CN112459071A - 一种钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法，该装置中：真空压浆装置上设置有真空泵和压浆泵，真空泵上连接有真空管阀，真空泵通过真空管阀与真空管的顶端相连；压浆泵上连接有压浆阀，压浆泵通过压浆阀与压浆管的顶端相连；真空压浆管底端上连接有桩端浆液连接管、桩端竖向连通管、横向连通管，桩端横向连通管上设置有多个管孔。该方法包括钻孔灌注桩成孔；桩端及桩底扩孔；第一次清孔；钢筋笼制作并安装真空压浆装置；第二次清孔；灌注桩浇筑；桩身养护；桩端进行抽真空，排除桩端水汽；桩端注浆加固；停止注浆；检测验收。本发明提高了桩端压浆效果；使浆液充分扩散至桩端四周，增加了桩端承载面积，提高了桩端土体强度和桩体承载力。

Description

一种钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法

技术领域

本发明涉及灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法。

背景技术

随着我国高层建筑和桥梁的迅猛发展，对建筑物地基承载力的要求也越来越高，基础形式一般采用钻孔灌注桩，持力层要求是较为完整的岩石层，且桩长桩径尺寸要求较大。经过多年的实践和研究，我国科研人员利用后压浆法解决了地基当持力层为非岩石状态下桩端承载力不足的问题，并取得了良好的经济效益。后压浆法指：压浆钢管同钢筋笼一起吊至桩底，桩体强度达到设计要求后，将水泥浆液通过压浆钢管压入桩端的碎石层孔隙中，使得原本不良桩端土体，胶结成高强度的持力层。水泥浆液在压浆泵的压力作用下由桩端的孔隙向四周扩散，单桩范围内，水泥浆液向四周扩散相当于增大了桩体端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片，使得碎石层成为一个整体，使持力层满足结构的承载力要求。钻孔灌注桩后压浆法施工过程存在的缺陷：1、水灰比过大会造成压浆困难，使压浆管堵塞，无法完成后续压浆工作；水灰比过小使水泥浆在压力作用下离析，桩端土体的强度无法实现有效地提高。2、压浆过程会发生水泥浆沿桩侧或在其他部位冒浆的现象，压浆最终效果无法判断，压浆终止时间无法确定，压浆质量不易控制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于针对现有技术中的缺陷，提供一种钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明提供一种钻孔灌注桩真空压浆装置，该真空压浆装置用于对灌注桩进行真空压浆，将浆液灌注在灌注桩内，灌注桩内设置有钢筋笼，灌注桩底部设置有砂垫层，砂垫层上设置有桩端扩孔；其中：

真空压浆装置包括设置在灌注桩内钢筋笼两侧的真空压浆管，真空压浆管包括真空管和压浆管；真空压浆装置在地面上设置有真空泵和压浆泵，真空泵上连接有第一真空管阀，真空泵通过第一真空管阀与真空管的顶端相连；压浆泵上连接有压浆阀，压浆泵通过压浆阀与压浆管的顶端相连；真空管的底部设置有第二真空管阀；

真空压浆管的底端置于桩端扩孔处，底端上连接有桩端浆液连接管，桩端浆液连通管下连接有桩端竖向连通管，通过桩端竖向连通管的上下两端连接有桩端横向连通管；其中，桩端竖向连通管和桩端横向连通管设置在砂垫层处；桩端横向连通管上设置有多个均匀排列的管孔。

进一步地，本发明的该装置还包括水汽置换器，水汽置换器与真空管连接，且位于地面上方。

进一步地，本发明的该装置还包括真空表，真空表与真空管连接，且位于地面上方。

进一步地，本发明的真空压浆装置的真空压浆管底部设置有第一管道连接件，通过第一管道连接件与桩端浆液连接管相连。

进一步地，本发明的桩端竖向连接件与桩端横向连接件之间设置有第二管道连接件，桩端竖向连接件与桩端横向连接件通过第二管道连接件相连。

进一步地，本发明的桩端竖向连通管垂直设置有不少于4根，通过桩端竖向连通管的上下两端连接上下两个桩端横向连通管。

进一步地，本发明的桩端横向连通管为圆环形。

本发明提供一种钻孔灌注桩真空压浆装置的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、钻孔灌注桩成孔；按照规范及设计要求成孔；

步骤2、桩端及桩底扩孔；在孔底以下30cm～50cm埋设真空压浆装置下部结构，在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下，桩底为设计桩孔钻深+30cm～50cm，在桩底以上100cm范围内扩孔，扩孔截面为圆弧状，扩孔半径为30cm～50cm；

步骤3、第一次清孔；桩孔清洁，将桩底残渣清理；

步骤4、钢筋笼制作并安装真空压浆装置；按设计要求制作钢筋笼，制作并安装真空压浆装置；装置外露地面高度50cm，两桩端横向连通管间距10cm,桩端横向连通管每隔30mm～50mm钻取管孔，孔径15mm；

步骤5、孔内投填砂垫层，下钢筋笼；投填第二道砂垫层，两步砂垫层厚度共30cm～50cm，使真空压浆装置埋入砂垫层中；

步骤6、第二次清孔；钻孔灌注桩浇筑并养护5～7天；

步骤7、取下桩内真空管、压浆管管帽，真空管顶部设置真空表，用于检测装置真空度；真空管顶端统一连接至水汽置换器，水汽置换器再与真空泵通过真空管连接，保证抽真空过程中的污水不直接流入真空泵破坏泵体；

步骤8、压浆加固；桩身混凝土达到设计要求的65％～75％,压浆泵前阀门为关闭状态；两个真空管阀均为开启状态，启动真空泵，真空压浆装置下部机构逐渐形成真空负压，负压作用范围内的水及空气在抽真空的作用下排至水汽置换器，且水分在水汽置换器内储存；真空表由专人监测，当达到-0.8～-2Mpa时，即可关闭真空管阀；开启压浆泵前阀门并送浆，压浆压力为2～6Mpa，压浆流速为50～100L/min，水灰比平均0.6；浆液在桩底负压和压浆泵高压压浆的双重作用下，将真空度、浆液扩展范围内土体压浆压实；

步骤9、压浆量达到设计要求后，停止压浆，并对其检测验收。验收合格后，进行下一桩基施工。

本发明产生的有益效果是：本发明的钻孔灌注桩真空压浆装置及施工方法，通过桩端及桩底扩孔并运用真空技术辅助桩底压浆，提高了桩端压浆效果，使浆液充分扩散至桩端四周，增加了桩端承载面积，提高了桩端土体强度和桩体承载力。

(1)通过设置真空压浆装置的办法，将桩底、桩周的水汽排出，桩体顶端设置水汽置换器将水汽储存，提高了桩端后压浆效率，浆液填隙密实，提高了压浆效果，即提高了桩体承载能力。

(2)真空管底端设置第二真空管阀，且电动控制，压浆过程阀门呈关闭状态，避免在压浆过程中浆液流入真空管，即减少了浆液浪费。

(3)真空管、压浆管底部统一连接至桩端浆液连通管，桩端浆液连通管与桩端横向连通管连接，桩端横向连通管双层设置，该设计利于提高管材利用率，桩端横向连通管双层布置保证了桩端真空度扩散效率，提高后压浆效果。

(4)桩端及桩底扩孔，增加了桩端承载面积，即提高了桩体承载能力。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的使用状态图；

图2是本发明实施例的真空压浆装置图；

图3是本发明实施例的桩端布置示意图。

图中：1-第一管道连接件；2-真空管；3-压浆管；4-第一真空管阀；5-真空泵；6-压浆泵；7-压浆阀；8-钢筋笼；9-浆液；10-第二真空管阀；11-桩端浆液连通管；12-桩端横竖向连通管；13-桩端横向连通管；14-砂垫层；15-桩端扩孔；16-第二管道连接件；17-管孔；18-真空压浆管；19-真空表；20-水汽置换器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明实施例的钻孔灌注桩真空压浆装置，该真空压浆装置用于对灌注桩进行真空压浆，将浆液9灌注在灌注桩内，灌注桩内设置有钢筋笼8，灌注桩底部设置有砂垫层14，砂垫层14上设置有桩端扩孔15；其中：

真空压浆装置包括设置在灌注桩内钢筋笼8两侧的真空压浆管18，真空压浆管18包括真空管2和压浆管3；真空压浆装置在地面上设置有真空泵5和压浆泵7，真空泵5上连接有第一真空管阀4，真空泵5通过第一真空管阀4与真空管2的顶端相连；压浆泵7上连接有压浆阀6，压浆泵7通过压浆阀6与压浆管3的顶端相连；真空管2的底部设置有第二真空管阀10；

真空压浆管18的底端置于桩端扩孔15处，底端上连接有桩端浆液连接管11，桩端浆液连通管11下连接有桩端竖向连通管12，通过桩端竖向连通管12的上下两端连接有桩端横向连通管13；其中，桩端竖向连通管12和桩端横向连通管13设置在砂垫层14处；桩端横向连通管13上设置有多个均匀排列的管孔17。

该装置还包括水汽置换器20，水汽置换器20与真空管2连接，且位于地面上方。该装置还包括真空表19，真空表19与真空管2连接，且位于地面上方。真空压浆装置的真空压浆管18底部设置有第一管道连接件1，通过第一管道连接件1与桩端浆液连接管11相连。桩端竖向连接件12与桩端横向连接件13之间设置有第二管道连接件16，桩端竖向连接件12与桩端横向连接件13通过第二管道连接件16相连。桩端竖向连通管12垂直设置有不少于4根，通过桩端竖向连通管12的上下两端连接上下两个桩端横向连通管13。桩端横向连通管13为圆环形。

本发明实施例的施工方法中，包括以下步骤：

(1)钻孔灌注桩成孔；按照规范及设计要求成孔。

(2)桩端及桩底扩孔；在孔底以下30cm～50cm埋设真空压浆装置下部结构，在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下，桩底为设计桩孔钻深+30cm～50cm。在桩底以上100cm范围内扩孔，扩孔截面为圆弧状，扩孔半径为30cm～50cm。

(3)第一次清孔；桩孔清洁，将桩底残渣清理。

(4)钢筋笼制作并安装真空压浆装置；按设计要求制作钢筋笼，按照图2所示制作并安装真空压浆装置。单桩对称设置两根真空管及压浆管，长度均为桩底至外露地面50cm，真空管与压浆管同步绑扎固定于钢筋笼内侧。真空管顶部及桩底分别设置第一真空管阀及第二真空管阀，压浆管顶部设置压浆阀控制压浆，压浆管及真空管顶端用管帽对其封闭。真空压浆装置下部机构设置在装置底部，真空压浆装置底部通过第一管道连接件与桩端浆液连通管相连，桩端浆液连通管与桩端横向连通管连接，桩端横向连通管双层设置，采用第二管道连接件与桩端横向连通管连接，两桩端横向连通管通过桩端横管间连通管连接，两桩端横向连通管间距10cm,桩端横向连通管每隔30mm～50mm钻取管孔，孔径15mm。真空压浆装置与钢筋笼绑扎固定，避免外力破坏作用。该步骤中涉及到的管件为声测钢管，连接件为钢质。

(5)孔内投填少量砂垫层，下钢筋笼。投填第二道砂垫层，两步砂垫层厚度共30cm～50cm，使真空压浆装置埋入砂垫层中。

(6)第二次清孔，钻孔灌注桩浇筑并养护5～7天。

(7)取下桩内真空管、压浆管管帽，真空管顶部设置真空表检测装置真空度。真空管顶端统一连接至水汽置换器，水汽置换器再与真空泵通过真空管连接。在不影响压浆压力和真空传递能力前提下，本发明中的管径依据泵体型号自行设计，不再赘述。但应注意桩内外管线连接应保证密闭性，水汽置换器中与真空泵直接连接的真空管设置在上方，桩体真空管顶端连接于水汽置换器下方，便于水汽置换，保证抽真空过程中的污水不直接流入真空泵破坏泵体。

(8)后压浆加固；桩身混凝土达到设计要求的65％～75％,压浆泵前阀门为关闭状态。第一真空管阀、第二真空管阀均为开启状态，启动真空泵，真空压浆装置下部机构逐渐形成真空负压，负压作用范围内的水及空气在抽真空的作用下排至水汽置换器，且水分在水汽置换器内储存。真空表由专人监测，当达到-0.8～-2Mpa时，即可关闭第一真空管阀、第二真空管阀，其中第二真空管阀为电动控制，第一真空管阀可电动或手动控制。开启压浆泵前阀门并送浆，压浆压力为2～6Mpa，压浆流速为50～100L/min，水灰比平均0.6。浆液在桩底负压和压浆泵高压压浆的双重作用下，可将真空度、浆液扩展范围内土体压浆压实。

(9)压浆量达到设计要求后，停止压浆，并对其检测验收。验收合格后，进行下一桩基施工。

工艺要点：

(1)水汽置换器与真空泵间设置阀门及真空表，以控制真空泵启关和负压大小。压浆泵与桩外压浆管间设有阀门，以控制压浆开启时间。真空表由专人监测，当达到-0.8～-2Mpa时，关闭真空泵及阀门，开始压浆。

(3)桩内外管线连接应保证密闭性，以防止影响后压浆效果。

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 (8)

1.一种钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，该真空压浆装置用于对灌注桩进行真空压浆，将浆液(9)灌注在灌注桩内，灌注桩内设置有钢筋笼(8)，灌注桩底部设置有砂垫层(14)，砂垫层(14)上设置有桩端扩孔(15)；其中：

真空压浆装置包括设置在灌注桩内钢筋笼(8)两侧的真空压浆管(18)，真空压浆管(18)包括真空管(2)和压浆管(3)；真空压浆装置在地面上设置有真空泵(5)和压浆泵(7)，真空泵(5)上连接有第一真空管阀(4)，真空泵(5)通过第一真空管阀(4)与真空管(2)的顶端相连；压浆泵(7)上连接有压浆阀(6)，压浆泵(7)通过压浆阀(6)与压浆管(3)的顶端相连；真空管(2)的底部设置有第二真空管阀(10)；

真空压浆管(18)的底端置于桩端扩孔(15)处，底端上连接有桩端浆液连接管(11)，桩端浆液连通管(11)下连接有桩端竖向连通管(12)，通过桩端竖向连通管(12)的上下两端连接有桩端横向连通管(13)；其中，桩端竖向连通管(12)和桩端横向连通管(13)设置在砂垫层(14)处；桩端横向连通管(13)上设置有多个均匀排列的管孔(17)。

2.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，该装置还包括水汽置换器(20)，水汽置换器(20)与真空管(2)连接，且位于地面上方。

3.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，该装置还包括真空表(19)，真空表(19)与真空管(2)连接，且位于地面上方。

4.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，真空压浆装置的真空压浆管(18)底部设置有第一管道连接件(1)，通过第一管道连接件(1)与桩端浆液连接管(11)相连。

5.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，桩端竖向连接件(12)与桩端横向连接件(13)之间设置有第二管道连接件(16)，桩端竖向连接件(12)与桩端横向连接件(13)通过第二管道连接件(16)相连。

6.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，桩端竖向连通管(12)垂直设置有不少于4根，通过桩端竖向连通管(12)的上下两端连接上下两个桩端横向连通管(13)。

7.根据权利要求1所述的钻孔灌注桩真空压浆装置，其特征在于，桩端横向连通管(13)为圆环形。

8.一种钻孔灌注桩真空压浆装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、钻孔灌注桩成孔；按照规范及设计要求成孔；

步骤2、桩端及桩底扩孔；在孔底以下30cm～50cm埋设真空压浆装置下部结构，在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下，桩底为设计桩孔钻深+30cm～50cm，在桩底以上100cm范围内扩孔，扩孔截面为圆弧状，扩孔半径为30cm～50cm；

步骤3、第一次清孔；桩孔清洁，将桩底残渣清理；

步骤4、钢筋笼制作并安装真空压浆装置；按设计要求制作钢筋笼，制作并安装真空压浆装置；装置外露地面高度50cm，两桩端横向连通管间距10cm,桩端横向连通管每隔30mm～50mm钻取管孔，孔径15mm；

步骤5、孔内投填砂垫层，下钢筋笼；投填第二道砂垫层，两步砂垫层厚度共30cm～50cm，使真空压浆装置埋入砂垫层中；

步骤6、第二次清孔；钻孔灌注桩浇筑并养护5～7天；

步骤7、取下桩内真空管、压浆管管帽，真空管顶部设置真空表，用于检测装置真空度；真空管顶端统一连接至水汽置换器，水汽置换器再与真空泵通过真空管连接，保证抽真空过程中的污水不直接流入真空泵破坏泵体；

步骤8、压浆加固；桩身混凝土达到设计要求的65％～75％,压浆泵前阀门为关闭状态；两个真空管阀均为开启状态，启动真空泵，真空压浆装置下部机构逐渐形成真空负压，负压作用范围内的水及空气在抽真空的作用下排至水汽置换器，且水分在水汽置换器内储存；真空表由专人监测，当达到-0.8～-2Mpa时，即可关闭真空管阀；开启压浆泵前阀门并送浆，压浆压力为2～6Mpa，压浆流速为50～100L/min，水灰比平均0.6；浆液在桩底负压和压浆泵高压压浆的双重作用下，将真空度、浆液扩展范围内土体压浆压实；

步骤9、压浆量达到设计要求后，停止压浆，并对其检测验收。验收合格后，进行下一桩基施工。

Images