CN112144511B - 钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法,包括注浆泵、外注浆管、内注浆管、注浆器、真空泵、真空仓、外真空管、内真空管和负压器;注浆器上分布有注浆孔且位于碎石层内,负压器上分布有负压孔且位于砂垫层内,负压器上负压孔处覆盖有防砂布,砂垫层铺在桩底,碎石层铺在砂垫层上,内注浆管的下端连通注浆器、上端伸出桩孔后与外注浆管可拆卸连接,内真空管的下端连通负压器、上端伸出桩孔后与外真空管可拆卸连接,内注浆管和内真空管的上端均能通过管帽封闭,内注浆管、注浆器和内真空管连接在钢筋笼上,钢筋笼底端位于碎石层内,外注浆管和外真空管上设有阀门,真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件。本发明后注浆质量高。
Description
技术领域
本发明属于桩基施工领域,具体涉及一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法。
背景技术
钻孔灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层,当持力层为非岩石层时,一般采用后压浆法加固桩端地基。桩端后压浆技术是指:将注浆钢管沿桩钢筋笼外壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中,使得原本不良持力层,胶结成一个高强度的结合体,水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散,单桩区域内,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长,群桩区域内,所有的浆液连成一片,使得碎石层成为一个整体,使得持力层满足结构的承载力要求。
目前,钻孔灌注桩后压浆时,存在以下问题:1)水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析;2)压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,压浆效果判断困难,不易控制,单桩压浆工期较长;3)压浆过程的压力控制繁琐,当达不到预先设定的压浆量,但达到一定的压力时就要停止压浆,如果压浆的压力过大,会造成水泥浆离析、堵塞管道、扰动碎石层,甚至使桩体上浮。
发明内容
本发明的目的是提供一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法,本发明的浆液填隙密实,注浆效率高,保证了后注浆质量。
本发明所采用的技术方案是:
一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置,包括依次连接的注浆泵、外注浆管、内注浆管和注浆器以及依次连接的真空泵、真空仓、外真空管、内真空管和负压器;注浆器上分布有注浆孔且位于碎石层内,负压器上分布有负压孔且位于砂垫层内,负压器上负压孔处覆盖有防砂布,砂垫层铺在桩底,碎石层铺在砂垫层上,内注浆管的下端连通注浆器、上端伸出桩孔后与外注浆管可拆卸连接,内真空管的下端连通负压器、上端伸出桩孔后与外真空管可拆卸连接,内注浆管和内真空管的上端均能通过管帽封闭,内注浆管、注浆器和内真空管连接在钢筋笼上,钢筋笼底端位于碎石层内,外注浆管和外真空管上设有阀门,真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件。
进一步地,注浆器为环形注浆管,环形注浆管由注浆管段拼接而成,内注浆管通过三通与两侧的注浆管段连接;负压器为环形负压管,环形负压管由负压管段拼接而成,内真空管通过多通接头连接多个中间管,中间管通过三通与两侧的负压管段连接。
进一步地,一个注浆器配合有至少两个内注浆管,每个内注浆管都配合有一组外注浆管和注浆泵。
进一步地,内注浆管和内真空管采用声测钢管,外注浆管和外真空管采用钢丝波纹管,注浆器和负压器采用钢质材料,防砂布采用无纺土工布。
一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,包括步骤:
S1、钻孔灌注桩成孔且第一次清孔后,将内注浆管、注浆器和内真空管绑在钢筋笼上,内注浆管的下端连通且连接注浆器,注浆器上分布有注浆孔,内真空管的下端连通且连接负压器,负压器上分布有负压孔且负压孔处覆盖有防砂布,内注浆管和内真空管的上端通过管帽封闭;
S2、先向桩孔内投填第一道砂垫层,然后下放钢筋笼,然后依次投填第二道砂垫层和碎石层,使负压器位于砂垫层内,注浆器和钢筋笼底端位于碎石层内,内注浆管和内真空管的上端位于桩孔外;
S3、第二次清孔且钻孔灌注桩浇筑并养护一定时间后,先取下内注浆管和内真空管上端的管帽,然后内注浆管通过外注浆管连接至注浆泵,内真空管通过外真空管和真空仓连接至真空泵,外注浆管和外真空管上设有阀门,真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件;
S4、桩身混凝土达到一定强度后,关闭注浆泵及注浆泵下游的阀门,打开真空泵及真空泵下游的阀门,桩底逐渐形成负压,桩底的水及空气在负压下排至真空仓储存,当真空度检测件检测到真空度处于一定范围时,关闭真空泵及真空泵下游的阀门,打开注浆泵及注浆泵下游的阀门,调整注浆压力、流速和水灰比,进行高压注浆,浆液在桩底负压和高压注浆的双重作用下,将桩周及桩底范围土体填隙密实,压入碎石层并与桩端土体结合,提高桩端承载力和侧壁摩阻力,当注浆量达到要求时,停止注浆。
进一步地,在步骤S1中,在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下,成孔深度比设计钻深多一个砂垫层的厚度。
进一步地,在步骤S4中,当发生包括注浆量不满足要求、注浆管路堵塞、桩底浆液堵塞在内的注浆困难时,打开真空泵及真空泵下游的阀门,控制合理的真空度,利用桩底增加的负压协助高压注浆。
进一步地,注浆器为环形注浆管,环形注浆管由注浆管段拼接而成,内注浆管通过三通与两侧的注浆管段连接;负压器为环形负压管,环形负压管由负压管段拼接而成,内真空管通过多通接头连接多个中间管,中间管通过三通与两侧的负压管段连接。
进一步地,一个注浆器配合有至少两个内注浆管,每个内注浆管都配合有一组外注浆管和注浆泵。
进一步地,内注浆管和内真空管采用声测钢管,外注浆管和外真空管采用钢丝波纹管,注浆器和负压器采用钢质材料,防砂布采用无纺土工布。
本发明的有益效果是:
本发明通过桩底抽真空的办法,排除桩底、桩周的水气,减少了桩端后注浆时不利因素,浆液填隙密实,提高了注浆效果,即提高了桩体承载能力;利用真空泵提供的桩底负压和注浆泵的正压,在正负压强双重作用,浆液高效压入碎石层并于桩端土体结合,提高了后注浆效率,即减少了单桩后注浆时间,缩减了工期;由于压浆管堵塞、桩底浆液堵塞、注浆困难情况不可避免,单纯依靠桩外正压注浆,极易造成桩体破坏,通过桩底部增设负压的形式,不仅可有效调控注浆压力,还可以有效解决管体堵塞问题,即保证了后注浆质量。
附图说明
图1是本发明实施例中钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置的工作示意图。
图2是本发明实施例中内注浆管和注浆器的连接示意图。
图3是本发明实施例中内真空管和负压器的连接示意图。
图4是本发明实施例中负压器的示意图。
图5是本发明实施例中负压管段与防砂布的连接示意图。
图中:1-注浆泵;2-外注浆管;3-真空泵;4-外真空管;5-管帽;6-内注浆管;7-钢筋笼;8-注浆器;9-负压器;10-桩孔壁;11-内真空管;12-碎石层;13-砂垫层;14-真空仓;15-真空度检测件;16-阀门;17-注浆管段;18-注浆孔;19-三通;20-多通接头;21-负压管段;22-负压孔;23-中间管;24-防砂布。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,如图1所示,包括步骤:
S1、钻孔灌注桩成孔——施工过程控制孔深、孔径和垂直度,由于需在桩底设置砂垫层13,在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下,成孔深度比设计钻深多一个砂垫层13的厚度,本实施例的砂垫层13厚度为20~30cm。
S2、第一次清孔——对桩孔进行清洁,将钻孔中残渣清理。
S3、将内注浆管6、注浆器8和内真空管11绑扎固定于钢筋笼7内侧,避免外力破坏作用,内注浆管6的下端连通且连接注浆器8,注浆器8位于钢筋笼7底端,注浆器8上分布有注浆孔18,本实施例中注浆孔18的孔径10mm、间距50mm,内真空管11的下端连通且连接负压器9,负压器9上分布有负压孔22且负压孔22处覆盖有防砂布24,本实施例中负压孔22的孔径10mm、间距10mm,内注浆管6和内真空管11的上端通过管帽5封闭。
S4、先向桩孔内投填第一道砂垫层13,然后下放钢筋笼7,然后依次投填第二道砂垫层13和碎石层12,使负压器9位于砂垫层13内,注浆器8和钢筋笼7底端位于碎石层12内,本实施例中,注浆器8位于负压器9上方50cm,内注浆管6和内真空管11的上端外露地面50cm,两道砂垫层13厚度共20~30cm,碎石层12厚50cm。
S5、第二次清孔,钻孔灌注桩浇筑并养护5~7天。
S6、先取下内注浆管6和内真空管11上端的管帽5,然后内注浆管6通过外注浆管2连接至注浆泵1,内真空管11通过外真空管4和真空仓14连接至真空泵3,外注浆管2和外真空管4上设有阀门16,真空泵3和真空仓14之间设有阀门3和真空度检测件15。
S7、后注浆加固——桩身混凝土达到设计要求的65%~75%后,关闭注浆泵1及注浆泵1下游的阀门16,打开真空泵3及真空泵3下游的阀门16,桩底逐渐形成负压,桩底的水及空气在负压下排至真空仓14储存,当真空度检测件15检测到真空度达到-0.8~-2Mpa时,关闭真空泵3及真空泵3下游的阀门16,打开注浆泵1及注浆泵1下游的阀门16,调整注浆压力为2~6Mpa、流速为50~100L/min和水灰比平均0.6,进行高压注浆,浆液在桩底负压和高压注浆的双重作用下,将桩周及桩底范围土体填隙密实,压入碎石层12并与桩端土体结合,提高桩端承载力和侧壁摩阻力;
当发生注浆量不满足要求、注浆管路堵塞、桩底浆液堵塞等注浆困难时,打开真空泵3及真空泵3下游的阀门16,控制合理的真空度,利用桩底增加的负压协助高压注浆。
S8、注浆量达到设计要求后,停止注浆,并对其检测验收,验收合格后,进行下一桩基施工。
如图1所示,在本实施例中,一个注浆器8配合有两个内注浆管6,每个内注浆管6都配合有一组外注浆管2和注浆泵1,内注浆管6的个数可以根据实际需要设置,选用两个以上,保证供浆均匀。
如图2至图4所示,在本实施例中,注浆器8为环形注浆管,环形注浆管由注浆管段17拼接而成,内注浆管6通过三通19与两侧的注浆管段17连接;负压器9为环形负压管,环形负压管由负压管段21拼接而成,内真空管11通过多通接头20连接多个中间管23,中间管23通过三通19与两侧的负压管段21连接,中间管23优选均匀分布,中间管23的个数可以根据实际需要设置。
如图5所示,在本实施例中,防砂布24采用无纺土工布,包裹在负压管段21上并绑扎固定。
在本实施例中,内注浆管6和内真空管11优选声测钢管,外注浆管2和外真空管4优选钢丝波纹管,注浆器8和负压器9优选钢质材料。
应当理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据上述说明加以改进或变换,而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:包括步骤:
S1、钻孔灌注桩成孔且第一次清孔后,将内注浆管、注浆器和内真空管绑在钢筋笼上,内注浆管的下端连通且连接注浆器,注浆器上分布有注浆孔,内真空管的下端连通且连接负压器,负压器上分布有负压孔且负压孔处覆盖有防砂布,内注浆管和内真空管的上端通过管帽封闭;
S2、先向桩孔内投填第一道砂垫层,然后下放钢筋笼,然后依次投填第二道砂垫层和碎石层,使负压器位于砂垫层内,注浆器和钢筋笼底端位于碎石层内,内注浆管和内真空管的上端位于桩孔外;
S3、第二次清孔且钻孔灌注桩浇筑并养护一定时间后,先取下内注浆管和内真空管上端的管帽,然后内注浆管通过外注浆管连接至注浆泵,内真空管通过外真空管和真空仓连接至真空泵,外注浆管和外真空管上设有阀门,真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件;
S4、桩身混凝土达到一定强度后,关闭注浆泵及注浆泵下游的阀门,打开真空泵及真空泵下游的阀门,桩底逐渐形成负压,桩底的水及空气在负压下排至真空仓储存,当真空度检测件检测到真空度处于一定范围时,关闭真空泵及真空泵下游的阀门,打开注浆泵及注浆泵下游的阀门,调整注浆压力、流速和水灰比,进行高压注浆,浆液在桩底负压和高压注浆的双重作用下,将桩周及桩底范围土体填隙密实,压入碎石层并与桩端土体结合,提高桩端承载力和侧壁摩阻力,当注浆量达到要求时,停止注浆。
2.如权利要求1所述的钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:在步骤S1中,在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下,成孔深度比设计钻深多一个砂垫层的厚度。
3.如权利要求1所述的钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:在步骤S4中,当发生包括注浆量不满足要求、注浆管路堵塞、桩底浆液堵塞在内的注浆困难时,打开真空泵及真空泵下游的阀门,控制合理的真空度,利用桩底增加的负压协助高压注浆。
4.如权利要求1所述的钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:注浆器为环形注浆管,环形注浆管由注浆管段拼接而成,内注浆管通过三通与两侧的注浆管段连接;负压器为环形负压管,环形负压管由负压管段拼接而成,内真空管通过多通接头连接多个中间管,中间管通过三通与两侧的负压管段连接。
5.如权利要求1所述的钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:一个注浆器配合有至少两个内注浆管,每个内注浆管都配合有一组外注浆管和注浆泵。
6.如权利要求1所述的钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法,其特征在于:内注浆管和内真空管采用声测钢管,外注浆管和外真空管采用钢丝波纹管,注浆器和负压器采用钢质材料,防砂布采用无纺土工布。
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