CN110438998A - 一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构及方法，该结构包括多个在地面位于已成桩周侧钻设的钻孔，多个钻孔的深度各不相同，钻孔中设置有注浆钢管、注浆阀和单向阀，注浆钢管与钻孔内壁之间铺设有砂层和封堵层，注浆钢管通过注浆软管与高压注浆泵连通，注入地层的水泥浆形成与已成桩连接的加固体；该方法包括步骤：一、确定钻孔数量；二、获取钻孔；三、下放注浆管；四、封孔；五、高压补强注浆；六、判断高压注浆是否结束；七、形成加固体。本发明仅从已成桩的周侧的地面上垂直钻设多个深度各不相同钻孔，并在钻孔中埋入注浆钢管对已成桩指定高度周侧地层进行密封，提高已成桩与指定高度周侧地层之间的摩擦力，有效提高已成桩承载力。
Description
技术领域
本发明属于提高已成桩承载力技术领域，具体涉及一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构及方法。
背景技术
钻孔灌注桩因其施工速度快、占地小，同时对各种土层的适应性强、承载力高等优点，在各类桩基工程中广泛应用。由于受地质条件、施工管理等诸多因素影响，钻孔灌注桩施工完成后检测试验桩承载力不足，或满足不了变形要求，或者桩端持力层非理想状态时有发生，需要提高桩体承载力，减小变形量，加固桩端持力层，处理钻孔灌注桩承载力不足的方式常用的有：采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理，此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用；或在已成桩两侧分别增打两根桩，桩顶用承台将桩连接，此方案会改变桩基础结构形式；现有方式日进度缓慢，人工消耗大，成桩导致质量、工期和经济均无法控制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其设计新颖合理，仅从已成桩的周侧的地面上垂直钻设多个深度各不相同钻孔，并在每个钻孔中埋入注浆钢管对已成桩指定高度周侧地层进行密封，提高已成桩与指定高度周侧地层之间的摩擦力，有效提高已成桩承载力，且对整个已成桩的扰动小，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好，便于推广使用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：包括多个在地面位于已成桩周侧的位置上垂直钻设的钻孔，多个所述钻孔的深度各不相同，每个所述钻孔中均设置有伸入钻孔底部的注浆钢管，注浆钢管靠近钻孔底部的一端安装有注浆阀，注浆钢管上位于注浆阀上侧的管段上安装有单向阀，注浆钢管与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层，砂层的顶端高于单向阀的顶端，注浆钢管与对应钻孔内壁之间且位于砂层上侧的区域设置有用于封堵对应钻孔的封堵层，注浆钢管伸出钻孔的一端通过注浆软管与高压注浆泵连通，注浆软管经注浆阀向地层注入的水泥浆形成与已成桩连接的加固体。
上述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述钻孔的数量为2～4个，2～4个所述钻孔均匀的布设在已成桩周侧，2～4个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩的深度深30cm～50cm，所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩之间的最小距离为30cm～40cm；注浆钢管的内径为2cm～3cm。
上述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述注浆阀为袖阀。
上述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm。
上述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述砂层的填注厚度为50cm～70cm，所述砂层为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1。
上述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述封堵层为泥球封堵层。
同时，本发明还公开了一种方法步骤简单、设计合理的外钻孔注浆提高已成桩承载力的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
步骤一、确定钻孔数量：根据公式确定钻孔数量n，其中，H为已成桩深度，Δh为深度间隔阈值且Δh取5m～15m，[·]为取整函数；
步骤二、获取钻孔：在地面位于已成桩周侧的位置上垂直钻设的n个钻孔，n个所述钻孔均匀的布设在已成桩周侧，且n个所述钻孔的深度各不相同，n个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩的深度深30cm～50cm；
所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩之间的最小距离为30cm～40cm；
步骤三、下放注浆管：在每个所述钻孔中均下放入钻孔底部的注浆钢管，所述注浆钢管下放之前在该注浆钢管准备下放至钻孔底部的一端安装注浆阀，注浆钢管上位于注浆阀上侧的管段上安装单向阀，单向阀远离注浆阀的一端与准备下放至钻孔底部的一端末端的距离为L；
步骤四、封孔：先在注浆钢管与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层，砂层的厚度大于L；
再在注浆钢管与对应钻孔内壁之间且位于砂层上侧的区域铺设用于封堵对应钻孔的封堵层，所述封堵层为泥球封堵层，所述泥球封堵层中的泥球通过压实工具密实在注浆钢管与对应钻孔内壁之间且位于砂层上侧的区域中；
L的取值范围为50cm～70cm，所述砂层为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1；
步骤五、高压补强注浆：注浆钢管伸出钻孔的一端通过注浆软管与高压注浆泵连通，注浆软管经注浆阀向地层注入的水泥浆；
水泥浆在压力下渗入地层土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度；
步骤六、判断高压注浆是否结束：当每个钻孔中注浆软管经注浆阀向地层注入的水泥浆量大于水泥浆量阈值或每个钻孔中注浆压力大于注浆压力阈值或地面反浆时，则高压注浆结束，关闭高压注浆泵，拆下注浆软管，并用堵头封堵注浆钢管；否则，循环步骤五；
所述水泥浆量阈值为500kg～1000kg；注浆压力阈值为5MPa～8MPa；
步骤七、形成加固体：待高压注浆结束且水泥浆凝固后，n个所述钻孔中比已成桩的深度深的钻孔底部形成第一加固体，实现对已成桩的桩底加固；剩余的钻孔底部形成高度各不相等的第二加固体，实现对已成桩的桩侧加固。
上述的方法，其特征在于：所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm。
上述的方法，其特征在于：所述已成桩的深度H的取值范围为10m～60m。
上述的方法，其特征在于：所述注浆软管经注浆阀向地层注入的水泥浆的压力为1MPa～5MPa。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明采用的结构，通过在已成桩的周侧的地面上垂直钻设多个深度各不相同钻孔，限定后期注浆的高度，各个钻孔中高压注浆均会在对应高度形成一个加固体，实现不同高度的土体的固化，提高已成桩与周侧土体的摩擦力，由于不等厚度的水泥浆结石固着于桩表面和桩底，因此，还有一定的扩径和扩底效应，有效提高已成桩承载力，便于推广使用。
2、本发明采用的结构，注浆钢管与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层，砂层的顶端高于单向阀的顶端的目的一是砂层具有较大的孔隙，便于注浆阀中高压水泥浆的渗出且砂层7采用粗砂层不会密实注浆阀；二是接住注浆钢管与对应钻孔内壁之间且位于砂层上侧的区域的封堵层中的泥球，避免泥球被捣碎后封堵注浆阀，可靠稳定，使用效果好。
3、本发明采用的结构，通过在注浆钢管与对应钻孔内壁之间且位于砂层上侧的区域设置封堵层，避免注浆钢管中的高压水泥浆从钻孔中溢出，注浆钢管中的高压水泥浆在压力下渗入地层土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好。
4、本发明采用的方法，步骤简单，根据已成桩深度以及已成桩待提高的承载力数据确定钻孔数量，深度间隔阈值越小钻孔数量越多，外钻孔注浆提高已成桩承载力越大，根据钻孔数量和每个钻孔的深度进行钻孔，n个所述钻孔均匀的布设在已成桩周侧且钻孔孔径小，对整个已成桩的扰动小，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好，下放注浆管并封孔，避免高压水泥浆从钻孔中溢出，高压补强注浆，水泥浆在压力下渗入地层土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度，直至每个钻孔中注浆软管经注浆阀向地层注入的水泥浆量大于水泥浆量阈值或每个钻孔中注浆压力大于注浆压力阈值或地面反浆时，由于不等厚度的水泥浆结石固着于桩表面和桩底，还有一定的扩径和扩底效应，便于推广使用。
综上所述，本发明设计新颖合理，仅从已成桩的周侧的地面上垂直钻设多个深度各不相同钻孔，并在每个钻孔中埋入注浆钢管对已成桩指定高度周侧地层进行密封，提高已成桩与指定高度周侧地层之间的摩擦力，有效提高已成桩承载力，且对整个已成桩的扰动小，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好，便于推广使用。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明采用的结构中已成桩、钻孔和注浆钢管的位置关系示意图。
图2为本发明采用的结构中封堵钻孔并连接高压注浆泵的结构示意图。
图3为本发明采用的结构中形成加固体的结构示意图。
图4为图2中A处的局部放大图。
图5为本发明采用的结构中已成桩与两个钻孔的位置关系示意图。
图6为本发明采用的结构中已成桩与三个钻孔的位置关系示意图。
图7为本发明采用的结构中已成桩与四个钻孔的位置关系示意图。
图8为本发明方法的方法流程框图。
附图标记说明:
1—地层； 2—已成桩； 3-1—第一钻孔；
3-2—第二钻孔； 3-3—第三钻孔； 3-4—第四钻孔；
4—注浆钢管； 5—单向阀； 6—注浆阀；
7—砂层； 8—封堵层； 9—注浆软管；
10—高压注浆泵； 11-1—第一加固体； 11-2—高度各不相等的
第二加固体。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，包括多个在地面位于已成桩2周侧的位置上垂直钻设的钻孔，多个所述钻孔的深度各不相同，每个所述钻孔中均设置有伸入钻孔底部的注浆钢管4，注浆钢管4靠近钻孔底部的一端安装有注浆阀6，注浆钢管4上位于注浆阀6上侧的管段上安装有单向阀5，注浆钢管4与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层7，砂层7的顶端高于单向阀5的顶端，注浆钢管4与对应钻孔内壁之间且位于砂层7上侧的区域设置有用于封堵对应钻孔的封堵层8，注浆钢管4伸出钻孔的一端通过注浆软管9与高压注浆泵10连通，注浆软管9经注浆阀6向地层1注入的水泥浆形成与已成桩2连接的加固体。
需要说明的是，通过在已成桩的周侧的地面上垂直钻设多个深度各不相同钻孔，限定后期注浆的高度，各个钻孔中高压注浆均会在对应高度形成一个加固体，实现不同高度的土体的固化，提高已成桩与周侧土体的摩擦力，由于不等厚度的水泥浆结石固着于桩表面和桩底，因此，还有一定的扩径和扩底效应，有效提高已成桩承载力；注浆钢管4与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层7，砂层7的顶端高于单向阀5的顶端的目的一是砂层7具有较大的孔隙，便于注浆阀6中高压水泥浆的渗出且砂层7采用粗砂层不会密实注浆阀6；二是接住注浆钢管4与对应钻孔内壁之间且位于砂层7上侧的区域的封堵层8中的泥球，避免泥球被捣碎后封堵注浆阀6，可靠稳定；通过在注浆钢管4与对应钻孔内壁之间且位于砂层7上侧的区域设置封堵层8，避免注浆钢管4中的高压水泥浆从钻孔中溢出，注浆钢管4中的高压水泥浆在压力下渗入地层土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好。
本实施例中，所述钻孔的数量为2～4个，2～4个所述钻孔均匀的布设在已成桩2周侧，2～4个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩2的深度深30cm～50cm，所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩2之间的最小距离为30cm～40cm；注浆钢管4的内径为2cm～3cm。
需要说明的是，2～4个所述钻孔均匀的布设在已成桩2周侧，便于加固体在不同方向对已成桩2进行加固，提高已成桩与周侧各个方向土体的摩擦力。
本实施例中，所述注浆阀6为袖阀，所述单向阀5优选的采用DXF6-G单向阀。
本实施例中，所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm；所述超细水泥浆中包含的组分和各组分的重量份配比：超细水泥100份，降失水剂0.6～2.0份，缓凝剂羟基义叉二磷酸0.05～0.3份，分散剂0.4份，消泡剂磷酸三丁酯0.4份，水76份，超细水泥采用GM8000超细水泥，降失水剂采用DSJ-S降失水剂；水泥浆采用超细水泥浆更容易实现对已成桩桩底和桩侧进行补强，且流动性和渗透性好。
实际使用时，超细水泥浆也可用普通水泥浆代替，所述普通水泥浆采用水灰比为1：0.7的水泥浆，且普通水泥浆中水泥采用P.O 32.5普通硅酸盐水泥。
本实施例中，所述砂层7的填注厚度为50cm～70cm，所述砂层7为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1。
本实施例中，所述封堵层8为泥球封堵层。
如图5所示，当钻孔的数量为2个时，沿已成桩2任一直径方向在已成桩2的两端钻2个钻孔，2个钻孔分别为第一钻孔3-1和第二钻孔3-2；如图6所示，当钻孔的数量为3个时，沿已成桩2周侧均匀的钻3个钻孔，3个钻孔分别为第一钻孔3-1、第二钻孔3-2和第三钻孔3-3；如图7所示，当钻孔的数量为4个时，沿已成桩2周侧均匀的钻4个钻孔，4个钻孔分别为第一钻孔3-1、第二钻孔3-2、第三钻孔3-3和第四钻孔3-4。
如图8所示的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的方法，包括以下步骤：
步骤一、确定钻孔数量：根据公式确定钻孔数量n，其中，H为已成桩2深度，Δh为深度间隔阈值且Δh取5m～15m，[·]为取整函数；
步骤二、获取钻孔：在地面位于已成桩2周侧的位置上垂直钻设的n个钻孔，n个所述钻孔均匀的布设在已成桩2周侧，且n个所述钻孔的深度各不相同，n个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩2的深度深30cm～50cm；
所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩2之间的最小距离为30cm～40cm；
步骤三、下放注浆管：在每个所述钻孔中均下放入钻孔底部的注浆钢管4，所述注浆钢管4下放之前在该注浆钢管4准备下放至钻孔底部的一端安装注浆阀6，注浆钢管4上位于注浆阀6上侧的管段上安装单向阀5，单向阀5远离注浆阀6的一端与准备下放至钻孔底部的一端末端的距离为L；
步骤四、封孔：先在注浆钢管4与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层7，砂层7的厚度大于L；
再在注浆钢管4与对应钻孔内壁之间且位于砂层7上侧的区域铺设用于封堵对应钻孔的封堵层8，所述封堵层8为泥球封堵层，所述泥球封堵层中的泥球通过压实工具密实在注浆钢管4与对应钻孔内壁之间且位于砂层7上侧的区域中；
L的取值范围为50cm～70cm，所述砂层7为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1；
步骤五、高压补强注浆：注浆钢管4伸出钻孔的一端通过注浆软管9与高压注浆泵10连通，注浆软管9经注浆阀6向地层1注入的水泥浆；
水泥浆在压力下渗入地层1土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度；
需要说明的是，地层1中土体被扰动的部分为地层的薄弱区域，地层1与已成桩2交界位置处的土体、以及地层1与钻孔交界位置处的土体均为薄弱区域，水泥浆在压力下强行挤向注浆点周围的薄弱区域，在注浆点集中的形成球形浆泡，浆泡挤压其周侧土体，压密土体；当地层1为粘性土、粉土或粉细砂土质时，高压水泥浆克服土体最小主应力面或软弱结构面上的初始应力和抗拉强度，使其劈裂，水泥浆沿劈裂面注入土体，随着注浆量的加大，新的劈裂面又会发生，从而在注浆点附近形成网状浆脉，网状浆脉结构与桩体紧密相连，桩顶受荷后，桩侧和桩底的复合土体能有效地传递和分担荷载，从而提高桩侧阻力和桩端阻力。
步骤六、判断高压注浆是否结束：当每个钻孔中注浆软管9经注浆阀6向地层1注入的水泥浆量大于水泥浆量阈值或每个钻孔中注浆压力大于注浆压力阈值或地面反浆时，则高压注浆结束，关闭高压注浆泵10，拆下注浆软管9，并用堵头封堵注浆钢管4；否则，循环步骤五；
所述水泥浆量阈值为500kg～1000kg；注浆压力阈值为5MPa～8MPa；
步骤七、形成加固体：待高压注浆结束且水泥浆凝固后，n个所述钻孔中比已成桩2的深度深的钻孔底部形成第一加固体11-1，实现对已成桩2的桩底加固；剩余的钻孔底部形成高度各不相等的第二加固体11-2，实现对已成桩2的桩侧加固。
本实施例中，所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm。
需要说明的是，所述超细水泥浆中包含的组分和各组分的重量份配比：超细水泥100份，降失水剂0.6～2.0份，缓凝剂羟基义叉二磷酸0.05～0.3份，分散剂0.4份，消泡剂磷酸三丁酯0.4份，水76份，超细水泥采用GM8000超细水泥，降失水剂采用DSJ-S降失水剂；水泥浆采用超细水泥浆更容易实现对已成桩桩底和桩侧进行补强，且流动性和渗透性好。
本实施例中，所述已成桩2的深度H的取值范围为10m～60m。
本实施例中，所述注浆软管9经注浆阀6向地层1注入的水泥浆的压力为1MPa～5MPa。
本发明使用时，根据已成桩2深度以及已成桩2待提高的承载力数据确定钻孔数量，深度间隔阈值越小钻孔数量越多，外钻孔注浆提高已成桩承载力越大，根据钻孔数量和每个钻孔的深度进行钻孔，n个所述钻孔均匀的布设在已成桩2周侧且钻孔孔径小，对整个已成桩的扰动小，工期短，成本低，避免大量的人工消耗，安全性好，下放注浆管并封孔，避免高压水泥浆从钻孔中溢出，高压补强注浆，水泥浆在压力下渗入地层1土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度，直至每个钻孔中注浆软管9经注浆阀6向地层1注入的水泥浆量大于水泥浆量阈值或每个钻孔中注浆压力大于注浆压力阈值或地面反浆时，由于不等厚度的水泥浆结石固着于桩表面和桩底，还有一定的扩径和扩底效应。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (10)
1.一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：包括多个在地面位于已成桩(2)周侧的位置上垂直钻设的钻孔，多个所述钻孔的深度各不相同，每个所述钻孔中均设置有伸入钻孔底部的注浆钢管(4)，注浆钢管(4)靠近钻孔底部的一端安装有注浆阀(6)，注浆钢管(4)上位于注浆阀(6)上侧的管段上安装有单向阀(5)，注浆钢管(4)与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层(7)，砂层(7)的顶端高于单向阀(5)的顶端，注浆钢管(4)与对应钻孔内壁之间且位于砂层(7)上侧的区域设置有用于封堵对应钻孔的封堵层(8)，注浆钢管(4)伸出钻孔的一端通过注浆软管(9)与高压注浆泵(10)连通，注浆软管(9)经注浆阀(6)向地层(1)注入的水泥浆形成与已成桩(2)连接的加固体。
2.按照权利要求1所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述钻孔的数量为2～4个，2～4个所述钻孔均匀的布设在已成桩(2)周侧，2～4个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩(2)的深度深30cm～50cm，所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩(2)之间的最小距离为30cm～40cm；注浆钢管(4)的内径为2cm～3cm。
3.按照权利要求1所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述注浆阀(6)为袖阀。
4.按照权利要求1所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm。
5.按照权利要求1所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述砂层(7)的填注厚度为50cm～70cm，所述砂层(7)为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1。
6.按照权利要求1所述的一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构，其特征在于：所述封堵层(8)为泥球封堵层。
7.一种利用如权利要求1所述结构进行外钻孔注浆提高已成桩承载力的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
步骤一、确定钻孔数量：根据公式确定钻孔数量n，其中，H为已成桩(2)深度，Δh为深度间隔阈值且Δh取5m～15m，[·]为取整函数；
步骤二、获取钻孔：在地面位于已成桩(2)周侧的位置上垂直钻设的n个钻孔，n个所述钻孔均匀的布设在已成桩(2)周侧，且n个所述钻孔的深度各不相同，n个所述钻孔中的一个钻孔的深度比已成桩(2)的深度深30cm～50cm；
所述钻孔为圆柱形钻孔且其孔径为8cm～10cm，所述钻孔的中心与已成桩(2)之间的最小距离为30cm～40cm；
步骤三、下放注浆管：在每个所述钻孔中均下放入钻孔底部的注浆钢管(4)，所述注浆钢管(4)下放之前在该注浆钢管(4)准备下放至钻孔底部的一端安装注浆阀(6)，注浆钢管(4)上位于注浆阀(6)上侧的管段上安装单向阀(5)，单向阀(5)远离注浆阀(6)的一端与准备下放至钻孔底部的一端末端的距离为L；
步骤四、封孔：先在注浆钢管(4)与对应钻孔内壁之间的区域底层铺设有砂层(7)，砂层(7)的厚度大于L；
再在注浆钢管(4)与对应钻孔内壁之间且位于砂层(7)上侧的区域铺设用于封堵对应钻孔的封堵层(8)，所述封堵层(8)为泥球封堵层，所述泥球封堵层中的泥球通过压实工具密实在注浆钢管(4)与对应钻孔内壁之间且位于砂层(7)上侧的区域中；
L的取值范围为50cm～70cm，所述砂层(7)为粗砂层，所述粗砂层中粗砂的细度模数为3.7～3.1；
步骤五、高压补强注浆：注浆钢管(4)伸出钻孔的一端通过注浆软管(9)与高压注浆泵(10)连通，注浆软管(9)经注浆阀(6)向地层(1)注入的水泥浆；
水泥浆在压力下渗入地层(1)土中孔隙，强行挤向注浆点周侧区域，形成球形浆泡，浆泡挤压周侧土体，即压密土体，补充注浆点周侧区域土体强度；
步骤六、判断高压注浆是否结束：当每个钻孔中注浆软管(9)经注浆阀(6)向地层(1)注入的水泥浆量大于水泥浆量阈值或每个钻孔中注浆压力大于注浆压力阈值或地面反浆时，则高压注浆结束，关闭高压注浆泵(10)，拆下注浆软管(9)，并用堵头封堵注浆钢管(4)；否则，循环步骤五；
所述水泥浆量阈值为500kg～1000kg；注浆压力阈值为5MPa～8MPa；
步骤七、形成加固体：待高压注浆结束且水泥浆凝固后，n个所述钻孔中比已成桩(2)的深度深的钻孔底部形成第一加固体(11-1)，实现对已成桩(2)的桩底加固；剩余的钻孔底部形成高度各不相等的第二加固体(11-2)，实现对已成桩(2)的桩侧加固。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述水泥浆为超细水泥浆，所述超细水泥浆中超细水泥的粒径为0.2μm～20μm，所述超细水泥浆中超细水泥的平均粒径为5μm～6μm。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述已成桩(2)的深度H的取值范围为10m～60m。
10.按照权利要求7所述的方法，其特征在于：所述注浆软管(9)经注浆阀(6)向地层(1)注入的水泥浆的压力为1MPa～5MPa。
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111549794A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-18 | 中铁二十二局集团第三工程有限公司 | 一种适用于软基处理的微型支护方法及微型桩支护结构 |
| CN113322957A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-31 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 气动超高压智能灌浆系统 |
| CN114370252A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-19 | 核工业北京地质研究院 | 一种适用于高温地热井的浅孔加固方法 |
| CN114482057A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 佛山科学技术学院 | 一种管桩基础桩侧注浆加固的控制装置及方法 |
| CN115324130A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-11 | 江苏现代工程检测有限公司 | 一种既有桩损伤联合加固处理装置及其使用方法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1540104A (zh) * | 2003-10-30 | 2004-10-27 | 北京城建集团有限责任公司 | 钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺及注浆设备 |
| US20070177948A1 (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-02 | Nova Group Inc. | Pre-cast/pre-stressed concrete and steel pile and method for installation |
| CN102162255A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-08-24 | 西安建筑科技大学 | 一种对湿陷性黄土地区既有桩基进行注浆加固的方法 |
| CN210684709U (zh) * | 2019-09-03 | 2020-06-05 | 机械工业勘察设计研究院有限公司 | 一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构 |
-
2019
- 2019-09-03 CN CN201910827120.1A patent/CN110438998B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1540104A (zh) * | 2003-10-30 | 2004-10-27 | 北京城建集团有限责任公司 | 钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺及注浆设备 |
| US20070177948A1 (en) * | 2006-02-02 | 2007-08-02 | Nova Group Inc. | Pre-cast/pre-stressed concrete and steel pile and method for installation |
| CN102162255A (zh) * | 2011-04-07 | 2011-08-24 | 西安建筑科技大学 | 一种对湿陷性黄土地区既有桩基进行注浆加固的方法 |
| CN210684709U (zh) * | 2019-09-03 | 2020-06-05 | 机械工业勘察设计研究院有限公司 | 一种外钻孔注浆提高已成桩承载力的结构 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111549794A (zh) * | 2020-05-28 | 2020-08-18 | 中铁二十二局集团第三工程有限公司 | 一种适用于软基处理的微型支护方法及微型桩支护结构 |
| CN113322957A (zh) * | 2021-06-11 | 2021-08-31 | 华能澜沧江水电股份有限公司 | 气动超高压智能灌浆系统 |
| CN114370252A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-19 | 核工业北京地质研究院 | 一种适用于高温地热井的浅孔加固方法 |
| CN114482057A (zh) * | 2021-12-27 | 2022-05-13 | 佛山科学技术学院 | 一种管桩基础桩侧注浆加固的控制装置及方法 |
| CN115324130A (zh) * | 2022-08-25 | 2022-11-11 | 江苏现代工程检测有限公司 | 一种既有桩损伤联合加固处理装置及其使用方法 |
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