CN105568962B - 一种新型自进式多孔注浆桩及其注浆施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型自进式多孔注浆桩，包括整体呈下端封闭的圆管状的桩身，桩身上设置有若干连通内外的溢浆孔，其特征在于，所述桩身下端连接设置有向下的桩底钻头，桩身上端固定设置有用于连接钻机设备的桩顶接头。本发明具有管桩结构简单，施工方便，加固效果和承载能力好的优点，特别适合各类软弱土层的建筑基础施工。

Description

一种新型自进式多孔注浆桩及其注浆施工方法

技术领域

本发明属于建筑桩基加固技术领域，特别是涉及一种自钻式多孔注浆管桩及其施工方法，主要应用于新填土、淤泥土、泥炭土等软弱地基的处理。

背景技术

随着国家基础设施建设的蓬勃发展，越来越多的建筑工程项目得以兴建，许多工程不得已建设在新填土、淤泥土、泥炭土等地质条件不良的软弱地层上。软土类地层压缩性高、含水量大，而且地基承载能力与抗剪强度都非常低，在这类地基上进行工程建设极易出现较大的不均匀沉降，导致结构失稳破坏。目前，改善软土地基的强度和稳定性、减少结构基础的不均匀变形、提高地基的整体承载水平，是各类建设工程在软土地基处理中的基本要求。

常见的软土地基处理方法有浅层软基处理与深层软基处理两种，浅层软基处理技术包括换填法、垫层法、排挤法、表层排水法与添加剂法等，仅适用于软土表层较浅、工程量不大的工程；深层软基处理技术主要涉及各类桩基加固领域，包括高压旋喷桩、水泥搅拌桩、钻孔灌注桩等，已经广泛应用于各类深层软基工程的施工处理中。但是，目前桩基加固领域仍然存在较多的技术难题：其一，软土地层含水量高、多呈软塑状态，受钻机打孔的扰动作用，会导致桩周土强度急剧下降，极易造成桩孔挤密、坍塌的现象；其二，软弱地基孔隙率高、难于压密，桩基与土层的作用较弱，易出现软基处理后承载力不足、上部结构沉降严重等问题。

CN201410396574.5公开了一种多孔注浆管异形桩，它包括注浆管桩和结石体两部分，其中，注浆管桩是在普通管桩的表面设有规则排列的溢浆孔，管桩的上端设有圆环形的高压端头，管桩的下端设有倒圆锥形的活动桩尖；结石体是管桩在注浆后从溢浆孔扩散到周围土体而形成的浆液结石体。本发明通过高压注浆的方法能够在一定程度上解决软土地基的处理问题，但该管桩施工时，定位后采用振动沉管的方式将管桩打入软土地层，存在沉管操作非常不便，容易导致泥沙将溢浆孔堵塞使得注浆后溢浆效果不好，导致加固和承载能力仍然较差的缺陷。

因此，针对各类软土地基的特征，研究一种加固效果显著、承载能力高的新型桩来进行不良地质地基的处理具有十分重要的意义。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种管桩结构简单，施工方便，加固效果和承载能力好的新型自进式多孔注浆桩及其注浆施工方法，以能够更好地改善软土地层的加固效果、提高软土地基的承载能力。

一种新型自进式多孔注浆桩，包括整体呈下端封闭的圆管状的桩身，桩身上设置有若干连通内外的溢浆孔，其特征在于，所述桩身下端连接设置有向下的桩底钻头，桩身上端固定设置有用于连接钻机设备的桩顶接头。

本发明的新型自进式多孔注浆桩，设置有桩底钻头和桩顶接头，施工时，靠桩顶接头连接钻机设备直接进行打钻沉桩，一次性沉桩到位，减少了施工工序，同时避免了采用振动沉桩方式的扰动作用会导致桩周土强度急剧下降的缺陷，提高加固效果。

作为优化，所述桩顶接头为和桩身同轴设置且外径小于桩身外径的圆筒状凸台，凸台外表面设置有外螺纹。

这样，方便连接，且不会阻碍打钻沉桩施工。

作为优化，所述桩身外壁上外凸形成有至少一列沿轴向呈螺旋状盘旋布置的螺旋凸棱，且其螺旋方向和桩底钻头钻孔旋转方向一致。

这样，螺旋凸棱的作用，一是在打钻时对周围土层产生切削破土作用，有利于降低打钻阻力，方便沉桩到位；二是起到加强作用以补偿溢浆孔导致的桩身强度损失，降低桩身断裂风险，保证沉桩施工；三是靠螺旋凸棱先接触土壤并挤开土层以保护溢浆孔，一定程度上避免打钻时溢浆孔产生堵塞，利于提高后续沉桩注浆后的溢浆效果，提高最终加固效果。第四是螺旋凸棱还能够增大桩身外表面和土层以及溢浆孔溢出浆液的接触面积，进而极大地提高桩身抗倾覆能力，提高了加固效果。

作为优化，所述螺旋凸棱下端和桩身底部相接，上端和桩身上端相接。

这样，能够更加充分地确保螺旋凸棱所能起到的作用效果。

作为优化，所述溢浆孔沿和螺旋凸棱呈并列一致的螺旋方向排布在桩身上。

这样，溢浆孔分布更加均匀以提高加固效果，同时更加有利于提高螺旋凸棱对溢浆孔的保护作用。

作为优化，所述桩底钻头最大直径和螺旋凸棱外表面所在圆柱的直径一致。

这样，在有利于打钻沉桩的顺利进行的同时又不会导致沉桩后桩身周围产生过多的空隙空间，以保证最终加固效果。

作为优化，所述桩底钻头为合金材料铸成。这样，可以保证钻头质量，确保打钻沉桩的顺利进行。

作为优化，所述桩底钻头包括三片钻头叶片，三片钻头叶片绕桩身轴心线均匀布置，钻头叶片沿从上到下方向呈由内向外斜向布置且整体往一侧倾斜，钻头叶片外下端具有沿外下方向凸起的三角形的钻头叶片刃口。

这种结构的桩底钻头，具有结构简单，打钻沉孔效果好的优点。

本发明还公开一种新型自进式多孔注浆桩注浆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）成桩作业：根据现场所需的桩长与桩径在工厂内预制出如上所述的新型自进式多孔注浆桩，新型自进式多孔注浆桩的各部分应为焊接连接或一体成型；使其具有足够的强度；

（2）钻进作业：将新型自进式多孔注浆桩通过桩顶接头连接钻机设备，将新型自进式多孔注浆桩钻入至地层内设计标高，控制钻进过程中桩体的垂直度不超过1.5%；

（3）注浆作业：完成钻入后卸下钻机，通过桩顶接头连接高压注浆设备进行注浆操作，浆液充满桩体内部后从溢浆孔渗出到桩周软土地层，硬化后与螺旋桩身结合为一体，完成施工。

本发明具有以下突出效果：

（1）利用钻孔设备直接将桩体钻入软土地层，不需要钻孔后的二次沉管，避免了软弱土层钻孔后的挤孔问题；（2）浆液从桩体内部渗出到软土地层，与土层结合形成桩外结石体，既对桩周地基进行了加固，又增大了桩的截面面积，提高了桩的承载能力与抗倾覆能力；（3）桩身外侧的螺旋凸棱结构具有加劲肋的效果，既便于桩身结构钻入软土地层，又能够提高桩身的强度、增大桩身与浆液的接触面积；（4）本发明成桩简单、施工方便、加固效果可靠，适用于各类软弱土层的加固处理。

故综上所述，本发明具有管桩结构简单，施工方便，加固效果和承载能力好的优点，特别适合各类软弱土层的建筑基础施工。

附图说明：

图1为本发明新型自进式多孔注浆桩的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式1：如图1所示，一种新型自进式多孔注浆桩，包括整体呈下端封闭的圆管状的桩身2，桩身2上设置有若干连通内外的溢浆孔3，所述桩身下端连接设置有向下的桩底钻头5，桩身2上端固定设置有用于连接钻机设备的桩顶接头1。

本发明的新型自进式多孔注浆桩，设置有桩底钻头和桩顶接头，施工时，靠桩顶接头连接钻机设备直接进行打钻沉桩，一次性沉桩到位，减少了施工工序，同时避免了采用振动沉桩方式的扰动作用会导致桩周土强度急剧下降的缺陷，提高加固效果。

其中，所述桩顶接头1为和桩身同轴设置且外径小于桩身外径的圆筒状凸台，凸台外表面设置有外螺纹。这样，方便连接，且不会阻碍打钻沉桩施工。

其中，所述桩身2外壁上外凸形成有至少一列沿轴向呈螺旋状盘旋布置的螺旋凸棱4，且其螺旋方向和桩底钻头5钻孔旋转方向一致。

这样，螺旋凸棱的作用，一是在打钻时对周围土层产生切削破土作用，有利于降低打钻阻力，方便沉桩到位；二是起到加强作用以补偿溢浆孔导致的桩身强度损失，降低桩身断裂风险，保证沉桩施工；三是靠螺旋凸棱先接触土壤并挤开土层以保护溢浆孔，一定程度上避免打钻时溢浆孔产生堵塞，利于提高后续沉桩注浆后的溢浆效果，提高最终加固效果。第四是螺旋凸棱还能够增大桩身外表面和土层以及溢浆孔溢出浆液的接触面积，进而极大地提高桩身抗倾覆能力，提高了加固效果。

其中，所述螺旋凸棱4下端和桩身底部相接，上端和桩身上端相接。这样，能够更加充分地确保螺旋凸棱所能起到的作用效果。

其中，所述溢浆孔3沿和螺旋凸棱呈并列一致的螺旋方向排布在桩身上。这样，溢浆孔分布更加均匀以提高加固效果，同时更加有利于提高螺旋凸棱对溢浆孔的保护作用。

其中，所述桩底钻头5最大直径和螺旋凸棱外表面所在圆柱的直径一致。这样，在有利于打钻沉桩的顺利进行的同时又不会导致沉桩后桩身周围产生过多的空隙空间，以保证最终加固效果。

其中，所述桩底钻头5为合金材料铸成。这样，可以保证钻头质量，确保打钻沉桩的顺利进行。

其中，所述桩底钻头5包括三片钻头叶片，三片钻头叶片绕桩身轴心线均匀布置，钻头叶片沿从上到下方向呈由内向外斜向布置且整体往一侧倾斜，钻头叶片外下端具有沿外下方向凸起的三角形的钻头叶片刃口。这种结构的桩底钻头，具有结构简单，打钻沉孔效果好的优点。

实施时，进一步地，还可以将溢浆孔设置为由内到外和螺旋凸棱向上盘旋方向一致的倾斜布置，这样，使得溢浆孔由外到里的方向和打钻沉桩时溢浆孔外部土壤被挤压的方向相反，能够更好地避免土壤被挤入到溢浆孔内导致堵塞，保证最终溢浆加固效果。实施时，还可以进一步地将溢浆孔设置为整体呈外小内大的锥台形结构，这样，打钻沉桩时即使少部分土壤进入到溢浆孔内，由于溢浆孔越向内的空间越大，故也可以更好地避免产生堵塞，保证最终溢浆加固效果。另外，实施时，还可以进一步地将螺旋凸棱整体设置为外侧向上倾斜的结构状态，并使得溢浆孔布置为向下靠近螺旋凸棱并尽量落入到螺旋凸棱在直径方向的投影面积内。这样，螺旋凸棱向上倾斜设置，使其在打钻沉桩时破开土壤的过程中能够更好地保护溢浆孔，避免被土壤堵塞，更好地提高后续溢浆加固效果。上述实施时还可以进一步改进的方案均应视为落入本发明保护范围。

本发明还公开一种新型自进式多孔注浆桩注浆施工方法，其特点在于，包括以下步骤：（1）成桩作业：根据现场所需的桩长与桩径在工厂内预制出如上所述结构的新型自进式多孔注浆桩，新型自进式多孔注浆桩的各部分应为焊接连接或一体成型；使其具有足够的强度；

（2）钻进作业：将新型自进式多孔注浆桩通过桩顶接头连接钻机设备，将新型自进式多孔注浆桩钻入至地层内设计标高，控制钻进过程中桩体的垂直度不超过1.5%；

（3）注浆作业：完成钻入后卸下钻机，通过桩顶接头连接高压注浆设备进行注浆操作，浆液充满桩体内部后从溢浆孔渗出到桩周软土地层，硬化后与螺旋桩身结合为一体，完成施工。

Claims (8)

1.一种新型自进式多孔注浆桩，包括整体呈下端封闭的圆管状的桩身，桩身上设置有若干连通内外的溢浆孔，其特征在于，所述桩身下端连接设置有向下的桩底钻头，桩身上端固定设置有用于连接钻机设备的桩顶接头；所述桩身外壁上外凸形成有至少一列沿轴向呈螺旋状盘旋布置的螺旋凸棱，且其螺旋方向和桩底钻头钻孔旋转方向一致；溢浆孔设置为由内到外和螺旋凸棱向上盘旋方向一致的倾斜布置；溢浆孔设置为整体呈外小内大的锥台形结构。

2.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述桩顶接头为和桩身同轴设置且外径小于桩身外径的圆筒状凸台，凸台外表面设置有外螺纹。

3.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述螺旋凸棱下端和桩身底部相接，上端和桩身上端相接。

4.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述溢浆孔沿和螺旋凸棱呈并列一致的螺旋方向排布在桩身上。

5.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述桩底钻头最大直径和螺旋凸棱外表面所在圆柱的直径一致。

6.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述桩底钻头为合金材料铸成。

7.如权利要求1所述的新型自进式多孔注浆桩，其特征在于，所述桩底钻头包括三片钻头叶片，三片钻头叶片绕桩身轴心线均匀布置，钻头叶片沿从上到下方向呈由内向外斜向布置且整体往一侧倾斜，钻头叶片外下端具有沿外下方向凸起的三角形的钻头叶片刃口。

8.一种新型自进式多孔注浆桩注浆施工方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）成桩作业：根据现场所需的桩长与桩径在工厂内预制出如权利要求1到7中任一项权利要求所述的新型自进式多孔注浆桩，新型自进式多孔注浆桩的各部分应为焊接连接或一体成型；

（2）钻进作业：将新型自进式多孔注浆桩通过桩顶接头连接钻机设备，将新型自进式多孔注浆桩钻入至地层内设计标高，控制钻进过程中桩体的垂直度不超过1.5%；

（3）注浆作业：完成钻入后卸下钻机，通过桩顶接头连接高压注浆设备进行注浆操作，浆液充满桩体内部后从溢浆孔渗出到桩周软土地层，硬化后与螺旋桩身结合为一体，完成施工。