CN107761722A - 一种提高钢管桩桩侧承载力的装置及方法 - Google Patents

一种提高钢管桩桩侧承载力的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种提高钢管桩桩侧承载力的装置及方法,涉及桩基施工领域,该装置包括固设在钢管桩管壁外侧的矩形注浆槽,矩形注浆槽侧面上间隔分布有多个注浆槽口;设于矩形注浆槽内的钢管,钢管管壁上均匀开有多列小孔,小孔与注浆槽口一一对应;止浆塞,包括注浆单元和设于注浆单元两端的膨胀单元,止浆塞设于钢管内,止浆塞通过第一软管与泵水装置连接,止浆塞通过第二软管与压浆机连接,注浆单元上设有出浆嘴,其标高与钢管小孔标高一致。本发明的提高大型钢管桩桩侧承载力的装置实现了对各注浆孔的独立注浆操作,使压浆的过程中注浆孔的劈裂或注浆得到控制,实现了水泥浆在桩周和桩长两个方向上均匀地压入土层的效果。

Description

一种提高钢管桩桩侧承载力的装置及方法
技术领域
[0001] 本发明涉及桩基施工方法领域,具体涉及一种提高大型钢管桩桩侧承载力的装置 及方法。
背景技术
[0002] 在桩基施工过程中,为提高桩侧摩阻力,常进行粧侧压浆。传统的粧侧压浆工艺仅 仅针对钻孔桩,通常的做法为:在安放钢筋笼之前将一定数量的压浆管固定在钢筋笼外周, 压浆管管壁开有若干组小孔,小孔外侧套有橡胶套,灌注桩基混凝土后,将水压入压浆管, 水在压力作用下从小孔流出,冲开橡胶套以及包裹在橡胶套外侧的混凝土,形成一个直达 桩周土体的注浆通道,随后对每根压浆管压浆,使水泥浆沿着之前形成的通道压入桩周土 体。
[0003] 采用上述传统的桩侧压浆工艺,无论一根压浆管上布置多少组带橡胶套的压浆 孔,初裂时往往只能打开其中一组压浆孔,形成一个有效的注浆通道;即使初裂时有多组通 道被打开,压浆过程中,水泥浆也往往只选择性的压入最薄弱的土层,而达不到指定长度的 桩周土体都均匀压入水泥浆的目的。
发明内容
[0004] 针对现有技术中存在的缺陷,本发明的目的在于提供一种提高大型钢管桩桩侧承 载力的装置及方法,在实现对钢管桩的桩侧压浆的同时,还保证了压浆的过程中尽量使水 泥浆在粧周和粧长两个方向上能够尽可能均匀地压入土层,从而显著提高钢管桩粧侧摩阻 力。
[0005] 为达到以上目的,本发明采取的技术方案是:
[0006] 一种提高钢管粧桩侧承载力的装置,包括:
[0007] 矩形注浆槽,所述矩形注浆槽固设在所述钢管粧管壁外侧,所述矩形注浆槽侧面 上间隔分布有多个注浆槽口;
[0008] 设于矩形注浆槽内的钢管,所述钢管管壁上均匀开有多列小孔,所述小孔外套设 有橡胶套,所述小孔与所述注浆槽口 一一对应;
[0009] 止浆塞,包括注浆单元和设于所述注浆单元两端的膨胀单元,所述止浆塞设于所 述钢管内,所述止浆塞通过第一软管与泵水装置连接,所述止浆塞通过第二软管与压浆机 连接,所述注浆单元上设有出浆嘴,所述出浆嘴标高与所述钢管小孔标高一致。
[0010] 在上述技术方案的基础上,所述矩形注浆槽的三个侧面上均等距离分布有多个注 浆槽口。
[0011] 在上述技术方案的基础上,所述矩形注浆槽设有至少两个,所述钢管与所述矩形 注浆槽—对应,所述止浆塞与所述钢管——对应。
[0012] 在上述技术方案的基础上,所述注浆槽口等距离分布在所述矩形注浆槽侧面上。
[0013] 在上述技术方案的基础上,所述止浆塞上设有第一连接头和第二连接头,所述第 一连接头与所述第一软管相连,所述第二连接头与所述第二软管相连。
[0014] 本发明还提供一种使用如上所述装置的提高钢管桩桩侧承载力的方法,该方法包 括以下步骤:
[0015] S1、在钢管桩外壁均匀设置多个矩形注浆槽;
[0016] S2、将钢管桩插打至设计标高后,在每个矩形注浆槽内下放钢管,使小孔与矩形注 浆槽的注浆槽口一一对应;
[0017] S3、钢管下放到位后,用水泥浆填充钢管和矩形注浆槽之间的间隙;
[0018] S4、向止浆塞中泵入水,依次完成各小孔的劈裂;
[0019] S5、向止浆塞中栗入水泥浆,依次完成各小孔的注浆。
[0020]在上述技术方案的基础上,所述步骤S4具体包括以下步骤:
[0021] S401、待水泥浆初凝后,在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层 小孔标高一致;
[0022] S402、向止浆塞中泵入高压水,使止浆塞的膨胀单元膨胀,与钢管内壁密贴;
[0023] S403、通过压浆机向止浆塞中泵入水,待对应小孔初裂后对止浆塞的膨胀单元泄 压,上提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致;
[0024] S404、重复S402、S403,完成所有小孔的劈裂;
[0025] 在上述技术方案的基础上,所述步骤S5具体包括以下步骤:
[0026] S501、在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层小孔标高一致,将 止浆塞上的第一软管与栗水装置连接,第二软管与压浆机连接;
[0027] S502、向止浆塞中泵入高压水,使止浆塞的膨胀单元膨胀,与钢管内壁密贴;
[0028] S503、向止浆塞中栗入水泥浆至达到设计压浆量或设计压力后,对止浆塞的膨胀 单元泄压,上提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致;
[0029] S504、重复S502、S503,完成所有小孔的注浆。
[0030] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0031] (1)本发明的提高大型钢管粧桩侧承载力的装置通过矩形注浆槽、钢管和止浆塞 的相互嵌套设置,实现了对各注浆孔的独立注浆操作,使压浆的过程中注浆孔的劈裂或注 浆得到控制,实现了水泥浆在桩周和桩长两个方向上均匀地压入土层的效果。
[0032] (2)本发明的提高大型钢管桩桩侧承载力的装置通过矩形注浆槽、钢管和止浆塞 的相互嵌套设置,实现了对各注浆位置的精准定位和作业,实现了桩侧压浆作业的标准化。 [0033] (3)本发明的提高大型钢管桩桩侧承载力的方法实现了桩侧压浆过程中的局部分 段渗透,使桩周土体水泥浆的压入更加均匀,从而显著提高钢管桩桩侧摩阻力。
附图说明
[0034] 图1是本发明实施例中止浆塞的结构示意图;
[0035]图2是本发明实施例中提高大型钢管桩桩侧承载力的装置注浆作业时的结构示意 图;
[0036]图3是本发明实施例中提高大型钢管桩桩侧承载力的装置的俯视图;
[0037]图4是本发明实施例提高大型钢管桩桩侧承载力的装置中未加入止浆塞时的结构 不意图; L0038J图5是本友明友明头施例提咼大型钢管桩桩侧承载力的装置中矩形注浆槽的俯视 图。
[0039]图中:1-止浆塞,2-膨胀单元,3-注浆单元,4-出浆嘴,5-第一连接头,6-第二连接 头,7-钢管桩管壁,S-矩形注浆槽,9-注浆槽口,l〇—钢管,丨卜小孔,丨2-橡胶套,丨3-水泥浆, 14-第一软管,15-栗水装置,16-第二软管,17-压浆机,18-桩周土体,19-初裂通道,20-注浆 加固区。
具体实施方式
[0040]以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。
[0041]参见图1所示,本发明实施例提供一种提高大型钢管桩桩侧承载力的装置,包括: [0042]固设在钢管粧管壁外侧的矩形注浆槽,矩形注浆槽侧面上间隔分布有多个注浆槽 口;设于矩形注浆槽内的钢管,钢管管壁上均匀开有多列小孔,小孔外套设有橡胶套,起到 单向阀的作用,小孔与注浆槽口一一对应;止浆塞,包括注浆单元和设于注浆单元两端的膨 胀单元,止浆塞设于钢管内,止浆塞通过第一软管与栗水装置连接,止浆塞通过第二软管与 压浆机连接,注浆单元上设有出浆嘴,出浆嘴标高与钢管小孔标高一致。
[0043]止浆塞的选择主要取决于圆形钢管的内径和压浆压力。止浆塞的名义最大工作压 力取决于止浆塞自身的名义直径,和圆形钢管的内径。即止浆塞的名义直径越大,圆形钢管 的内径越小,则止浆塞的名义最大工作压力越大。
[0044]止浆塞的作用在于膨胀单元膨胀后,与圆形钢管密贴,从而形成封闭的注浆区,且 膨胀单元膨胀后,与圆形钢管内壁形成的摩擦力能够足够抵抗压浆时,水泥浆对膨胀单元 产生的推力,确保膨胀单元与圆形钢管内壁不产生相对滑动,为了确保这一点,需要止浆塞 的最大名义工作压力不小于压浆压力。
[0045]可在矩形注浆槽的三个侧面上均等距离设置多个注浆槽口。这种设置使得矩形注 浆槽在除紧靠钢管粧一侧外的各面都可进行可控的压浆操作,使水泥浆在粧周的分布更加 均匀,从而显著提高钢管桩粧侧摩阻力。
[0046]未注水时,由于膨胀单元处于收缩状态止浆塞可在钢管内自由移动,用于调整止 浆位置;注水后,膨胀单元吸水并体积膨胀,至与所述钢管内壁紧密贴合。这种功能和形态 的设置使膨胀单元与钢管内壁紧密贴合形成了封闭的注浆区,同时膨胀单元膨胀后,与钢 管内壁形成的摩擦力能够足够抵抗压浆时,水泥浆对膨胀单元产生的推力,确保膨胀单元 与钢管内壁不产生相对滑动。
[0047]可将矩形注浆槽设置至少两个,并设置钢管与矩形注浆槽一一对应,止浆塞与钢 管一一对应,同时使注浆槽口等距离分布在所述矩形注浆槽侧面上,使注浆作业时的注浆 槽出浆分布均匀,注浆稳固效果更好。
[0048]可在止浆塞上设置第一连接头和第二连接头,第一连接头与第一软管相连,第二 连接头与第二软管相连。
[0049] 本发明实施例还提供一种使用如上所述装置的提高大型钢管粧粧侧承载力的方 法,包括以下步骤:
[0050] S1、在钢管粧外壁均匀设置多个矩形注浆槽;
[0051] S2、将钢管桩插打至设计标高后,在每个矩形注浆槽内下放钢管,使小孔与矩形注 浆槽的注浆槽口一一对应;
[0052] S3、钢管下放到位后,用水泥浆填充钢管和矩形注浆槽之间的间隙;
[0053] S4、向止浆塞中栗入水,依次完成各小孔的劈裂;
[0054] S5、向止浆塞中栗入水泥浆,依次完成各小孔的注浆。
[0055] 在进行作业时,步骤S4可具体包括以下步骤:
[0056] S401、待水泥浆初凝后,在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层 小孔标高一致;
[0057] S402、向止浆塞中栗入高压水,使止浆塞的膨胀元件膨胀,分别与各自所在的钢管 内壁密贴;
[0058] S403、通过压浆机向止浆塞中泵入水,水沿着流动路径从止浆塞的出浆嘴流出,水 在压力作用下从钢管小孔流出,冲开橡胶套以及包裹在橡胶套外侧的水泥浆,与注浆槽口 联通,形成一个直达桩周土体的注浆通道,从而完成对最底层小孔的初裂。待对应小孔初裂 后对止浆塞的膨胀单元泄压,上提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致;
[0059] S404、重复S402、S403,完成所有钢管中所有小孔的劈裂;
[0060] 在进行作业时,步骤S5可具体包括以下步骤:
[0061] S501、在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层小孔标高一致,将 止浆塞上的第一软管与泵水装置连接,第二软管与压浆机连接;
[0062] S502、向止浆塞中栗入高压水,使止浆塞的膨胀元件膨胀,与钢管内壁密贴;
[0063] S503、向止浆塞中栗入水泥浆至达到设计压浆量或设计压力后,水泥浆沿着流动 路径从止浆塞的出浆嘴流出,沿着之前初裂形成的通道,注入桩周土体,形成加固区域;随 后对止浆塞的膨胀单元泄压,上提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致;
[0064] S504、重复S502、S503,完成所有小孔的注浆。
[0065]本发明不局限于上述实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离 本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也视为本发明的保护 范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (8)

1. 一种提高钢管桩桩侧承载力的装置,其特征在于,包括: 矩形注浆槽,所述矩形注浆槽固设在所述钢管桩管壁外侧,所述矩形注浆槽侧面上间 隔分布有多个注浆槽口; 设于矩形注浆槽内的钢管,所述钢管管壁上均匀开有多列小孔,所述小孔外套设有橡 胶套,所述小孔与所述注浆槽口 一一对应; 止浆塞,包括注浆单元和设于所述注浆单元两端的膨胀单元,所述止浆塞设于所述钢 管内,所述止浆塞通过第一软管与栗水装置连接,所述止浆塞通过第二软管与压浆机连接, 所述注浆单元上设有出浆嘴,所述出浆嘴标高与所述钢管小孔标高一致。
2.如权利要求1所述的提高钢管桩粧侧承载力的装置,其特征在于:所述矩形注浆槽的 三个侧面上均等距离分布有多个注浆槽口。
3.如权利要求1所述的提高钢管桩桩侧承载力的装置,其特征在于:所述矩形注浆槽设 有至少两个,所述钢管与所述矩形注浆槽——对应,所述止浆塞与所述钢管——对应。
4.如权利要求1所述的提高钢管桩桩侧承载力的装置,其特征在于:所述注浆槽口等距 离分布在所述矩形注浆槽侧面上。
5.如权利要求1所述的提高钢管桩桩侧承载力的装置,其特征在于:所述止浆塞上设有 第一连接头和第二连接头,所述第一连接头与所述第一软管相连,所述第二连接头与所述 第二软管相连。
6.—种使用如权利要求1所述装置的提高钢管桩桩侧承载力的方法,其特征在于,该方 法包括以下步骤: 51、 在钢管粧外壁均匀设置多个矩形注浆槽; 52、 将钢管粧插打至设计标高后,在每个矩形注浆槽内下放钢管,使小孔与矩形注浆槽 的注浆槽口——对应; 53、 钢管下放到位后,用水泥浆填充钢管和矩形注浆槽之间的间隙; 54、 向止浆塞中泵入水,依次完成各小孔的劈裂; 55、 向止浆塞中栗入水泥浆,依次完成各小孔的注浆。
7.如权利要求6所述的提高钢管桩桩侧承载力的方法,其特征在于:所述步骤S4具体包 括以下步骤: 5401、 待水泥浆初凝后,在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层小孔 标高一致; 5402、 向止浆塞中栗入高压水,使止浆塞的膨胀单元膨胀,与钢管内壁密贴; S4〇3、通过压浆机向止浆塞中泵入水,待对应小孔初裂后对止浆塞的膨胀单元泄压,上 提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致; S404、重复S402、S403,完成所有小孔的劈裂。
8.如权利要求6所述的提高钢管桩桩侧承载力的方法,其特征在于:所述步骤S5具体包 括以下步骤: S501、在各钢管内分别下放止浆塞至出浆嘴标高与钢管最底层小孔标高一致,将止浆 塞上的第一软管与栗水装置连接,第二软管与压浆机连接; S5〇2、向止浆塞中泵入高压水,使止浆塞的膨胀单元膨胀,与钢管内壁密贴; S5〇3、向止浆塞中泵入水泥浆至达到设计压浆量或设计压力后,对止浆塞的膨胀单元 泄压,上提止浆塞至出浆嘴的标高与钢管上一层小孔一致; S504、重复S502、S503,完成所有小孔的注浆。
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