CN109610480B - 一种灌注桩的护壁装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灌注桩的护壁装置，包括若干个环状土工膜和若干个竖向土工膜，各环状土工膜和各竖向土工膜组成筒状框架结构，各环状土工膜和各竖向土工膜的内腔用于灌注泥浆，各环状土工膜之间通过竖向土工膜贯通。通过向环状土工膜和竖向土工膜中注浆形成高强度的环状的骨架起到支撑的作用，施工时间短，支撑效果好，本发明结构合理、适用场景多，可广泛应用于岩土工程桩基础施工领域。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程桩基础施工领域，特别涉及一种灌注桩的护壁装置。
背景技术
在松散土层、砂层厚度较大的地段，灌注桩成孔施工过程中通常会出现塌孔，造成严重的质量事故，如出现灌注桩夹泥、混凝土超灌、桩底沉渣严重、断桩等，在溶洞发育地段，成孔困难。在塌孔严重的地方甚至造成周边地面沉降、地面塌陷、桩基础无法施工的事故，为防止塌孔，目前市场上的通常做法主要包括以下几种方式，采用泥浆护壁、下钢护筒、回填粘土球或水泥等措施，均存在不同程度的缺陷。
泥浆护壁的缺陷：1、沉渣厚度大；2、清孔时间长；3、产生泥浆量大，影响周边环境；4、泥皮影响桩侧的摩擦阻力的发挥；5、软土地区容易出现缩颈及鼓肚质量问题；6、文明施工环境差。
钢护筒的缺陷：1、只能在浅部地层施工，超过一定深度钢护筒施工困难，无法下放至理想深度；2、有时钢护筒无法回收；3、要对需保护的地层以上全断面进行护壁；4、同时钢护筒的施工工序复杂，成本较高；5、施工工期长；6、钢护筒施工及回收对周边环境有一定影响。
回填粘土球或水泥的缺陷：1、一般适用溶洞地区，成本高；2、对于高大溶洞，效果差；3、施工工期长；4、施工质量无法保证。
因此，现行常用的灌注桩护壁方法，并不能很好地进行护壁，有时会出现垮孔，造成严重质量事故。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的不足，提供一种灌注桩的护壁装置，快速形成高强度环状的骨架支撑孔洞，从而缩短孔壁开挖面暴露时间，起到护壁的作用。
为解决上述技术问题所采用的技术方案：
一种灌注桩的护壁装置，包括若干个环状土工膜和若干个竖向土工膜，各环状土工膜和各竖向土工膜组成筒状框架结构，各环状土工膜和各竖向土工膜的内腔用于灌注泥浆，各环状土工膜之间通过竖向土工膜贯通。
进一步，相邻所述环状土工膜之间布置有护壁土工布。
进一步，还包括排气管，排气管与位于顶部的环状土工膜贯通。
进一步，所述排气管的顶部布置有排气阀。
进一步，至少一个所述竖向土工膜插入有注浆管。
进一步，所述注浆管的上部布置有止回阀。
有益效果：通过向环状土工膜和竖向土工膜中注浆形成高强度的环状的骨架起到支撑的作用，施工时间短，支撑效果好，本发明结构合理、适用场景多，可广泛应用于岩土工程桩基础施工领域。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面结合图1对本发明做进一步的说明。
一种灌注桩的护壁装置，包括若干个环状土工膜10和若干个竖向土工膜11，各环状土工膜10和各竖向土工膜11组成筒状框架结构，各环状土工膜10和各竖向土工膜11的内腔用于灌注泥浆，各环状土工膜10之间通过竖向土工膜11贯通。
各环状土工膜10和各竖向土工膜11的材料要求具有一定的抗拉强度、良好的防水性能、较低的延展性。环状土工膜10所在的环形的内径比桩身直径大50mm至100mm，竖向土工膜11为圆柱体形状，而且环状土工膜10的内腔直径与竖向土工膜11的内腔直径相当。
至少一个竖向土工膜11插入有注浆管13，注浆管13采用普通的水泥浆注浆管13，且注浆管13插入竖向土工膜11内一定深度，一般伸入至竖向土工膜11的底部附近。本实施例中，只在其中一个竖向土工膜11中插入有注浆管13，注浆管13的上部布置有止回阀，防止泥浆从注浆管13倒流。在其他实施例中，为加快注浆速度，也可在其他几个竖向土工膜11中插入注浆管13，同时注浆。
本实施例中，在泥浆中可加入水玻璃，可快速形成有强度的骨架，凝结后，骨架强度进一步加大，可以作为后期桩的一部分。
本实施例中，还设计有排气管12，排气管12采用普通管，排气管12与位于顶部的环状土工膜10贯通，排气阀的顶部伸出地面，排气管12的顶部布置有排气阀。排气管12在注浆过程中起到排气的作用，而且可通过排气管12观察注浆的情况，若泥浆从排气管12溢出，则可关闭排气阀。
本实施例中，相邻环状土工膜10之间布置有护壁土工布，护壁土工布为柔性土工布，要求有较高的抗拉强度和较低的延伸率，各环状土工膜10和各竖向土工膜11组成的筒状框架结构将护壁土工布撑起，各环状土工膜10、各竖向土工膜11以及护壁土工布可以为一体成型的结构。
本实施例中，土工膜可以采用现有的商用土工膜材料；
作为本实施例进一步的改进方案，可采用如下的配方体系(以下所述的份为质量份)制成的土工膜：
HDPE 60份，LDPE 40份，PE-g-MAH 5份，改性玻璃纤维10份，纳米CaCO3粉末10份，EVA 10份，CPE 5份，抗氧剂1010 1份，抗氧剂168 1份，光稳定剂UV-P 1份；
其中：改性玻璃纤维的制备方法如下：
将玻璃纤维，浸泡在质量浓度为18％的HF溶液中30s-1min，取出，醇洗，水洗涤，烘干，机械研磨。
将上述物料混合均匀，共混加工为薄膜即可，可采用惯用的成型方法，例如吹塑成型，压延成型等等。
对上述薄膜产品(1.5mm)进行测试，试验数据如下表1：
表1：薄膜产品性能测试数据
该土工膜具有极其优异的性能，经过测试，针对表1中的各项性能，相对于纯HDPE以及纯LDPE均提高了20％以上。
在广州大学城进行室外自然老化(从6月开始到8月结束)试验，经测试，土工膜的断裂强度、抗渗强度、断裂伸长率的保持率均在10％以内。
具体施工时，采用如下步骤：按常规施工灌注桩施工方法成孔，施工至易塌孔或易缩颈底层时，下放护壁装置至孔底，通过注浆管13向竖向土工膜11注浆，随着浆液的增多，竖向土工膜11和环状土工膜10内压力增大，逐渐排除气体，当全部灌满浆液时，浆液会从排气阀溢出，此时可以关闭排气阀，继续加压注浆，待压力达到要求后停止注浆。此时泥浆在竖向土工膜11和环状土工膜10内形成环状的骨架，骨架与护壁土工布共同支护孔壁，然后继续向下挖洞。
该护壁装置可以解决泥浆护壁带来的环境问题、泥皮影响桩身质量问题、缩颈问题，也可以解决钢护筒施工费用高、施工深度限制、施工周期长等问题。
该护壁装置适用于深厚砂层、深厚填土、深厚淤泥、溶土洞以及松散软弱土层等复杂地质条件的灌注桩施工，具有如下优点：
1、护壁效果，不会出现塌孔、缩颈等质量问题；
2、施工时间短，只要注浆完成即可进行下部分土层的成孔作业，而钢护筒护壁下方及回收均需要较长的施工时间；
3、增加了桩的承载力，没有泥浆护壁的泥皮，大大增加了桩的侧阻力；
4、沉渣少，清孔方便，缩短清孔时间；
5、可以灵活选择护壁区段，可以仅在需要护壁的涂层才去护壁措施，而不会出现塌孔和缩颈的土层可以无需护壁，减少了护壁的施工量；
6、施工简单，节约施工成本，竖向土工膜11和环状土工膜10可以在工厂批量生产，而注浆采用的普通施工方式，无需大型设备，护壁成本低；
7、护壁的深度不受限制，可以根据需要，下方护壁装置，仅需加长注浆管13和排气管12；
8、对于高大溶洞，钢护筒、泥浆护壁以及投放粘土球，都无法适用，而本实施例中的护壁装置只需要增加环状土工膜10的数量和竖向土工膜11的长度即可适用；
9、环保无污染，多大减少了施工费用，没有泥浆排放，环状土工膜10和竖向土工膜11也不会对周边土体产生影响，采用的是新型的环保材料。
以上结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (6)
1.一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：包括若干个环状土工膜和若干个竖向土工膜，各环状土工膜和各竖向土工膜组成筒状框架结构，各环状土工膜和各竖向土工膜的内腔用于灌注泥浆，各环状土工膜之间通过竖向土工膜贯通，环状土工膜所在的环形的内径比桩身直径大50mm至100mm。
2.根据权利要求1所述的一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：相邻所述环状土工膜之间布置有护壁土工布。
3.根据权利要求1或2所述的一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：还包括排气管，排气管与位于顶部的环状土工膜贯通。
4.根据权利要求3所述的一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：所述排气管的顶部布置有排气阀。
5.根据权利要求1或2所述的一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：至少一个所述竖向土工膜插入有注浆管。
6.根据权利要求5所述的一种灌注桩的护壁装置，其特征在于：所述注浆管的上部布置有止回阀。
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