CN105937241A - 用于钻孔灌注桩的后注浆装置以及钻孔灌注桩的桩架结构 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种用于钻孔灌注桩的后注浆装置及钻孔灌注桩的桩架结构，该后注浆装置具有至少两个喷浆口，可保证能够从至少两个点向桩侧与土体之间注入浆液，使土体产生劈裂，该浆液沿劈裂缝隙渗入土体。与现有使用一根注浆管对桩基某个部位四周进行压力注浆相比，该装置可使得浆液在土体中的加注更为均匀，对土体的加固效应及桩土相互作用的改善更为有利，从而能有效提高桩身质量，提高桩基承载力。

Description

用于钻孔灌注桩的后注浆装置以及钻孔灌注桩的桩架结构

技术领域

本申请涉及土木工程领域，尤其是涉及一种钻孔灌注桩的形成。

背景技术

从目前深基础的现状和发展趋势来看，钻孔灌注桩因其可做成较大尺寸、钻入较深地层，能提供较大承载力等优点在各类大型基础工程中得到广泛应用。由于钻孔灌注桩施工大部分采用泥浆护壁，受施工工艺、现场管理、施工操作及地层土质等因素影响，钻孔灌注桩存在以下问题：

1)施工过程中，由于使用泥浆作为洗孔介质，但清孔后至浇筑混凝土之前这段时间内也会沉淀一些沉渣，孔底沉渣的存在使桩端岩土持力层性质发生变化，形成了可压缩的“软垫”，是影响钻孔灌注桩单桩承载力的重要因素。

2)桩侧泥皮的存在导致桩侧摩阻力明显下降。

3)钻孔过程中孔壁受扰动，成孔后孔壁附近土中应力释放，出现“松弛”现象。

4)混凝土出灌时，由于导管细长、落差大，混凝土在高落差灌注过程中出现离析现象在桩底部形成“干碴石”，从而影响桩底混凝土强度。

鉴于钻孔灌注桩存在上述常见问题，如何解决上述问题以提高钻孔灌注桩的竖向承载力，已成为实际工程中所必须面对问题。后注浆法就是较常用且有效解决以上问题的一种方式。所谓后注浆，就是在成桩后在桩身混凝土达到一定强度时，通过预埋管道用高压泵向桩的某些部位灌注水泥浆，提高局部位置的土体强度及桩基与土体的共同作用性能。

现有的后注浆法采用直喷管的做法，使用一根注浆管对桩基某个部位四周进行压力注浆。但，这种做法无法保证注浆的均匀性，使得浆液在土体中的加注不均匀，对土体的加固效应及桩土相互作用的有所影响。

发明内容

本申请提供一种新型的用于钻孔灌注桩的后注浆装置及钻孔灌注桩的桩架结构。

本申请提供的后注浆装置，包括：

注浆管，所述注浆管竖直设置；

以及喷浆管，所述喷浆管与注浆管连通，且所述喷浆管在水平面上成环形设置，在喷浆管的外侧设置有至少两个喷浆口。

作为所述后注浆装置的进一步改进，所述喷浆管至少两个喷浆口均匀分布在环形喷浆管上。

作为所述后注浆装置的进一步改进，所述喷浆口为6-8个。

作为所述后注浆装置的进一步改进，还包括喷口塞，所述喷口塞堵住喷浆口，当喷浆口内压力到达设定值时，冲开所述喷口塞。

作为所述后注浆装置的进一步改进，所述喷口塞为图钉，所述图钉堵住喷浆口，用橡胶膜包裹图钉，并用胶带封口。

本申请提供的钻孔灌注桩的桩架结构，包括：

桩架，所述桩架用于灌注混凝土形成灌注桩；

注浆管，所述注浆管沿桩架竖直设置；

以及喷浆管，所述喷浆管与注浆管连通，且所述喷浆管水平环绕在桩架的外侧，在喷浆管的外侧设置有至少两个喷浆口。

作为所述钻孔灌注桩的桩架结构的进一步改进，所述喷浆管至少两个喷浆口均匀分布在环形喷浆管上。

作为所述钻孔灌注桩的桩架结构的进一步改进，所述喷浆口为6-8个。

作为所述钻孔灌注桩的桩架结构的进一步改进，还包括喷口塞，所述喷口塞堵住喷浆口，当喷浆口内压力到达设定值时，冲开所述喷口塞。

作为所述钻孔灌注桩的桩架结构的进一步改进，所述喷口塞为图钉，所述图钉堵住喷浆口，用橡胶膜包裹图钉，并用胶带封口。

本申请的有益效果是：

本后注浆装置具有至少两个喷浆口，可保证能够从至少两个点向桩侧与土体之间注入浆液，使土体产生劈裂，该浆液沿劈裂缝隙渗入土体。与现有使用一根注浆管对桩基某个部位四周进行压力注浆相比，该装置可使得浆液在土体中的加注更为均匀，对土体的加固效应及桩土相互作用的改善更为有利，从而能有效提高桩身质量，提高桩基承载力。

附图说明

图1为本申请钻孔灌注桩的桩架结构一种实施例的结构示意图；

图2为本申请用于钻孔灌注桩的后注浆装置一种实施例的结构示意图；

图3为本申请钻孔灌注桩制造方法一种实施例的流程图；

图4为图3所示钻孔灌注桩制造方法具体实施例的流程图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。本申请可以以多种不同的形式来实现，并不限于本实施例所描述的实施方式。提供以下具体实施方式的目的是便于对本申请公开内容更清楚透彻的理解，其中上、下、左、右等指示方位的字词仅是针对所示结构在对应附图中位置而言。

然而，本领域的技术人员可能会意识到其中的一个或多个的具体细节描述可以被省略，或者还可以采用其他的方法、组件或材料。在一些例子中，一些实施方式并没有描述或没有详细的描述。

此外，本文中记载的技术特征、技术方案还可以在一个或多个实施例中以任意合适的方式组合。对于本领域的技术人员来说，易于理解与本文提供的实施例有关的方法的步骤或操作顺序还可以改变。因此，附图和实施例中的任何顺序仅仅用于说明用途，并不暗示要求按照一定的顺序，除非明确说明要求按照某一顺序。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

实施例一：

本实施例一提供一种钻孔灌注桩的桩架结构，用于形成钻孔灌注桩，并通过后注浆法来提高局部位置的土体强度及桩基与土体的共同作用性能。

请参考图1，该钻孔灌注桩的桩架结构包括桩架100和后注浆装置。该后注浆装置包括注浆管210以及喷浆管220。

该桩架100用于灌注混凝土形成灌注桩，其通常是钢筋笼结构。该注浆管210沿桩架100竖直设置，用于在后注浆时注入浆液。该喷浆管220与注浆管210连通，且喷浆管220水平环绕在桩架100的外侧，在喷浆管220的外侧设置有至少两个喷浆口。

该至少两个喷浆口可保证能够从至少两个点向桩侧与土体之间注入浆液，使土体产生劈裂，该浆液沿劈裂缝隙渗入土体。与现有使用一根注浆管210对桩基某个部位四周进行压力注浆相比，该装置可使得浆液在土体中的加注更为均匀，对土体的加固效应及桩土相互作用的改善更为有利，从而能有效提高桩身质量，提高桩基承载力。

进一步地，喷浆管220至少两个喷浆口均匀分布在环形喷浆管220上，相邻喷浆口之间相隔相同的距离，进一步保证注液的均匀性。

请参考图2，在本实施例中，喷浆口221为7个，该7个喷浆口221在喷浆管220上均匀设置。

在制作钢筋笼的同时制作注浆管210。注浆管210可采用直径为25.4mm的黑铁管制作，接头采用管箍丝扣连接，上端采用丝堵封严。根据所需钢筋笼的外径，用弯铁机将黑铁管弯成环，将环形铁管一端221锤扁焊严，一端222弯出一个法向注浆管210接口以便与竖向注浆管210连接，之后对环形铁管沿外径方向采用机械成孔，加工若干个(如七个)孔径5mm且呈均匀分布的喷浆口221。

环形喷浆管220应绑扎在钢筋笼的外侧，其位置应根据桩基所处场地的地层情况决定，以达到最佳注浆效益。与环形喷浆管220连接的注浆管210应可靠绑扎在钢筋笼主筋外侧，使喷浆管220高出桩口30cm左右，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管210及喷浆管220的保护，钢筋笼应避免扭曲、碰撞、以免造成注浆管210在丝扣连接处松动，灌注混凝土过程应按照规范要求进行。

进一步地，为了在灌注混凝土时，避免堵塞喷浆口221。还可以包括喷口塞(图中未示出)，该喷口塞堵住喷浆口221，当喷浆口221内压力到达设定值时，冲开所述喷口塞。

在本实施例中，喷口塞采用为图钉，该图钉堵住喷浆口221，用橡胶膜包裹图钉，并用胶带封口。

具体地，环形铁管沿外径方向采用机械成孔后，先清除铁屑，然后用图钉堵住喷口，用橡胶膜包裹喷口并用胶带封口，这样就能保证在混凝土灌注时喷浆口221不会被水泥浆堵塞。

环形后注浆施工技术的关键为环形注浆管210的制作要符合要求，根据桩基钢筋笼外径计算用环形喷浆管220长度，并预留与注浆管210连接的法向街头的长度，之后用弯铁机将黑铁管进行弯圆时应控制弯曲速率，保证弯圆后铁管的圆度，防止铁管弯皱产生裂缝，在对喷浆管220开喷浆口221时应采用机械开孔，并用将管内铁屑清除干净后方可封口。

在使用前对高压注浆泵及管线的密封性能要进行试运行，对要检查注浆管210的长度、绑扎是否牢靠、环形喷浆管220位置是否符合方案要求、喷浆口221是否包裹妥当；注浆管210各节及与喷浆管220连接是否牢固密封，及注浆管210上端是否高出地坪，并要有良好的封堵，以防止杂物进入堵塞注浆管210。

为防止水泥浆从空孔部分的压浆管接头处压出，空孔部分的压浆管接头应采用生料带进行密封，并且空孔部分的钢管均应采用整根长钢管连接。

在钢筋笼上预设注浆钢管及环形喷浆管220，待桩身达到预定强度后，采用注浆泵将浆液通过注浆管210注和喷浆管220入桩底、桩侧。在桩端，浆液渗透到疏松的桩端虚尖中，结合形成强度较高的混凝土：随着注浆量的增加，水泥浆液不断向桩端持力层中渗透，在桩端形成“梨形体”，增加了桩端的承压面积，相当于对钻孔桩进行扩底，当“梨形体”不断增大时，渗透能力受到周围致密土层的限制，使压力不断升高，对桩端土层进行挤压、密实、充填、固集，将使桩底沉渣、桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密，使桩土件界面的几何和力学条件得以改善，提高了桩端土体的承载力。在桩侧，桩侧一定范围的土体通过渗入(粗粒土)、劈裂(细粒土)和压密(松软土)注浆起到加固作用，从而扩大桩径增强桩侧阻力，提高单桩承载力，减小沉降。具体加固机理为：

1)固化效应：桩端沉渣和桩侧泥皮被浆液固化，伴随桩端扩底和桩侧扩径效应。

2)充填胶结效应：填充在砂石裂隙和土孔中的浆液凝固后，因具有不同程度的刚性，从而改变土体对外力的抵抗能力，使土体变形受到约束。

3)加筋效应：细粒土(粘性土、粉土、粉细砂)因劈裂注浆形成加筋复合土。

实施例二：

本实施例二提供一种钻孔灌注桩制造方法，用于形成钻孔灌注桩，并通过后注浆法来提高局部位置的土体强度及桩基与土体的共同作用性能。

具体地，请参考图3，该钻孔灌注桩制造方法包括；

成桩步骤：在地基的桩孔内浇灌混凝土形成灌注桩；

后注浆步骤：在灌注桩的桩身混凝土达到设定强度后，从桩身外周上的至少两个点同时均匀地向灌注桩的桩侧与土体之间注入浆液，使土体产生劈裂，浆液沿劈裂缝隙渗入土体.

该至少两个点同时均匀向灌注桩的桩侧与土体之间注入浆液，使土体产生劈裂，该浆液沿劈裂缝隙渗入土体。与现有使用一根注浆管210对桩基某个部位四周进行压力注浆相比，该装置可使得浆液在土体中的加注更为均匀，对土体的加固效应及桩土相互作用的改善更为有利，从而能有效提高桩身质量，提高桩基承载力。

当然，该后注浆步骤可通过如实施例一所示的后注浆装置来实现，也可以通过其他结构实现。

进一步地，请结合图1、2和图4，成桩步骤可以包括：

成孔步骤：在地基土中挖掘形成桩孔；

搭架步骤：在桩孔中搭建桩架100，桩架100上安装竖直设置的注浆管210和环绕在桩架100的外侧的喷浆管220，将注浆管210和喷浆管220连通，且在喷浆管220的外侧设置有至少两个用喷口塞封闭的喷浆口221；

灌注步骤：向桩孔内灌注混凝土形成灌注桩。

其中，喷浆管220上设置有6-8个喷浆口221，所述喷浆口221成环形均匀分布在喷浆管220上

在制作钢筋笼的同时制作注浆管210。注浆管210可采用直径为25.4mm的黑铁管制作，接头采用管箍丝扣连接，上端采用丝堵封严。根据所需钢筋笼的外径，用弯铁机将黑铁管弯成环，将环形铁管一端221锤扁焊严，一端222弯出一个法向注浆管210接口以便与竖向注浆管210连接，之后对环形铁管沿外径方向采用机械成孔，加工若干个(如七个)孔径5mm且呈均匀分布的喷浆口221。

环形喷浆管220应绑扎在钢筋笼的外侧，其位置应根据桩基所处场地的地层情况决定，以达到最佳注浆效益。与环形喷浆管220连接的注浆管210应可靠绑扎在钢筋笼主筋外侧，使喷浆管220高出桩口30cm左右，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管210及喷浆管220的保护，钢筋笼应避免扭曲、碰撞、以免造成注浆管210在丝扣连接处松动，灌注混凝土过程应按照规范要求进行。

在搭架步骤完成后，还可进行清孔，将孔底部沉淀清干净。

在搭架步骤中，在桩孔中搭建桩架100，桩架100上安装竖直设置的注浆管210和环绕在桩架100的外侧的喷浆管220，将注浆管210和喷浆管220连通，且在喷浆管220的外侧设置有至少两个用喷口塞封闭的喷浆口221；

灌注步骤：向桩孔内灌注混凝土形成灌注桩。

请参考图4，后注浆步骤包括：

开塞步骤：在浇筑混凝土后等待设定时间，然后向注浆管210和喷浆管220内注入压力水，冲开喷浆口221处的喷口塞；在冲开喷口塞后，持续注水设定时间；

注浆步骤：在开塞步骤完成后，向注浆管210和喷浆管220内注入浆液，浆液同时从各个已打开的喷浆口221注入到灌注桩的桩侧与土体之间。

在开塞步骤中，在浇筑混凝土后等待10-14小时，然后向注浆管210和喷浆管220内注入压力水。

在冲开喷口塞后，可以持续保持注水3-5分钟，使压力水冲破覆盖在喷浆管220口部位的混凝土保护层，之后均匀减小注水压力，防止高压水回流夹带杂质堵塞压浆孔

具体来说，喷浆管220开塞应在所浇筑混凝土初凝后12小时左右用注浆泵将压力水从注浆管210中注入，当加注压力骤然下降后并能升高保持稳定时，表示喷浆管220的喷头都已打开，此时保持注水3～5分钟，使加压水能冲破覆盖在喷浆管220口部位的混凝土保护层，之后均匀减小注水压力，以防止高压水回流夹带杂质堵塞压浆孔。

在注浆步骤中，在灌注步骤完成6-8天后，开始进行注浆步骤。

具体地，在桩基灌注7天后开始进行注浆。后注浆可采用普通硅酸盐水泥(如水泥标号为42.5)制作的水泥浆，水灰比0.5～0.6。

为保证水泥浆的均匀性，水泥浆制作时添加了少量减水剂和膨润土，且浆液要经过筛处理，严禁大块水泥颗粒混入注浆管210路。注浆压力及注浆量应根据具体地质条件合理确定，不应超过桩周土的上覆自重和强度，以免上覆土层破坏。如桩端为密实的砾石、卵石层时，可采用较大的压浆量作为终压判据；如在密实的砂土层注浆，可采用较大的注浆压力作为终压判据。一般来说，当总注浆量达到要求或稳定注浆压力大于设计压力可终止注浆。注浆终止后应将注浆口封闭，防止浆液从注浆口溢出而影响注浆效果。

注浆用水泥浆宜按设计水灰比配置，搅拌2min以上，并在2h内用完，采用20目以上滤网进行两级过滤，防止未搅拌均匀的水泥粗颗粒进入注浆泵造成堵塞。

注浆遵循低档慢压的原则。按照该原则注浆施工可有效防止压力突然增大出现无法压浆的情况，并防止浆液顺着桩身上返或从其他地方冒出。这样可以保证桩端或桩周土体被水泥浆液通过挤压、劈裂、渗透等作用逐步填充，达到提高桩周阻力的目的。当注浆量已满足设计要求、但注浆压力较小时，不能盲目地认为注浆量达到设计要求就终止注浆，可能是桩周土存在渗漏通道所致。此时应采用间隔注浆、掺早强剂等方法，以封闭渗浆通道，保证有效注浆量。

同一根桩的压浆管，如其中一根确实无法压浆或压浆量不够，另一根压浆管压浆时应补足相应的压浆量。邻近桩的相邻压浆管也应补足相应的压浆量。

如压浆量未达到设计要求，就出现浆液冒出地面时，应暂停压浆，并将压浆管内的水泥浆用缓凝型的水泥浆置换出，停止1h左右再进行复压，如此往复，直至达到设计压浆量。

当场地附近出现渗浆现象或压浆量满足要求、但压力较小时，不能盲目地认为压浆量达到要求就终止压浆，此时应采用间隔复压、掺早强剂、封闭渗浆通道等方法，保证有效压浆量。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。

Claims (10)

1.一种用于钻孔灌注桩的后注浆装置,其特征在于，包括：

注浆管，所述注浆管竖直设置；

以及喷浆管，所述喷浆管与注浆管连通，且所述喷浆管在水平面上成环形设置，在喷浆管的外侧设置有至少两个喷浆口。

2.如权利要求1所述的后注浆装置，其特征在于，所述喷浆管至少两个喷浆口均匀分布在环形喷浆管上。

3.如权利要求2所述的后注浆装置，其特征在于，所述喷浆口为6-8个。

4.如权利要求1所述的后注浆装置，其特征在于，还包括喷口塞，所述喷口塞堵住喷浆口，当喷浆口内压力到达设定值时，冲开所述喷口塞。

5.如权利要求4所述的后注浆装置，其特征在于，所述喷口塞为图钉，所述图钉堵住喷浆口，用橡胶膜包裹图钉，并用胶带封口。

6.一种钻孔灌注桩的桩架结构，其特征在于，包括：

桩架，所述桩架用于灌注混凝土形成灌注桩；

注浆管，所述注浆管沿桩架竖直设置；

以及喷浆管，所述喷浆管与注浆管连通，且所述喷浆管水平环绕在桩架的外侧，在喷浆管的外侧设置有至少两个喷浆口。

7.如权利要求6所述的钻孔灌注桩的桩架结构，其特征在于，所述喷浆管至少两个喷浆口均匀分布在环形喷浆管上。

8.如权利要求7所述的钻孔灌注桩的桩架结构，其特征在于，所述喷浆口为6-8个。

9.如权利要求6所述的钻孔灌注桩的桩架结构，其特征在于，还包括喷口塞，所述喷口塞堵住喷浆口，当喷浆口内压力到达设定值时，冲开所述喷口塞。

10.如权利要求9所述的钻孔灌注桩的桩架结构，其特征在于，所述喷口塞为图钉，所述图钉堵住喷浆口，用橡胶膜包裹图钉，并用胶带封口。