CN105649075B - 一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法，属于地基处理及桩基础施工领域。本发明将宽度等于钻孔周长的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，并随钢筋笼一同沉入钻孔；所述的注浆布袋通过空心钢管与地面上的注浆筒相连，通过向布袋内注浆，径向推挤双层挂布底部与孔壁贴合，通过后续混凝土灌注时的侧压力挤压双层挂布，使其由下而上逐渐密贴于孔壁，待成桩完成时便在中性点以上形成了一层低摩擦系数的滑动套筒，从而达到减小桩侧负摩阻力的目的。该方法简单合理，使用方便；能消除灌注桩负摩阻力所带来的危害，提高桩基竖向承载力。

Description

一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法

技术领域

本发明涉及一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法，属于地基处理及桩基础施工领域。

背景技术

当桩基穿过高压缩性土层，在自重固结、地表超载或地下水抽采等因素作用下，桩周土沉降量超过基桩沉降后，将在桩侧表面产生向下的负摩阻力。桩侧负摩阻力不仅不能构成基桩的承载能力，反而成为附加的下拽力作用于桩身，导致桩身轴力、沉降增加、桩基竖向承载力下降。负摩阻力问题广泛存在于桩基工程中，在我国西北部自重湿陷性黄土地区尤为普遍，若处理不当，将导致严重的桩基功能失效，引发桩端地基屈服、桩身强度破坏、上部结构物不均匀沉降等一系列问题，给工程结构造成安全隐患。

目前，减小桩侧负摩阻力的措施主要有：（1）软基加固法。当桩周存在欠固结土，且土层厚度不大时，可采用压密，换土等方法加速地基固结，降低土的可压缩性。当欠固结土层厚度较大无法换填时，可对土体进行强夯挤於、注浆、设置砂桩等地基处理，从而达到消减负摩阻力的效果。该方法工作量大，容易造成工期延长；（2）套管保护法。在中性点以上基桩外侧罩上一段直径比桩径稍大的套管，隔离负摩阻力。该方法需要消耗较多的钢材，费用较高，施工工序也较为复杂；（3）桩身表面涂层法。其原理是在中性点以上部分涂抹一薄层涂料或者对钢桩加一层厚度为3mm的塑料薄膜，以减少桩土间的相对位移，但该方法仅适用于预制桩，不适用于钻孔灌注桩。(4) 预钻孔法。此方法是打桩之前先钻孔，其直径比桩径略大，深度达到中性点，而在中性点以下则用打入或其它常规方法施工以保证桩的正摩阻力，中性点以上则用膨润土泥浆填充，从而消减负摩阻力。该方法施工时需更换钻头，或同时进行钻孔和静压(或振动)沉桩两套施工工序，所需设备较多，且同样仅适用于预制桩。

中国专利CN201210130282“一种减小沉管灌注桩负摩阻力的技术装置及其使用方法”，公布了使用震锤打入双层塑料薄膜的方法来减少负摩阻力，但施工过程中需要用振动锤将双层钢套管振动压入及拔出，工艺较为繁琐，处理费用高，且延长了工期；中国专利ZL200720035479.8“用于现浇混凝土桩的表面部分光滑部分有螺纹的塑料套管”，公布了一种用于现浇混凝土桩的半光滑、半螺纹塑料套管法，该塑料套管加工难度较大，且在无防护的情况下向塑料套管内直接浇筑混凝土容易造成套管的损坏。

发明内容

本发明旨在提供一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置及方法，以消除灌注桩负摩阻力所带来的危害，提高桩基竖向承载力。本方法简单合理，使用方便。

本发明提供了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，包括双层挂布，导管，布袋，注浆筒；所述的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，注浆布袋为环状，注浆布袋环绕在钢筋笼外侧，沿桩身设置两层；双层挂布和布袋随钢筋笼一同沉入钻孔内，双层挂布的底端紧密贴合孔壁；所述的注浆布袋通过导管与地面上的注浆筒相连。

上述装置中，所述注浆布袋的一层设置在基桩中性点处，另一层设置在中性点以上500mm的位置。

上述装置中，所述的双层挂布选用橡胶膜；挂布的高度大于基桩中性点至地面的长度的两倍，宽度等于钻孔的周长，并进行裁剪对折。

上述装置中，为提高布袋注浆后与桩身混凝土的粘结强度，在布袋外表设网状钢丝绳，并通过绑扎钢丝绳将其固定于钢筋笼上，环形布袋的外侧与双层挂布上的挂环连接。

上述装置中，所述导管为空心钢管，空心钢管焊接或绑扎在钢筋笼主筋上，其末端设有螺纹，并与布袋开口处绑扎或通过卡箍连接，所述空心钢管的直径为200~500mm。

本发明提供了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，将宽度等于钻孔周长的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，并随钢筋笼一同沉入钻孔；所述的注浆布袋通过空心钢管与地面上的注浆筒相连，通过向布袋内注浆，径向推挤双层挂布底部与孔壁贴合，通过后续混凝土灌注时的侧压力挤压双层挂布，使其由下而上逐渐密贴于孔壁，待成桩完成时便在中性点以上形成了一层低摩擦系数的滑动套筒，从而达到减小桩侧负摩阻力的目的。

本发明所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，具体包括以下步骤：

（1）进行场地平整，压入钢护筒，按照钻孔、清孔、泥浆护壁的常规钻孔灌注桩施工工序；

（2）去除钢筋笼外表面尖锐物，将预先制作的两层环状注浆布袋环绕固定于钢筋笼外侧，一个设置在基桩中性点处，另一个设置在中性点以上500mm的位置；

（3）挂布的尺寸为：高度大于基桩中性点至地面的长度的两倍，宽度等于钻孔的周长，并进行裁剪对折；

（4）将双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面上，缝合挂布，并将其底端连接在注浆布袋外周，顶端用铁丝临时固定于钢筋笼上，并在挂布外表面均匀涂抹一层沥青；

（5）将双层挂布、注浆布袋随钢筋笼一齐吊入钻孔中相应位置，然后解开挂布顶端固定的铁丝；

（6）对布袋进行充填注浆，使其径向膨胀，推挤挂布底端贴紧至孔壁；

（7）由下而上进行桩身混凝土灌注，且边灌注边往双层挂布的内外层之间匀速撒入石墨，撒入石墨的速度与灌注混凝土的速度一致；

（8）混凝土灌注至孔口后，结束灌浆，移除钢护筒，裁剪多余挂布，并待布袋内水泥浆硬化后移除注浆机。

所述步骤（8）中，布袋内的水泥浆静置10h以上硬化。

所述的双层挂布选用具有足够的柔性和抗拉强度、且表面光滑的材料，如橡胶膜，其高度应大于中性点至地面的长度，宽度等于钻孔周长。为进一步降低双层挂布的摩擦系数，在挂布外表面均匀涂抹一层2~3mm的沥青，并在内外层之间撒入石墨，涂抹沥青也起到防止挂布腐蚀的作用。

所述的注浆布袋环绕在钢筋笼外侧，沿桩身设置两层，以便在混凝土灌注前布袋底端密贴孔壁，防止混凝土进入挂布外表面。布袋选用具有一定韧性和强度的材料制成，如尼龙布或土工布。

本发明的有益效果：

（1）通过在桩侧中性点以上设置摩擦系数较小的双层挂布，将有效降低基桩中性点以上桩-土界面的摩擦系数，减小桩基负摩阻力产生的不利影响；

（2）通过向双层布袋注浆径向推挤挂布使其底端密贴孔壁，能有效防止后续灌浆时混凝土进入挂布外围，使双层挂布自下而上贴合于孔壁，形成低摩阻力系数的滑动套筒，施工工艺简单，成本低廉，几乎不造成工期延长；

（3）本发明采用石墨作为双层挂布之间的增滑剂，属于固体润滑剂范畴，不必像液体润滑剂那样需要严格密封防止泄露，并且化学性质稳定，具有保护挂布不受酸、碱、有机溶剂等腐蚀的作用。

附图说明

图 1 为本发明的结构示意图；

图 2 为图1中沿A-A线的剖面图(放大)；

图 3 为本发明的施工步骤示意图。

图中，1为钢筋笼，2为双层挂布，3为孔壁，4为导管，5为布袋，6为注浆筒，7为混凝土。

具体实施方式

以下结合技术方案和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受本实施方式的描述局限，而是以权利要求的范围加以限定。

如图1~2所示，一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，包括双层挂布2，导管4，布袋5，注浆筒6；所述的双层挂布2敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼1外表面，双层挂布2的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋5相连，注浆布袋5为环状，注浆布袋5环绕在钢筋笼1外侧，沿桩身设置两层；双层挂布2和布袋5随钢筋笼1一同沉入钻孔内，双层挂布2的底端紧密贴合孔壁3；所述的注浆布袋5通过导管4与地面上的注浆筒6相连，

进一步地，所述注浆布袋5的一层设置在基桩中性点处，另一层设置在中性点以上500mm的位置。如图1中5所示。

进一步地，所述的双层挂布2选用橡胶膜；挂布的高度大于基桩中性点至地面的长度的两倍，宽度等于钻孔的周长，并进行裁剪对折。

进一步地，为提高布袋5注浆后与桩身混凝土的粘结强度，在布袋5外表面设网状钢丝绳，并通过绑扎钢丝绳将其固定于钢筋笼上，环形布袋的外侧与双层挂布上的挂环连接。

进一步地，所述导管4为空心钢管，空心钢管焊接或绑扎在钢筋笼4主筋上，其末端设有螺纹，并与布袋5的开口处绑扎或通过卡箍连接，所述空心钢管的直径为200~500mm。

本实施例提供了一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，将宽度等于钻孔周长的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，并随钢筋笼一同沉入钻孔；所述的注浆布袋通过空心钢管与地面上的注浆筒相连，通过向布袋内注浆，径向推挤双层挂布底部与孔壁贴合，通过后续混凝土灌注时的侧压力挤压双层挂布，使其由下而上逐渐密贴于孔壁，待成桩完成时便在中性点以上形成了一层低摩擦系数的滑动套筒，从而达到减小桩侧负摩阻力的目的。

图 3 示出了本发明的施工步骤图。如图3所示，一种减小灌注桩负摩阻力技术装置的施工方法，包括以下步骤：

（1）先进行场地平整，压入钢护筒，钻孔，清孔，泥浆护壁等常规灌注桩施工工序；

（2）如图3-1所示，将预先制作的两个布袋分别固定于钢筋笼上中性点处和中性点偏上500mm左右处；

（3）如图3-2所示，将裁剪好的双层挂布敷设在钢筋笼外，并将其底端固定于布袋外周，顶端临时绑扎在钢筋笼上；

（4）如图3-3和3-4所示，将双层挂布、布袋和钢筋笼一同吊入钻孔中相应位置，之后解开挂布顶端的固定，并安装注浆筒；

（5）如图3-5所示，对布袋进行灌浆，使布袋膨胀，径向推挤双层挂布使之底端贴合于孔壁；

（6）如图3-6和3-7所示，进行砼灌注工作，灌注至双层挂布所在高度时，边灌注边向双层挂布内外层之间撒入石墨，混凝土会自下而上推挤双层挂布使之贴合于孔壁；

（7）如图3-8所示，继续进行砼灌注工作，直至灌注工作结束；

（8）如图3-9所示，裁剪掉地面上多余的挂布，待布袋内水泥浆硬化(静置10h)。

Claims (8)

1.一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，其特征在于：包括双层挂布，导管，注浆布袋，注浆筒；所述的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端通过预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，注浆布袋为环状，注浆布袋环绕在钢筋笼外侧，沿桩身设置两层；双层挂布和注浆布袋随钢筋笼一同沉入钻孔内，双层挂布的底端紧密贴合孔壁；所述的注浆布袋通过导管与地面上的注浆筒相连；

所述的双层挂布选用橡胶膜；所述注浆布袋的一层设置在基桩中性点处，另一层设置在中性点以上500mm的位置。

2.根据权利要求1所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，其特征在于：所述注浆布袋的外表面设有网状钢丝绳，通过绑扎钢丝绳将注浆布袋固定于钢筋笼上，环形注浆布袋外侧与双层挂布上的挂环连接。

3.根据权利要求1所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的装置，其特征在于：所述导管为空心钢管，空心钢管焊接或绑扎在钢筋笼主筋上，其末端设有螺纹，并与注浆布袋开口处绑扎或通过卡箍连接，所述空心钢管的直径为200~500mm。

4.一种减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，采用权利要求1~3任一项所述的装置，其特征在于：将宽度等于钻孔周长的双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面，双层挂布的底端与预先固定在钢筋笼中性点处的注浆布袋相连，并随钢筋笼一同沉入钻孔；所述的注浆布袋通过空心钢管与地面上的注浆筒相连，通过向注浆布袋内注浆，径向推挤双层挂布底部与孔壁贴合，通过后续混凝土灌注时的侧压力挤压双层挂布，使其由下而上逐渐密贴于孔壁，待成桩完成时便在中性点以上形成了一层低摩擦系数的滑动套筒，从而达到减小桩侧负摩阻力的目的。

5.根据权利要求4所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）进行场地平整，压入钢护筒，按照钻孔、清孔、泥浆护壁的常规钻孔灌注桩施工工序；

（2）去除钢筋笼外表面尖锐物，将预先制作的两层环状注浆布袋环绕固定于钢筋笼外侧，一层设置在基桩中性点处，另一层设置在中性点以上500mm的位置；

（3）挂布的尺寸为：高度大于基桩中性点至地面的长度的两倍，宽度等于钻孔的周长，并进行裁剪对折；

（4）将双层挂布敷设在基桩中性点至桩顶的钢筋笼外表面上，缝合挂布，并将其底端连接在注浆布袋外周，顶端用铁丝临时固定于钢筋笼上，并在挂布外表面均匀涂抹一层沥青；

（5）将双层挂布、注浆布袋随钢筋笼一齐吊入钻孔中相应位置，然后解开挂布顶端固定的铁丝；

（6）对注浆布袋进行充填注浆，使其径向膨胀，推挤双层挂布底端贴紧至孔壁；

（7）由下而上进行桩身混凝土灌注，且边灌注边往双层挂布的内外层之间撒入石墨；

（8）混凝土灌注至孔口后，结束灌浆，移除钢护筒，裁剪多余挂布，并待注浆布袋内水泥浆硬化后移除注浆筒。

6.根据权利要求5所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，其特征在于：所述步骤（8）中，注浆布袋内的水泥浆静置10h以上硬化。

7.根据权利要求5所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，其特征在于：在挂布外表面均匀涂抹一层厚度为2~3mm的沥青；所述步骤（7）中，在挂布的内外层之间匀速撒入石墨，撒入石墨的速度与灌注混凝土的速度一致。

8.根据权利要求5所述的减小钻孔灌注桩负摩阻力的方法，其特征在于：所述的注浆布袋选用尼龙布或土工布制成。