CN107237329B - 注浆装置以及注浆方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种施工快速、结构简单、操作方便、高效经济的注浆装置和相应的注浆方法。本发明所涉及的注浆装置，其特征在于，与预制管桩相配合，在预制管桩被放入直径更大的桩孔中后进行注浆，它包括：端头板，用于密闭预制管桩的底端；注浆缓冲腔，安装在端头板上，内部中空；注浆管，上端设有注浆口，下端与注浆缓冲腔相连通；多个出浆管，均匀设置在注浆缓冲腔的四周，并且每个出浆管的入浆口与注浆缓冲腔相连通，出浆口能够穿过预制管桩侧壁上的预留孔并且朝向预制管桩外侧的待注浆空间；多个逆止浆阀，分别安装在各个出浆管上，阻止浆料沿着从出浆口至入浆口的方向进行逆向流动；以及多个堵头，分别堵塞在各个出浆口上。

Description

注浆装置以及注浆方法

技术领域

本发明属于建筑桩基工程施工技术领域，具体涉及一种注浆装置和相应的注浆方法。

背景技术

输电线路杆塔桩基础不仅要求承受竖向压力，还要承受塔线、风等因素产生的水平荷载和抗拔荷载，对单桩基础水平承载力和抗拔承载力的要求均较高。

钻孔灌注桩需施工时一般先钻孔，再在桩孔中放置钢筋笼，最后浇筑桩身混凝土；需要大型的钻孔机械、钢筋笼起吊设备和混凝土搅拌机，施工周期长，且桩身混凝土质量难以得到保证。若采用预制管桩作为输电线路杆塔基础，要求桩径不宜小于800mm，对打桩或压桩设备的要求高，且打桩或压桩力过大易对桩体产生损伤，不便于在山区的输电线路工程中应用。

以往常见的简易注浆装置为，在孔壁间管桩外侧对称位置预先埋设两根注浆管，待沉桩到达指定标高后，开始进行注浆，这种注浆方式虽然简易，但存在诸多问题，主要有通过管桩外侧对称位置的两根注浆管注浆，不能保证管桩两侧同步返浆，导致灌注浆液中含有较多水泥土，灌浆层易出现空洞，灌浆不密实，灌浆质量难以保证；若采用多台注浆机同时注浆，可克服管桩两侧浆液不同步上返问题，但注浆设备投入较大，施工操作不方便且施工投入增加，此外注浆管路置于管桩外侧不利于沉桩施工过程中注浆管路的保护，容易损坏注浆管路，导致后续注浆过程无法顺利进行。其他类型的注浆装置也有将注浆管路置于管桩内侧的实例，但主注浆管路多为两根以上注浆管，施工操作复杂，经济性较差，此外，注浆管路的回收问题也较少考虑。

针对实际工程需求，以及现有注浆装置的局限性，需开发出埋入式大直径预制管桩相匹配的后压浆装置来完成后压浆工艺，以保证管桩外侧壁与桩周土层之间的摩擦力，进而保证单桩抗压承载力、抗拔承载力和水平承载力。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而进行的，目的在于提供一种施工快速、结构简单、操作方便、高效经济的注浆装置和相应的注浆方法。

本发明为了实现上述目的，采用了以下方案。

<注浆装置>

本发明提供一种注浆装置，其特征在于，与预制管桩相配合，在预制管桩被放入直径更大的桩孔中后进行注浆，它包括：端头板，与预制管桩的底端相匹配，用于密闭预制管桩的底端；注浆缓冲腔，位于预制管桩内部，并且安装在端头板上，内部中空；注浆管，上端设有注浆口，下端与注浆缓冲腔相连通；多个出浆管，均匀设置在注浆缓冲腔的四周，并且每个出浆管的入浆口与注浆缓冲腔相连通，出浆口能够穿过预制管桩侧壁上的预留孔并且朝向预制管桩外侧的待注浆空间；多个逆止浆阀，分别安装在各个出浆管上，阻止浆料沿着从出浆口至入浆口的方向进行逆向流动，使浆料只沿着从入浆口至出浆口的方向单向流通；以及多个堵头，分别堵塞在各个出浆口上。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：注浆缓冲腔为圆柱体形状，顶端的中部设有引浆管，该引浆管与注浆管的下端通过转换接头相密封连通。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：注浆缓冲腔的四周设有多个排浆管，排浆管与逆止浆阀通过连接螺套相密封连通。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：注浆管与出浆管的内径之比为1:1～2：1。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：注浆管与出浆管的内径之比为1.5：1。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：出浆管、逆止浆阀的个数均为4个。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：逆止浆阀包括：阀体、和位于阀体内部的多根弹簧、多个弹簧导轨及一个抵压板，弹簧导轨均匀设置在阀体的出口端的四周，每个弹簧导轨的一端固定在出口端的端壁上，另一端向着阀体的入口端延伸，用于支撑和引导弹簧，弹簧卷绕在弹簧导轨上，并且弹簧的两个端部分别固定在端壁上和抵压板上，在阀体的入口端无浆料注入的情况下，抵压板被弹簧抵压至封闭入口端；在入口端有浆料注入的情况下，抵压板被浆料往出口端方向推压从而离开入口端。

<注浆方法>

本发明还提供一种注浆方法，采用权利要求1至6中任意一项的注浆装置进行注浆，其特征在于，包括如下步骤：步骤1.钻一个比预制管桩外径大一定尺寸的桩孔；步骤2.将安装有注浆装置的预制管桩放置在桩孔中间位置；步骤3.向注浆装置中注浆管上的注浆口灌注浆料，使浆料通过注浆管进入注浆缓冲腔，缓冲后均匀地进入各个出浆管中，并通过逆止浆阀流向出浆口，然后冲开堵塞在出浆口上的堵头从而流入位于预制管桩外侧的待注浆空间，待地面出现返浆现象则停止灌浆，其中，注浆装置中的出浆管与预制管桩侧壁上的预留孔密封连接。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：一定尺寸为10～20cm。

本发明所涉及的注浆装置，还可以具有这样的特征：浆料包括水泥、水、膨胀剂和减水剂，水泥、水、膨胀剂、减水剂的质量比为1.0∶0.5∶0.12∶0.01。

发明的作用与效果

(1)有效解决了埋入式预制管桩的后压浆施工问题，通过注浆使管桩桩身与桩周土体胶结为一体，增大了管桩桩身的摩擦力，可有效提高单桩承载力；

(2)只需一根注浆管即可完成整根桩的注浆工作，注浆管与出浆管间通过注浆缓冲腔连接，注浆腔外连多根出浆管，注浆缓冲腔的设计可以起到缓冲作用，使多根出浆管出浆更加均匀，确保灌浆时桩周浆液同步上返，以保证灌浆质量，使灌浆效果更好，较之传统注浆工艺，对注浆设备的要求更低，且保证了注浆过程的均匀连续性，注浆质量更有保障，这样的注浆管路设计既节省了施工耗材，又可以简便高效地完成注浆工艺，并且便于施工安装与拆卸，保证注浆质量，使灌浆效果更好；

(3)出浆管上设置逆止浆阀可防止浆液回流，且便于注浆管路的拆卸回收；

(4)注浆管路均设置于管桩内部，可在沉桩、压浆过程中有效保护注浆管路，防止注浆管路变形，导致注浆管阻塞；

(5)出浆管的出浆口上设置有堵头，可有效地防止在沉桩过程中孔壁内水及土进入、阻塞注浆管路；

(6)注浆管路系统在注浆完毕后，可进行回收，经济性良好。

附图说明

图1是本发明涉及的注浆装置的结构示意图；

图2是本发明涉及的注浆装置的正视图；

图3是本发明涉及的注浆装置的俯视图；

图4(a)是本发明涉及的注浆缓冲腔的正视图，图4(b)是本发明涉及的注浆缓冲腔的俯视图；

图5是本发明涉及的连接螺套的结构示意图；

图6是本发明涉及的出浆管的结构示意图；

图7(a)是本发明涉及的逆止浆阀的结构示意图，图7(b)是图7(a)的I-I方向剖视图；

图8是本发明涉及的逆止浆阀的工作状态示意图；以及

图9(a)是本发明涉及的堵头的结构示意图，图9(b)是图9(a)的II-II方向剖视图。

上述图1至9中，各部件标号如下：

10.注浆装置：20.端头板、30.注浆缓冲腔、40.注浆管、50.出浆管、60.逆止浆阀、70.堵头；

31.引浆管、32.转换接头、33.排浆管、34.连接螺套；

A.桩孔、B.预制管桩；

61.阀体、62.弹簧、63.弹簧导轨、64.抵压板。

具体实施方式

以下参照附图对本发明所涉及的注浆装置和注浆方法作详细阐述。

<实施例>

如图1至3所示，注浆装置10与预制管桩B相配合，用于在预制管桩被放入直径大20cm的桩孔A中后进行注浆，它包括：端头板20、注浆缓冲腔30、注浆管40、四个出浆管50、四个逆止浆阀60、以及四个堵头70。

端头板20与预制管桩B的底端相匹配，用于密闭预制管桩B的底端，以保证沉桩及浆料灌注过程中桩内桩外能够密封不透水，防止注浆过程中水泥浆、水、土等进入预制管桩B内部。本实施例中，端头板20为壁厚10mm的钢板，与预制管桩B通过焊接形式密封连接。

如图1至5所示，注浆缓冲腔30位于预制管桩B内部，并且安装在端头板20上，它的内部为中空结构。本实施例中，注浆缓冲腔30为圆柱体形状，采用φ200mm，壁厚10mm，高100mm钢管制作而成。注浆缓冲腔30顶端的中部设有引浆管31，该引浆管31与注浆管40的下端通过转换接头32相密封连通。注浆缓冲腔30的四周设有四个排浆管33，排浆管33与注浆缓冲腔30之间通过焊接相固定连接在一起，每个排浆管33都与一个出浆管50相密封连通。这样，注浆缓冲腔30一方面可以对注浆管40流出的浆料起到缓冲作用，另一方面可以有效保证四根出浆管50同步出浆，进而使浆料沿预制管桩B桩周同步上返，从而确保了灌浆质量。

注浆管40的上端设有注浆口，下端通过转换接头32与注浆缓冲腔30相连通，构成主注浆管路。本实施例中，注浆管40为一根Φ30mm的高强耐压软管，采用高强耐压软管可使施工安装更加便捷，且利于回收。

如图1～4和6所示，四个出浆管50均匀设置在注浆缓冲腔30的四周，构成分注浆管路。每个出浆管50的入浆口与注浆缓冲腔30相连通，它的出浆口则穿过预制管桩B侧壁上的预留孔并且朝向预制管桩B外侧的待注浆空间(预制管桩B外壁与预钻孔之间的空隙)；注浆管40与出浆管50的内径之比为1:1～2：1，本实施例中，注浆管40与出浆管50的内径之比为最佳比1.5：1，出浆管40采用φ25mm，壁厚2.5mm的钢管制作而成。

如图1至3所示，四个逆止浆阀60分别安装在四个出浆管50的前端上，并通过连接螺套34与排浆管33相密封连接，为单向封堵结构，能够阻止浆料沿着从出浆口至入浆口的方向进行逆向流动，使浆料只沿着从入浆口至出浆口的方向单向流通。如图7所示，每个逆止浆阀60都包括：一个阀体61、两根弹簧62、两个弹簧导轨63以及一个抵压板64。阀体61为中空圆柱体形状，弹簧62、弹簧导轨63和抵压板64都位于阀体61的内部。两个弹簧导轨63均匀设置在阀体的出口端的四周，每个弹簧导轨63的一端固定在出口端的端壁上，另一端向着阀体的入口端延伸，用于支撑和引导弹簧62。弹簧62卷绕在弹簧导轨63上，并且弹簧62的两个端部分别固定在端壁上和抵压板64上。抵压板64与阀体61内部形状相匹配，为圆形。

如图8所示，在入口端有浆料注入的情况下，抵压板64和弹簧62被浆料往出口端方向推压，弹簧62被压缩，抵压板64离开入口端，使得浆料从入口端的四周流入；在阀体61的入口端无浆料注入的情况下，弹簧62恢复形变，将抵压板64抵压至封闭住入口端，防止浆料回流，并且便于注浆管路的拆卸回收。

如图1至3和9所示，四个堵头70分别堵塞在四个出浆口上，防止在沉桩过程中孔壁内水及土进入阻塞出浆管50。沉桩完成后，开始注浆时，在较大的初始注浆压力下，堵头70会被冲开，浆料沿出浆管50流出。

以上是本实施例所提供的注浆装置10的具体结构，下面对使用该注浆装置10进行注浆的方法的具体步骤进行说明：

步骤1.钻一个比预制管桩B外径大20cm的桩孔A；

步骤2.将安装有注浆装置10的预制管桩B放置在桩孔A中间位置；注浆装置10的具体安装方法如下：

首先，将逆止浆阀60及相连的出浆管50安装到位，出浆管50末端分别穿过管桩B桩身上的预留孔；再将注浆缓冲腔30与出浆管50通过连接螺套34连接。在整个安装过程中：注浆缓冲腔30保持不动，转动逆止浆阀60及出浆管50；注浆缓冲腔30安装完毕后，将出浆管50与管桩B桩身预留孔处通过焊接密封，保证管桩B内外不透水；再将逆止浆阀60与注浆缓冲腔30的排浆管33通过连接螺套34相连，使注浆缓冲腔30与逆止浆阀60构成整体；安装到位后，再通过转换接头32安装注浆管40；然后安装端头板20，采用焊接形式连接，保证沉桩及注浆过程中桩内桩外间密封不透水，沉桩之前安装好堵头70，防止水和土进入注浆管路，导致注浆管路阻塞，注浆管路系统安装完毕。

步骤3.采用注浆装置10进行注浆：向注浆管40上的注浆口灌注浆料，使浆料通过注浆管40进入注浆缓冲腔30，缓冲后均匀地进入各个出浆管50中，并通过逆止浆阀60流向出浆口，然后冲开堵塞在出浆口上的堵头70从而流入位于预制管桩B外侧的待注浆空间(水泥浆从四根出浆管50流到管桩B外壁与预钻孔之间的空隙)。

在注浆过程中，浆料通过注浆缓冲腔30的缓冲，能较均匀的从四根出浆管50出流，从而保证浆料沿桩周四个出浆口均匀同步的上返，当观察到明显的地面返浆现象时，即可停止注浆，拆卸并回收注浆管40。整个注浆过程高效便捷，浆料搅拌完成后，2至3小时即可完成整根管桩B的注浆工作。

注浆时可选灌注水泥浆及水泥砂浆两种形式的浆材，满足不同工程需求。灌注水泥浆时，初始灌浆压力为4MPa，灌浆过程中注浆压力为1.5～2.5MPa。本实施例中，采用的浆料包括水泥、水、膨胀剂和减水剂，水泥、水、膨胀剂、减水剂的质量比为1.0∶0.5∶0.12∶0.01，通常情况下水灰比为0.50～0.60，这是较为经济的配比方案。

以上实施例仅仅是对本发明技术方案所做的举例说明。本发明所涉及的注浆装置和注浆方法并不仅仅限定于在以上实施例中所描述的结构，而是以权利要求所限定的范围为准。本发明所属领域技术人员在该实施例的基础上所做的任何修改或补充或等效替换，都在本发明所要求保护的范围内。

在上述实施例中，桩孔的直径比预制管桩大20cm，本发明中不限于此，可根据实际施工情况进行调整。

另外，在上述实施例中，出浆管的个数为四根，本发明中出浆管的个数也可以是三根或者四根以上，只要保证均匀设置在注浆缓冲腔的外壁所围成的圆周上即可，根据实际工程施工经验，3～4根出浆管压浆返浆效果较好。

Claims (3)

1.一种注浆方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1.钻一个比预制管桩外径大10～20cm的桩孔；

步骤2.安装注浆装置：首先，将逆止浆阀及相连的出浆管安装到位，所述出浆管末端分别穿过所述预制管桩桩身上的预留孔；再将注浆缓冲腔与所述出浆管通过连接螺套连接；在整个安装过程中：所述注浆缓冲腔保持不动，转动所述逆止浆阀及所述出浆管；所述注浆缓冲腔安装完毕后，将所述出浆管与所述预制管桩桩身预留孔处通过焊接密封，保证所述预制管桩内外不透水；再将所述逆止浆阀与所述注浆缓冲腔的排浆管通过连接螺套相连，使所述注浆缓冲腔与所述逆止浆阀构成整体；安装到位后，再通过转换接头安装注浆管；然后安装端头板，采用焊接形式连接，保证沉桩及注浆过程中桩内桩外间密封不透水，沉桩之前安装好堵头，防止水和土进入注浆管路，导致该注浆管路阻塞；

然后将安装有所述注浆装置的所述预制管桩放置在桩孔中间位置；

步骤3.向所述注浆装置中注浆管上的注浆口灌注浆料，使浆料通过所述注浆管进入注浆缓冲腔，缓冲后均匀地进入各个所述出浆管中，并通过所述逆止浆阀流向出浆口，然后冲开堵塞在所述出浆口上的堵头从而流入位于所述预制管桩外侧的待注浆空间，在注浆过程中，浆料通过注浆缓冲腔的缓冲，能较均匀的从四个出浆管出流，从而保证浆料沿桩周四个出浆口均匀同步的上返，待地面出现返浆现象则停止灌浆，拆卸并回收所述注浆管，

其中，所述注浆装置包括：所述端头板，与所述预制管桩的底端相匹配，用于密闭所述预制管桩的所述底端；所述注浆缓冲腔，位于所述预制管桩内部，并且安装在所述端头板上，内部中空；所述注浆管，上端设有注浆口，下端与所述注浆缓冲腔相连通；四个所述出浆管，均匀设置在所述注浆缓冲腔的四周，并且每个所述出浆管的入浆口与所述注浆缓冲腔相连通，出浆口能够穿过所述预制管桩侧壁上的预留孔并且朝向所述预制管桩外侧的待注浆空间；四个所述逆止浆阀，分别安装在各个所述出浆管上，阻止浆料沿着从所述出浆口至所述入浆口的方向进行逆向流动，使所述浆料只沿着从所述入浆口至所述出浆口的方向单向流通；以及多个所述堵头，分别堵塞在各个所述出浆口上，

所述注浆缓冲腔为圆柱体形状，顶端的中部设有引浆管，该引浆管与所述注浆管的下端通过转换接头相密封连通，

所述注浆管与所述出浆管的内径之比为1:1～2：1，

所述逆止浆阀包括：阀体、和位于所述阀体内部的多根弹簧、多个弹簧导轨及一个抵压板，所述弹簧导轨均匀设置在所述阀体的出口端的四周，每个所述弹簧导轨的一端固定在所述出口端的端壁上，另一端向着所述阀体的入口端延伸，用于支撑和引导所述弹簧，所述弹簧卷绕在所述弹簧导轨上，并且所述弹簧的两个端部分别固定在所述端壁上和所述抵压板上，在所述阀体的入口端无浆料注入的情况下，所述抵压板被所述弹簧抵压至封闭所述入口端；在所述入口端有浆料注入的情况下，所述抵压板被所述浆料往所述出口端方向推压从而离开所述入口端。

2.根据权利要求1所述的注浆方法，其特征在于：

其中，所述浆料包括水泥、水、膨胀剂和减水剂，所述水泥、所述水、所述膨胀剂、所述减水剂的质量比为1.0∶0.5∶0.12∶0.01。

3.根据权利要求1所述的注浆方法，其特征在于：

其中，所述注浆管与所述出浆管的内径之比为1.5：1。

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