CN1298991A - 钻扩压浆灌注桩法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基础工程中钻孔灌注桩技术,具体说是一种钻扩压浆灌注桩法。本发明工艺流程包括钻孔、放钢筋笼、灌混凝土和压力注浆,特征在于:在钻孔的过程中进行扩孔,用扩孔器或钻扩两用钻进器在桩孔中自上而下完成多个间隔空腔,空腔的数量多于或等于1个。由于桩体的多个空腔扩大了灌注桩桩周和桩端的承载面积,成桩后的二次压水泥桨作业又将桩底虚土和桩周、锥周土挤压、劈裂并固结,解决了扩大头上部拉裂面降低摩阻力的问题,大幅度提高单桩承载力,减小建筑物的沉降量,是改善钻孔灌注桩承载性状的有效方法。

Description

钻扩压浆灌注桩法

本发明涉及基础工程中钻孔灌注桩技术，特别是一种钻扩压浆钢筋混凝土灌注桩成套技术。

为了克服钻孔灌注桩桩底虚土难以处理和桩身外周泥皮夹层降低摩阻力等弱点，在工程实践中出现了很多种钻孔灌注桩的改进方法。比如：钻孔扩底现浇灌注桩成桩法、竹节桩灌注桩成桩法、成桩后的《灌注桩桩端桩侧压力注浆法》(专利号CN1107535A)、《饱合土中长灌注桩桩端压浆与超声检测结合的工艺》(专利号CN1107537A)以及挤扩支盘灌注桩施工法(专利号89107846.0)等。这些方法与钻孔灌注桩相比，对提高单桩承载力、减小建筑物沉降量、降低工程造价等均有明显效果。上述每种方法互相比较都有各自的特点和弱点：虽然钻孔扩底现浇灌注桩、竹节桩与成桩后桩端桩侧压力注浆法相比具有桩体承载面积大的优点，但存在扩大头上部拉裂面引起局部桩周土松动降低摩阻力以及孔底虚土降低端承力的弱点；尽管桩端、桩侧压力注浆法解决了桩底虚土和桩身外周泥皮影响的问题并对桩周、桩端土有加固作用，也存在承载面积相对较小的问题；挤扩多支盘灌注桩与上述两种方法相比，承力盘承载面积大，还有局部挤压桩间土和桩端土的作用，使单桩承载力大幅度提高，然而该方法还存在钻扩两工序需要两种设备、挤扩工序效率较低、未挤扩部位的桩周摩阻力不能加强等问题。

本发明的目的是提供一种简单高效、与上述几种方法相比具有较高技术含量的成套技术，既能增大桩体的承载面积，提高桩侧桩端承载力，又能通过二次压力注浆对桩周、扩大锥体四周和桩端扩大锥体底部及周围土层有挤压和固结作用；既能解决桩身周围泥皮夹层影响侧摩阻力的问题，又能解决扩孔灌注桩扩大锥体上部因拉裂面引起的摩阻力减小的问题。使单桩承载力大幅度提高，建筑物基础沉降减少，提高工效、降低工程造价。

为达到上述目的，本发明提供了一种钻扩压浆灌注桩法，工艺流程包括钻孔、放钢筋笼、灌混凝土和压力注浆，其技术特征在于：在钻孔的过程中进行扩孔，用扩孔器或钻扩两用钻进器在桩孔中自上而下完成空腔，空腔的数量多于或等于

扩张，刮下的桩侧土、石渣从钻头处的吸渣孔进入空心钻杆，被泵吸到地面，扩大到要求尺寸后就制成第一个桩侧锥体空腔3。接着将钻机开正转并慢慢提钻，扩孔臂收回，扩孔臂收到终止位置后，就可以继续进行下一个钻孔工序。如此反复，一直钻到设计孔深并将孔底扩大成桩端锥体空腔4，锥体空腔自上而下在桩孔中分布可以是非等间隔的，在其下是桩端压力注浆腔5。利用反循环钻机配置普通钻头和扩孔器进行钻扩交替钻进施工，更换钻头需拆装钻杆，施工效率较低。使用旋挖钻进行钻扩施工，虽然钻扩两个工序也需要更换钻头，但由于该种钻机的伸缩式钻杆不必拆接，上下自如，更换钻头很方便，所以施工效率并不低，并且干湿作业均可进行。缺点是无套管湿作业的情况下，桩孔壁不规则，凹凸不整，灌混凝土量不好控制。无论用哪种方法，其扩孔顺序自上而下是一种较佳的选择。

图2表述的是实施例在成孔中放入钢筋笼后的情况，钢筋笼上附设压浆管。压浆系统由搅浆桶6，压浆泵7，压浆高压软管8和附设在钢筋笼上的压浆管组成。压浆管的主体部份是柔性压浆管11。其上端与一段2-3米长的钢管10连接，钢管10上端安装球阀9。球阀9与高压软管8连接。柔性压浆管11下端通过三通接头与环形桩侧压浆管12的两端连接，环形压浆管12分段打小孔，并用防水胶带和塑料带缠裹，以免管内进入土渣或水泥浆。保证压浆时可以出浆。环形压浆管12设置在两个桩侧锥形空腔3之间的桩孔内壁处。两根桩端扩大锥体空腔底部的压浆管上部与桩侧压浆管相同，从孔口向下依次为球阀9、钢管10和柔性压浆管11。柔性压浆管11下部开小孔作为压浆段13，柔性管压浆段13下端用堵封严，压浆段13用防水胶带和塑料带缠裹，并用钢制保护靴14保护。当孔底为砂层时，可将两根柔性压浆管连通，并用保护靴保护，灌混凝土前用石屑将压浆段13覆盖。然后采用导管法向桩孔内进行水下混凝土浇灌作业并确保桩身混凝土质量。

借助图3我们详细叙述混凝土初凝或硬化后，压力注浆的方法，压浆的顺序是先自上而下进行多处桩侧和锥体19四周的压力注水泥浆作业，按0.5-0.8水灰比将水泥浆搅拌好，用泵7通过压浆管将水泥浆压到桩侧环状排浆管12，一般压力在3MPa以下即可将水泥浆压出，水泥浆沿桩土结合面向下、向上扩散，逐渐把桩周20和锥体17四周缝隙19填满，并向桩周土渗透劈裂，土质越松软的部份渗透的范围越大，这一部份土层受到挤压并固结，使桩体和土层结合更加紧密牢固。尤其是锥体17上下锥面在浆液的补充挤压下与被固结的桩周土充分结合加强了桩身轴向位移的约束能力。桩侧和锥体四周压力注浆完成后，再进行桩端扩大锥体18底部的注浆作业，压力水泥浆从桩底部排浆段13压出后，沿锥底面21向四周和锥体的上锥面扩散。由于前一注浆过程加固了桩体中段，桩底压浆时桩身不易被抬起，使桩底压浆更充分，渗透挤压范围更大，一可消除扩大锥体上部拉裂面，二可加固扩大锥体底面四周塑性变形区土体的强度，因此对提高单桩承载力，减少建筑物沉降量的效果更加明显。

桩周锥体的形状对钻扩灌注桩的承载力性状也产生影响。扩大锥体一般由底面直径相等的两个平截正圆锥体(亦有球锥体)组成，锥体面积大的锥面作为副锥面，锥体面积小的锥面作为主锥面。根据土质软硬和工程桩的长短决定锥面方向。图4描述的是桩周锥体22主锥面向上、桩底扩大锥体的主锥面向下的钻扩灌注桩的截面情况。当建筑物的重载施加桩顶后，由桩身传至锥体的主锥面，主锥面的圆锥角α比副锥面的圆锥角小，与桩周土结合面大，土层不易被剪切破坏，而且对桩周土侧下方产生挤压应力，使桩周土在建筑沉降过程中进一步得到加固，而桩底扩大锥体的主锥面与桩周锥体主锥面相反布置增加了桩端与密实吃力层的接触面积，使群桩的承载力大幅度提高。

本方法的注浆工序可以用于多支盘桩施工，能处理该桩型桩底及支盘下部虚土。水泥浆渗透、挤压并固结桩底、桩周及支盘下部土层，使多支盘桩承载力进一步提高。

综上所述，钻扩压浆灌注桩施工与钻孔扩底灌注桩施工相比，施工机具造价低，一台设备就能完成钻扩两个工序，施工工艺简便高效；钻扩压浆灌注桩的后压浆法与柱状灌注桩桩端桩側压浆法相比，是在多个扩大锥体完成后进行的，水泥浆渗透、挤压、固结的范围和影响区更大；钻扩压浆灌注桩与钻孔扩底灌注桩、竹节灌注桩相比，不但具有桩端桩側扩大锥体及其扩展形成的土体加固区，而且解决了大直径扩底灌注桩和竹节灌注桩虚土及拉裂面引起承载力降低的问题。本发明是优化钻孔灌注桩承载力性状的有效方法。

Claims (6)

1、一种钻扩压浆灌注桩法，工艺流程包括钻孔、放钢筋笼、灌混凝土和压力注浆，其技术特征在于：在钻孔的过程中进行扩孔，用扩孔器或钻扩两用钻进器在桩孔中自上而下完成空腔，空腔的数量多于或等于1个。

2、根据权利要求1所述的钻扩压浆灌注桩法，其特征在于空腔自上而下沿桩孔分布是非等间隔的。

3、根据权利要求1或2所述的钻扩压浆灌注桩法，其特征在于空腔为锥体空腔，钻扩压浆灌注桩扩大锥体的主锥面可以向上或向下。

4、根据权利要求1或2所述的钻扩压浆灌注桩法，其特征在于放钢筋笼是在清孔后将安装有压浆管的钢筋笼吊放在桩孔中，用导管向桩孔内浇灌混凝土，一直灌到桩顶要求标高，待桩体混凝土初凝或硬化后自上而下向桩侧、空腔四周进行多处压力注浆作业，然后再向桩端扩大锥体底部进行压力注浆作业。

5、根据权利要求4所述的钻扩压浆灌注桩法，其特征在于桩端压力注浆管排浆段设置在孔底，压浆管主体部分可以是刚性的也可以用柔性压浆管，柔性压浆管的上端与一段钢管连接，两管连接点设在桩体混凝土中，钢管上端与球阀相连，球阀与压浆高压软管连接；柔性管下端作为排浆段，排浆段端部用堵封闭，管壁周围钻出浆孔，排浆段用防水胶带、塑料带缠绕并用钢制保护靴保护；桩侧和锥体四周压力注浆排浆管成环状，设置在锥体空腔之间钢筋笼的外周，排浆段数量根据锥体空腔数量而定，环状排浆管两端通过三通接头与柔性管相连，环状管壁分段钻出浆孔，用防水胶带、塑料带缠绕密封。

6、根据权利要求1所述的钻扩压浆灌注桩法，其特征在于本方法的注浆工艺可用于多支盘桩的工艺中。

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