CN106013098B - 微型钢管桩及注浆加固方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微型钢管桩及注浆加固方法，所述微型钢管桩包括钢管桩，所述钢管桩的最下端连接有桩尖封板，所述桩尖封板上设有连通钢桩管内侧和桩尖周边土层的出浆孔，通过两次注浆对桩头以下土层进行加固处理，利用灌浆料的自流性好，快硬、早强、无收缩、微膨胀等特点，可快速、有效提高地基承载能力，进而提高桩端承载能力；并利用倒圆台形橡胶塞有效防止水泥浆和灌浆料的混合，保证灌浆料在桩头的强度。

Description

微型钢管桩及注浆加固方法

技术领域

本发明属于建筑工程技术领域，具体涉及一种微型钢管桩及注浆加固方法。

背景技术

微型钢管桩是钢桩的一种，具有材料强度高，植入土层能力强，沉桩挤土影响小，压桩设备轻便、连接方便等优点，在工程施工及加固中有着广泛的应用。但由于其直径小、桩周表面积小，与土的摩擦力小，导致微型钢管单桩竖向承载能力有限，因此，微型钢管桩桩间距较小、用量高、费用较高，为降低造价，大都在钢管桩身上开出浆孔，如中国发明专利CN102493437A公开的注浆式微型钢管桩及注浆加固方法，所述的注浆式微型钢管桩包括钢管，所述钢管侧壁上沿轴向设有若干组有间隔的出浆孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶密封圈。本发明的注浆加固方法为：在沉桩结束后，通过在中空的钢管中进行压力注浆，借用注浆设备施加压力，把能凝固的浆液通过桩身上的出浆孔均匀的注入桩身周边土层，在压力作用下浆液在受注层中渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒胶结成一个整体，从而达到对桩周土层进行加固处理，提高桩基承载能力，但该结构的微型钢管桩在桩周开孔注浆，对桩基的承载能力提高有限。

另外，目前用于注浆的材料较多，不同种类浆材的性能和使用范围也有较大差异，工程施工及加固中较为常用的注浆材料有细石混凝土、水泥浆、化学浆材等，各种注浆材料均有如下的优缺点：

混凝土：混凝土中颗粒直径较大，桩身需开较大的孔，对钢管桩截面削弱较大，混凝土虽具有一定的流动性，但在小直径钢管中使用，施工较为困难，并且难以实现压力注浆；

水泥浆：水泥浆具有很好的流动性，渗透能力强，容易实现压力注浆，但注浆后硬化速度较慢，在注浆钢管周边区域相邻各桩之间容易形成连通器，注浆效果往往达不到预期效果；

化学浆：化学浆呈溶液状态，可注性好，但其价格较贵，对地基土层及水质具有一定的污染风险。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够快速、有效提高地基承载能力，进而提高桩端承载能力的微型钢管桩及注浆加固方法。

为解决上述技术问题，本发明的提供的技术方案为：

一种微型钢管桩，包括钢管桩，所述钢管桩的最下端安装有桩尖封板，所述桩尖封板包括倒锥形的桩尖及固定于所述桩尖底部的圆形桩头封板，在所述桩头封板上设有连通钢管桩内侧和桩底土层的出浆孔，所述钢管桩的上端安装有桩头连接接头，压力注浆管通过桩头连接接头接入钢管桩内侧，压力注浆时：橡胶塞将下部的灌浆料与上部的水泥浆隔开。

作为一种优选，本发明中桩头封板被十字桩尖切分为4个等面积的扇形区，每一所述扇形区上设有一竖直出浆孔和一倾斜出浆孔，所述倾斜出浆孔位于竖直出浆孔的外侧。

本发明中每一所述扇形区的底部设有盖板，所述盖板包括相互铰接的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和第二盖板通过盖孔板转轴对应地盖设于竖直出浆孔和倾斜出浆孔的出口处，盖板直径比所述出浆孔直径大，形成单向流动阀门。注浆时，盖板展开一定的角度（不超过60°），注浆结束后在回浆作用下，盖板会快速自动闭合，保证灌浆料不回流，土不进入钢管内。

作为一种优选，本发明中的第一盖板和第二盖板的上均设有加劲止角板。不仅能增强盖板刚度，且展开角度有限，能有效保证灌浆料不回流，能提高注浆的效率。。

作为一种优选，本发明中所述压力注浆管上设有注浆开关阀门，可实现定量压力水泥注浆。

作为一种优选，本发明中所述橡胶塞为倒圆台形，可以有效防止水泥浆和灌浆料的混合，保证灌浆料在桩头的强度；

作为一种优选，本发明中所述桩头封板的直径较钢管外径大5~10mm，可以有效将灌浆料主要排出时集中在桩头以下。

一种微型钢管桩的注浆加固方法，其注浆加固方法包括如下步骤：

（1）施工前，在桩尖封板上加工出4个竖直出浆孔和4个倾斜出浆孔，在桩尖封板的底部对应地设置4个盖板；

（2）根据具体施工场所，测算出所需要的钢管桩的节数；

（3）将第一节钢管桩的最下端安装已加工好的倒锥形的桩尖封板，然后通过反力架结构将第一节钢管桩下压打入土层；

（4）第一节钢管桩下压到位后，在第一节钢管的上端焊接第二节钢管，依次进行焊接，直到第一节钢管桩底端的桩尖封板到达施工所需的土层下深度；

（5）在所有焊接过的钢管桩组内侧形成的通道内进行无压力注浆，注满强度等级≥40MPa的灌浆料，排空管内的气体和水；

（6）在注满灌浆料的钢管桩组的上端开口处塞入倒圆台形橡胶塞，5-10分钟内通过桩头连接接头将压力注浆管接入钢管桩组内侧通道，通过压力注浆管向内加注水泥浆，利用水泥浆的注浆压力迫使倒圆台形橡胶塞下行，直至将所有灌浆料经桩尖封板上竖直出浆孔和倾斜出浆孔挤压到桩尖封板的周边土层内；

（7）压力注浆结束后，钢管桩组内侧通道被压力注入的水泥浆填充密实，早先无压力注入的灌浆料填充到桩尖周边土层中形成扩大到桩头。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

本发明是在钢管桩的桩尖封板上开出浆孔，先在钢管桩中进行无压力注入灌浆料，待灌浆料充满钢管内体积时，在钢管口部塞入倒圆台形形橡胶塞，然后在5~10分钟内向钢管内压力注入水泥浆，通过主动施加压力，将灌浆料通过预先开的出浆孔挤压到钢管桩桩尖的周边土体中，利用灌浆料（强度等级≥40MPa）的自流性好，快硬、早强、无收缩、微膨胀等特点，可快速、有效提高地基承载能力，进而提高桩端承载能力；并利用倒圆台形橡胶塞有效防止水泥浆和灌浆料的混合，保证灌浆料在桩头的强度。

附图说明

图1为压力注浆前示意图；

图2为压力注浆中示意图；

图3为压力注浆后示意图；

图4为桩头十字桩尖示意图；

图5为转动的盖孔板；

图6为盖紧状态下的盖孔板；

图7为展开状态下的盖孔板

图中1桩尖；2、钢管桩；3灌浆料；4橡胶塞；5水泥浆；6桩头连接接头；7注浆开关阀门；8压力注浆管；9注浆后扩大的桩头；10十字桩尖；11桩头封板；12直孔；13斜孔；14盖孔板转轴；15盖板；16加劲止角板。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

如图所示，一种微型钢管桩，包括钢管桩2，在钢管桩2的最下端焊接有桩尖封板，桩尖封板就是倒锥形的桩尖1及焊接于桩尖1底部的圆形桩头封板11，桩头封板11上开有8个出浆孔，此8个出浆孔能够连通钢管桩2内侧和桩底土层，钢管桩2的上端安装有桩头连接接头6，压力注浆管8通过桩头连接接头6接入钢管桩2内侧，压力注浆时：倒圆台形橡胶塞4逐渐下行并将下部的灌浆料3与上部的水泥浆5隔开，当圆台形橡胶塞4下行到钢管桩2的最下端时，此时钢管桩2内侧充满了水泥浆5，而灌浆料3已经全部填充到桩尖周边土层中，形成注浆后扩大的桩头9，桩头封板11的直径较钢管外径大5~10mm，可以将灌浆料主要集中在桩头以下。

本发明中的桩尖为十字桩尖10，桩头封板11与十字桩尖10焊接固定，桩头封板11被十字桩尖10切分为4个等面积的扇形区，每一所述扇形区上都有一竖直出浆孔12和一倾斜出浆孔13，倾斜出浆孔13位于竖直出浆孔的外侧，这样桩头封板11上共有8个出浆孔，在每一组竖直出浆孔12和倾斜出浆孔13上均安装有盖板15，盖板15包括相互铰接的第一盖板和第二盖板，第一盖板和第二盖板通过盖孔板转轴14对应地盖设于竖直出浆孔12和倾斜出浆孔13的出口处，盖板直径比出浆孔直径要大，这样可以形成单向流动阀门，在钢管桩2最初下压入土层时，盖板是闭合的，可以防止泥土进入到钢管桩2第内侧，此时可能会有少量水分进入，当灌浆料3进入时会将水分排空。盖板15上均设有加劲止角板16，本发明的压力注浆管8上设有注浆开关阀门7，可实现定量压力注浆。

如图所示，一种微型钢管桩的注浆加固方法，其注浆加固方法包括如下步骤：

（1）施工前，在桩尖封板上加工出4个竖直出浆孔和4个倾斜出浆孔，在桩尖封板的底部对应地设置4个盖板；

（2）根据具体施工场所，测算出所需要的钢管桩的节数；

（3）将第一节钢管桩的最下端安装已加工好的倒锥形的桩尖封板，然后通过反力架结构将第一节钢管桩下压打入土层；

（4）第一节钢管桩下压到位后，在第一节钢管的上端焊接第二节钢管，依次进行焊接，直到第一节钢管桩底端的桩尖封板到达施工所需的土层下深度；

（5）在所有焊接过的钢管桩组内侧形成的通道内进行无压力注浆，注满强度等级≥40MPa的灌浆料，排空管内的气体和水；

（6）在注满灌浆料的钢管桩组的上端开口处塞入倒圆台形橡胶塞，5-10分钟内通过桩头连接接头将压力注浆管接入钢管桩组内侧通道，通过压力注浆管向内加注水泥浆，利用水泥浆的注浆压力迫使倒圆台形橡胶塞下行，直至将所有灌浆料经桩尖封板上竖直出浆孔和倾斜出浆孔挤压到桩尖封板的周边土层内；

（7）压力注浆结束后，钢管桩组内侧通道被压力注入的水泥浆填充密实，早先无压力注入的灌浆料填充到桩尖周边土层中形成扩大到桩头。

与现有的微型钢管桩及注浆加固方法相比，本发明实施例提供的微型钢管桩及注浆加固方法，具有如下优点：

（1）该注浆加固的施工方法，所用设备、连接方式简单，易于操作；（2）所用的灌浆料具有自流性好，快硬、早强、高强、无收缩、微膨胀等特点，对水质及周围环境无污染，自密性好、防锈等；（3）充分利用灌浆料和水泥浆的特点，灌浆料快硬早强但稠度高，水泥浆流动性好但早期强度低，使之取长补短；（4）微型钢管桩只在桩底开孔，能对桩尖所在的持力层附近土层进行地基处理，可有效提高桩端承载能力；（5）桩尖封板分成四个等面积区域，有益于钢管桩的轴心受压；（6）倾斜出浆孔和竖直出浆孔的组合，便于灌浆料在桩头更大范围内形成扩大的桩头，有效提高单桩承载力；（7）8个出浆孔对称布置，便于形成均匀的扩大桩头，受力更合理；（8）桩头形成单向注浆，在桩尖封板上设置可转动的盖板，保证土不进入钢管内，盖板上有加劲止角板，不仅能增强盖板刚度，且展开角度有限，能有效保证灌浆料不回流，提高注浆的效率；（9）桩尖封板的上端面直径比桩身外径大5-10mm，能有效防止灌浆料沿管壁回流，也能扩大桩头面积；（10）钢管内被部分灌浆料和水泥浆填充密实，能提高钢管本身的强度和刚度；（11）桩顶注浆接头可拆装，可重复使用，节约环保。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种微型钢管桩，包括钢管桩（2），其特征在于，所述钢管桩（2）的最下端安装有桩尖封板，所述桩尖封板包括倒锥形的桩尖(1)及固定于所述桩尖(1)底部的圆形桩头封板（11），在所述桩头封板（11）上设有连通钢管桩（2）内侧和桩底土层的出浆孔，所述钢管桩（2）的上端安装有桩头连接接头（6），压力注浆管（8）通过桩头连接接头（6）接入钢管桩（2）内侧，压力注浆时：橡胶塞（4）将下部的灌浆料（3）与上部的水泥浆（5）隔开；所述桩头封板（11）被十字桩尖（10）切分为4个等面积的扇形区，每一所述扇形区上设有一竖直出浆孔（12）和一倾斜出浆孔（13），所述倾斜出浆孔（13）位于竖直出浆孔的外侧；每一所述扇形区的底部设有盖板（15），所述盖板包括相互铰接的第一盖板和第二盖板，所述第一盖板和第二盖板通过盖孔板转轴（14）对应地盖设于竖直出浆孔（12）和倾斜出浆孔（13）的出口处，所述盖板直径比所述出浆孔直径大，形成单向流动阀门。

2.根据权利要求1所述的微型钢管桩，其特征在于，所述第一盖板和第二盖板的上均设有加劲止角板（16）。

3.根据权利要求1所述的微型钢管桩，其特征在于：所述压力注浆管（8）上设有注浆开关阀门（7）。

4.根据权利要求1所述的微型钢管桩，其特征在于：所述橡胶塞（4）为倒圆台形。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的微型钢管桩，其特征在于，所述桩头封板（11）的直径较钢管外径大5~10mm。

6.一种如权利要求5所述的微型钢管桩的注浆加固方法，其特征在于，其注浆加固方法包括如下步骤：

（1）施工前，在桩尖封板上加工出4个竖直出浆孔和4个倾斜出浆孔，在桩尖封板的底部对应地设置4个盖板；

（2）根据具体施工场所，测算出所需要的钢管桩的节数；

（3）将第一节钢管桩的最下端安装已加工好的倒锥形的桩尖封板，然后通过反力架结构将第一节钢管桩下压打入土层；

（4）第一节钢管桩下压到位后，在第一节钢管的上端焊接第二节钢管，依次进行焊接，直到第一节钢管桩底端的桩尖封板到达施工所需的土层下深度；

（5）在所有焊接过的钢管桩组内侧形成的通道内进行无压力注浆，注满强度等级≥40MPa的灌浆料，排空管内的气体和水；

（6）在注满灌浆料的钢管桩组的上端开口处塞入倒圆台形橡胶塞，5-10分钟内通过桩头连接接头将压力注浆管接入钢管桩组内侧通道，通过压力注浆管向内加注水泥浆，利用水泥浆的注浆压力迫使倒圆台形橡胶塞下行，直至将所有灌浆料经桩尖封板上竖直出浆孔和倾斜出浆孔挤压到桩尖封板的周边土层内；

（7）压力注浆结束后，钢管桩组内侧通道被压力注入的水泥浆填充密实，早先无压力注入的灌浆料填充到桩尖周边土层中形成扩大到桩头。