CN108457266A - 一种灌注桩桩侧后注浆装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种灌注桩桩侧后注浆装置及方法，通过纵向注浆主管、水平注浆支管、圆锥体注浆头及单向止回压力阀对桩身采用高压注浆的方式，对桩身泥皮和桩周土进行加固，从而达到提高桩基承载力的目的。其中锥体带孔注浆头始终保持在桩身之外或者位于桩身混凝土表层，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患；水平注浆支管采用变截面设计；单向止回压力阀可以根据注浆压力控制闭合，防止泥沙回涌；本发明中的灌注桩桩侧后注浆装置和实施方法适用于各种土层、不同桩径和桩长的灌注桩，施工工艺简单，施工方法和施工所使用的材料灵活多变，便于普及和推广。

Description

一种灌注桩桩侧后注浆装置及方法

技术领域

本发明涉及桩基工程及桩基加固技术领域，尤其涉及一种灌注桩桩侧后注浆装置及方法。

背景技术

在现代桩基工程中，灌注桩应用非常普遍，尤其在一些沿海地区，地下岩层深度大，在高层建筑施工中无法利用端承桩作为主要的基础形式，摩擦桩在这种条件下就作为主要的基础形式。而大部分摩擦型桩为灌注桩，所以，桩基的侧摩阻的大小决定桩基承载力，为了增强桩侧摩阻力，可以采用桩侧后注浆装置和工艺从而加固桩侧泥皮和桩身周围一定范围的土体以增强摩擦桩桩侧阻力，从而大幅度提高桩基承载力。现有的灌注桩桩侧注浆装置为在桩身钢筋笼上安装纵向带注浆阀的注浆钢导管，注浆时候，需要冲破桩身混凝土保护层实施注浆。现有的灌注桩桩侧后注浆工艺有以下几点缺点：

1)注浆的时候，泥浆冲破桩身混凝土保护层给钢筋腐蚀留下了安全隐患；

2)一般的桩侧后注浆工艺施工的时候，根据不同的注浆深度需要安装不同长度的注浆管，预埋的工程量大，而且对桩体本身强度也有影响；

3)如若采用单根注浆管，注浆管自上而下均匀开设出浆口以实现纵向多点注浆，当水泥浆的压力从其中一个出浆口冲出后，注浆压力迅速下降，这就使得多点注浆变成了一点注浆，注浆效果明显下降；

现在桩侧后注浆工艺的出浆口处设置的单向止回阀只具有防止泥浆回流的作用，而没有很好的控制泥浆冲出出浆口所需的有效压力。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种灌注桩桩侧后注浆装置及方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种灌注桩桩侧后注浆装置，包括有纵向注浆主管、水平注浆支管、注浆头和单向止回压力阀,所述的纵向注浆主管的底端封闭，在纵向注浆主管的侧面开有开口，所述的水平注浆支管的一端连接纵向注浆主管上的开口，所述的注浆头安装在水平注浆支管的另一端，所述的水平注浆支管分为中间小截面段和两端大截面段，且中间的小截面段分别通过平滑的颈缩段与两端的大截面段连接，所述的单向止回压力阀安装在水平注浆支管的中间小截面段处，当单向止回压力阀受到注浆压力时，从小截面段沿着颈缩段向连接注浆头的一端大截面段滑动。

所述的纵向注浆主管的侧面的开口有多个，每个开口均连接有水平注浆支管。

所述的注浆头为圆锥形状，在注浆头上开有多个均匀且呈不同喷射角度的出浆孔，这样有利于喷射出的泥浆更加均匀的进入土体，从而更加有效的加固桩侧泥皮和桩周土体。

所述的单向止回压力阀包括有正方形金属挡片、四个外侧镶嵌有滑轮的扇形滑片和两个弹簧组，所述的弹簧组包括两个相同的平行放置的弹簧一，两个弹簧组相互垂直的设置在正方形金属挡片内侧，四个扇形滑片分别放置在正方形金属挡片的四个边上，相对称的两个扇形滑片用一个弹簧组连接，在水平注浆支管内壁设有分别与滑轮相对应的滑槽，四个滑轮分别在滑槽内滑动；当单向止回压力阀处在小截面段时，弹簧一处于压缩状态，四个扇形滑片和正方形金属挡片紧密贴合在一起，整体呈圆形，直径与水平注浆支管的小截面段内径相等，起到密封作用，当单向止回压力阀受到向外水泥浆的压力时从小截面段沿着颈缩段向大截面段滑动，四个扇形滑片受到弹簧组的作用向四周弹开，水泥浆通过单向止回压力阀。滑轮卡在水平注浆支管内壁滑槽内随着单向止回压力阀一起滑动，可以有效避免因为压力不均以及震动作用而导致的单向止回压力阀的旋转破坏，大大降低单向止回压力阀失效的风险。并且泥浆冲开单向止回压力阀时所需的压力一致，可以满足纵向不同深度同时注浆的施工工艺。

在所述的水平注浆支管的内部还固定有固定器，固定器固定在水平注浆支管的内壁上，单向止回压力阀通过弹簧二与十字型固定器连接。

所述的固定器为十字型固定器，十字型固定器的四个端头分别固定在水平注浆支管的内壁上，弹簧二的一端固定在十字型固定器的正中央，另一端固定在单向止回压力阀的正方形金属挡片的正中央上。

所述的正方形金属挡片、滑轮、弹簧一和弹簧二均采用止水橡胶保护套包裹。

所述的扇形滑片与弹簧一是通过导杆连接的，导杆的一端固定在扇形滑片的内侧，在正方形金属挡片的边上分别开有与导杆相对应的通孔，导杆的另一端穿过通孔与相对应的弹簧一连接。

一种灌注桩桩侧后注浆方法，包括以下步骤：

（1）将固定器固定在水平注浆支管内壁上并与单向止回压力阀通过弹簧二相连，单向止回压力阀未收到注浆压力时处于水平注浆支管小截面段，初始状态为闭合状态，单向止回压力阀的四个滑轮在水平注浆支管小截面段的滑槽内，防止受到注浆压力以及震动而产生的扭转破坏；

（2）将注浆头固定在水平注浆支管的出浆的管口上，并从水平注浆支管的另一端注入清水，检查单向止回压力阀的密封性；

（3）将若干纵向注浆主管均匀对称的安装在桩基钢筋笼内侧，与主筋平行，并用钢丝绑扎于加强箍内侧，并将所设开口朝向土体方向，纵向注浆主管的数量可以根据土质情况、桩径和桩长进行调整；

（4）将若干拼装好的水平注浆支管和纵向注浆总管固定连通在一起，并对纵向注浆总管底部进行封堵，防止浇筑混凝土时混凝土流入纵向注浆总管而造成堵塞；

（5）从纵向注浆总管顶端注浆口注入清水，检查各个单向止回压力阀在清水压力下是否可以张开；

（6）用薄橡胶套将注浆头包裹，防止浇筑混凝土时，混凝土堵塞出浆孔；

（7）桩基成孔后吊放钢筋笼，后注浆装置和钢筋笼一起下放到位；

（8）将泥浆从纵向注浆总管的顶端注入，单向止回压力阀受到注浆压力，从小截面段沿着颈缩段向大截面段滑动，单向止回压力阀逐渐张开，当滑动至大截面段时单向止回压力阀完全张开，泥浆通过单向止回压力阀和注浆头注入桩周土体，当停止注浆后，单向止回压力阀滑回水平注浆支管的小截面段，单向止回压力阀关闭，泥浆无法回流；浇筑混凝土，由于水平注浆支管有一定的长度，可以使得在混凝土浇筑的过程中，圆锥体带孔注浆头可以保持在桩身以外，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患。

注浆前进行压水实验，检查设备及系统的密封性与完好率，确定注浆初压力和注浆起始浓度和注浆配合比；

（9）注浆48小时之后从纵向注浆主管的顶端高压注入清水，利用清水劈裂土体，由于圆锥体带孔注浆头在桩身以外，清水劈裂不会破坏桩体，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患；

（10）清水劈裂之后进行加压注浆，注浆压力控制在1.2MPa-4MPa之间；

（11）利用注浆压力泵控制注浆压力，注浆压力大小和注浆流量通过注浆压力表全程实时监控，当注浆总量和注浆压力达到预定标准后，即可停止注浆。

本发明的优点是：

（1）本发明采用的桩侧后注浆装置和实施方法和别的技术相比，由于在浇筑混凝土和实施后注浆工艺时，由于水平注浆支管具有一定的长度可以使得圆锥体带孔注浆头始终保持在桩身之外或者位于桩身混凝土表层，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患。圆锥体带孔注浆头上开设多个均匀的且呈不同喷射角度出浆孔，这样有利于喷射出的泥浆更加均匀的进入土体。

（2）传统的桩侧后注浆工艺施工的时候，根据不同的注浆深度要求安装不同长度的注浆管，预埋的工程量大，大量预埋的注浆管对桩体本身强度也有影响，本发明利用几组相同长度的注浆装置均匀对称的固定在桩基钢筋笼上就可以完成不同深度的桩侧后注浆工艺，大大减少了预埋注浆管对桩身强度产生的影响。

（3）本发明中的水平注浆支管内的单向止回压力阀在受到泥浆由内而外的压力时，从小截面段滑动至大截面，此时单向止回压力阀张开，开合大小可以通过注浆压力控制，在内部小于外部压力的时候，单向止回压力阀在滑动装置的作用下滑回小截面段闭合，可以防止停止注浆后由于注浆管内压力丧失而导致的泥浆回流以及泥沙涌入管内堵塞，增加注浆质量和效率，更有效的加固桩身泥皮和桩周土体。

（3）如果纵向注浆管自上而下简单的均匀开设出浆口以实现纵向多点注浆，当水泥浆的压力从其中一个出浆口冲出后，注浆压力迅速下降，这就使得多点注浆变成了一点注浆，注浆效果明显下降，而且，由于注浆所需压力受到深度、土质情况以及桩身外部压力的影响，泥浆注入不同深度土层所需压力不同，一般很难控制， 本发明利用所述的单向止回压力阀可以有效的控制注浆压力，泥浆冲开各个单向止回压力阀所需的压力可以根据水平注浆支管处在的深度、土质情况以及桩身外部压力利用滑动装置的弹簧和单向止回压力阀从小截面段滑动至大截面段的滑动长度进行调节，使得处于不同深度的单向止回压力阀可以同时开张进行注浆，从而可以实现纵向多点同时注浆，这样可以大大提高注浆的成功率，更有效地加固桩身泥皮和桩周土体。

（4）单向止回压力阀的四个滑轮卡在水平注浆支管内壁滑槽内并随着单向止回压力阀一起滑动，起到固定单向止回压力阀的作用，有效避免因为压力不均以及震动作用而导致的单向止回压力阀的旋转破坏，大大降低单向止回压力阀5失效的风险。

（5）本发明中的灌注桩桩侧后注浆装置和实施方法适用于各种土层、不同直径大小和不同桩长的灌注桩，施工工艺简单，施工方法和施工所使用的材料灵活多变，便于普及和推广。

附图说明

图1是本发明整体结构示意图。

图2是本发明的水平注浆支管中单向止回压力阀封闭时示意图。

图3是本发明的水平注浆支管中单向止回压力阀受压张开时示意图。

图4是图3中水平注浆支管的A-A截面图。

图5是图2中水平注浆支管B-B截面图。

图6是图2中的水平注浆支管C-C截面图。

图7是本发明的水平注浆支管内壁十字型布置滑槽的示意图。

图8是本发明的单向止回压力阀受压张开时剖面图。

具体实施方式

如图1所示，一种灌注桩桩侧后注浆装置，包括有纵向注浆主管1、水平注浆支管2、注浆头3和单向止回压力阀5,所述的纵向注浆主管1的底端封闭，在纵向注浆主管1的侧面开有开口，所述的水平注浆支管2的一端连接纵向注浆主管1上的开口，所述的注浆头3安装在水平注浆支管2的另一端，所述的水平注浆支管2分为中间小截面段7和两端大截面段4，且中间的小截面段7分别通过平滑的颈缩段与两端的大截面段4连接，所述的单向止回压力阀5安装在水平注浆支管2的中间小截面段7处，当单向止回压力阀5受到注浆压力时，从小截面段沿着颈缩段向连接注浆头的一端大截面段4滑动。

所述的纵向注浆主管1的侧面的开口有多个，每个开口均连接有水平注浆支管2。

所述的注浆头3为圆锥形状，在注浆头3上开有多个均匀且呈不同喷射角度的出浆孔16，这样有利于喷射出的泥浆更加均匀的进入土体，从而更加有效的加固桩侧泥皮和桩周土体。

所述的单向止回压力阀5包括有正方形金属挡片13、四个外侧镶嵌有滑轮11的扇形滑片10和两个弹簧组，所述的弹簧组包括两个相同的平行放置的弹簧一14，两个弹簧组相互垂直的设置在正方形金属挡片13内侧，四个扇形滑片10分别放置在正方形金属挡片13的四个边上，相对称的两个扇形滑片10用一个弹簧组连接，在水平注浆支管2内壁设有分别与滑轮11相对应的滑槽12，四个滑轮11分别在滑槽12内滑动；当单向止回压力阀5处在小截面段时，弹簧一14处于压缩状态，四个扇形滑片10和正方形金属挡片13紧密贴合在一起，整体呈圆形，直径与水平注浆支管2的小截面段内径相等，起到密封作用，当单向止回压力阀5受到向外水泥浆的压力时从小截面段沿着颈缩段向大截面段滑动，四个扇形滑片10受到弹簧组的作用向四周弹开，水泥浆15通过单向止回压力阀5。滑轮11卡在水平注浆支管2内壁滑槽12内随着单向止回压力阀5一起滑动，可以有效避免因为压力不均以及震动作用而导致的单向止回压力阀的旋转破坏，大大降低单向止回压力阀失效的风险。并且泥浆冲开单向止回压力阀时所需的压力一致，可以满足纵向不同深度同时注浆的施工工艺。

在所述的水平注浆支管2的内部还固定有固定器6，固定器6固定在水平注浆支管2的内壁上，单向止回压力阀5通过弹簧二8与固定器6连接。

所述的固定器6为十字型固定器，十字型固定器的四个端头分别固定在水平注浆支管2的内壁上，弹簧二8的一端固定在十字型固定器的正中央，另一端固定在单向止回压力阀5的正方形金属挡片13的正中央上。

所述的正方形金属挡片13、滑轮11、弹簧一14和弹簧二8均采用止水橡胶保护套9包裹。

所述的扇形滑片10与弹簧一14是通过导杆17连接的，导杆17的一端固定在扇形滑片10的内侧，在正方形金属挡片13的边上分别开有与导杆17相对应的通孔，导杆17的另一端穿过通孔与相对应的弹簧一14连接。

一种灌注桩桩侧后注浆方法，包括以下步骤：

（1）将固定器6固定在水平注浆支管2内壁上并与单向止回压力阀5通过弹簧二8相连，单向止回压力阀5未收到注浆压力时处于水平注浆支管小截面段7，初始状态为闭合状态，单向止回压力阀5的四个滑轮11在水平注浆支管2小截面段的滑槽12内，防止受到注浆压力以及震动而产生的扭转破坏；

（2）将注浆头3固定在水平注浆支管2的出浆的管口上，并从水平注浆支管2的另一端注入清水，检查单向止回压力阀的密封性；

（3）将若干纵向注浆主管1均匀对称的安装在桩基钢筋笼内侧，与主筋平行，并用钢丝绑扎于加强箍内侧，并将所设开口朝向土体方向，纵向注浆主管1的数量可以根据土质情况、桩径和桩长进行调整；

（4）将若干拼装好的水平注浆支管2和纵向注浆总管1固定连通在一起，并对纵向注浆总管1底部进行封堵，防止浇筑混凝土时混凝土流入纵向注浆总管而造成堵塞；

（5）从纵向注浆总管1顶端注浆口注入清水，检查各个单向止回压力阀在清水压力下是否可以张开；

（6）用薄橡胶套将注浆头3包裹，防止浇筑混凝土时，混凝土堵塞出浆孔；

（7）桩基成孔后吊放钢筋笼，后注浆装置和钢筋笼一起下放到位；

（8）将泥浆15从纵向注浆总管1的顶端注入，单向止回压力阀5受到注浆压力，从小截面段7沿着颈缩段向大截面段4滑动，单向止回压力阀5逐渐张开，当滑动至大截面段4时单向止回压力阀5完全张开，泥浆15通过单向止回压力阀5和注浆头3注入桩周土体，当停止注浆后，单向止回压力阀5滑回水平注浆支管的小截面段7，单向止回压力阀关闭，泥浆无法回流；浇筑混凝土，由于水平注浆支管有一定的长度，可以使得在混凝土浇筑的过程中，圆锥体带孔注浆头可以保持在桩身以外，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患。

注浆前进行压水实验，检查设备及系统的密封性与完好率，确定注浆初压力和注浆起始浓度和注浆配合比；

（9）注浆48小时之后从纵向注浆主管1的顶端高压注入清水，利用清水劈裂土体，由于圆锥体带孔注浆头在桩身以外，清水劈裂不会破坏桩体，可以避免注浆过程中过度破坏桩身混凝土而导致的钢筋腐蚀隐患；

（10）清水劈裂之后进行加压注浆，注浆压力控制在1.2MPa-4MPa之间；

（11）利用注浆压力泵控制注浆压力，注浆压力大小和注浆流量通过注浆压力表全程实时监控，当注浆总量和注浆压力达到预定标准后，即可停止注浆。

Claims (9)

1.一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：包括有纵向注浆主管、水平注浆支管、注浆头和单向止回压力阀,所述的纵向注浆主管的底端封闭，在纵向注浆主管的侧面开有开口，所述的水平注浆支管的一端连接纵向注浆主管上的开口，所述的注浆头安装在水平注浆支管的另一端，所述的水平注浆支管分为中间小截面段和两端大截面段，且中间的小截面段分别通过平滑的颈缩段与两端的大截面段连接，所述的单向止回压力阀安装在水平注浆支管的中间小截面段处，当单向止回压力阀受到注浆压力时，从小截面段沿着颈缩段向连接注浆头的一端大截面段滑动。

2.根据权利要求1所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的纵向注浆主管的侧面的开口有多个，每个开口均连接有水平注浆支管。

3.根据权利要求1所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的注浆头为圆锥形状，在注浆头上开有多个均匀且呈不同喷射角度的出浆孔。

4.根据权利要求1所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的单向止回压力阀包括有正方形金属挡片、四个外侧镶嵌有滑轮的扇形滑片和两个弹簧组，所述的弹簧组包括两个相同的平行放置的弹簧一，两个弹簧组相互垂直的设置在正方形金属挡片内侧，四个扇形滑片分别放置在正方形金属挡片的四个边上，相对称的两个扇形滑片用一个弹簧组连接，在水平注浆支管内壁设有分别与滑轮相对应的滑槽，四个滑轮分别在滑槽内滑动；当单向止回压力阀处在小截面段时，弹簧一处于压缩状态，四个扇形滑片和正方形金属挡片紧密贴合在一起，整体呈圆形，直径与水平注浆支管的小截面段内径相等，当单向止回压力阀受到向外水泥浆的压力时从小截面段沿着颈缩段向大截面段滑动，四个扇形滑片受到弹簧组的作用向四周弹开，水泥浆通过单向止回压力阀。

5.根据权利要求4所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：在所述的水平注浆支管的内部还固定有固定器，固定器固定在水平注浆支管的内壁上，单向止回压力阀通过弹簧二与固定器连接。

6.根据权利要求5所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的固定器为十字型固定器，十字型固定器的四个端头分别固定在水平注浆支管的内壁上，弹簧二的一端固定在十字型固定器的正中央，另一端固定在单向止回压力阀的正方形金属挡片的正中央上。

7.根据权利要求6所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的正方形金属挡片、滑轮、弹簧一和弹簧二均采用止水橡胶保护套包裹。

8.根据权利要求7所述的一种灌注桩桩侧后注浆装置，其特征在于：所述的扇形滑片与弹簧一是通过导杆连接的，导杆的一端固定在扇形滑片的内侧，在正方形金属挡片的边上分别开有与导杆相对应的通孔，导杆的另一端穿过通孔与相对应的弹簧一连接。

9.一种灌注桩桩侧后注浆方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）将固定器固定在水平注浆支管内壁上并与单向止回压力阀通过弹簧二相连，单向止回压力阀未收到注浆压力时处于水平注浆支管小截面段，初始状态为闭合状态，单向止回压力阀的四个滑轮在水平注浆支管小截面段的滑槽内；

（2）将注浆头固定在水平注浆支管的出浆的管口上，并从水平注浆支管的另一端注入清水，检查单向止回压力阀的密封性；

（3）将若干纵向注浆主管均匀对称的安装在桩基钢筋笼内侧，与主筋平行，并用钢丝绑扎于加强箍内侧，并将所设开口朝向土体方向；

（4）将若干拼装好的水平注浆支管和纵向注浆总管固定连通在一起，并对纵向注浆总管底部进行封堵；

（5）从纵向注浆总管顶端注浆口注入清水，检查各个单向止回压力阀在清水压力下是否可以张开；

（6）用薄橡胶套将注浆头包裹；

（7）桩基成孔后吊放钢筋笼，后注浆装置和钢筋笼一起下放到位；

（8）将泥浆从纵向注浆总管的顶端注入，单向止回压力阀受到注浆压力，从小截面段沿着颈缩段向大截面段滑动，单向止回压力阀逐渐张开，当滑动至大截面段时单向止回压力阀完全张开，泥浆通过单向止回压力阀和注浆头注入桩周土体，当停止注浆后，单向止回压力阀滑回水平注浆支管的小截面段，单向止回压力阀关闭，泥浆无法回流；

（9）注浆48小时之后从纵向注浆主管的顶端高压注入清水，利用清水劈裂土体；

（10）清水劈裂之后进行加压注浆，注浆压力控制在1.2MPa-4MPa之间；

（11）利用注浆压力泵控制注浆压力，注浆压力大小和注浆流量通过注浆压力表全程实时监控，进行当注浆总量和注浆压力达到预定标准后，停止注浆。