CN113699985A - 一种预制管桩桩端后压浆装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种预制管桩桩端后压浆装置及施工方法，属于预制桩施工技术领域；压浆装置具体包括预制管桩压浆桩尖、环形压浆管以及竖向压浆管；其中，预制管桩压浆桩尖安装于预制桩的底端，且预制管桩压浆桩尖的桩周外侧连接有压浆环道，环形压浆管安装于压浆环道上，压浆环道的外侧连接有浆液扰流板，浆液扰流板与预制桩之间相对隔出向上倾斜一定角度的出浆间隙，环形压浆管的外侧设有若干个与出浆间隙相对应的出浆口；竖向压浆管内置于预制桩的中心空洞内，且其顶端延伸至地面并且连接压浆设备，竖向压浆管的底端与环形压浆管相连通。本发明具有能够在已施工的管桩上压注高压水泥浆，加固桩端及桩侧土体，大幅提高管桩承载力的优点。

Description

一种预制管桩桩端后压浆装置及施工方法

技术领域

本发明涉及预制管桩施工技术领域，尤其涉及一种预制管桩桩端后压浆装置及施工方法。

背景技术

目前，预制管桩由于其具有桩身强度高，质量可靠，施工速度快等优点，已在建筑工程、桥梁工程、交通工程领域得到广泛应用。但在深厚软土层区域，由于基岩埋深很大，预制桩在施工中难以穿越一些密实砂层，给成桩施工造成很大难度，控制不好便容易产生废桩。针对于此，预制管桩的施工应用有一定的局限性，为减少传统钻孔灌注桩在成桩过程中的环境污染问题，有必要解决预制管桩在特定条件下应用限制的问题，实现在可控桩长范围内通过后压浆来提升其承载力，做到节省桩长，减少造价的目的。

在本发明之前，中国实用新型（专利申请号：201621422036.X）公开了“一种后压浆管桩”，其特征是，管桩本体的桩端设有端板，由端板轴心向外依次周向设有T型槽和多个均匀分布的端板孔，T型槽的耳部形成用于填放橡胶密封条的密封槽，桩尖呈锥形，压浆管包括两根对称的桩端压浆管和两根对称的桩侧压浆管，四根压浆管呈十字形排布。上述技术方案具有以下缺点：（1）后压浆管桩需工程定制，对于工期紧张的项目工程，工厂生产难以满足项目要求；（2）对管桩模具有较高的精度要求，且增加了管桩接头的施工难度。

中国专利（专利申请号：201710470201.1）公开了“一种带后压浆注浆管的管桩及其施工方法”，其特征是，在钢制桩间上开设注浆孔，管桩本体内部以其轴线为中心对称设置注浆管，在对应出浆孔位置点焊用于遮盖出浆孔、且能被注浆压力顶开的封堵板。该方法存在以下缺陷：（1）注浆孔垂直开设于管桩端板，在管桩施工过程中，由于竖向压力巨大，后期压浆很难打开注浆封堵板；（2）一个注浆孔对应一根注浆管，注浆管数量大，不经济。（3）注浆管设置于管桩内部，管桩生产难度增加，不同型号管桩需单独调整生产模具。

因此，迫切需要一种能够不改变现有管桩生产技术的条件下，充分利用预制管桩强度高且施工速度快特性的，具有成本和工期优势的后压浆装置及施工方法。本发明这种条件下应运而生，以期能够有效解决上述技术问题。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种预制管桩桩端后压浆装置及施工方法，该压浆装置及其施工方法具有能够对预制管桩桩侧土体进行加固进而提高桩基承载力的优点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明首先公开一种预制管桩桩端后压浆装置，包括：预制管桩压浆桩尖、环形压浆管以及竖向压浆管；其中，所述预制管桩压浆桩尖安装于预制桩的底端，且所述预制管桩压浆桩尖的桩周外侧连接有压浆环道，所述环形压浆管安装于压浆环道上，所述压浆环道的外侧连接有浆液扰流板，所述浆液扰流板与预制桩之间相对隔出向上倾斜一定角度的出浆间隙，所述环形压浆管的外侧设有若干个与出浆间隙相对应的出浆口；所述竖向压浆管内置于预制桩的中心空洞内，且其顶端延伸至地面并且连接压浆设备，所述竖向压浆管的底端与环形压浆管相连通。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，所述预制桩为直径600mm的预制管桩，所述浆液扰流板为厚度10mm的楔形钢板，钢板高度60mm，宽度50mm；其包括斜楔段以及固定段，所述固定段与压浆环道的外侧固定连接；所述斜楔段一体成型设置于固定段的上端，由所述斜楔段的斜楔面与预制桩之间相对隔出出浆间隙。

进一步地，所述竖向压浆管的底端通过弯头连接有水平的连接横管，所述预制管桩压浆桩尖上与环形压浆管相对的一侧设有横连接孔，所述连接横管远离弯头的一端穿过横连接孔且与环形压浆管相连通。

进一步地，所述预制管桩压浆桩尖为上下端均开口的钢制环形结构，所述预制管桩压浆桩尖外径534mm，长度100mm，厚度20mm；所述预制管桩压浆桩尖沿钢环桩尖内侧周向设置若干个加劲肋板Ⅰ，每个所述加劲肋板Ⅰ均采用厚度20mm，直角边长度分别为50mm和100mm的三角形钢板。

进一步地，所述压浆环道为钢制环道，所述压浆环道、浆液扰流板以及预制管桩压浆桩尖之间围成一环形放置槽，所述放置槽的内侧槽口宽度30～40mm；所述环形压浆管环绕埋设于环形放置槽内，所述预制管桩压浆桩尖外侧四周固定设置若干个加劲肋板Ⅱ，所述压浆环道的底端抵接于所有加劲肋板Ⅱ的上侧，每个所述加劲肋板Ⅱ均采用厚度20mm，直角边长度44mm的等腰三角形钢板。

进一步地，所述环形压浆管直径566mm，直径32mm，管壁厚2.5mm；若干个所述出浆口等角度且均分设置于环形压浆管的上侧，其中所述出浆口的数量不少于4个，所述出浆口的开孔直径12mm且其孔口外侧通过橡胶套密封。

进一步地，所述竖向压浆管的管径32mm，壁厚2.5mm；所述连接横管下方设置与预制管桩压浆桩尖桩端固定连接的压浆管护板，以支撑连通竖向压浆管以及环形压浆管的连接横管及弯头；所述压浆管护板采用60x60的角铁板。

本发明还公开一种基于所述压浆装置的压浆施工方法，包括如下步骤：

S1：将所述压浆装置整体与预制管桩首节桩桩端连接；其中所述预制管桩压浆桩尖的上端固定于首节桩下侧桩端；所述竖向压浆管一端与环形压浆管相连接，其另一端通过预制桩中心开孔引出首节桩上侧桩端；

S2：将首节预制管桩打入桩位；在安装下节管桩前，预先在下节管桩内固定第二节竖向压浆钢管，所述下节管桩接桩的同时将竖向压浆管的顶端与第二节竖向压浆钢管相连接；

S3：按照步骤S2的方法依次施工其余节预制管桩，其中所述竖向压浆管的顶端向上依次连接多节竖向压浆钢管，直至管桩施工完成；其中，末节竖向压浆钢管的上端通过预制管桩内中心孔洞引出至地面；

S4：通过后压浆设备连接引出地面的末节竖向压浆钢管；启动高压泵，通过多节相连接的竖向压浆钢管将水泥浆压入所述环形压浆管中，再通过若干个所述出浆口及出浆间隙将水泥浆压送至预制管桩的桩侧部；

S5：待水泥浆液的压入量达到预定要求后，关闭高压泵，停止压浆施工。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

进一步地，在步骤S1中，预制管桩压浆桩尖的上端焊接固定于首节桩下侧桩端。

进一步地，在步骤S4中，若干个所述出浆口均采用相对于水平面倾斜45°的打孔方式做出，同时保证孔内中心线与所述环形压浆管的中心线相交。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明在不改变现有管桩结构的前提下，通过多节竖向压浆管与后注浆装置中的环形注浆管相配合向桩内压入水泥浆液，其中通过浆液扰流板与出浆口的设置和配合，使得注浆方向向上倾斜一定的角度，基于此能够解决如下技术问题：（1）上部桩侧土体在打桩时会因为打桩而产生扰动，而沿着该注浆方向注入水泥浆液乳能够加固被扰动的土体；（2）能够防止浆液进入管桩端部的孔洞进而降低加固效果；（3）由于管桩截面相比灌注桩小，承载力主要靠桩侧摩擦力，将浆液加固桩侧，能够有效提高桩基承载力；（4）在侧面向上出浆，而非在桩端垂直方向上出浆，能够以较小的压力实现更好的填充效果。

2、本发明在传统预制管桩基础上，通过在管桩节末端安装注浆装置，实现在管桩施工完成后压注高压水泥浆，改善管桩受力性能，低碳环保，能大幅减少管桩设计长度。

3、本发明中使用传统的预制管桩，管桩的设计及生产均无需单独调整生产模具，保证生产成本不增加，同时注浆管数量较少，能够保证较好的经济性且具有工期优势。

附图说明

图1是本发明的预制管桩桩端后压浆装置与预制桩的整体装配结构示意图；

图2是本发明的预制管桩桩端后压浆装置与预制桩的剖面装配结构示意图；

图3是本发明的预制管桩桩端后压浆装置的俯视结构示意图；

图4是图3中预制管桩压浆桩尖的结构示意图；

图5是图2中环形压浆管与竖向压浆管的连接结构示意图；

图6是图2中浆液扰流板的侧剖结构示意图；

图7是图2中浆液扰流板的正视结构示意图；

图8是图1中压浆管护板的正视结构示意图。

图中标记名称：预制管桩压浆桩尖1、环形压浆管2、压浆环道3、压浆管护板4、加劲肋板Ⅰ51、加劲肋板Ⅱ52、竖向压浆管6、连接横管61、弯头62、横连接孔63、浆液扰流板7、斜楔段71、固定段72、出浆口8、预制桩9、出浆间隙10。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。

需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

第一实施例：

本实施例中，对于预制管桩的安装施工技术要求等在此不赘述，重点阐述本发明涉及装置的实施方式；下面将结合图1～8并以直径600mm的预制管桩作为实例来详细说明本发明创造。

请参阅图1～3，本实施例首先公开一种预制管桩桩端后压浆装置，具体包括：预制管桩压浆桩尖1、环形压浆管2以及竖向压浆管6；其中，预制管桩压浆桩尖1安装于预制桩9的底端，且预制管桩压浆桩尖1的桩周外侧连接有压浆环道3，环形压浆管2安装于压浆环道3上，压浆环道3的外侧连接有浆液扰流板7，浆液扰流板7与预制桩9之间隔出一向上倾斜一定角度的出浆间隙10，环形压浆管2的外侧设有若干个与出浆间隙10相对应的出浆口8；竖向压浆管6内置于预制桩9的中心空洞内，且其顶端延伸至地面并且连接压浆设备，竖向压浆管6的底端与环形压浆管2相连通。

请参阅图6～7，浆液扰流板7为厚度10mm的楔形钢板，钢板高度60mm，宽度50mm；其包括斜楔段71以及固定段72，固定段72与压浆环道3的外侧固定连接；斜楔段71一体成型设置于固定段72的上端，由斜楔段71的斜楔面与预制桩9之间相对隔出出浆间隙10。

请参阅图5，竖向压浆管6的底端通过弯头62连接有水平的连接横管61，预制管桩压浆桩尖1上与环形压浆管2相对的一侧设有横连接孔63，连接横管61远离弯头62的一端穿过横连接孔63且与环形压浆管2相连通。

请参阅图1、2、4，上述预制管桩压浆桩尖1为上下端均开口的钢制环形结构，预制管桩压浆桩尖1外径534mm，长度100mm，厚度20mm；预制管桩压浆桩尖1沿钢环桩尖内侧周向设置若干个加劲肋板Ⅰ51，以在预制桩施工过程中保证桩尖结构刚度；每个加劲肋板Ⅰ51均采用厚度20mm，直角边长度分别为50mm和100mm的三角形钢板。

请参阅图3，压浆环道3为钢制环道，压浆环道3、浆液扰流板7以及预制管桩压浆桩尖1之间围成一环形放置槽，放置槽的内侧槽口宽度30～40mm；环形压浆管2环绕埋设于环形放置槽内，因压浆环道3突出管桩外侧，为确保其在施工过程中有足够结构刚度，压浆桩尖1外侧四周固定设置若干个加劲肋板Ⅱ52，压浆环道3的底端抵接于所有加劲肋板Ⅱ52的上侧，每个加劲肋板Ⅱ52均采用厚度20mm，直角边长度44mm的等腰三角形钢板。

本实施例中，环形压浆管2直径566mm，直径32mm，管壁厚2.5mm；若干个出浆口8等角度且均分设置于环形压浆管2的上侧，其中出浆口8的数量不少于4个，出浆口8的开孔直径12mm且其孔口外侧通过橡胶套密封。

请参阅图1、2、8，竖向压浆管6的管径32mm，壁厚2.5mm；连接横管61下方设置与预制管桩压浆桩尖1桩端固定连接的压浆管护板4，以支撑连通竖向压浆管6以及环形压浆管2的连接横管61及弯头62，压浆管护板4采用60x60的角铁板。

第二实施例：

本实施例还公开一种基于上述装置的压浆施工方法，具体包括如下的步骤：

步骤S1：将所述压浆装置整体与预制管桩首节桩桩端连接；其中预制管桩压浆桩尖1的上端固定于首节桩下侧桩端；竖向压浆管6一端与环形压浆管2相连接，其另一端通过预制桩中心开孔引出首节桩上侧桩端；

步骤S2：将首节预制管桩打入桩位；在安装下节管桩前，预先在下节管桩内固定第二节竖向压浆钢管，所述下节管桩接桩的同时将竖向压浆管6的顶端与第二节竖向压浆钢管相连接；

步骤S3：按照步骤S2的方法依次施工其余节预制管桩，其中竖向压浆管6的顶端向上依次连接多节竖向压浆钢管，直至管桩施工完成；其中，末节竖向压浆钢管的上端通过预制管桩内中心孔洞引出至地面；

步骤S4：通过后压浆设备连接引出地面的末节竖向压浆钢管；启动高压泵，通过多节相连接的竖向压浆钢管将水泥浆压入环形压浆管2中，再通过若干个出浆口8及出浆间隙10将水泥浆压送至预制管桩中，通过高压水泥浆加固桩端周围土体，以实现提高管桩承载力的目的；

步骤S5：待水泥浆液的压入量达到预定要求后，关闭高压泵，停止压浆施工。

作为优选，在步骤S1中，预制管桩压浆桩尖1的上端焊接固定于首节桩下侧桩端。

作为优选，请参阅图5，在步骤S4中，若干个出浆口8均采用相对于水平面倾斜45°的打孔方式做出，同时保证孔内中心线与环形压浆管2的中心线相交，以降低多处打孔对环形压浆管2结构强度的影响。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应作广义的理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是通过中间媒介间接连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，包括：预制管桩压浆桩尖（1）、环形压浆管（2）以及竖向压浆管（6）；其中，所述预制管桩压浆桩尖（1）安装于预制桩（9）的底端，且所述预制管桩压浆桩尖（1）的桩周外侧连接有压浆环道（3），所述环形压浆管（2）安装于压浆环道（3）上，所述压浆环道（3）的外侧连接有浆液扰流板（7），所述浆液扰流板（7）与预制桩（9）之间相对隔出向上倾斜一定角度的出浆间隙（10），所述环形压浆管（2）的外侧设有若干个与出浆间隙（10）相对应的出浆口（8）；所述竖向压浆管（6）内置于预制桩（9）的中心空洞内，且其顶端延伸至地面并且连接压浆设备，所述竖向压浆管（6）的底端与环形压浆管（2）相连通。

2.根据权利要求1所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述预制桩（9）为直径600mm的预制管桩，所述浆液扰流板（7）为厚度10mm的楔形钢板，钢板高度60mm，宽度50mm；其包括斜楔段（71）以及固定段（72），所述固定段（72）与压浆环道（3）的外侧固定连接；所述斜楔段（71）一体成型设置于固定段（72）的上端，由所述斜楔段（71）的斜楔面与预制桩（9）之间相对隔出出浆间隙（10）。

3.根据权利要求2所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述竖向压浆管（6）的底端通过弯头（62）连接有水平的连接横管（61），所述预制管桩压浆桩尖（1）上与环形压浆管（2）相对的一侧设有横连接孔（63），所述连接横管（61）远离弯头（62）的一端穿过横连接孔（63）且与环形压浆管（2）相连通。

4.根据权利要求3所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述预制管桩压浆桩尖（1）为上下端均开口的钢制环形结构，所述预制管桩压浆桩尖（1）外径534mm，长度100mm，厚度20mm；所述预制管桩压浆桩尖（1）沿钢环桩尖内侧周向设置若干个加劲肋板Ⅰ（51），每个所述加劲肋板Ⅰ（51）均采用厚度20mm，直角边长度分别为50mm和100mm的三角形钢板。

5.根据权利要求4所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述压浆环道（3）为钢制环道，所述压浆环道（3）、浆液扰流板（7）以及预制管桩压浆桩尖（1）之间围成一环形放置槽，所述放置槽的内侧槽口宽度30～40mm；所述环形压浆管（2）环绕埋设于环形放置槽内，所述预制管桩压浆桩尖（1）外侧四周固定设置若干个加劲肋板Ⅱ（52），所述压浆环道（3）的底端抵接于所有加劲肋板Ⅱ（52）的上侧，每个所述加劲肋板Ⅱ（52）均采用厚度20mm，直角边长度44mm的等腰三角形钢板。

6.根据权利要求5所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述环形压浆管（2）直径566mm，直径32mm，管壁厚2.5mm；若干个所述出浆口（8）等角度且均分设置于环形压浆管（2）的上侧，其中所述出浆口（8）的数量不少于4个，所述出浆口（8）的开孔直径12mm且其孔口外侧通过橡胶套密封。

7.根据权利要求6所述的一种预制管桩桩端后压浆装置，其特征在于，所述竖向压浆管（6）的管径32mm，壁厚2.5mm；所述连接横管（61）下方设置与预制管桩压浆桩尖（1）桩端固定连接的压浆管护板（4），以支撑连通竖向压浆管（6）以及环形压浆管（2）的连接横管（61）及弯头（62）；所述压浆管护板（4）采用60x60的角铁板。

8.一种基于权利要求1～7任意一项所述压浆装置的压浆施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将所述压浆装置整体与预制管桩首节桩桩端连接；其中所述预制管桩压浆桩尖（1）的上端固定于首节桩下侧桩端；所述竖向压浆管（6）一端与环形压浆管（2）相连接，其另一端通过预制桩中心开孔引出首节桩上侧桩端；

S2：将首节预制管桩打入桩位；在安装下节管桩前，预先在下节管桩内固定第二节竖向压浆钢管，所述下节管桩接桩的同时将竖向压浆管（6）的顶端与第二节竖向压浆钢管相连接；

S3：按照步骤S2的方法依次施工其余节预制管桩，其中所述竖向压浆管（6）的顶端向上依次连接多节竖向压浆钢管，直至管桩施工完成；其中，末节竖向压浆钢管的上端通过预制管桩内中心孔洞引出至地面；

S4：通过后压浆设备连接引出地面的末节竖向压浆钢管；启动高压泵，通过多节相连接的竖向压浆钢管将水泥浆压入所述环形压浆管（2）中，再通过若干个所述出浆口（8）及出浆间隙（10）将水泥浆压送至预制管桩的桩侧部；

S5：待水泥浆液的压入量达到预定要求后，关闭高压泵，停止压浆施工。

9.根据权利要求8所述的压浆施工方法，其特征在于，在步骤S1中，预制管桩压浆桩尖（1）的上端焊接固定于首节桩下侧桩端。

10.根据权利要求8所述的压浆施工方法，其特征在于，在步骤S4中，若干个所述出浆口（8）均采用相对于水平面倾斜45°的打孔方式做出，同时保证孔内中心线与所述环形压浆管（2）的中心线相交。

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