、桩底预制扩大头、桩底高压注浆挤扩头组成；预制管桩采用一种或多种等桩径管桩多节组合连接，其底部设有预制扩大头；Y形翼板沿环向均匀布设于管桩外侧；高压注浆管从Y形翼板与管桩间的空腔中穿过且注浆管口位置可调，高压注浆挤扩体是通过在设计位置高压持续注浆形成；预制管桩内部空腔回填固化回填土，并将剩余固化土摊铺在施工场地上。本发明在管桩底部形成扩大桩头，外侧形成注浆加固体和高压注浆挤扩体，可充分发挥桩周不同位置土体的承载能力；采用钻孔取土技术成孔，挤土效应较小。另外，本发明还公开了上述植入注浆组合桩的施工方法。
Description
一种植入注浆组合粧及施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种植入注浆组合桩及施工方法，特别涉及一种可在桩侧形成多种注浆加固体、能充分发挥桩周不同位置土体承载能力、减少桩体施工时的挤土效应的新型桩体结构及其施工方法。属于地基处理领域，适用于地质条件较差、邻近高大建筑物的市政、建筑工程的地基处理工程。
背景技术
[0002] 我国幅员辽阔，地质条件千变万化，一些建造在软土地基上的建筑物常出现沉降量大、差异沉降明显、承载能力不足等问题，进而影响建筑物的正常使用性能和安全性能。若在这些建筑物周边再进行市政、高层建筑建设，将使其危害性进一步扩大。而随着现代化进程的推进，旧城区再建已势在必行，往往涉及到上述问题。复合地基加固方法能显著改善地基的承载力，减小地基沉降，能有效抑制地基土体侧向变形，是一种比较理想的软土地基处理方式。
[0003] 桩基础是一种常见的复合地基加固方法，根据桩基础在土中受力情况不同，可分为端承桩和摩擦桩。端承桩是穿过软弱土层而达到深层坚实土的一种桩，上部结构荷载主要由桩尖阻力来承担；摩擦桩是完全设置在软弱土层一定深度的一种桩，上部结构荷载要由桩尖阻力和桩身侧面与土之间的摩擦力共同来承担。按照制作方法，又可将桩基础分为预制桩和灌注桩，其中，预制桩具有施工机械化程度高，施工进度快和桩身质量较可靠等特点。预制管桩是预制桩的一种，为空心柱体，混泥土和钢筋用量比同一规格实心桩小很多，而强度相差不大，桩身穿透力极强、耐击打，克服了灌注桩施工速度慢、质量控制难度大等弱点。
[0004] 同时，为改善桩基础的受力性能和承载能力，工程界开始探讨在桩侧或桩端进行注浆处理，该技术是通过预埋在桩身的注浆管将能固化的浆液注入桩周土层，这些浆液通过渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结等物理和化学形式共同作用，在桩周一定范围内形成浆液和土的固结体，从而改变了桩周附近土体的物理力学性质，使桩周阻力得到不同程度的提高，桩体的得到改善。由于对桩侧、桩端进行注浆的技术能有效提高桩体竖向承载力，已逐渐发展成为一种提高桩体承载能力的重要技术手段，并得到广泛认可。
[0005]目前，常用静压、夯入的方式进行预制桩施工，该施工方法在适宜的工程背景和地质条件下取得了相对较好的工程效果，但该法易产生桩间土体挤压应力和超静孔隙水压力，会使已施工桩产生水平位移或上浮，进而影响成桩质量和桩体承载能力。为此，有必要考虑如何改善相关施工方法，减少桩体间的挤压作用。
[0006] 综上所述，预制管桩施工方便，但其桩体侧摩阻力有限，多为端承桩，而且通常的桩体施工易影响邻桩的成桩质量。鉴于此，为了使软土地基处理的方式更加多元化，满足复杂水文地质环境下软土地基处理方式选择的要求，进一步改善桩体的受力性能，目前亟需发明一种可综合机械钻孔技术与桩侧注浆技术优势，能充分发挥桩周不同层位土体承载力，对邻桩施工质量影响小的新型地基处理方法。发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种可同时具有挤土效应小，能充分发挥桩身范围内各层土体承载力、施工效率高、成桩质量可靠等多方面优点的新型桩体结构及其施工方法，具有较好的技术经济效益。
[0008] 为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案:
一种植入注浆组合桩，其特征在于，所述组合桩主要由预制管桩、Y形翼板、固化回填土、桩侧注浆加固体、高压注浆挤扩体、桩底预制扩大头、桩底高压注浆挤扩头组成；预制管桩采用一种或多种等桩径管桩多节组合连接，其底部设有预制扩大头，形翼板沿环向均匀布设于管桩外侧；高压注浆管从Y形翼板与管桩间的空腔中穿过且注浆管口位置可调，高压注浆挤扩体是通过在设计位置高压持续注浆形成；预制管桩内部空腔回填固化回填土，并将剩余固化土摊铺在施工场地上。
[0009] 所述预制管桩采用一种或多种等桩径的预制管桩，多节管桩之间通过管桩接头连接；接桩时采用U型叠合接桩固定板固定下部桩身，所述U型叠合接桩固定板由两块U形钢板叠合而成。
[0010] Y形翼板由钢板焊接而成，通过焊接或Y形翼板固定环沿竖向等间隔、环向均匀固定在管桩外壁上，翼板长1000mnT2000mm,宽100mnT200mm,钢板厚度不小于IOmm ；Y形翼板
与管桩外壁之间的空腔可供高压注浆管穿过。
[0011] 高压注浆管为PVC管、PP管、PE管或钢管，注浆管内径为50mnT80mm，为准确定位
加压注浆管口位置，预先在注浆管外壁做长度标记。
[0012] 除了通过预制的管桩接头连接，Y形翼板也具有接桩效果，通过合理布置，使每个接管处都有Y形翼板，与上下两节管桩通过Y形翼板固定环或直接焊接固定。
[0013] 桩底预制扩大头位于管桩底部，与底部管桩同时浇筑，其强度等级与管桩混凝土相同。
[0014] 固化回填土由钻孔取出的原土与固化剂拌合后形成，待注浆完成后回填入管桩空腔中。
[0015] 桩底高压注浆挤扩头、桩侧注浆加固体、高压注浆挤扩体的具体指标可根据桩体承载力要求，通过调整浆液配合比、注浆压力、注浆时间和注浆口位置来实现。
[0016] 所述的植入注浆组合桩施工过程主要包括以下步骤:
步骤一、布设桩位:根据设计要求清理现场，测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机； 步骤二、钻孔开挖:钻孔取土，并根据需要进行泥浆护壁，必要时埋设护筒；
步骤三、管桩下放:用吊装设备将带Y形翼板的预制管桩与高压注浆管一起放入成孔中，并根据桩长要求采用预制管桩接头接长管桩，放置时应保持桩身竖直向下；
步骤四、桩底高压注浆:待管桩下放完成后，通过注浆管向桩底部注浆，使水泥浆与桩底浮土混合，并与桩底预制扩大头胶结成一整体，在底部形成承载力较大的桩底高压注浆挤扩头；
步骤五、桩侧高压注浆:根据承载能力要求，通过上提高压注浆管调整注浆管口的位置和注浆压力、时间，高压注浆，在桩侧形成桩侧注浆加固体和高压注浆挤扩体；
步骤六、固化土回填:注浆结束后，将拌合了固化剂的桩孔原土回填入管桩内部空腔内，并进行压实；
步骤七、桩周表层土处理:将剩余固化回填土摊铺在施工现场，形成固化表层土，保持场地平整。
[0017] 本发明具有以下优点和有益效果:
(I)采用钻孔预成孔技术，不但可以有效减少桩体打设时的挤土效应，而且可提高沉桩速度快，保护桩身的完整性。
[0018] (2) Y形翼板相较于传统的钢板式侧翼，具有更好的抗剪和抗弯能力；同时，Y形翼板与管桩组合，形成近似反拱曲面异形桩，使桩处于三向应力状态，具有明显的异形效应，有利于提高承载力。Y形翼板与管桩的空隙可用来限制注浆管的位置。
[0019] (3)桩侧使用高压注浆管填补桩孔与管桩之间的空腔，并可控地加压注浆，使浆体更好的渗入土体，充分利用桩周土，使其成为改性地基，提高地基承载力。
[0020] (4)高压注浆挤扩体与Y形翼板、桩侧注浆加固体相结合，形成支盘状结构，可延伸至周围未加固土体，具有一定的抗压和抗剪能力，与管桩组合成为类支盘桩，能提高整体竖向承载力，与常规机械挤扩支盘桩相比节省了大量水泥浆和机械使用量。
[0021 ] (5)采用开口桩底预制扩大头，而不使用预制闭合桩尖，考虑了管桩下放和底部高压注浆时泥浆反循环流动会进入管桩内部，使用闭合桩尖将闭塞这一通道；高压注浆之后，浆液与预制扩大头相组合，待浆液凝固后形成承载力较高的挤扩头。
[0022] (6)预制管桩的内部中空，既可作为沉桩时泥浆溢出通道，加速管桩下沉；还可在注浆结束后向空腔内填充固化回填土，减少土方搬运，提高桩体承载能力。
[0023] 总之，本发明从钻孔开挖成孔，设置有不连续Y形翼板管桩植入，高压注浆后类支盘桩形成等方面提出了一种新型桩体结构及施工方法；该发明同时兼顾了挤土效应小、充分利用桩周各层土体的承载力、施工效率高、质量稳定可靠、环保等多重优点，具有较好的技术经济效益。
附图说明
[0024] 图1是本发明植入注浆组合桩的结构示意图；
图2是图1沿A—A线未剖到Y形翼板的的剖视图；
图3是图1沿B—B线剖到Y形翼板及Y形翼板固定环的的剖视图；
图4是图1沿C一C线剖到预制扩大头的剖视图；
图5是U形置合接粧固定板不意图；
图6是Y形翼板意图；
图7.1和图7.2是植入注浆组合桩的施工流程图。
[0025] 图中:1 一A型预制管桩、2—高压注浆管、3— Y形翼板、4一管桩接头、5— B型预制管桩、6— Y形翼板固定环、7—桩底预制扩大头、8—填料漏斗、9一固化回填土、10—固化表层土、11一表层土、12—软土层、13—高压注浆挤扩体、14一桩侧注浆加固体、15—桩底高压注浆挤扩头、16—相对硬土层、17 — U形叠合接桩固定板。
具体实施例
[0026] 焊接施工技术要求，Y形翼板与管桩连接技术要求，管桩堆放、吊装技术要求，钻孔取土技术要求，注浆体配合比设计及施工技术要求，固化回填土配合比设计及施工技术要求等，本实施方式中不再累述，重点阐述本发明涉及结构的实施方式。
[0027] 图1是本发明植入注浆组合桩的结构示意图，图2是图1沿A— A线未剖到Y形翼板的的剖视图，图3是图1沿B— B线剖到Y形翼板及Y形翼板固定环的的剖视图，图4是图1沿C一C线剖到预制扩大头的剖视图，参照图f 4所示的植入注浆组合桩主要由预制管桩、Y形翼板3、桩底预制扩大头7、固化回填土 9、高压注浆挤扩体13、桩侧注浆加固体14、桩底高压注浆挤扩头15组成。
[0028] 预制管桩由A型预制管桩I (钢管混凝土管桩)和B型预制管桩5 (预应力高强度混凝土管桩)组成；两种管桩均为每节桩长9000mm,直径600mm,管厚IlOmm,单桩承载设计值大于6000kN，质量及尺寸要求满足现行规范之要求。
[0029] 图5是U形叠合接桩固定板示意图。如图5所示，U型叠合接桩固定板17长1000mm，宽1200mm，厚度为20mm，中间半圆形开口的直径为600mm，钢材强度等级为Q235。
[0030] 图6是Y形翼板示意图，如图6所示，Y形翼板3采用3块规格为2000 X 150 X IOmm的钢板焊接而成，强度等级为Q235 ； Y形翼板3通过Y形翼板固定环6与预制管桩连接；Y形翼板3环向均匀布置在预制管桩的外侧壁上，纵向间隔为1000mm。
[0031] 通过吊装设备将带Y形侧翼3和高压注浆管2的预制管桩下放到预成孔中，接桩前，将U型叠合接桩固定板17凹口卡于Y形翼板3下部；两块U型叠合接桩固定板17叠合后，预制管桩将被限制在固定位置上，即可进行接桩；接桩完成后，组合桩略向上提管，确定接桩牢靠后，抽出U型叠合接桩固定板17，便可继续向下沉管。
[0032] 高压注浆管2为钢管，直径为75_，其尺寸规格应满足现行规范之要求；高压注浆管2预先穿过预制管桩与Y形翼板3两者形成的空腔，并伸至组合桩底端。
[0033] 高压注浆挤扩体13、桩侧注浆加固体14和桩底高压注浆挤扩头15均由高压注浆形成，通过控制注浆压力和注浆时间，以及注浆管口高度，形成上述3种不同效果的注浆体。
[0034] 固化回填土 9由钻孔取土后的原土与固化剂普通硅酸盐水泥混合搅拌而成，水泥强度等级为32.5MPa。
[0035] 图7.1和图7.2是植入注浆组合桩的施工流程图。参照图7.1和图7.2，植入注浆组合桩施工步骤如下:
步骤一、布设桩位:根据设计要求清理现场，测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机； 步骤二、钻孔开挖:钻孔取土，并根据需要进行泥浆护壁，必要时埋设护筒；
步骤三、管桩下放:用吊装设备将带Y形翼板3的预制管桩I与高压注浆管2 —起放入成孔中，并根据桩长要求采用预制管桩接头接长管桩，放置时应保持桩身竖直向下；
步骤四、桩底高压注浆:待组合桩下放完成后，通过注浆管2向桩底部注浆，使水泥浆与桩底浮土混合，并与桩底预制扩大头7胶结成一整体，在底部形成承载力较大的桩底高压注浆挤扩头15 ；
步骤五、桩侧高压注浆:根据承载能力要求，通过上提高压注浆管调整注浆管口的位置和注浆压力、时间，高压注浆，在桩侧形成桩侧注浆加固体14和高压注浆挤扩体13 ；
步骤六、固化土回填:注浆结束后，将拌合了固化剂的桩孔原土 9回填入管桩内部空腔内，并进行压实； 步骤七、桩周表层土处理:将剩余固化回填土摊铺在施工现场，形成固化表层土 10，保持场地平整。
Claims (9)
1.一种植入注浆组合桩，其特征在于，所述组合桩主要由预制管桩、Y形翼板、固化回填土、桩侧注浆加固体、高压注浆挤扩体、桩底预制扩大头、桩底高压注浆挤扩头组成；预制管桩采用一种或多种等桩径管桩多节组合连接，其底部设有预制扩大头；Y形翼板沿环向均匀布设于管桩外侧；高压注浆管从Y形翼板与管桩间的空腔中穿过且注浆管口位置可调，高压注浆挤扩体是通过在设计位置高压持续注浆形成；预制管桩内部空腔回填固化回填土，并将剩余固化土摊铺在施工场地上。
2.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述预制管桩采用一种或多种等桩径的预制管桩，多节管桩之间通过管桩接头连接；接桩时采用U型叠合接桩固定板固定下部桩身，所述U型叠合接桩固定板由两块U形钢板叠合而成。
3.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述Y形翼板由钢板焊接而成，通过焊接或Y形翼板固定环沿竖向等间隔、环向均匀固定在管桩外壁上，翼板长1000mm"2000mm,宽100mnT200mm，钢板厚度不小于IOmm ;Y形翼板与管桩外壁之间的空腔可供高压注浆管穿过。
4.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述高压注浆管为PVC管、PP管、PE管或钢管,注衆管内径为50mnT80mm,为准确定位加压注衆管口位置,预先在注衆管外壁做长度标记。
5.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述管桩除了通过预制的管桩接头连接，Y形翼板也具有接桩效果，通过合理布置，使每个接管处都有Y形翼板，与上下两节管桩通过Y形翼板固定环或直接焊接固定。
6.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述桩底预制扩大头位于管桩底部，与底部管桩同时浇筑，其强度等级与管桩混凝土相同。
7.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述固化回填土由钻孔取出的原土与固化剂拌合后形成，待注浆完成后回填入管桩空腔中。
8.根据权利要求1所述的植入注浆组合桩，其特征在于所述桩底高压注浆挤扩头、桩侧注浆加固体、高压注浆挤扩体的具体指标可根据桩体承载力要求，通过调整浆液配合比、注浆压力、注浆时间和注浆口位置来实现。
9.一种植入注浆组合桩的施工方法，主要包括以下施工步骤: 步骤一、布设桩位:根据设计要求清理现场，测量出桩位，并在指定位置布设钻孔机； 步骤二、钻孔开挖:钻孔取土，并根据需要进行泥浆护壁，必要时埋设护筒； 步骤三、管桩下放:用吊装设备将带Y形翼板的预制管桩与高压注浆管一起放入成孔中，并根据桩长要求采用预制管桩接头接长管桩，放置时应保持桩身竖直向下； 步骤四、桩底高压注浆:待管桩下放完成后，通过注浆管向桩底部注浆，使水泥浆与桩底浮土混合，并与桩底预制扩大头胶结成一整体，在底部形成承载力较大的桩底高压注衆挤扩头； 步骤五、桩侧高压注浆:根据承载能力要求，通过上提高压注浆管调整注浆管口的位置和注浆压力、时间，高压注浆，在桩侧形成桩侧注浆加固体和高压注浆挤扩体； 步骤六、固化土回填:注浆结束后，将拌合了固化剂的桩孔原土回填入管桩内部空腔内，并进行压实； 步骤七、桩周表层土处理:将剩余固化回填土摊铺在施工现场，形成固化表层土，保持场地平整。
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