CN206928283U - 一种预应力管桩桩底注浆施工装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种预应力管桩桩底注浆施工装置，属于施工技术领域。本实用新型通过锥形桩靴来实现空心预应力管桩桩段的封闭，避免沉桩过程中的土塞效应；通过桩底注浆装置实现预应力管桩的桩底注浆施工，该方法原理简单可靠，操作简便，适用工况广泛，受现场施工条件影响较小，可避免预应力管桩在打入过程中的土塞效应，提高其单桩承载力。

Description

一种预应力管桩桩底注浆施工装置

技术领域

本实用新型属于施工方法领域，具体涉及一种用于预应力管桩桩底注浆施工的装置。

背景技术

桩基工程作为工程建设中的一项重要环节，对整个工程的质量与经济效益都有着举足轻重的影响。在桩基工程中，预应力管桩具有施工速度快，单桩承载能力高，地层适应性强，成桩质量有保证，经济效益优良等优点，在实际工程中获得了较为广泛的应用。

但是预应力管桩在实际工程施工过程由于施工方法不当，容易出现质量隐患，往往达不到所需要的效果。大量实践资料表明，预应力管桩容易出现承载力实测值小于设计值的情况。为了有效的保证预应力管桩的承载力满足设计要求，可以从以下两方面考虑：

第一，施工过程中尽量避免产生土塞效应。土塞效应是指敞口预应力管桩在沉桩过程中土体涌入管内形成土塞。土塞效应会在一定程度上影响预应力管桩桩端阻力的发挥。其影响可以用土塞效应系数λp表示，土塞效应系数λp越大，预应力管桩的承载力越高，而对于敞口的预应力管桩其土塞效应系数λp恒小于1，由此可见，土塞效应的存在会降低预应力管桩的承载力。

第二，开发简便高效的桩底注浆装置和方法。桩底注浆技术是指将专门配置的浆液在高压作用下注入桩底，对桩底附近的土层起到劈裂、渗扩、填充、压密、固结等作用，并结合形成一种高强度的新土层，从而提高桩底阻力，同时，浆液和土体共同形成扩大的桩头，增加了桩底的受力面积，同样可以提高预应力管桩的承载力。

实用新型内容

考虑到预应力管桩在沉桩过程中会产生土塞效应，其结果引起桩端阻力无法全部发挥，降低了预应力管桩的承载力，因此需要对预应力管桩的桩端进行处理尽可能的避免土塞效应；同时，考虑到对沉入指定位置的预应力管桩进行桩底注浆，其结果是可以提高预应力管桩的承载力，因此需要实用新型一套用于预应力管桩桩底注浆施工的装置和方法。

解决具体技术问题采用的技术方案是：

预应力管桩桩底注浆施工装置，该预应力管桩包括桩身和锥形桩靴，所述的锥形桩靴顶部嵌入桩身底部的桩端内腔中，而底部呈尖角朝下的锥形；锥形桩靴中开设有竖向灌浆通道，在锥形桩靴不同高度处开设有若干条连通竖向通道和锥形桩靴外部的横向灌浆通道；位于锥形桩靴上方的桩身内腔中设有混凝土块且两者呈间隙配合，混凝土块周向开设一条填充有膨胀水泥的环形沟槽，膨胀水泥由透水膜包裹固定于环形沟槽中；混凝土块在竖直方向贯穿固定有第一注浆管，第一注浆管的底部出口位于混凝土块和锥形桩靴之间的桩身内腔中。

作为优选，所述的第一注浆管顶部伸出混凝土块上表面，且通过螺纹连接第二注浆管底部，第二注浆管顶部伸出桩身顶部。

作为优选，所述的环形沟槽中的膨胀水泥遇水膨胀后，形成一个与桩身内腔过盈配合的环体。

进一步的，所述的第二注浆管和第一注浆管均采用硬管。

作为优选，所述的锥形桩靴顶部与桩身底部的桩端内腔过盈配合。

作为优选，所述的环形沟槽有一条或平行间隔设置的多条。

作为优选，所述的透水膜采用透水性的半透膜。

作为优选，所述的横向灌浆通道共4条，其中两条靠近桩身的桩端且呈水平出浆，另两条位于所述的锥形处，沿锥面倾斜向上出浆。

作为优选，所述的混凝土块的横截面略小于桩身内腔的横截面。

本实用新型的有益效果如下：

1.在预应力管桩桩端安装锥形桩靴，基本阻止了沉桩过程中土体进入管桩内部形成土塞效应，避免了土塞效应对预应力管桩承载力的影响；

2.本实用新型设计了一套用于预应力管桩桩底注浆的施工方法和装置，可用于预应力管桩沉入指定位置之后对桩底进行高压注浆，从而提高预应力管桩的承载力；

3.预应力管桩桩底注浆施工过程中浆液可以通过桩靴的中空通道进入桩端附近土体中，与其结合形成一种更稳定的土层，增大预应力管桩的桩端阻力；

4.预应力管桩桩底注浆施工装置中的第二注浆管可以重复利用，能够有效的降低施工成本。

附图说明

图1为锥形桩靴的结构示意图；

图2为预应力管桩桩底施工装置的整体装配示意图；

图3为预应力管桩桩底注浆装置示意图；

图中：竖向灌浆通道1、横向灌浆通道2、桩身3、第二注浆管4、第一注浆管5、混凝土块6、环形沟槽7、膨胀水泥8、浆液9。

具体实施方式

下面结合附图和实施步骤对本实用新型进一步说明。

本实用新型的一种预应力管桩桩底注浆施工装置，包括预应力管桩的桩身3、锥形桩靴以及桩底注浆装置三部分。本实施例中，桩身3呈圆柱形，其内腔横截面也呈圆形。

如图1所示，锥形桩靴顶部呈与桩身3内腔相匹配的圆柱形，以便于嵌入桩身3底部的桩端内腔中，而底部呈尖角朝下的锥形，以便于进入土体。锥形桩靴中开设有竖向灌浆通道1，在锥形桩靴不同高度处开设有4条横向灌浆通道2，每条横向灌浆通道2连通竖向通道1和锥形桩靴外部，用于将竖向灌浆通道1中的浆液布入周边土体中。本实施例中，横向灌浆通道2共4条，其中两条靠近桩身3的桩端且呈水平出浆，另两条位于所述的锥形处，沿锥面倾斜向上出浆，该结构能够均匀地对桩端进行注浆。

如图2所示，锥形桩靴顶部可通过固定件或者直接过盈配合插入桩身3底部的桩端内腔中，形成整体。位于锥形桩靴上方的桩身3内腔中还设有混凝土块6，混凝土块6的作用是封堵内腔通道，使注浆过程中浆液9只能往下流动进入土体。因此，混凝土块6也采用圆柱形结构，混凝土块6的横截面略小于桩身3内腔的横截面，两者呈间隙配合。混凝土块6在竖直方向贯穿固定有第一注浆管5，第一注浆管5的底部出口位于混凝土块6和锥形桩靴之间的桩身3内腔中，可将浆液9注入该腔室中，并通过该腔室进入各注浆通道。第一注浆管5还用于调节混凝土块6在桩身3内部的高度位置。混凝土块6周向开设一条填充有膨胀水泥8的环形沟槽7，膨胀水泥8由透水膜(最好是透水性的半透膜)包裹固定于环形沟槽7中。当膨胀水泥8遇水膨胀后，形成一个与桩身3内腔过盈配合的环体，由此可将混凝土块6固定于桩身3内，并与第一注浆管5形成一个桩底注浆装置。环形沟槽7可以仅有一条，也可以平行间隔设置多条，具体视实际情况而定。由此，混凝土块位置可以根据需要随意调节，并方便地通过膨胀水泥吸水膨胀来实现其位置的固定。

第一注浆管5可以直接伸出桩顶进行注浆，但考虑到注浆管道通常较长，一次性使用过于浪费，因此一般可以将第一注浆管5直接预制于混凝土块6内部，其顶部略高于混凝土块6上表面，并设置螺纹旋接口。另外设置一条顶部伸出桩身3顶部的第二注浆管4，通过螺纹与第一注浆管5连接。使用时，先将两条管道螺接，使用完毕再将第二注浆管4旋出，仅将第一注浆管5留在桩身3内。第二注浆管4和第一注浆管5一般均采用硬管，具有一定强度，以方便施工操作。

另外，本实施例还提供一种基于该装置的预应力管桩桩底注浆施工方法，步骤如下：

步骤1、预应力管桩沉桩之前，将锥形桩靴插装至桩端，而后将组装完成的预应力管桩沉入预定位置；

步骤2、将膨胀水泥8填入混凝土块6的环形沟槽7中，并用透水膜包裹在膨胀水泥的表面，第二注浆管4和第一注浆管5通过螺纹连接，而后将整个混凝土块6放入桩身3内腔的指定位置，然后向桩身3内腔注入一定量的水，使得膨胀水泥8遇水膨胀，从而将混凝土块6固定在桩身3内指定位置处；

步骤3、通过桩顶外露的第二注浆管4进行高压注浆，浆液9通过第二注浆管4和第一注浆管5进入桩底后，再通过锥形桩靴的竖向灌浆通道1、横向灌浆通道2进入桩端附近的土体，从而完成预应力管桩桩底注浆施工操作；

步骤4、完成桩底注浆施工操作后，将第二注浆管4卸下，用于下一组预应力管桩桩底注浆装置的组装和注浆施工操作。

本实用新型通过上述技术方案，将锥形桩靴与预应力管桩桩身连接成整体并沉入指定位置，能够有效地避免沉桩效应。方法原理简单可靠，操作简便，适用工况广泛，受现场施工条件影响较小，可避免预应力管桩在打入过程中的土塞效应，提高其单桩承载力。

以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，然其并非用以限制本实用新型。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。例如，混凝土块的形状可以根据桩身内腔形状进行改变。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，预应力管桩的桩身(3)和锥形桩靴，所述的锥形桩靴顶部嵌入桩身(3)底部的桩端内腔中，而底部呈尖角朝下的锥形；锥形桩靴中开设有竖向灌浆通道(1)，在锥形桩靴不同高度处开设有若干条连通竖向通道(1)和锥形桩靴外部的横向灌浆通道(2)；位于锥形桩靴上方的桩身(3)内腔中设有混凝土块(6)且两者呈间隙配合，混凝土块(6)周向开设一条填充有膨胀水泥(8)的环形沟槽(7)，膨胀水泥(8)由透水膜包裹固定于环形沟槽(7)中；混凝土块(6)在竖直方向贯穿固定有第一注浆管(5)，第一注浆管(5)的底部出口位于混凝土块(6)和锥形桩靴之间的桩身(3)内腔中。

2.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的第一注浆管(5)顶部伸出混凝土块(6)上表面，且通过螺纹连接第二注浆管(4)底部，第二注浆管(4)顶部伸出桩身(3)顶部。

3.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的环形沟槽(7)中的膨胀水泥(8)遇水膨胀后，形成一个与桩身(3)内腔过盈配合的环体。

4.如权利要求2所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的第二注浆管(4)和第一注浆管(5)均采用硬管。

5.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的锥形桩靴顶部与桩身(3)底部的桩端内腔过盈配合。

6.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的环形沟槽(7)有一条或平行间隔设置的多条。

7.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的透水膜采用透水性的半透膜。

8.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的横向灌浆通道(2)共4条，其中两条靠近桩身(3)的桩端且呈水平出浆，另两条位于所述的锥形处，沿锥面倾斜向上出浆。

9.如权利要求1所述的预应力管桩桩底注浆施工装置，其特征在于，所述的混凝土块(6)的横截面略小于桩身(3)内腔的横截面。