CN108130911A - 竖向控制注浆钢花管植筋微型桩及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
一种竖向控制注浆钢花管植筋微型桩及其施工方法，在钢花管内植入一根通长钢筋和在滑动面处另植入至少两根短螺纹钢筋；在通长螺纹钢筋与钢花管内壁之间设有多个对中架；钢花管、对中架、通长螺纹钢筋和短螺纹钢筋置入一钻孔内；通过设在钢花管外侧的一次注浆管浇注有一次注浆体；在一次注浆体凝固后，再通过设在钢花管管壁上的二次注浆孔向外加压进行二次注浆，浆液从二次注浆孔劈裂一次注浆体，向钻孔周围的岩土体扩散，与一次注浆体形成混合注浆体。优点是：将钢筋植入钢花管内，提高钢花管微型桩在滑动面处的抗剪强度；将注浆技术用于边坡加固，可改善边坡岩土体强度，增加抗滑力；通过注浆提供岩土体的密实度，减少坡体中地表和地下水的渗流。
Description
技术领域
本发明涉及一种竖向控制注浆钢花管植筋微型桩及其施工方法，适用于 公路、铁路、矿山、市政等的边坡加固工程中。
背景技术
抗滑桩是通过挖孔、浇筑钢筋混凝土，主要靠抗滑桩提供的抗力来抵抗 滑坡推力。抗滑桩作为传统的边坡加固技术，其施工难度大，施工时间长， 多用于巨型滑坡治理。
发明内容
本发明目的是提供一种竖向控制注浆钢花管植筋微型桩及其施工方法， 以解决传统的边坡加固技术现有技术存在的施工难度大，施工时间长等问题。
本发明的技术方案是：一种竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征 在于，包括钢花管、对中架、通长螺纹钢筋、短螺纹钢筋和注浆体，钢花 管的底端封闭，在钢花管内植入一根通长钢筋，在对应滑动面处另植入至 少两根短螺纹钢筋，并与通长钢筋相互连接；在该通长螺纹钢筋与钢花管 内壁之间设有多个沿轴向间隔分布的对中架；所述的钢花管、对中架、通 长螺纹钢筋和短螺纹钢筋置入一钻孔内；在所述的钢花管的周围空间通过 设在钢花管外侧的一次注浆管浇注有一次注浆体；在一次注浆体凝固后， 再通过设在钢花管管壁上的二次注浆孔向外加压进行二次注浆，浆液从二 次注浆孔劈裂一次注浆体，向钻孔周围的岩土体扩散，与一次注浆体形成 混合注浆体。
所述的对中架由沿圆周均布焊接在钢花管外周的至少三根同轴向的 短钢筋组成。
在所述的钢花管的顶部外周面圆周均布焊接两个螺母；在进行二次注 浆时，所述的钢花管管口需加密封盖，密封盖留置排气阀及两侧留Φ20mm 的缺口或通孔，用于穿过螺栓与螺母连接固定密封盖；密封盖与钢花管顶 端口之间设置橡胶密封垫。
所述的二次注浆孔呈螺旋分布在钢花管的表面。
在所述的钢花管的底端下面连接有底托架。
一种所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在 于，包括以下步骤：
1)钻孔：用钻机钻出直径大于钢花管的钻孔；
2)组装骨架：在钢花管内植入一根通长钢筋，在对应滑动面以上4m 和滑动面以下2m处另植入至少两根短螺纹钢筋，并与通长钢筋相互捆绑 连接；在该通长螺纹钢筋与钢花管内壁之间设有多个沿轴向间隔分布的对 中架；将组装后的钢花管、对中架、通长螺纹钢筋和短螺纹钢筋置入钻孔 内；
3)一次注浆管置入钻孔内，并使钢花管顶部的螺帽露出地面；
4)一次注浆：通过一次注浆管向钢花管外钻孔之间注入一次注浆体； 一次注浆时钢花管上的二次注浆孔采用玻璃胶封孔，使浆液不能进入钢花 管内；
5)二次注浆：在注浆压力作用下，浆液从钢花管管壁上的二次注浆 孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，与一次注浆体形成混合注浆体。
所述的一次注浆的浆液为水灰比0.5～0.55的纯水泥浆。
所述的一次注浆后8-12小时，在钢花管的顶端管口设置密封盖，将注 浆枪头深入钢花管内进行二次压力注浆；浆液在高压1～5MPa作用下，从 二次注浆孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，形成扩散的二次注浆体。
所述的二次注浆孔的封孔方法是：用胶枪将玻璃胶打入二次注浆孔， 玻璃胶凝固后可起到密封二次注浆孔的目的；在玻璃胶凝固后要检查二次 注浆孔的密封情况，如果玻璃胶凝固后体积收缩，需对孔洞进行补胶密封。
所述的一次注浆管采用Φ22mm PVC管；为保证浆液充满钢花管钻孔 与钢花管之间的空隙，一次注浆管深入孔底，浆液通过一次注浆管从孔底 自下而上反向压浆，将管底残留的碎渣及漏浆压出孔口，且持续到孔口溢 出净水泥浆；为防止下管安装时管口被残渣堵塞，在一次注浆管底端30cm 范围内布置排梅花形孔眼，孔径或6mm；一次注浆结束后，如果发现孔 口浆液回缩，在现场要及时补浆。
本发明的优点是：将钢筋植入钢花管内，提高钢花管微型桩在滑动面处 的抗剪强度；将注浆技术用于边坡加固，可改善边坡岩土体强度，增加抗滑 力；通过注浆提供岩土体的密实度，减少坡体中地表水、地下水的渗流。
附图说明
图1是本发明的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的总体结构示意图；
图2是图1的顶端俯视图；
图3是图1的II-II剖视图；
图4是图1的III-III剖视图；
图5是本发明的钢花管接头处的轴向半剖视图。
附图标记说明：
1、(φ14mm)螺帽；2、(φ89×4.5mm)钢花管；3、对中架(φ12mm钢 筋)；4、φ102×6mm接头钢管；5、底托架(Φ16钢筋)；6、封底钢板(φ 90×5mm)；7、钻孔(φ130mm)；8、焊缝；9、(φ25mm)通长螺纹钢筋； 10、(φ8mm)二次注浆孔；11、(φ22mmPVC)一次注浆管；12、(3根φ 25)短螺纹钢筋；13、地面；14、注浆体；15、(边坡)滑动面。
具体实施方式
参见图1～图5，本发明的竖向控制注浆钢花管内植筋微型桩是由φ 14mm螺帽1、钢花管2、对中架3、φ102×6mm接头钢管4、底托架5、封 底钢板6、一根φ25mm通长螺纹钢筋9、两根φ25mm短螺纹钢筋12、注浆 体14等部分组成。下面对其结构进行详细说明。
1)钢花管2：
钢花管2一般采用6m长、Φ89×4.5mm无缝钢管，工程中可依据需要 加长或截短。在钢花管2的控制注浆部位设置二次注浆孔10，孔眼直径为φ 8mm，螺旋形布置。
2)钻孔7：
在边坡上垂直向下打一定孔径、一定深度的钻孔7，要求钻孔7入中风 化岩层不少于4m，钻孔直径为130mm。
3)植筋：
先确定滑面的位置，将一根通长φ25mm中心螺纹钢筋9和两根长6m 的φ25捆绑螺纹钢筋12(在滑面以上4m，滑面以下2m处)绑扎一起，植 入钢花管2内部。
4)一次注浆管11：
制作钢锚管2时，将一次注浆管11(22mmPVC管)绑定在钢花管2的 外侧，一次注浆管11深入孔底，注浆时由孔底向上返浆，直至钻孔7内充满 浆液，且孔口冒浆为纯水泥浆为止。
5)对中环3：
对中架3套箍在钢花管2上，保证下管过程钢花管2与钻孔7的孔壁间 一定的保护层厚度，确保钢花管2周围由注浆体14包裹，提高钢花管2的防 腐性能及抗拉承载力。
6)注浆体14：注浆体14包括一次注浆体与二次注浆体。
一次注浆通过伸入孔底的一次注浆管11，把一定水灰比(0.5～0.55)的 纯水泥浆注入钢花管2外形成圆柱形注浆体14。一次注浆时钢花管2上的二 次注浆孔10采用玻璃胶封孔，使浆液不能进入钢花管2内。
一次注浆后8-12小时，在钢花管2的顶端管口设置密封盖，将注浆枪头 深入钢花管2内进行二次压力注浆。浆液在高压(1～5MPa)作用下，从二次 注浆孔10劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，形成扩散的二次注浆体。
本发明的竖向控制注浆钢花管内植筋微型桩制作和施工过程如下：
1)钢花管2的加工：
钢花管2采用Φ89×4.5mm的无缝钢管，标准长为6m。钢锚管加工流 程如下：
(1)钢花管2的连接：
标准钢花管2的长度为6m，可依据工程需要对钢管加长或截短。
采用普通切割机对钢花管2进行切割。钢花管2的连接采用φ102×6mm的 接头钢管4，与两根钢管的搭接长度均为6cm。
在孔口进行钢管焊接时应注意，两根钢管(钢花管2)之间常存在缝隙， 焊接时应使钢管之间实现无缝连接，避免一次注浆时浆液流入钢管内造成试 验失败。
(2)对中架3的制作：
钢花管2的对中架采用3根φ12螺纹钢筋焊接，3根钢筋在横断面上呈 等边三角形布置。螺纹钢筋长10cm，在钢花管上每隔3.0m设一道对中架3。
(3)二次注浆孔10的封孔方法：
一次注浆为钢花管2外注浆，此时二次注浆孔10要确保密封，避免一次 注浆的浆液流入钢花管2内；二次注浆为钢花管2内注浆，此时要保证浆液 能冲破密封孔，才能实现二次劈裂注浆。
玻璃胶封孔在实践中被证明是一种可靠、简易的封孔方式，用胶枪将玻 璃胶打入二次注浆孔，玻璃胶凝固后可起到密封二次注浆孔的目的，下管过 程玻璃胶也不易损坏；同时玻璃胶强度较低，二次注浆时极易被冲破。玻璃 胶封孔需注意：玻璃胶凝固后体积会收缩，易在二次注浆孔中形成孔洞影响 密封。在玻璃胶凝固后要检查二次注浆孔的密封情况，并对孔洞进行补胶密 封。
2)钻孔7：
钻孔7的钻孔工艺为：定孔位、搭设钻机平台、复合孔位、钻机精确定位、 钻孔、检验。
3)注浆过程：
(1)一次注浆：
一次注浆为管外注浆，目的是在钻孔7与钢花管2之间形成作用水泥柱， 在二次注浆下水泥柱将被劈裂，裂缝将成为浆液从管内向坡体喷射的“通道”。 一次注浆管11采用Φ22mm PVC管。为保证浆液充满钢花管钻孔7与钢花管 2之间的空隙，注浆管2深入孔底，浆液通过一次注浆管11从孔底自下而上 反向压浆，将管底残留的碎渣及漏浆压出孔口，且持续到孔口溢出净水泥浆。 为防止下管安装时管口被残渣堵塞，在一次注浆管底端30cm范围内布置2 排梅花形孔眼，孔径5或6mm。
一次注浆结束后，如果发现孔口浆液回缩，在现场要及时补浆。
(2)二次注浆：
二次注浆在钢花管2内进行，浆液通过高压(一般在1～5MPa)将预留 的二次注浆孔冲开并劈裂一次注浆体，向四周扩散、渗透，加固钻孔7周围 岩土体，提高其强度。其有两个标志性注浆控制压力，一是：注浆体瞬间劈 裂压力，即将二次注浆孔冲开并劈裂一次注浆体的压力，其与一次注浆的强 度有关，又与一、二次注浆间隔时间长短有关。一般浆体劈裂压力为1～5Mpa。 二是岩体挤裂压力，一次注浆体被劈裂后，浆液在注浆压力驱动下将沿岩体 中“通道”(主要为节理裂隙)向四周扩散。当钢花管孔周边“通道”被浆液 填充完成后，在注浆压力作用下，岩土体内浆体压力持续上升，直至岩体中 封闭的节理裂缝被挤破产生新的“通道”，此时注浆压力即为岩体挤裂压力。 二次注浆(劈裂注浆)时，由于注浆压力较大，钢花管2管口需加密封盖密 封。密封盖留置排气阀及两侧留Φ20mm的缺口(或通孔)，以便穿螺栓(与 螺母1连接)来固定密封盖。密封盖与钢花管口之间设置橡胶密封垫。
(3)注浆结束依据：
在施工中，要注意：一是在瞬间劈裂压力作用下，锚花管钻孔7周围不 能跑浆。二是持续注浆压力，即在二次劈裂后浆液向四周扩散的持续压力， 根据孔周围岩土体的强度和结构不同，会出现三种情况。第一种情况：在出 现浆体瞬间劈裂压力后，持续注浆压力明显小于劈裂压力，而且持续注浆压 力不会增加，即不会出现岩体挤裂压力，注浆量不断增加，此时按设计注浆 量三倍控制注浆量。第二种情况：在出现浆体瞬间劈裂压力后，持续注浆压 力虽然明显小于劈裂压力，但持续压力不断增加，会出现岩体挤裂压力，而 注浆量不断减小，此情况对其注浆量进行双控，按满足总注浆量不大于设计 注浆量的3倍和出现二次岩体挤裂压力后注浆效果不明显(每分钟注浆量不 超过0.2～0.5L)时，两者其中之一即可停止注浆。第三种情况：在出现浆体 瞬间劈裂注浆压力后持续注浆压力没有明显的减小，或注浆压力一直增加没 有形成岩体挤裂压力，注浆效果不明显，按注浆压力不超过注浆机与注浆管 的容许压力(5MPa)进行控制。
另外，实验中如果出现坡面漏浆现象，立即停止注浆。
本发明结合了结构竖向钢花管植筋与控制注浆技术的优点，提高了竖向 钢花管抗强度，通过二次注浆对周边岩土体强度的改善，使钢管与周边岩土 体形成整体，共同抵御滑坡。竖向控制注浆钢花管植筋结构，具有技术先进、 经济合理、施工快速等优势，是一种具有发展前途的新型边坡加固技术。
Claims (10)
1.一种竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征在于，包括钢花管、对中架、通长螺纹钢筋、短螺纹钢筋和注浆体，钢花管的底端封闭，在钢花管内植入一根通长钢筋，在对应滑动面处另植入至少两根短螺纹钢筋，并与通长钢筋相互连接；在该通长螺纹钢筋与钢花管内壁之间设有多个沿轴向间隔分布的对中架；所述的钢花管、对中架、通长螺纹钢筋和短螺纹钢筋置入一钻孔内；在所述的钢花管的周围空间通过设在钢花管外侧的一次注浆管浇注有一次注浆体；在一次注浆体凝固后，再通过设在钢花管管壁上的二次注浆孔向外加压进行二次注浆，浆液从二次注浆孔劈裂一次注浆体，向钻孔周围的岩土体扩散，与一次注浆体形成混合注浆体。
2.根据权利要求1所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征在于，所述的对中架由沿圆周均布焊接在钢花管外周的至少三根同轴向的短钢筋组成。
3.根据权利要求2所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征在于，在所述的钢花管的顶部外周面圆周均布焊接两个螺母；在进行二次注浆时，所述的钢花管管口需加密封盖，密封盖留置排气阀及两侧留Φ20mm的缺口或通孔，用于穿过螺栓与螺母连接固定密封盖；密封盖与钢花管顶端口之间设置橡胶密封垫。
4.根据权利要求1所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征在于，所述的二次注浆孔呈螺旋分布在钢花管的表面。
5.根据权利要求1所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩，其特征在于，在所述的钢花管的底端下面连接有底托架。
6.一种权利要求1所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)钻孔：用钻机钻出直径大于钢花管的钻孔；
2)组装骨架：在钢花管内植入一根通长钢筋，在对应滑动面以上4m和滑动面以下2m处另植入至少两根短螺纹钢筋，并与通长钢筋相互捆绑连接；在该通长螺纹钢筋与钢花管内壁之间设有多个沿轴向间隔分布的对中架；将组装后的钢花管、对中架、通长螺纹钢筋和短螺纹钢筋置入钻孔内；
3)一次注浆管置入钻孔内，并使钢花管顶部的螺帽露出地面；
4)一次注浆：通过一次注浆管向钢花管外钻孔之间注入一次注浆体；一次注浆时钢花管上的二次注浆孔采用玻璃胶封孔，使浆液不能进入钢花管内；
5)二次注浆：在注浆压力作用下，浆液从钢花管管壁上的二次注浆孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，与一次注浆体形成混合注浆体。
7.根据权利要求6所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在于，所述的一次注浆的浆液为水灰比0.5～0.55的纯水泥浆。
8.根据权利要求6所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在于，所述的一次注浆后8-12小时，在钢花管的顶端管口设置密封盖，将注浆枪头深入钢花管内进行二次压力注浆；浆液在高压1～5MPa作用下，从二次注浆孔劈裂一次注浆体，向周围岩土体扩散，形成扩散的二次注浆体。
9.根据权利要求8所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在于，所述的二次注浆孔的封孔方法是：用胶枪将玻璃胶打入二次注浆孔，玻璃胶凝固后可起到密封二次注浆孔的目的；在玻璃胶凝固后要检查二次注浆孔的密封情况，如果玻璃胶凝固后体积收缩，需对孔洞进行补胶密封。
10.根据权利要求6所述的竖向控制注浆钢花管植筋微型桩的施工方法，其特征在于，所述的一次注浆管采用Φ22mm PVC管；为保证浆液充满钢花管钻孔与钢花管之间的空隙，一次注浆管深入孔底，浆液通过一次注浆管从孔底自下而上反向压浆，将管底残留的碎渣及漏浆压出孔口，且持续到孔口溢出净水泥浆；为防止下管安装时管口被残渣堵塞，在一次注浆管底端30cm范围内布置排梅花形孔眼，孔径或6mm；一次注浆结束后，如果发现孔口浆液回缩，在现场要及时补浆。
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