CN115613580A - 灌注桩单注浆管及复合式后注浆方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种灌注桩单注浆管及复合式注浆方法，属于桩基工程施工技术领域。灌注桩单注浆管包括本体(4)和注浆封孔器，本体(4)下端设有桩底注浆阀(8)、侧壁上间隔设有侧注浆孔；注浆封孔器置于本体(4)内，注浆封孔器包括内芯注浆管(2)、橡胶膨胀管(5)和单向压力阀(7)。注浆方法包括步骤：a、将灌注桩单注浆管置于钢筋笼内；b、将内芯注浆管(2)与高压注浆泵连接，对桩底注浆；c、完成后，降低注浆压力，提升注浆封孔器至侧注浆孔上方；d、继续加压，注浆封孔器再次工作；e、重复步骤c和d。采用单根注浆管节约了材料成本，也提升了施工速度。解决了需要多根注浆管才能实现桩底和桩侧的注浆，施工造价高的问题。
Description
技术领域
本发明公开了一种灌注桩单注浆管及复合式注浆方法，属于桩基工程施工技术领域。
背景技术
随着我国的高层建筑迅速发展，对地基承载力的要求也越来越高，基础形式一般采取灌注桩(包括人工灌注桩、钻孔桩、冲孔桩等)基础，为了满足设计要求，灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层，桩长和桩径尺寸往往做的很大，使得地下部分的造价在整个工程总造价中占有较大的份额，同时，由于桩很长，给施工造成很大的困难，质量难于保证。
针对这一施工难题，现今采用的后注浆技术，即在桩内预埋注浆管，并在灌注桩混泥土终凝到一定强度后通过预埋的注浆管，用高压注浆泵以一定的压力将预定水灰比的水泥浆压入桩底端和桩侧壁，对桩底沉渣、桩端持力层及桩侧泥皮起到渗透、劈裂、充填、压密和固结的作用，以此来提高桩的承载力，缩短桩长，减小桩径，节省造价，减少地基变形。
然而灌注桩后注浆技术作为一项新的施工技术，在设计施工中还未形成统一的设计、施工技术规范，特别是在后注浆的注浆方式选择上，存在多种形式。目前应用较多的是桩侧注浆、桩端注浆以及桩端桩侧复合式注浆。在复杂地质情况下复合式注浆对桩基承载力的提升最为显著，也是目前设计最为普遍的一种注浆方式。本国专利(专利号：202210138744.4)公开了名称为一种提高灌注桩后注浆质量的装置及施工方法，即是采用桩底、桩侧同时注浆的复合式注浆方式，该注浆方式虽能大幅提高桩基承载力，但其采用第一注浆管、第二注浆管才能实现桩底、桩侧的注浆，此方法增加了注浆管预埋安装量，增加了施工造价以及施工时间。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有现有技术需要多根注浆管才能实现桩底和桩侧的注浆，施工造价高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：灌注桩单注浆管，包括本体，所述本体的下端设置有桩底注浆阀、本体侧壁上间隔设置有若干侧注浆孔，且孔口处设置有桩侧注浆阀；还包括注浆封孔器，注浆封孔器包括依次连接的内芯注浆管、橡胶膨胀管和单向压力阀，且单向压力阀的工作压力大于膨胀管的膨胀压力，且注浆封孔器置于本体内，单向压力阀靠桩底注浆阀设置。
其中，上述装置中所述内芯注浆管由多根钢管螺纹连接形成。
其中，上述装置中还包括管帽，所述管帽设置在本体的上端开口处，内芯注浆管穿过管帽并与其滑动密封连接。
其中，上述装置中所述内芯注浆管、橡胶膨胀管和单向压力阀的直径小于本体直径一个级别。
灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，包括步骤：
a、将灌注桩单注浆管的本体固定在钢筋笼内后置于工程桩中，且桩侧注浆阀的喷浆孔置于钢筋笼箍筋外侧，且橡胶膨胀管位置低于桩底向上第一个桩侧注浆阀的高度；
b、将内芯注浆管一端与高压注浆泵连接，并启动高压注浆泵，逐步加大注浆压力对桩底注浆；
c、桩底注浆完成后，降低注浆压力，提升注浆封孔器，将橡胶膨胀管提升至需要封孔的侧注浆孔上方；
d、继续加压，使得注浆封孔器再次工作，封闭其上方的侧注浆孔，从而进行橡胶膨胀管下方的侧向注浆孔的注浆工作；
e、重复步骤c和d直至完成所有侧向注浆孔的注浆。
其中，上述方法中所述步骤a中所述橡胶膨胀管与桩底向上第一个桩侧注浆阀的高度差大于2m。
其中，上述方法中所述步骤b和d中的注浆流量不超过70L/min。
其中，上述方法中所述步骤b、d和e中的注浆压力根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力为3～10MPa；对于饱和土层注浆压力为2～4MPa，软土取低端点值，密实黏性土宜取高端点值。
其中，上述方法中所述步骤a中沿钢筋笼圆周对称设置2根出浆管，且上部露出自然地面300mm；桩底注浆阀超出桩底钢筋笼20-40cm；桩侧注浆阀指向钢筋笼外边缘，且其出浆孔位于螺旋箍外。
其中，上述方法中所述步骤c、d和e中内芯注浆管埋入混凝土表面的深度不少于2m，且不大于5m，且内芯注浆管应均匀提升，一次提管或拆管不得超过4m。
本发明的有益效果是：本装置及方法借鉴矿用新型自锁压注水封孔器的原理，结合灌注桩后注浆的施工工艺要求，创新性的将两种工艺融合，在灌注桩后注浆中，实现了在有效控制桩底、桩侧注浆压力与注浆量的前提下实现单根注浆管完成桩底、桩侧一次性注浆的难题，有明显的社会效益和经济效益。同时能实现复合式注浆，相比于桩底或桩侧注浆桩基承载力提升效果大大增强，传统的单管后注浆只能对桩基的桩底或桩侧进行单点的地基处理，而本方法的单管复合式注浆能对桩基的桩底及桩侧同时进行后注处理，对单桩承载能力能进一步提升。实现复合式注浆的同时节约了预埋注浆管的安装数量，这样既节约了材料成本；也提升了施工速度；且可循环利用，操作简单、方便实用，节约工程造价。
附图说明
图1为本发明灌注桩单注浆管的全剖结构示意图。
图中标记为：1、管帽；2、内芯注浆管；3、桩侧注浆阀；4、本体；5、橡胶膨胀管；6、阀门接头；7、单向压力阀；8、桩底注浆阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明。
如图1所示，本发明的灌注桩单注浆管，包括本体4，所述本体4下端设置有桩底注浆阀8，本体4侧壁上间隔设置有若干侧注浆孔，且孔口处设置有桩侧注浆阀3；还包括注浆封孔器，注浆封孔器包括依次连接的内芯注浆管2、橡胶膨胀管5和单向压力阀7，且单向压力阀7的工作压力大于膨胀管的膨胀压力，且注浆封孔器置于本体4内，单向压力阀7靠桩底注浆阀8设置。本领域技术人员能够理解的是，本装置主要包括本体4和注浆封孔器，而注浆封孔器置于本体4内。具体在本体4的下端设置有桩底注浆阀8用于桩底注浆，同时在本体4侧壁上间隔设置有若干侧注浆孔，用于桩侧的注浆，为了方便选择优选在孔口处设置有桩侧注浆阀3，实际可根据需要选择需要注浆的侧注浆孔施工即可。而优选注浆封孔器包括依次连接的内芯注浆管2、橡胶膨胀管5和单向压力阀7，为了方便连接可优选内芯注浆管2、橡胶膨胀管5和单向压力阀7通过螺纹连接，而为了方便橡胶膨胀管5和单向压力阀7连接，可优选橡胶膨胀管5和单向压力阀7之间通过阀门接头6连接。橡胶膨胀管5的设置主要是为了堵塞其与本体4内壁之间的间距，故优选单向压力阀7的工作压力大于橡胶膨胀管5的膨胀压力，单向压力阀7的开启压力2MPa，使得利用冲开单向压力阀7的注浆压力与橡胶膨胀管5工作压力的压力差使得橡胶膨胀管5先进行膨胀变形，从而达到先封闭侧注浆孔进行桩底注浆，则浆液首先在桩底沉渣区劈裂和渗透，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，使桩底端承载力提高。桩侧注浆阀3和桩底注浆阀8的设置主要是为了防止浆液回流以及出浆孔堵塞，故桩侧注浆阀3和桩底注浆阀8应具备逆止功能，也即是优选选择止回阀。
优选的，上述装置中所述内芯注浆管2由多根钢管螺纹连接形成。本领域技术人员能够理解的是，为了满足不同深度的工程桩的注浆需要，本装置优选内芯注浆管2由多根钢管螺纹连接形成来改变其长度。
优选的，上述装置中还包括管帽1，所述管帽1设置在本体4的上端开口处，内芯注浆管2穿过管帽1并与其滑动密封连接。本领域技术人员能够理解的是，防止橡胶膨胀管5失效水泥浆冲出本体4，故需要在本体4的上端开口处设置管帽1，同时由于内芯注浆管2在注浆时会提升，故进一步优选穿过管帽1并与其滑动密封连接。
优选的，上述装置中所述内芯注浆管2、橡胶膨胀管5和单向压力阀7的直径小于本体4直径一个级别。本领域技术人员能够理解的是，为了方便将整个注浆封孔器置于本体4内，本装置优选内芯注浆管2、橡胶膨胀管5和单向压力阀7的直径应小于本体4直径一个级别。
灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，包括步骤：
a、将灌注桩单注浆管的本体4固定在钢筋笼内后置于工程桩中，且桩侧注浆阀3的喷浆孔置于钢筋笼箍筋外侧，且橡胶膨胀管5位置低于桩底向上第一个桩侧注浆阀3的高度；
b、将内芯注浆管2一端与高压注浆泵连接，并启动高压注浆泵，逐步加大注浆压力对桩底注浆；
c、桩底注浆完成后，降低注浆压力，提升注浆封孔器，将橡胶膨胀管5提升至需要封孔的侧注浆孔上方；
d、继续加压，使得注浆封孔器再次工作，封闭其上方的侧注浆孔，从而进行橡胶膨胀管5下方的侧向注浆孔的注浆工作；
e、重复步骤c和d直至完成所有侧向注浆孔的注浆。本领域技术人员能够理解的是，灌注桩单注浆管应与钢筋笼加劲筋绑扎牢固或焊接，确保不移位。钻孔灌注桩后注浆基本上属于劈裂注浆与渗透注浆相结合。即压入的高压浆体克服土体主应力面上的初始压应力，使土体产生劈裂，浆体沿劈裂缝隙渗入土体填充空隙，并挤密桩侧土，促使土体固结从而提高注浆区的土体强度。本方法通过在预埋后注浆管内使用类似于煤层注水封孔器的注浆封孔装置，利用冲开单向压力阀7的注浆压力差使得橡胶膨胀管5先进行膨胀变形，从而达到先封闭侧向注浆孔进行桩底注浆，则浆液首先在桩底沉渣区劈裂和渗透，使沉渣及桩端附近土体密实，产生“扩底”效应，使端承载力提高。待桩底注浆达到土层所能承受的注浆压力，浆液将很难在进行灌注，则桩底注浆结束或达到设计要求的注浆量后待浆液初凝后桩底注浆结束。随即提升内芯注浆管2带动单向压力阀7上升，当单向压力阀7高过桩底向上的第一个侧向注浆孔后，增大注浆压力，橡胶膨胀管5开始工作，封闭其上方的侧向注浆孔，则膨胀管下方的侧向注浆孔将进行注浆，也同理出现“扩径”效应，使桩摩阻力提高。与桩底孔注浆类似，当第一个侧向注浆孔达到土层所能承受的注浆压力或满足设计注浆量后，继续通过提升内芯注浆管2带动单向压力注浆阀上升，进行下一个侧向注浆孔的注浆，以此类推，完成所有侧向注浆孔的注浆。
优选的，上述方法中所述步骤a中所述橡胶膨胀管5与桩底向上第一个桩侧注浆阀3的高度差大于2m。本领域技术人员能够理解的是，为了保证桩底注浆顺利，本方法优选橡胶膨胀管5与桩底向上第一个桩侧注浆阀3的高度差大于2m，这种设置可使得橡胶膨胀管5膨胀后与本体4有足够的摩擦力实现水泥浆封堵的问题。
优选的，上述方法中所述步骤b和d中的注浆流量不超过70L/min。本领域技术人员能够理解的是，本方法为了保证水泥浆均匀灌入，故优选注浆流量不超过70L/min。
优选的，上述方法中所述步骤b、d和e中的注浆压力根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力为3～10MPa；对于饱和土层注浆压力为2～4MPa，软土取低端点值，密实黏性土取高端点值。本领域技术人员能够理解的是，本方法的注浆终止注浆压力根据土层性质及注浆点深度确定，对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力为3～10MPa；对于饱和土层注浆压力为2～4MPa，且软土宜取低端点值，密实黏性土取高端点值；压浆压力不超过实验确定参数值，达到以上压力，注浆量不满足设计要求时，要采用稳压间隔式注浆工艺，稳压静置时间大于10分钟即可停止注浆。且水泥浆的的水灰比应根据土的饱和度、渗透性确定，对于饱和土，水灰比为0.45～0.65；对于非饱和土，水灰比为0.7～0.9(松散碎石土、砂砾宜为0.5～0.6)；低水灰比浆液宜掺入减水剂。而当注浆压力长时间低于正常值、地面出现冒浆或周围桩孔串浆时，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30～60min；后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，发现异常应采取相应处理措施。
优选的，上述方法中所述步骤a中沿钢筋笼圆周对称设置2根出浆管，且上部露出自然地面300mm；桩底注浆阀8高出钢筋笼底端20～40cm；桩侧注浆阀3指向钢筋笼外边缘，且其出浆孔位于螺旋箍外。本领域技术人员能够理解的是，沿钢筋笼圆周对称设置2根注浆管，保持出浆管上部露出自然地面300mm以防注浆管堵塞，同时保证桩底注浆阀8超出桩底钢筋笼20～-40cm，以便加固桩底沉渣。侧向注浆阀门指向钢筋笼外边缘，且其出浆孔位于螺旋箍外边。注浆管内壁应光滑平整，连接竖直，连接后垂直度应＜管长0.7％。所有注浆管必须进行0.6～1.0Mpa水压试压，试压合格后才可使用。
优选的，上述方法中所述步骤c、d和e中内芯注浆管2埋入混凝土表面的深度不少于2m，且不大于5m，且内芯注浆管2应均匀提升，一次提管或拆管不得超过4m。本领域技术人员能够理解的是，混凝土灌注过程中内芯注浆管2应始终埋在混凝土中，严禁将内芯注浆管2提出混凝土表面，内芯注浆管2埋入混凝土表面的深度不少于2m，且不大于5m，内芯注浆管2应均匀提升，一次提管或拆管不得超过4m，当混凝土灌注达到规定标高时，经检查确认符合要求时方可停止灌注。
实施例1
西昌市四中东侧城中村棚户区改造项目以及简阳市石盘产业园园区配套住房和人才公寓项目的到应用，其中在西昌市四中东侧城中村棚户区改造项目B地块的应用，将原有的单桩竖向承载力特征值1708.16KN提升至设计要求的2400KN以上，满足了设计要求，从而缩短了桩长节约工程成本，缩短工期，降低了施工安全风险。同时该工法减少了桩基土方及泥浆外运量，对于水土保持及环境保护也是大有裨益。
实施例2
简阳市石盘产业园园区配套住房和人才公寓项目占地面积49377㎡，25#、26#楼主楼桩基设计为旋挖灌注桩后注浆基础，通过应用一种灌注桩单管多孔复式后注浆施工工法，合理组织施工，比计划提前20天完工，成本降低100万元。成桩后，通过静载试验和桩身小应变测试，桩身完整性较好，桩基承载力满足设计要求。该工法的应用有效解决了软土地基承载力不足以及复合注浆时注浆管安装过多的问题。真正做到了节能减排，而且降低了工程成本，也符合国家绿色施工发展道路。
Claims (10)
1.灌注桩单注浆管，包括本体(4)，其特征在于包括：所述本体(4)下端设置有桩底注浆阀(8)，本体(4)侧壁上间隔设置有若干侧注浆孔，且孔口处设置有桩侧注浆阀(3)；还包括注浆封孔器，所述注浆封孔器包括依次连接的内芯注浆管(2)、橡胶膨胀管(5)和单向压力阀(7)，且单向压力阀(7)的工作压力大于橡胶膨胀管(5)的膨胀压力，且注浆封孔器置于本体(4)内，单向压力阀(7)靠桩底注浆阀(8)设置。
2.如权利要求1所述的灌注桩单注浆管，其特征在于：所述内芯注浆管(2)由多根钢管螺纹连接形成。
3.如权利要求1所述的灌注桩单注浆管，其特征在于：还包括管帽(1)，所述管帽(1)设置在本体(4)上端开口处，内芯注浆管(2)穿过管帽(1)并与其滑动密封连接。
4.如权利要求1所述的灌注桩单注浆管，其特征在于：所述内芯注浆管(2)、橡胶膨胀管(5)和单向压力阀(7)的直径小于本体(4)直径一个级别。
5.灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于包括步骤：
a、将权利要求1至4任一所述的灌注桩单注浆管的本体(4)固定在钢筋笼内后置于工程桩中，且桩侧注浆阀(3)的喷浆孔置于钢筋笼箍筋外侧，橡胶膨胀管(5)位置低于桩底向上第一个桩侧注浆阀(3)的高度；
b、将内芯注浆管(2)一端与高压注浆泵连接，并启动高压注浆泵，逐步加大注浆压力对桩底注浆；
c、桩底注浆完成后，降低注浆压力，提升注浆封孔器，将橡胶膨胀管(5)提升至需要封孔的侧注浆孔上方；
d、继续加压，使得注浆封孔器再次工作，封闭其上方的侧注浆孔，从而进行橡胶膨胀管(5)下方的侧向注浆孔的注浆工作；
e、重复步骤c和d直至完成所有侧向注浆孔的注浆。
6.如权利要求5所述的灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于：所述步骤a中所述橡胶膨胀管(5)与桩底向上第一个桩侧注浆阀(3)的高度差大于2m。
7.如权利要求5所述的灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于：所述步骤b和d中的注浆流量不超过70L/min。
8.如权利要求5所述的灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于：所述步骤b、d和e中的注浆压力根据土层性质及注浆点深度确定；对于风化岩、非饱和黏性土及粉土，注浆压力为3～10MPa；对于饱和土层注浆压力为2～4MPa；软土取低端点值，密实黏性土取高端点值。
9.如权利要求5所述的灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于：所述步骤a中沿钢筋笼圆周对称设置2根出浆管，且上部露出自然地面300mm；桩底注浆阀(8)超出桩底钢筋笼20-40cm；桩侧注浆阀(3)指向钢筋笼外边缘，且其出浆孔位于螺旋箍外。
10.如权利要求5所述的灌注桩单注浆管复合式后注浆方法，其特征在于：所述步骤c、d和e中内芯注浆管(2)埋入混凝土表面的深度不少于2m，且不大于5m，且内芯注浆管(2)应均匀提升，一次提管或拆管不得超过4m。
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