CN106996104A - 注浆成型扩底桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种注浆成型扩底桩及其施工方法，本发明的桩身采用水泥土搅拌桩中植入钢管桩或预应力混凝土管桩，并通过定向注浆形成变截面桩，对周围土体挤扩以及水泥土搅拌桩的加固效应提高桩的抗拔力与抗压力，同时适用于多种土层地区，在保留注浆成型扩底桩优势的前提下，具有更加环保、高效和节材的优点。本发明的施工结构保留现有的三种扩底桩的优势，减少了泥浆排放环境影响，解决了钻孔施工效率较低的问题，提升了施工工效，减少了泥浆置换环节，节约了水泥砂浆。因此，注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法更加环保、高效、节材，是一种新型高效、经济可靠的注浆成型扩底桩桩身施工结构。

Description

注浆成型扩底桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及一种注浆成型扩底桩及其施工方法。

背景技术

现有的注浆成型扩底钻孔灌注桩、注浆成型扩底钢管桩及注浆成型扩底预应力混凝土管桩三种注浆成型扩底桩桩型的桩身施工方法主要分为两种：

一种是钻机成孔、植入钢筋笼、灌注混凝土成桩、注浆扩底；

另一种是钻机成孔、植入预制桩身(钢管桩或预应力混凝土管桩)、水泥砂浆置换孔中泥浆、注浆扩底。

(1)注浆成型扩底钻孔灌注桩：施工工艺是传统钻孔灌注桩工艺与注浆工艺相结合的工艺，即首先利用传统钻孔灌注桩工艺施工钻孔灌注桩，然后将高压水泥浆注入预先布置在钢筋笼底部的扩底装置内，使扩底装置扩张挤压钻孔灌注桩底部周围土体，最终在钻孔灌注桩底部周围形成水泥扩大头。注浆成型扩底钻孔灌注桩施工总体工艺流程如下：

1、利用钻孔灌注桩施工工艺成孔；

2、在钢筋笼底部安装注浆成型扩底装置，所述装置内部插入有注浆管；

3、将安装好注浆成型扩底装置的钢筋笼下放到钻孔中，并往里灌注混凝土；

4、混凝土灌注完成后，对所述扩底装置注浆，使扩底装置扩张挤压钻孔灌注桩周围土体，最终在钻孔灌注桩底部形成水泥扩大头。

注浆成型扩底钻孔灌注桩应用于抗拔桩和抗压桩，通过减短桩长实现较传统钻孔灌注桩的经济优势。

(2)注浆成型扩底钢管桩、注浆成型扩底预应力混凝土管桩：施工工艺原理与钻孔灌注桩施工工艺原理基本相似，采用钢管或预应力混凝土管桩代替钢筋笼，并在桩身底端安装了注浆扩底装置，增加了注浆扩底成型环节，减少了混凝土灌注环节；即利用钻机成孔，成孔完成后将安装有注浆扩底装置的钢管或预应力混凝土管桩植入钻孔中，利用桩身外侧的注浆装置置换出孔内的泥浆；待孔内的水泥砂浆养护固化后，将高压水泥砂浆压入束浆袋中，束浆袋在高压水泥砂浆作用下扩张，挤压强化周围土体，最终在钢管桩或预应力混凝土管桩底端周围形成水泥砂浆浆体扩大头，大大增加桩身与周围土体的咬合作用。

注浆成型扩底钢管桩主要应用于抗拔桩，注浆成型扩底预应力混凝土管桩主要应用于抗压桩，通过缩小成孔直径、减短桩长实现较传统钻孔灌注桩的经济优势。

现有的注浆成型扩底桩桩身施工方法存在一些缺陷：

一是环境影响比较大，钻探成孔产生大量泥浆，易造成环境污染；

二是施工效率较低，钻进成孔时间较长，制约了施工效率的提升；

三是材料消耗比较大，置换桩身与孔壁间的泥浆需要消耗大量水泥砂浆。

发明内容

本发明的目的在于提供一种注浆成型扩底桩及其施工方法，能够更加环保、高效、节材地注浆成型扩底桩桩身。

为解决上述问题，本发明提供一种注浆成型扩底桩，包括：

形成于施工地基部位的水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体；

通过静压桩机植入于所述水泥土搅拌桩中的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身，其中，所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置有扩底装置；

通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头。

进一步的，在上述注浆成型扩底桩中，所述水泥土搅拌桩桩体由单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成。

进一步的，在上述注浆成型扩底桩中，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端的束浆袋，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管。

进一步的，在上述注浆成型扩底桩中，所述水泥砂浆扩大头由高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成。

进一步的，在上述注浆成型扩底桩中，所述水泥砂浆扩大头采用的水泥砂浆的水灰比宜为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

根据本发明的另一面，提供一种注浆成型扩底桩的施工方法，包括：

在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体；

在钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置扩底装置；

通过静压桩机将设置有所述扩底装置的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身植入所述水泥土搅拌桩中；

通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头。

进一步的，在上述方法中，在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体，包括：

采用单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成柱状的水泥土搅拌桩桩体。

进一步的，在上述方法中，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端的束浆袋，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管。

进一步的，在上述方法中，通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头，包括：

待植入所述水泥土搅拌桩的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身养护16～24小时后，采用高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头。

进一步的，在上述方法中，注入所述束浆袋中的水泥砂浆的水灰比为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

进一步的，在上述方法中，采用高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头，包括：

将水泥砂浆液在搅拌桶搅拌后，通过滤网过滤后进入盛浆桶；

所述盛浆桶中设有搅拌系统，搅拌系统对水泥砂浆液进行搅拌，保证浆液不离析，所述盛浆桶中的水泥砂浆液放置时间不大于3小时；

将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头时，注浆流量不超过50L/min且不低于设计要求，注浆压力控制在1.0～1.8Mpa。

与现有技术相比，本发明的桩身采用水泥土搅拌桩中植入钢管桩或预应力混凝土管桩，并通过定向注浆形成变截面桩，对周围土体挤扩以及水泥土搅拌桩的加固效应提高桩的抗拔力与抗压力，同时适用于多种土层地区，在保留注浆成型扩底桩优势的前提下，具有更加环保、高效和节材的优点。本发明的注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工结构保留现有的三种扩底桩的优势，减少了泥浆排放环境影响，解决了钻孔施工效率较低的问题，提升了施工工效，减少了泥浆置换环节，节约了水泥砂浆。因此，注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法更加环保、高效、节材，是一种新型高效、经济可靠的注浆成型扩底桩桩身施工结构。

附图说明

图1是本发明一实施例的水泥土搅拌桩成型示意图；

图2是本发明一实施例的水泥土搅拌桩中植入预制桩示意图；

图3是本发明一实施例的预制桩底部的注浆扩底成型示意图；

图4是本发明一实施例的注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1～3所示，1为桩身全长，2为桩顶标高，3为桩底标高，本发明提供一种注浆成型扩底桩，包括：

如图1所示，形成于施工地基部位的水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体4；

如图2所示，通过静压桩机植入于所述水泥土搅拌桩中的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身5，其中，所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置有扩底装置；

如图3所示，通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身5的桩底端形成的水泥砂浆10扩大头。

在此，本发明的桩身采用水泥土搅拌桩中植入钢管桩或预应力混凝土管桩，并通过定向注浆形成变截面桩，对周围土体挤扩以及水泥土搅拌桩的加固效应提高桩的抗拔力与抗压力，同时适用于多种土层地区，在保留注浆成型扩底桩优势的前提下，具有更加环保、高效和节材的优点。本发明的注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工结构保留现有的三种扩底桩的优势，减少了泥浆排放环境影响，解决了钻孔施工效率较低的问题，提升了施工工效，减少了泥浆置换环节，节约了水泥砂浆。因此，注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法更加环保、高效、节材，是一种新型高效、经济可靠的注浆成型扩底桩桩身施工结构。

本发明的注浆成型扩底桩一实施例中，所述水泥土搅拌桩桩体由单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成。

本发明的注浆成型扩底桩一实施例中，如图2所示，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身5的桩底端的束浆袋6，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管7，其中，所述束浆袋6通过套箍8与所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身5固定，9为束浆袋全长。

本发明的注浆成型扩底桩一实施例中，如图3所示，所述水泥砂浆10扩大头由高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管7注入所述束浆袋6中形成，11为扩底等效桩径。

本发明的注浆成型扩底桩一实施例中，所述水泥砂浆扩大头采用的水泥砂浆的水灰比宜为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

本发明还提供一种注浆成型扩底桩的施工方法，包括：

在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体；

在钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置扩底装置；

通过静压桩机将设置有所述扩底装置的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身植入所述水泥土搅拌桩中；

通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头。

在此，本发明的桩身采用水泥土搅拌桩中植入钢管桩或预应力混凝土管桩，并通过定向注浆形成变截面桩，对周围土体挤扩以及水泥土搅拌桩的加固效应提高桩的抗拔力与抗压力，同时适用于多种土层地区，在保留注浆成型扩底桩优势的前提下，具有更加环保、高效和节材的优点。本发明的注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法保留现有的三种扩底桩的优势，减少了泥浆排放环境影响，解决了钻孔施工效率较低的问题，提升了施工工效，减少了泥浆置换环节，节约了水泥砂浆。因此，注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法更加环保、高效、节材，是一种新型高效、经济可靠的注浆成型扩底桩桩身施工方法。

本施工方法与注浆成型扩底钻孔灌注桩、注浆成型扩底钢管桩和注浆成型扩底预应力混凝土管桩在施工机械、施工工艺上有较大区别。

相对于前三种注浆成型扩底桩的施工方法，施工机械方面本施工方法采用水泥土搅拌桩机和静压桩机；施工工艺方面，增加了水泥土搅拌成桩环节，减少了钻机成孔；增加了静压植入桩身，减少了混凝土灌注环节或泥浆置换环节；注浆扩底成型环节相同。

本发明的注浆成型扩底桩的施工方法一实施例中，在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体，包括：

采用单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成柱状的水泥土搅拌桩桩体。

本发明的注浆成型扩底桩的施工方法一实施例中，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端的束浆袋，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管。

本发明的注浆成型扩底桩的施工方法一实施例中，通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头，包括：

采用高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头。

本发明的注浆成型扩底桩的施工方法一实施例中，注入所述束浆袋中的水泥砂浆的水灰比宜为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

具体施工方法工艺原理如下：

本施工方法为水泥土搅拌桩中静压植入钢管桩或预应力混凝土管桩。施工工艺原理先采用单管水泥土搅拌桩机搅拌成桩，然后将安装有注浆扩底装置的钢管桩或预应力混凝土管桩采用静压桩机植入水泥土搅拌桩中，最后将高压水泥砂浆通过注浆管压入桩端的扩底装置中，扩底装置在高压水泥砂浆作用下扩张，挤压强化周围土体，最终在桩端周围形成水泥砂浆浆体扩大头，大大增加桩身与周围土体的咬合作用。

注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法施工技术步骤如下：

(1)采用单管水泥土搅拌桩机钻进，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合，形成柱状水泥土搅拌桩桩体；

(2)在钢管桩或预应力混凝土管桩桩身设置束浆袋和注浆管；

(3)将安装有注浆扩底装置的钢管桩或预应力混凝土管桩通过静压桩机植入水泥土搅拌桩中；

(4)待水泥土养护16～24小时后，采用高压注浆泵将水泥砂浆注入桩底的扩底装置中；扩底装置在高压水泥砂浆作用下不断扩张，挤压强化周围土体，最终在桩端周边形成水泥浆扩大头。

本发明的方法保留了注浆成型扩底桩优点，相对于原先的注浆成型扩底桩施工方法具有更加环保、高效和节材的优点。

具体的，如图4所示，注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法主要有下列几部分：

1、单轴搅拌桩搅拌成桩：利用单轴搅拌机就地钻进切削搅拌土体，同时在钻头端部将水泥浆液注入土体，充分搅拌混合，形成柱状水泥土搅拌桩体；

2、注浆扩底装置的安装：在已加工完成的钢管或预应力混凝土管桩下部安装束浆袋。束浆袋安装时，应检查束浆袋的完好性，如有破损，应予更换；束浆袋的上下两端采用铁丝与桩身绑扎固定，在下放之前应检查束浆袋与桩身的连接，必须保证固定牢固；在现场操作过程中，应确保束浆袋完好无损；

3、静压植入桩身：将安装好注浆扩底装置的桩身利用静压装机压入水泥土搅拌桩中；

4、注浆扩底：在水泥土搅拌桩养护16～24小时以后进行注浆扩底，注浆材料采用水泥砂浆，水灰比宜为0.55～0.60之间；水泥宜用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂宜用中砂，含泥量不大于3％；注浆使用的搅拌系统应有两个浆液桶(搅拌桶、盛浆桶)，水泥砂浆液须在搅拌桶搅拌后，通过滤网过滤后，进入专门的盛浆桶；盛浆桶中浆液应设有搅拌系统，保证浆液不离析，盛浆桶中浆液放置时间不应大于3小时。注浆时严格控制注浆压力和注浆速率，终止注浆控制标准采用注浆量与注浆压力的双控制标准，注浆流量不应超过50L/min且不低于设计要求，注浆压力控制在1.0～1.8Mpa。

本发明的注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法具有以下优点：

(1)施工工艺简单。在传统的水泥土搅拌桩中进行注浆扩底装置安装、桩身植入以及注浆成型，减少了混凝土灌注或泥浆置换环节，对施工进度影响非常小，施工工艺简单。

(2)施工质量可靠。作为桩基承重构件的预制桩身，钢管或预应力混凝土管桩为工厂制作，质量易于控制。注浆成型扩底施工工艺简单，只要控制注浆装置加工、安装质量、注浆环节，施工质量也是完全可以得到保证的。

(3)环境影响较小。相对于注浆成型扩底灌注桩、注浆成型扩底钢管桩及注浆成型扩底预应力混凝土管桩的施工方法，没有泥浆排放，环境影响小。

(4)综合成本低廉。材料消耗量少，减少了泥浆置换环节，水泥砂浆用量比较少；施工设备简易，为常规的单轴水泥土搅拌桩机和静压桩机；施工材料为帆布袋、注浆管、水泥、砂等常规建筑材料，且消耗量少，成本低廉。

(5)承载能力较高。注浆形成的底部变截面扩大头可以有效的提高端承力，对桩底注浆挤扩还能减小桩基沉降；同时，挤扩头对周围土体产生挤土效应，且挤扩头增大了桩身与周围土体的接触面积，有效的提高了侧摩阻力。

因此，开发注浆成型扩底桩桩身静压植入水泥土搅拌桩的施工方法具有极为重要的经济和社会意义。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种注浆成型扩底桩，其特征在于，包括：

形成于施工地基部位的水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体；

通过静压桩机植入于所述水泥土搅拌桩中的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身，其中，所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置有扩底装置；

通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头。

2.如权利要求1所述的注浆成型扩底桩，其特征在于，所述水泥土搅拌桩桩体由单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成。

3.如权利要求1所述的注浆成型扩底桩，其特征在于，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端的束浆袋，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管。

4.如权利要求3所述的注浆成型扩底桩，其特征在于，所述水泥砂浆扩大头由高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成。

5.如权利要求4所述的注浆成型扩底桩，其特征在于，所述水泥砂浆扩大头采用的水泥砂浆的水灰比宜为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

6.一种注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，包括：

在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体；

在钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端设置扩底装置；

通过静压桩机将设置有所述扩底装置的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身植入所述水泥土搅拌桩中；

通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头。

7.如权利要求6所述的注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，在施工地基部位形成水泥浆液与地基土混合的柱状的水泥土搅拌桩桩体，包括：

采用单管水泥土搅拌桩机钻进施工地基部位，在钻头处直喷或旋喷水泥浆液与地基土进行反复搅拌混合而成柱状的水泥土搅拌桩桩体。

8.如权利要求6所述的注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，所述扩底装置包括设置于所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端的束浆袋，及一端与所述束浆袋连通、另一端连通至地面的注浆管。

9.如权利要求8所述的注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，通过所述扩底装置在所述钢管桩或预应力混凝土管桩桩身的桩底端形成的水泥砂浆扩大头，包括：

待植入所述水泥土搅拌桩的钢管桩或预应力混凝土管桩桩身养护16～24小时后，采用高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头。

10.如权利要求9所述的注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，注入所述束浆袋中的水泥砂浆的水灰比为0.55～0.60之间；水泥用P.O42.5级普通硅酸盐水泥，砂用中砂，含泥量不大于3％。

11.如权利要求9所述的注浆成型扩底桩的施工方法，其特征在于，采用高压注浆泵将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头，包括：

将水泥砂浆液在搅拌桶搅拌后，通过滤网过滤后进入盛浆桶；

所述盛浆桶中设有搅拌系统，搅拌系统对水泥砂浆液进行搅拌，保证浆液不离析，所述盛浆桶中的水泥砂浆液放置时间不大于3小时；

将水泥砂浆通过所述注浆管注入所述束浆袋中形成所述水泥砂浆扩大头时，注浆流量不超过50L/min且不低于设计要求，注浆压力控制在1.0～1.8Mpa。