CN114351689A - 一种智能化控制的灌注桩后注浆系统及其施工控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种智能化控制的灌注桩后注浆系统及其施工控制方法，包括桩侧桩端后注浆装置和后注浆智能控制系统，桩侧桩端后注浆装置包括桩侧封浆装置和桩端挤压注浆装置，桩侧封浆装置设置于灌注桩的钢筋笼的外侧面；桩端挤压注浆装置的上端面与钢筋笼的底端固定连接，桩端挤压注浆装置的下端面在钢筋笼沉放过程中与桩底沉渣相抵；后注浆智能控制系统位于地表上，且桩侧桩端后注浆系统的高压注浆泵和液压站通过无线数据传输方法与后注浆智能控制系统的中控仪和物联网平台连接；本发明的有益效果为：桩侧注浆和桩端顶压注浆的施工过程能够通过后注浆智能控制系统进行定量精准控制，从而提高后注浆的施工质量和质量的稳定性。
Description
技术领域
本发明属于桩基工程技术领域，尤其涉及一种智能化控制的灌注桩后注浆系统及其施工控制方法。
背景技术
目前钢筋混凝土灌注桩已经广泛用于高层建筑、交通工程、市政工程等各种基础设施的基础。但是由于施工工艺本身的局限性，灌注桩在施工过程中不可避免地会在桩底形成一定厚度的沉渣虚土，导致灌注桩的单桩承载力和沉降量不能满足设计要求，造成大量的工程安全隐患。
为解决桩端沉渣导致的单桩承载力降低和沉降量过大的问题，灌注桩施工完成后一般会采用后注浆技术挤压固化桩侧和桩端土体。但是传统后注浆技术的质量不可控，对基桩承载力提高的可靠性较低、离散性较大，主要原因是传统后注浆不能有效控制注入浆液流向与扩散范围，并且由于人为因素和环境因素影响不能精确定量地控制注浆过程参数。因此，为实现后注浆施工的高品质和可控性，智能化控制的灌注桩后注浆系统的开发就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，为钢筋混凝土灌注桩后压浆技术中提供一种智能化控制的灌注桩后注浆系统及其施工控制方法，其操作简单、施工智能化程度高，能够定量可靠地控制桩端顶压桩端沉渣混合物的参数和桩侧与桩端注浆的参数，减少人为和环境因素影响，提高后注浆技术的施工智能化水平和后注浆质量，消除后注浆质量的不可控与不可靠顽疾。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种智能化控制的灌注桩后注浆系统包括桩侧桩端后注浆装置和后注浆智能控制系统，所述桩侧桩端后注浆装置包括桩侧封浆装置和桩端挤压注浆装置，所述桩侧封浆装置设置于灌注桩的钢筋笼的外侧面，并与所述钢筋笼固定连接；所述桩端挤压注浆装置的上端面与钢筋笼的底端固定连接，所述桩端挤压注浆装置的下端面在钢筋笼沉放过程中与桩底沉渣相抵；所述后注浆智能控制系统位于地表上，且所述桩侧桩端后注浆系统的高压注浆泵和液压站通过无线数据传输方法，实现与所述后注浆智能控制系统的中控仪和物联网平台的连接，通过施工前预设施工参数定量定压控制高压注浆泵和液压站，实现对桩底沉渣的设计压缩量和桩侧桩端的高压注浆量进行定量控制。
本发明的有益效果为：采用上述技术方案，与现有技术相比，使得在进行桩侧注浆和桩端顶压注浆的施工过程能够得到后注浆智能控制系统的定量精准控制支持，从而提高后注浆的施工质量和质量的稳定性，最终达到降低工程成本的目的。
作为优选，所述后注浆智能控制系统包括中控仪、物联网平台、参数输入模块、后台制浆系统、注浆控制系统、液压控制系统和数据传输模块，所述中控仪与所述参数输入模块、注浆控制系统、液压控制系统和物联网平台之间均有信号连接，且所述参数输入模块通过无线传输方式将中控仪或物联网平台的后注浆施工前预设参数传输给后台制浆系统、注浆控制系统和液压控制系统；所述注浆控制系统通过数据传输模块与所述高压注浆泵相连，所述液压控制系统通过数据传输模块与所述液压站相连；这样使得后注浆智能控制系统对桩侧注浆、桩端顶压及桩端注浆过程进行智能化精确控制，避免了人为因素和环境因素的影响。
作为优选，所述后台制浆系统包括后台制浆控制模块和制浆后台，后台制浆控制模块根据接收到的设计注浆浆液参数来控制所述制浆后台的材料种类、上料质量、配合比及搅拌要求数据，所述制浆后台的出浆口与高压注浆泵的进浆口固定密封连接；从而保障制浆后台按照预设浆液参数精确控制制浆全过程。
作为优选，所述注浆控制系统包括注浆信息接收模块、注浆指令模块和注浆信息反馈控制模块，所述注浆信息接收模块通过所述数据传输模块接收所述高压注浆泵的实时注浆压力和注浆总量信息，并显示在所述中控仪和所述物联网平台的屏幕上，所述注浆指令模块通过所述数据传输模块向所述高压注浆泵发送注浆调控及终止指令，所述注浆信息反馈控制模块通过比对注浆信息接收模块接收的实时注浆信息与预设终止注浆条件数据，决定是否发出终止注浆指令，从而在桩侧及桩端注浆过程中实现注浆压力与注浆总量的联合控制；这样使得注浆系统能够在保证满足注浆设计要求的前提下自动终止注浆，保证后注浆质量、减少人为与环境干预，并减少注浆材料浪费，最终节省施工成本。
作为优选，所述液压控制系统包括液压信息接收模块、液压指令模块和液压信息反馈控制模块，所述液压信息接收模块通过数据传输模块接收液压站的实时液压压力和进油量，并显示在所述中控仪和所述物联网平台的屏幕上，所述液压指令模块通过所述数据传输模块向所述液压站发送液压控制指令，所述液压信息反馈控制模块通过比对所述液压信息接收模块接收的实时液压数据与预设终止加压条件数据，决定是否发出终止加压指令，从而实现对所述桩端挤压装置的挤压压力和挤压行程的精准控制；同时通过液压控制系统能够精准控制对桩端土体的挤压量，并可用于估算桩端附近的横向裂隙空间体积，为后续桩端注浆总量控制提供估算依据。
作为优选，所述桩侧封浆装置包括注浆囊袋、桩侧竖向注浆管和位于地表的高压注浆泵，所述注浆囊袋呈围绕式布设于所述钢筋笼的外侧，所述桩侧竖向注浆管和所述钢筋笼绑扎固定，所述桩侧竖向注浆管的上端上穿到地面并通过进浆口与高压注浆泵的出浆端相连，所述桩侧竖向注浆管的下端伸入至所述注浆囊袋的内腔，并通过出浆口与所述注浆囊袋的内腔相连通，且所述桩侧竖向注浆管与所述注浆囊袋的交接处采用固定密封连接；这样使得注浆囊袋在注入浆液后，可以挤扩上行所在位置处的桩径，并封堵注浆囊袋以下的桩侧空间，为后续桩端注浆浆液提供可控的上行注浆通道和扩散路径。
作为优选，所述注浆囊袋的边缘处设置有固定卡扣，通过所述固定卡扣将所述注浆囊袋的上下端与钢筋笼固定，并通过横向锁紧带将所述注浆囊袋捆绑于所述钢筋笼的外径周围；采用固定卡扣便于注浆囊袋与钢筋笼的固定，通过横向锁紧带可进一步提升注浆囊袋与钢筋笼的固定之后的牢固度。
作为优选，所述桩端挤压注浆装置包括桩端挤压装置、竖向液压油管、环形注浆管、桩端竖向注浆管和位于地表的高压注浆泵，所述桩端竖向注浆管和所述钢筋笼绑扎在一起，所述桩端竖向注浆管的上端上穿到地面并通过进浆口与所述高压注浆泵的出口端相连，所述桩端竖向注浆管的下端通过出浆口与所述环形注浆管连接，所述环形注浆管布设于桩端挤压装置的底部周围；所述桩端挤压装置包括一个或多个挤压单元和两块固定板，所述固定板中心设有通孔且截面为环形状，所述挤压单元位于呈上下分布的两块所述固定板之间，并与所述固定板固定连接；与液压站出口端相连的竖向液压油管和一个或多个挤压单元柔性密封连接，当液压站通过竖向液压油管向挤压单元加压时，位于下方的所述固定板将沿灌注桩轴向向下挤压桩端沉渣混合物，使得灌注桩的桩端产生横向裂隙空间；这样在桩端沉渣混合物被挤密压实之后，可以通过环形注浆管高压注浆填充桩端顶开的横向裂隙，并使得桩端注浆浆液沿着可控的注浆通道和扩散路径有效地压实桩侧土体，并形成完整的灌注桩注浆体。
作为优选，所述高压注浆泵的出浆口连接有三通接头，所述三通接头的两个出浆口分别和桩侧竖向注浆管与桩端竖向注浆管的进浆口连通，且两个出浆口分别安装有阀门开关；这样使得一个高压注浆泵可以同时为桩侧和桩端提供注浆施工。
一种采用如上述所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统的施工控制方法，包括如下步骤：
S1、将桩侧封浆装置和桩端挤压注浆装置分别固定连接于钢筋笼的外侧和底部，并将焊接好的钢筋笼平稳吊放入桩孔内；
S2、插入混凝土导管，向桩孔内浇筑桩身混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩；
S3、桩身混凝土浇筑完成12～24小时后，使用清水对环形注浆管进行开塞，破开注浆口附近的桩身混凝土；
S4、在所述后注浆智能控制系统的中控仪或物联网平台中输入预设制浆、注浆和顶压参数，并通过参数输入模块将预设参数传输给后台制浆系统、注浆控制系统和液压控制系统；
S5、所述灌注桩养护1～3天后，连接所述高压注浆泵和所述桩侧竖向注浆管，所述注浆指令发送模块发送启动指令启动高压注浆泵，通过桩侧竖向注浆管将高压水泥浆注入桩侧封浆装置的注浆囊袋中，注浆控制系统实时监测桩侧注浆过程，桩侧注浆总量达到预设值时，注浆指令发送模块发送注浆终止指令终止桩侧注浆；
S6、连接所述液压站和所述竖向液压油管，所述液压指令发送模块发送启动指令启动液压站，使得桩端挤压装置沿灌注桩轴向向下挤密压实桩底的混凝土和沉渣混合物，并在灌注桩的底部桩段形成横向裂隙空间，液压控制系统实时监测桩端顶压过程，当液压压力和液压油量达到预设值时，液压指令发送模块发送顶压终止指令终止桩端顶压；
S7、连接高压注浆泵和桩端竖向注浆管，注浆指令模块发送启动指令启动高压注浆泵，通过桩端竖向注浆管将高压水泥浆注入桩端附近顶开的横向裂隙中，之后高压浆液沿桩身向上返浆，注浆控制系统实时监测桩端注浆过程，桩端注浆总量和注浆压力均达到预设值时，注浆指令发送模块发送注浆终止指令终止桩端注浆，完成智能化后注浆施工。
本发明的智能化施工控制方法，具有如下优点：
1、通过液压控制模块可以定量控制桩端混凝土和沉渣混合物的挤密压实量，按需提高桩端土体的强度，从而更加合理地控制灌注桩单桩承载力提高程度与基桩沉降量降低幅度；
2、注浆控制模块可以定量控制桩侧和桩端注浆过程，桩侧封浆部分的注浆量可根据注浆囊袋的内腔体积进行精确控制，桩端顶压和注浆过程可根据预先设计的顶压行程、注浆压力和注浆量进行控制，从而更好地根据设计要求完成后注浆施工；
3、应用智能化控制系统，可以在整个后注浆施工过程中可以避免人为和环境因素的干扰，减少后注浆施工质量的不可控和离散性，同时降低灌注桩的施工成本
4、适用于多种类型灌注桩的后注浆施工，包括钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、夯扩灌注桩及旋挖桩等。
附图说明
图1是本发明的智能化控制的灌注桩后注浆装置结构示意图。
图2是本发明的桩侧桩端后注浆装置结构示意图。
图3是本发明的后注浆智能控制系统模块连接示意图。
图4是本发明的桩侧桩端后注浆装置所形成的注浆增强层结构示意图。
图5是本发明的环形注浆管上的单向阀结构示意图。
图6是本发明的注浆囊袋结构示意图。
图7是本发明的卷筒型的注浆囊袋结构示意图。
图8是本发明的圆环柱体型的注浆囊袋结构示意图。
图9是本发明的多个挤压单元在固定板上的结构示意图。
图10是图9的A-A剖面结构示意图。
图11是本发明的多个挤压单元在固定板上的结构示意图。
图12是图11的B-B剖面结构示意图。
图13是本发明的单个挤压单元在固定板上的结构示意图。
图14是图13的C-C剖面结构示意图。
附图中的标号分别为：1、桩侧桩端后注浆装置；2、后注浆智能控制系统；3、液压站；4、桩端挤压注浆装置；5、桩侧封浆装置；6、桩端竖向注浆管；7、环形注浆管；8、灌注桩；9、高压注浆泵；10、钢筋笼；11、桩侧竖向注浆管；12、竖向液压油管；14、参数输入模块；15、注浆控制系统；16、液压控制系统；17、数据传输模块；18、中控仪；19、物联网平台；20、后台制浆系统；21、后台制浆控制模块；22、制浆后台；23、横向锁紧带；24、注浆囊袋；25、桩端挤压装置；26、三通接头；27、阀门开关；28、注浆孔；29、橡胶套；30、单向阀；31、桩侧封浆段；32、注浆增强层；41、固定板；42、挤压单元；51、外布层；52、固定卡扣；53、内布层；151、注浆数据接收模块；152、注浆指令发送模块；153、注浆数据反馈控制模块；161、液压数据接收模块；162、液压指令发送模块；163、液压数据反馈控制模块。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明做详细的介绍：如附图1至12所示，本发明包括桩侧桩端后注浆装置1和后注浆智能控制系统2，桩侧桩端后注浆装置1包括桩侧封浆装置5和桩端挤压注浆装置4，桩侧封浆装置5设置于灌注桩8的钢筋笼10的外侧面，并与钢筋笼10固定连接；桩端挤压注浆装置4的上端面与钢筋笼10的底端固定连接，桩端挤压注浆装置4的下端面在钢筋笼10沉放过程中与桩底沉渣相抵；并通过桩端挤压注浆装置4的挤压组件轴向向下顶推挤密压实桩底沉渣混合物；桩侧封浆装置5通过压浆后在钢筋笼10外侧形成桩侧封浆段31，并通过桩端挤压注浆装置4的注浆组件对灌注桩8的桩端和桩侧封浆段31以下的桩侧范围进行高压注浆且在桩底面和桩侧面形成注浆增强层32；后注浆智能控制系统2位于地表上，且桩侧桩端后注浆装置1的高压注浆泵9和液压站3通过无线数据传输方法，实现与后注浆智能控制系统2的中控仪18和物联网平台19的互联互通，通过施工前预设施工参数精准定量定压控制高压注浆泵9和液压站3，实现对桩底沉渣的设计压缩量和桩侧桩端的高压注浆量进行定量控制；这样使得在进行桩侧注浆和桩端顶压注浆的施工过程能够通过后注浆智能控制系统2进行定量精确地控制，提高后注浆的施工质量和质量的稳定性，最终达到降低工程成本的目的。
后注浆智能控制系统2包括中控仪18、物联网平台19、参数输入模块14、后台制浆系统20、注浆控制系统15、液压控制系统16和数据传输模块17，中控仪18与参数输入模块14、注浆控制系统15、液压控制系统16和物联网平台19之间均有信息互通，且参数输入模块14通过无线传输方式将中控仪18或物联网平台19的后注浆施工前预设参数传输给后台制浆系统20、注浆控制系统15和液压控制系统16；注浆控制系统15通过数据传输模块17与高压注浆泵9相连，液压控制系统16通过数据传输模块17与液压站3相连。
后台制浆系统20包括后台制浆控制模块21和制浆后台22，后台制浆控制模块21根据接收到的设计注浆浆液参数来控制制浆后台22的材料种类、上料质量、配合比及搅拌数据，制浆后台22的出浆口与高压注浆泵9的进浆口连接。
注浆控制系统15包括注浆数据接收模块151、注浆指令发送模块152和注浆数据反馈控制模块153，注浆数据接收模块151通过数据传输模块17接收高压注浆泵9的实时注浆压力和注浆总量信息，并显示在中控仪18和物联网平台19的屏幕上，注浆指令发送模块152通过数据传输模块17向高压注浆泵9发送注浆调控及终止指令，注浆数据反馈控制模块153通过比对注浆数据接收模块151接收的实时注浆信息与预设终止注浆条件数据，决定是否发出终止注浆指令，从而在桩侧及桩端注浆过程中实现注浆压力与注浆总量的联合控制。
液压控制系统16包括液压数据接收模块161、液压指令发送模块162和液压数据反馈控制模块163，液压数据接收模块161通过数据传输模块17接收液压站3的实时液压压力和进油量，并显示在中控仪18和物联网平台19的屏幕上，液压指令发送模块162通过数据传输模块17向液压站3发送液压控制指令，液压数据反馈控制模块163通过比对液压数据接收模块161接收的实时液压数据与预设终止加压条件数据，决定是否发出终止加压指令，从而实现对桩端挤压装置25的挤压压力和挤压行程控制。
桩侧封浆装置5包括注浆囊袋24、桩侧竖向注浆管11和位于地表的高压注浆泵9，注浆囊袋24呈围绕式布设于钢筋笼10的外侧，桩侧竖向注浆管11和钢筋笼10绑扎固定，桩侧竖向注浆管11的上端上穿到地面并通过进浆口与高压注浆泵9的出浆端相连，桩侧竖向注浆管11的下端伸入至注浆囊袋24的内腔，并通过出浆口与注浆囊袋24的内腔相连通，且桩侧竖向注浆管11与注浆囊袋24的交接处采用固定密封连接；这样可以保证注浆囊袋24的密封性，防止在灌注桩8灌注混凝土时，混凝土灰浆进入注浆囊袋24。首先向桩侧封浆装置5的注浆囊袋24中控量注浆，形成桩侧封浆段31，然后桩端挤压装置25挤压桩端沉渣和混凝土的混合物，在桩端附近形成横向裂隙空间，再通过桩端挤压注浆装置4高压注浆填充横向裂隙，并高压浆液沿桩侧向上返浆，挤压固化桩端土体和桩侧封浆段以下的桩侧土体，最终达到提高基桩承载力和降低基桩沉降量的目的。
注浆囊袋24的边缘处设置有固定卡扣52，并通过固定卡扣52将注浆囊袋24的上下端与钢筋笼10固定，并通过横向锁紧带23将注浆囊袋24捆绑于钢筋笼10的外径周围；注浆囊袋24上下端之间的长度为1m～12m，注浆囊袋24的外形为圆环柱体型或者卷筒型，在高压注浆后，环形的注浆囊袋24的外径比灌注桩8的外径大200mm～500mm，且注浆囊袋24的底部距离桩端距离为5m～20m；注浆囊袋24为封闭式囊袋并由外层布51和内层布53缝制而成，且外层布51和内层布53均为土工布。
桩端挤压注浆装置4包括桩端挤压装置25、竖向液压油管12、环形注浆管7、桩端竖向注浆管6和位于地表的高压注浆泵9，桩端竖向注浆管6和钢筋笼10绑扎在一起，桩端竖向注浆管6的上端上穿到地面并通过进浆口与高压注浆泵9的出口端相连，桩端竖向注浆管6的下端通过出浆口与环形注浆管7连接，环形注浆管7布设于桩端挤压装置25的底部周围，其套接在挤压单元42的外侧；桩端挤压装置25包括一个或多个挤压单元42和两块固定板41，固定板41中心设有通孔且截面为环形状，挤压单元42位于呈上下分布的两块固定板41之间，并与固定板41固定连接；与液压站3出口端相连的竖向液压油管12和一个或多个挤压单元42柔性密封连接，当液压站3通过竖向液压油管12向挤压单元42加压时，位于下方的固定板41将沿灌注桩8轴向向下挤压桩端沉渣混合物，使得灌注桩8的桩端产生横向裂隙空间。
环形注浆管7的侧壁上开有多个沿周边均匀分布的注浆孔28，注浆孔28朝向于桩孔侧壁，注浆孔28外侧套有橡胶套29并形成单向阀30；通过高压注浆，注浆浆液经过注浆孔28可以向单向阀30外部单向喷浆，实现桩端底部高压注浆。
挤压单元42为带有柔性折叠式的压力盒或为千斤顶，挤压单元42在未加压时是处于压缩状态；如附图13、14所示，当挤压单元42为一个时，此时采用的挤压单元42为带有柔性折叠式的环形压力盒；如附图9至12所示，当挤压单元42为多个时，此时采用的挤压单元42为带有柔性折叠式的圆形压力盒或为千斤顶，并呈环绕式等均分布在两块固定板41之间。
高压注浆泵9的出浆口连接有三通接头26，三通接头26的两个出浆口分别和桩侧竖向注浆管11与桩端竖向注浆管6的进浆口连通，且两个出浆口分别装有阀门开关27；桩侧注浆时，打开和桩侧竖向注浆管11连接的阀门开关，关闭和桩端竖向注浆管6连接的阀门开关，桩端注浆时，打开和桩端竖向注浆管6连接的阀门开关，关闭和桩侧竖向注浆管11连接的阀门开关；这样使得一个高压注浆泵9可以同时为桩侧和桩端提供注浆施工。
一种智能化控制的灌注桩后注浆系统的施工控制方法，包括如下步骤：
S1、将桩侧封浆装置5和桩端挤压注浆装置4分别固定连接于钢筋笼10的外侧和底部，并将焊接好的钢筋笼10平稳吊放入桩孔内；
S2、插入混凝土导管，向桩孔内浇筑桩身混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩8；
S3、桩身混凝土浇筑完成12～24小时后，使用清水对环形注浆管7上的单向阀30进行开塞，破开注浆孔28附近的桩身混凝土；
S4、在后注浆智能控制系统2的中控仪18或物联网平台19中输入预设制浆、注浆和顶压参数，并通过参数输入模块14将预设参数传输给后台制浆系统20、注浆控制系统15和液压控制系统16；
S5、灌注桩8养护1～3天后，连接高压注浆泵9和桩侧竖向注浆管11，注浆指令发送模块152发送启动指令启动高压注浆泵9，通过桩侧竖向注浆管11将高压水泥浆注入桩侧封浆装置5的注浆囊袋24中，注浆控制系统15实时监测桩侧注浆过程，桩侧注浆总量达到预设值时，注浆指令发送模块152发送注浆终止指令终止桩侧注浆，保证注浆囊袋24完全撑开，充分挤密压实桩侧土体；
S6、连接液压站3和竖向液压油管12，液压指令发送模块162发送启动指令启动液压站3，使得桩端挤压装置25沿灌注桩8轴向向下挤密压实桩底的混凝土和沉渣混合物，并在灌注桩8的底部桩段形成横向裂隙空间，液压控制系统16实时监测桩端顶压过程，当液压压力和液压油量达到预设值时，液压指令发送模块162发送顶压终止指令终止桩端顶压；
S7、连接高压注浆泵9和桩端竖向注浆管6，注浆指令发送模块152发送启动指令启动高压注浆泵9，通过桩端竖向注浆管6将高压水泥浆注入桩端附近顶开的横向裂隙中，高压浆液并沿桩身向上返浆，注浆控制系统15实时监测桩端注浆过程，桩端注浆总量和注浆压力均达到预设值时，注浆指令发送模块152发送注浆终止指令终止桩端注浆，完成智能化后注浆施工。具体注浆过程为：启动高压注浆泵9，向环形注浆管7中注入高压水泥浆，并通过单向阀30向外喷射填充横向裂隙空间，注入过程采用注浆量和注浆压力联合控制，在高压作用下，注入的水泥浆还将沿桩侧向上返浆，由于桩侧封浆段31的存在，高压水泥浆将会进一步挤密压实桩侧土体，并充满桩侧封浆段31以下的桩侧空间，从而形成注浆增强层32。
实施例1
该实施例为一根钻孔灌注桩，桩长为30m，桩径为600mm，钢筋笼10的外径为500mm；桩端持力层为密实粉土，极限端阻力标准值为1000kPa。
利用本发明智能化控制的灌注桩后注浆系统，1个注浆囊袋24的长度为2m，外径为800mm，比桩径大200mm，注浆囊袋24的底端距离桩端高度为10m，注浆囊袋24的上下端与钢筋笼10固定在一起，桩侧竖向注浆管11的下端开口与注浆囊袋24的内腔密封连通，上部开口和高压注浆泵9连接。
如附图9、图10所示，本实施例中桩端挤压装置25的挤压单元42为三个直径为90mm的柔性折叠式压力盒，柔性折叠式挤压单元42的周侧为褶皱状，在加压过程中可以逐渐伸长，挤压单元42的上下端面和上下2个固定板41通过螺栓连接固定，固定板41为环形钢板，直径为500mm，且中心设有直径为300mm的圆形返浆孔。
本实施例中注浆囊袋24为卷筒型，如附图7所示，由双层土工布制成，外层布和内层布的尺寸相同，且外层布上缝制有沿周边均匀分布的固定卡扣52，固定卡扣52为空心铁环，卷筒型注浆囊袋24的缝制方法为先将外层布和内层布上下平铺在一起，并缝制住四边保证密封性，将缝制好的注浆囊袋24环绕包裹在钢筋笼10的预设深度，用铁丝穿过包裹接缝处的固定卡扣52并与钢筋笼10固定，横向锁紧带23将注浆囊袋24捆绑于钢筋笼10的周围。
本实施例中注浆囊袋24的注浆采用注浆总量控制，注浆囊袋24的注浆总量取决于注浆囊袋24封闭内腔的体积，本实施例中的注浆囊袋24的注浆总量为0.61m3。
本实施例中桩端挤压装置25的液压加载总体积为1.91升，桩端挤压装置25所需的最大加载压力取决于桩端岩土的极限端阻力标准值；根据桩基设计，本实施例中的灌注桩8的极限端阻力标准值为290kN，本实施例中的桩端挤压装置25的最大加载压力选取15MPa可以满足要求。
本实施例中桩端挤压装置25轴向向下顶压桩端土的高度为100mm，也即横向裂缝高度为100mm，桩端注浆采用注浆总量和注浆压力联合控制方法，桩端注浆总量取决于桩端向下顶压产生的横向裂隙的体积和高压浆液沿桩侧向上返浆的体积，浆液上返的高度为注浆囊袋24的底端到桩端的高度，为10m；根据桩基设计，本实施例中的桩端注浆总量为1.38m3，注浆压力为4MPa。
本实施例中本实施例中参数输入模块14在后注浆施工前输入预设注浆和顶压参数：桩侧注浆总量为0.61m3，桩端顶压压力为15MPa，桩端注浆总量为1.38m3，桩端注浆压力为4MPa。
实施例2
实施例2为本发明的桩侧封浆装置5和桩端挤压注浆装置4的另一种实现方式，本实施例采用和实施例1相同的基桩设计参数，本实施例不再重复描述与实施例1相似的构成部分。
本实施例与实施例1的区别在于，如附图11、图12所示，本实施例中桩端挤压装置25的挤压单元42选用圆柱形千斤顶，千斤顶的数目为4个，外径为70mm。
注浆囊袋24为圆环柱体型，如附图8所示，缝制方式为先缝制出环形的外层布51和内层布53，再缝制外层布51和内层布53的上下端，形成密封的注浆囊袋24，注浆囊袋24的长度为6m，外径为800mm。
本发明不局限于上述实施方式，不论在其形状或材料构成上作任何变化，凡是采用本发明所提供的结构设计，都是本发明的一种变形，均应认为在本发明保护范围之内。
Claims (10)
1.一种智能化控制的灌注桩后注浆系统，包括桩侧桩端后注浆装置(1)和后注浆智能控制系统(2)，其特征在于：所述桩侧桩端后注浆装置(1)包括桩侧封浆装置(5)和桩端挤压注浆装置(4)，所述桩侧封浆装置(5)设置于灌注桩(8)的钢筋笼(10)的外侧面，并与所述钢筋笼(10)固定连接；所述桩端挤压注浆装置(4)的上端面与钢筋笼(10)的底端固定连接，所述桩端挤压注浆装置(4)的下端面在钢筋笼(10)沉放过程中与桩底沉渣相抵；所述后注浆智能控制系统(2)位于地表上，且所述桩侧桩端后注浆装置(1)的高压注浆泵(9)和液压站(3)通过无线数据传输方法，实现与所述后注浆智能控制系统(2)的中控仪(18)和物联网平台(19)连接，通过施工前预设施工参数定量定压控制高压注浆泵(9)和液压站(3)，实现对桩底沉渣混合物的设计压缩量和桩侧桩端的高压注浆量进行定量控制。
2.根据权利要求1所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述后注浆智能控制系统(2)包括中控仪(18)、物联网平台(19)、参数输入模块(14)、后台制浆系统(20)、注浆控制系统(15)、液压控制系统(16)和数据传输模块(17)，所述中控仪(18)与参数输入模块(14)、所述注浆控制系统(15)、液压控制系统(16)和物联网平台(19)之间均有信号连接，且所述参数输入模块(14)通过无线传输方式将中控仪(18)或物联网平台(19)的后注浆施工前预设参数传输给后台制浆系统(20)、注浆控制系统(15)和液压控制系统(16)；所述注浆控制系统(15)通过数据传输模块(17)与所述高压注浆泵(9)相连，所述液压控制系统(16)通过数据传输模块(17)与所述液压站(3)相连。
3.根据权利要求2所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述后台制浆系统(20)包括后台制浆控制模块(21)和制浆后台(22)，后台制浆控制模块(21)根据接收到的设计注浆浆液参数来控制所述制浆后台(22)的材料种类、上料质量、配合比及搅拌数据，所述制浆后台(22)的出浆口与高压注浆泵(9)的进浆口连接。
4.根据权利要求2所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述注浆控制系统(15)包括注浆数据接收模块(151)、注浆指令发送模块(152)和注浆数据反馈控制模块(153)，所述注浆数据接收模块(151)通过所述数据传输模块(17)接收所述高压注浆泵(9)的实时注浆压力和注浆总量信息，并显示在所述中控仪(18)和所述物联网平台(19)的屏幕上，所述注浆指令发送模块(152)通过所述数据传输模块(17)向所述高压注浆泵(9)发送注浆调控及终止指令，所述注浆数据反馈控制模块(153)通过比对注浆数据接收模块(151)接收的实时注浆信息与预设终止注浆条件数据，决定是否发出终止注浆指令，从而在桩侧及桩端注浆过程中实现注浆压力与注浆总量的联合控制。
5.根据权利要求2所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述液压控制系统(16)包括液压数据接收模块(161)、液压指令发送模块(162)和液压数据反馈控制模块(163)，所述液压数据接收模块(161)通过数据传输模块(17)接收液压站(3)的实时液压压力和进油量，并显示在所述中控仪(18)和所述物联网平台(19)的屏幕上，所述液压指令发送模块(162)通过所述数据传输模块(17)向所述液压站(3)发送液压控制指令，所述液压数据反馈控制模块(163)通过比对所述液压数据接收模块(161)接收的实时液压数据与预设终止加压条件数据，决定是否发出终止加压指令，从而实现对所述桩端挤压装置(25)的挤压压力和挤压行程的控制。
6.根据权利要求1所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述桩侧封浆装置(5)包括注浆囊袋(24)、桩侧竖向注浆管(11)和位于地表的高压注浆泵(9)，所述注浆囊袋(24)呈围绕式布设于所述钢筋笼(10)的外侧，所述桩侧竖向注浆管(11)和所述钢筋笼(10)绑扎固定，所述桩侧竖向注浆管(11)的上端上穿到地面并通过进浆口与高压注浆泵(9)的出浆端相连，所述桩侧竖向注浆管(11)的下端伸入至所述注浆囊袋(24)的内腔，并通过出浆口与所述注浆囊袋(24)的内腔相连通，且所述桩侧竖向注浆管(11)与所述注浆囊袋(24)的交接处采用固定密封连接。
7.根据权利要求6所述的用于灌注桩桩侧封浆及桩端挤压注浆系统，其特征在于：所述注浆囊袋(24)的边缘处设置有固定卡扣(52)，并通过所述固定卡扣(52)将所述注浆囊袋(24)的上下端与钢筋笼(10)固定，并通过横向锁紧带(23)将所述注浆囊袋(24)捆绑于所述钢筋笼(10)的外径周围。
8.根据权利要求1所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述桩端挤压注浆装置(4)包括桩端挤压装置(25)、竖向液压油管(12)、环形注浆管(7)、桩端竖向注浆管(6)和位于地表的高压注浆泵(9)，所述桩端竖向注浆管(6)和所述钢筋笼(10)绑扎在一起，所述桩端竖向注浆管(6)的上端上穿到地面并通过进浆口与所述高压注浆泵(9)的出口端相连，所述桩端竖向注浆管(6)的下端通过出浆口与所述环形注浆管(7)连接，所述环形注浆管(7)布设于桩端挤压装置(25)的底部周围；所述桩端挤压装置(25)包括一个或多个挤压单元(42)和两块固定板(41)，所述固定板(41)中心设有通孔且截面为环形状，所述挤压单元(42)位于呈上下分布的两块所述固定板(41)之间，并与所述固定板(41)固定连接；与液压站(3)出口端相连的竖向液压油管(12)和一个或多个挤压单元(42)柔性密封连接，当液压站(3)通过竖向液压油管(12)向挤压单元(42)加压时，位于下方的所述固定板(41)将沿灌注桩(8)轴向向下挤压桩端沉渣混合物，使得灌注桩(8)的桩端产生横向裂隙空间。
9.根据权利要求1所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统，其特征在于：所述高压注浆泵(9)的出浆口连接有三通接头(26)，所述三通接头(26)的两个出浆口分别和桩侧竖向注浆管(11)与桩端竖向注浆管(6)的进浆口连通，且两个出浆口分别装有阀门开关(27)。
10.一种采用如权利要求1至9任意一项所述的智能化控制的灌注桩后注浆系统的施工控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1、将桩侧封浆装置(5)和桩端挤压注浆装置(4)分别固定连接于钢筋笼(10)的外侧和底部，并将焊接好的钢筋笼(10)平稳吊放入桩孔内；
S2、插入混凝土导管，向桩孔内浇筑桩身混凝土，形成钢筋混凝土灌注桩(8)；
S3、桩身混凝土浇筑完成12～24小时后，使用清水对环形注浆管(7)进行开塞，破开注浆口附近的桩身混凝土；
S4、在所述后注浆智能控制系统(2)的中控仪(18)或物联网平台(19)中输入预设制浆、注浆和顶压参数，并通过参数输入模块(14)将预设参数传输给后台制浆系统(20)、注浆控制系统(15)和液压控制系统(16)；
S5、所述灌注桩(8)养护1～3天后，连接所述高压注浆泵(9)和所述桩侧竖向注浆管(11)，所述注浆指令发送模块(152)发送启动指令启动高压注浆泵(9)，通过桩侧竖向注浆管(11)将高压水泥浆注入桩侧封浆装置(5)的注浆囊袋(24)中，注浆控制系统(15)实时监测桩侧注浆过程，桩侧注浆总量达到预设值时，注浆指令发送模块(152)发送注浆终止指令终止桩侧注浆；
S6、连接所述液压站(3)和所述竖向液压油管(12)，所述液压指令发送模块(162)发送启动指令启动液压站(3)，使得桩端挤压装置(25)沿灌注桩(8)轴向向下挤密压实桩底的混凝土和沉渣混合物，并在灌注桩(8)的底部桩段形成横向裂隙空间，液压控制系统(16)实时监测桩端顶压过程，液压压力和进油量达到预设值时，液压指令发送模块(162)发送顶压终止指令终止桩端顶压；
S7、连接高压注浆泵(9)和桩端竖向注浆管(6)，注浆指令发送模块(152)发送启动指令启动高压注浆泵(9)，通过桩端竖向注浆管(6)将高压水泥浆注入桩端附近顶开的横向裂隙中，高压浆液沿桩身向上返浆，注浆控制系统(15)实时监测桩端注浆过程，桩端注浆总量和注浆压力均达到预设值时，注浆指令发送模块(152)发送注浆终止指令终止桩端注浆，完成智能化后注浆施工。
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