CN219690484U - 一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，包括钢管、内浆层以及外浆层，其中，所述内浆层位于所述钢管内部，所述外浆层为位于所述钢管外部的套壳料层，所述钢管上设置有注浆孔，橡皮膜套设在所述钢管的注浆孔外部，且所述外浆层位于所述橡皮膜外部，所述外浆层为套壳料层；在注浆压力作用下，所述套壳料层可发生局部破碎，本实用新型通过挤碎橡皮膜外壁的套壳料，浆液流入地层，在桩端形成扩大头，显著提升钢管微型桩的桩端承载力。进而提高钢管微型桩整体的抗压、抗拔承载力，有效用于隧道内弱透水地层加固。
Description
技术领域
本实用新型涉及钢管微型桩领域。更具体地说，本实用新型涉及一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩。
背景技术
钢管微型桩直径为89～108mm，通过钻孔、灌注、插入钢管、注浆等技术形成。钢管微型桩在隧道地基加固工程具有如下优点：施工方便迅速，并且非常安全，施工时所用器械小，在各类岩体环境中均可应用，钢管微型桩可以完美解决大型机械不能入场作业的难题；微型桩桩孔孔径小，对既有结构和地基土产生的附加应力小，不会影响到既有构造物的安全性，非常适用于隧道内地层加固，对既有隧道结构的影响降到了最低。同时微型桩施工噪音小，适合在隧道内等较封闭空间或严格控制噪音的地带施工；布桩形式灵活，可以根据具体工程需要布置直桩或斜桩，另外还可以根据需要加固地层的深度合理选择桩长，从而实现对地层精准加固；钢管微型桩在抗压、抗拔、抵抗轴向荷载方面有着很好的承载能力。因钢管微型桩自身独特的优势，已被广泛应用于岩土工程实践中。
目前在采用传统注浆方式施工的钢管微型桩存在一个不可忽视的问题：由于钢管微型桩与弱透水地层之间的缝隙封堵不严，容易出现跑浆现象，导致注浆量不可控，造成不必要的经济损失。具体为：现有的钢管微型桩多是在钢管上开设注浆口，使注浆浆液可以通过钢管上的注浆口自管内流向管外，浆液透过钻孔孔壁进入桩外土层中，则浆液会沿着桩与地层之间的缝隙上返，并且会过多地渗入到周围不需要加固的地层中，导致实际注浆量远大于设计注浆量。传统的钢管微型桩端部注浆体对周围土体的挤压和填充不足，使钢管微型桩整体的抗压、抗拔、抵抗轴向荷载能力的发挥受到限制。因此，工程领域需要一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩新技术。
实用新型内容
本实用新型目的在于提供一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，以解决现有技术中由于桩土间隙封堵不严，钢管微型桩容易出现跑浆现象，导致注浆量不可控，且现有的钢管微型桩在周围土体中形成的端部注浆体有限的技术问题
为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，包括钢管、内浆层以及外浆层，
其中，所述内浆层位于所述钢管内部，所述外浆层为位于所述钢管外部的套壳料层，所述钢管上设置有注浆孔，橡皮膜套设在所述钢管的注浆孔外部，且所述外浆层位于所述橡皮膜外部，所述外浆层为套壳料层。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，在注浆压力作用下，位于所述注浆孔外部的所述套壳料层可发生局部破碎。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，所述钢管由上往下依次包括上钢管段和下钢管段，二者彼此连通，且所述下钢管段的底部开孔，所述下钢管段设有所述注浆孔。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，在所述钢管内被注浆后，所述橡皮膜将向外凸出形成外凸状。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，所述外浆层包括上部的密封段和下部的注浆段，所述密封段填充所述钢管与地层之间的缝隙，所述注浆段覆盖在所述注浆孔表面。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，所述上钢管段的顶部填充有快硬水泥。
优选地，所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩中，注浆液经由注浆孔溢出在钢管底部形成浆液扩大头。
本实用新型至少包括以下有益效果：
本实用新型的钢管微型桩中，下钢管段的浆液外流只会挤破该部位外层的套壳料，上钢管段外层的套壳料依然完好，可以保证钢管内的注浆浆液只发生横向扩散，从而避免上部返浆的问题，注浆量可控，大大降低了注浆成本。
本实用新型的钢管微型桩，先进行钢管外部注套壳料形成外浆层，外浆层的套壳料通过渗入、填充和挤密等作用与桩外土层结合，固化桩侧泥土，增大桩侧摩擦阻力。之后进行钢管内注浆形成内浆层，钢管下部的橡皮膜内充满浆液形成外凸状，通过挤碎橡皮膜外壁的套壳料，浆液流入地层，在桩端形成扩大头，显著提升钢管微型桩的桩端承载力。进而提高钢管微型桩整体的抗压、抗拔承载力，有效用于隧道内弱透水地层加固。
本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本实用新型中用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩的侧视图。
图2为本实用新型中用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩的截面图。
图3为本实用新型中用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩的施工使用阶段示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
以下描述用于揭露本实用新型以使本领域技术人员能够实现本实用新型。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本实用新型的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本实用新型的精神和范围的其他技术方案。
本领域技术人员应理解的是，在本实用新型的揭露中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系，其仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此上述术语不能理解为对本实用新型的限制。
可以理解的是，术语“一”应理解为“至少一”或“一个或多个”，即在一个实施例中，一个元件的数量可以为一个，而在另外的实施例中，该元件的数量可以为多个，术语“一”不能理解为对数量的限制。
如图1-3所示，本实用新型的一实施方案提供一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，包括钢管100、内浆层200以及外浆层300，
其中，所述内浆层200位于所述钢管100内部，所述外浆层300为位于所述钢管100外部的套壳料层，所述钢管100上设置有注浆孔110，橡皮膜400套设在所述钢管100的注浆孔110外部，且所述外浆层300位于所述橡皮膜400外部，所述外浆层300为套壳料层。在注浆压力作用下，注浆孔110外部相应的套壳料层可发生局部破碎，浆液横向流入需要加固的地层，不会向上溢出。所述钢管100由上往下依次包括上钢管段和下钢管段，二者彼此连通，且所述下钢管段的底部开孔，所述下钢管段设有所述注浆孔。在所述钢管100内被注浆后，所述橡皮膜400将向外凸出形成外凸状。
上述实施方案中，钢管微型桩的直径为89mm～109mm，厚度为3mm～5mm。所述的橡皮膜为耐磨性好、抗撕裂性能好的橡皮膜。橡皮膜长度视微型桩的长度而定。所述套壳料层是由膨润土、水泥和水组成的套壳料。
所述橡皮膜400在注浆压力的挤压下产生变形，浆液通过注浆孔110挤压橡皮膜400，接着挤压橡皮膜外部的套壳料，从而进入地层，浆液在钢管的桩端形成扩大头，增强微型桩的端部承载力。所述橡皮膜400充当单向阀的作用，一定压力的浆液可以通过向外挤压橡皮膜流入地层，外部浆液无法通过橡皮膜流入钢管100内。
另一实施方案中，所述外浆层300包括上部的密封段和下部的注浆段，所述注浆段覆盖在所述注浆孔110表面，所述密封段填充所述钢管100与地层之间的缝隙，起到密封作用，注浆浆液只在下方的注浆段区域填充扩展，不会向上溢出。
另一实施方案中，所述上钢管段的顶部填充有快硬水泥，封闭钢管1与地层之间的缝隙。。
另一实施方案中，注浆液经由注浆孔溢出在钢管底部形成浆液扩大头500，从而提高钢管微型桩的桩端承载力。有效用于隧道内弱透水地层的加固。
下面还提供钢管微型桩的一种具体施工方法：
按照微型桩设计要求在钢管100下部每隔一定距离开设注浆孔110，将橡皮膜400包裹注浆孔110部位；在钻孔工作结束后，将孔内残留虚土清除干净。接着准备注入套壳料，如图3所示，首先通过注浆管600将套壳料注入钻孔底部，由下至上依次充满整个钻孔区域，得到最终的钢管微型桩。
然后进行钢管微型桩的下放和固定工作，下放钢管100至钻孔内。用快硬水泥700封闭钢管100与地层之间的缝隙。之后进行注浆工作，将注浆管600下放至钢管100底部，使水泥浆液由钢管100底部依次向上充满钢管100内部。注浆压力通常为0.2-0.6MPa，注浆压力以能顺利冲破套壳料层为原则，在满足浆液注入地层的注浆压力下，尽可能采用较小压力注浆，减少地面冒浆的可能性。浆液透过注浆孔110进入橡皮膜400内，充满整个橡皮膜400，挤压周围土体，形成椭球形外凸状，进一步挤破橡皮膜外层的套壳料，浆液顺利注入需加固地层。
经过以上流程，就完成了钢管微型桩的施工工作。本实用新型中套壳料的封闭作用是钢管微型桩注浆工作成功的关键，同时，先进行套壳料的注入，再下放钢管微型桩保证了钢管外部充满套壳料，之后进行钢管内注浆，这样才能实现水泥浆通过注浆孔注入到橡皮膜内继而挤破局部套壳料层进入地层，形成的扩大头提升桩体的端部承载力。
也就是说，先进行钢管外部进行灌注套壳料形成套壳料层，外浆层300的套壳料通过渗入、填充和挤密等作用与桩外土层结合，固化桩侧泥土，增大桩侧摩擦阻力。之后进行钢管100内注浆形成内浆层200，当钢管下部的橡皮膜400内充满浆液形成椭球形外凸状后，通过挤破橡皮膜400外壁的套壳料层，在桩端形成浆液扩大头500，从而提高钢管微型桩的桩端承载力。有效用于隧道内弱透水地层的加固。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (6)
1.一种用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，包括钢管、内浆层以及外浆层，
其中，所述内浆层位于所述钢管内部，所述外浆层为位于所述钢管外部的套壳料层，所述钢管上设置有注浆孔，橡皮膜套设在所述钢管的注浆孔外部，且所述外浆层位于所述橡皮膜外部，所述外浆层为套壳料层；在注浆压力作用下，位于所述注浆孔外部的所述套壳料层可发生局部破碎。
2.根据权利要求1所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，所述钢管由上往下依次包括上钢管段和下钢管段，二者彼此连通，且所述下钢管段的底部开孔，所述下钢管段设有所述注浆孔。
3.根据权利要求1所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，在所述钢管内被注浆后，所述橡皮膜将向外凸出形成外凸状。
4.根据权利要求2所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，所述外浆层包括上部的密封段和下部的注浆段，所述注浆段覆盖在所述注浆孔表面，所述密封段填充所述钢管与地层之间的缝隙。
5.根据权利要求4所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，所述上钢管段的顶部填充有快硬水泥。
6.根据权利要求4所述的用于隧道内弱透水地层加固的钢管微型桩，其特征在于，注浆液经由注浆孔溢出在钢管底部形成浆液扩大头。
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