柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法

专利名称：柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法
技术领域：
本发明涉及岩土工程领域一种应用于各类交通工程、工业与民用建筑工程桩基础和复合 地基中的抗腐蚀、抗侵蚀的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法。
背景技术：
目前，在高腐蚀性地层内建构筑物的耐久性问题越来越被业主及工程建设者所重视，许 多交通、电力和工业基础设施项目的实际使用年限都远低于设计服役寿命，且腐蚀性地层和 地下水对建筑材料的腐蚀、侵蚀作用造成了工程项目后期维护费用高昂。大量针对卣水地层 内的建、构筑物的调查和相关试验表明氯盐含量高的卤水地层对一般建筑基础中的钢材、 混凝土和粘土砖具有严重的长期腐蚀和侵蚀作用，例如在盐渍土条件下，普通混凝土3年左 右就开始粉化，即使采用环氧涂层或环氧玻璃钢套等保护措施后，由于有机保护层的老化因 素，内部混凝土也会发生严重的腐蚀。在盐渍土地区的一些电力和隧道工程项目中采用的油 毡隔离、玻璃钢防护和花岗岩基础等措施进行被动防护，不仅造价高昂，而且防蚀效果也不 理想，设计使用寿命不足20年。因此，盐渍土地区桩基工程的防腐蚀和耐久性是土木工程师
必须解决的重大难题。
对于高腐蚀性卤水地层中的桩基、复合地基工程中的一些传统处理方法和现有改进的防
腐技术措施，主要存在以下问题
1. 普通的钢筋混凝土桩基受卤水地层的化学腐蚀和物理侵蚀严重，虽然承载力相对较 高，但正常使用寿命很短， 一般10年左右就需要托换大修一次，维护费用高昂。
2. 复合地基处理方法采用的竖向增强体一般都为碎石桩，但其施工过程中对饱和盐渍土 地层的挤密效果不理想，盐渍土中的孔隙水排出困难；且由于盐渍土碎石桩复合地基受到整 体强度的限制，加载后地基长期沉降大，桩体容易产生鼓胀破坏，承载力难以满足设计要求。
3. 在跨海桥梁工程或港口工程中应用的纤维增强复合包覆层防腐技术具有较好的工程 耐久性，但其主要适用于预制桩型，且造价较高，应用范围受到限制，对于场地地层具有腐 蚀性的一般工业与民用建筑灌注桩桩基础而言，并不适用。
4. 完全利用抗腐蚀混凝土和FRP类受力筋材构成桩身的方式，虽然能够满足桩基防腐
的要求，但桩身的制作安装工艺复杂，相应的基础工程造价大大高于普通钢筋混凝土结构的 造价，故这种方法无法与现行桩基施工能力和预算费用相匹配，其对应的工法也有待进一步 开发。
5. 现有采用防腐材料对桩身进行包裹、喷涂的防腐处理技术措施，都只能做到预制桩防
护或局部防护，且施工工序繁琐，承载力和耐久性效果并^^理想。
为了解决以上在诸如卤水地层等高腐蚀性场地条件下，地基和桩基础工程领域现存的技术难题，急需研发具有较为普遍适用性的桩基防护技术。

发明内容
本发明的目的在于为高腐蚀性地层内的桩基和复合地基工程提供一种具有长期可靠的 防腐性能，承载力高，抗腐蚀性好,耐久性高，造价低的柔性囊式防腐装置及使用该装置的 防腐桩及施工方法。
本发明的柔性囊式防腐装置，包括筒状的柔性防腐材料制成的包覆式囊体，包覆式囊伴 的内、外表面分别为凹凸不平的粗糙面，包覆式囊体内的下部设有密封底托，密封底托的周 边与包覆式囊体内下部的表面相连，包覆式囊体内沿轴向设有注浆管路，注浆管路的下部穿 过所述密封底托，注浆管路的外侧壁与密封底托之间的间隙采用密封组件密封，注浆管路上 位于密封底托的下方设有低压注浆孔和高压注浆孔，高压注浆孔位于低压注浆孔的上方，位 于所述密封底托下方的所述包覆式囊体的侧壁的中上部设有一个以上的高压浆液过孔。
本发明的柔性囊式防腐装置，其中所述包覆式囊体的内、外表面分别设有网格状的凸棱 或网格状的凹槽或环状的凸棱或蜂窝状的凹孔或鱼鳞状的凸起。
本发明的柔性囊式防腐装置，其中所述注浆管路的下部具有直角型或圆环形或u型管段，
所述低压注浆孔的孔径为5mnr"50mm，低压注浆孔的外表包裹有滤网，所述高压注浆孔的孔 径为5mm"36mra，所述包覆式囊体和所述密封底托采用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)或 表面涂敷有防腐涂层的土工布或聚脂类塑料材料制成，所述包覆式囊体的厚度为0. 5—10mm。
本发明的柔性囊式防腐装置，其中所述包覆式囊体采用高密度聚乙烯(HDPE)材料制成， 包覆式囊体的横截面为圆形或椭圆形或矩形或梯形或正六边形或正八边形的横截面，所述密 封组件为遇水膨胀的密封胶条或石棉绳盘条或橡胶密封圈，所述密封底托包括筒状的侧壁， 筒状侧壁的顶部具有顶盖，所述包覆式囊体的下部和密封底托的筒状侧壁之间釆用层叠搭接 热挤压焊接相连，密封底托的筒状侧壁的高度为50—500mm，密封底托的筒状侧壁与每个所 述高压浆液过孔相对应的部位分别设有通孔。
本发明的柔性囊式防腐装置，其中所述密封底托内插装有防腐材料制成的预制墩头，预 制墩头的顶部与密封底托内的顶部相贴，预制墩头的上部与密封底托的内侧壁之间具有储浆 腔，储浆腔内设有所述注浆管路的分支管段，注浆管路的分支管段上均布有多个所述高压注 浆孔。
本发明的柔性囊式防腐装置，其中所述密封底托内的中部设有隔膜，隔膜的周边与密封 底托的内壁相连，隔膜的上部与密封底托的内侧壁之间具有蓄浆腔，所述注浆管路上的所述 高压注浆孔位于蓄浆腔内，注浆管路上的所述低压注浆孔位于所述隔膜的下方。
使用本发明的柔性囊式防腐装置的防腐桩，包括所述柔性囊式防腐装置，柔性囊式防腐 装置的所述包覆式囊体内位于所述密封底托的下方设有防腐桩墩，防腐桩墩的顶端与密封底 托的下端面粘贴相连，包覆式囊体内位于密封底托的上方填充有膨胀混凝土，包覆式囊体的 外侧壁部分或全部包覆有膨胀水泥浆固结层。
本发明的防腐桩，其中所述防腐桩墩采用碱激发水泥浆液或聚合物水泥砂浆或地聚合物浆液凝结构成，所述膨胀混凝土中沿包覆式囊体的轴向设有至少一个传力构件，在膨胀混凝 土顶端浇注或充填碱激发水泥浆液或聚合物水泥砂浆或地聚合物浆液凝结后构成的密封防腐 桩帽。
本发明的防腐桩，其中每个所述传力构件的中部分别套装有多个隔离支架，每个传力构 件底端的钢筋头上分别套装有一个防护座。
本发明的防腐桩的施工方法，包括如下步骤
A、 在基桩位置处施打设计深度的钻孔；
B、 将钻杆及钻头提出桩孔；
C、 将柔性囊式防腐装置插入桩孔内，在将柔性囊式防腐装置放置到位后，利用柔性囊
式防腐装置的注浆管路通过低压注浆孔以小于0.8MPa的注浆压力向所述包覆式囊体内位于
所述密封底托的下方注入防腐蚀浆液，防腐蚀浆液在密封底托的下方固结后形成桩端硬质防
腐桩墩，以构成所述的柔性囊式防腐装置的防腐桩的桩端；
D、 向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体内利用混凝土导管连续灌注膨胀混凝土
直到接近包覆式囊体顶端，然后立刻向包覆式囊体内的膨胀混凝土中置入传力构件；
E、 利用注浆管路由高压注浆孔通过每个所述高压浆液过孔以l一5MPa的注浆压力向所 述包覆式囊体外侧壁与桩孔之间的间隙内注入抗腐蚀的膨胀水泥砂浆，形成包覆式囊体外侧 壁的膨胀水泥浆固结薄层，且与桩孔侧壁土体粘结固化为一体；
F、 至桩身膨胀混凝土固结达到设计强度要求后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的所
述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐 桩帽，也可预留位置结合基础底板的防腐措施一同完成，从而构成桩头密封防腐结构，完成 一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
本发明的防腐桩的施工方法，其中所述步骤c中如果桩孔内存在地下水妨碍柔性囊式防
腐装置插入桩孔，可在柔性囊式防腐装置的底部沉放到地下水中后，利用排水泵通过柔性囊 式防腐装置的注浆管路底端的低压注浆孔抽出桩孔内的地下水，同时逐步将柔性囊式防腐装
置插入到桩孔底端的设定位置；或者是将混凝土导管预先置入所述包覆式囊体内，并将包覆 式囊体适度折叠后与混凝土导管绑扎固定，利用混凝土导管的自重抵消地下水浮力，从而将 柔性囊式防腐装置下沉到桩孔内的设定位置。
本发明的防腐桩的施工方法，其中所述步骤A中还包括利用螺旋挤土钻机，通过双向螺 旋封闭挤扩钻头，穿过地表护筒进行正旋挤扩钻进成孔，钻孔直径为200~800mm，在地层中 钻孔至设计深度后，将钻头正旋提出桩孔；所述步骤D中利用混凝土导管灌注膨胀混凝土的 流量为0.05~1.0m3/min，所述传力构件采用在桩身膨胀混凝土中振动后插钢筋笼工艺置入； 所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩身膨胀混凝土初凝后，将桩头混凝土凿毛，并 在桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计 标高后形成防腐桩帽。
本发明的防腐桩的施工方法，其中所述步骤A中还包括将吊车、多节钢套管和振动冲击锤就位，先将振动冲击锤下的锥形防腐桩墩头在桩位处振冲打入一定深度，再利用吊车将第 一节钢套管放置在锥形防腐桩墩头上，然后将振动冲击锤放置于空心钢套管内的锥形防腐桩 墩头的冲击面上，开动振动冲击锤，将第一节钢套管和套管底部的锥形防腐桩墩头振入地下 一定深度后，吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一节钢套管顶端相连接，完成 连接后继续振冲至下一个需要继续连接钢套管的深度，吊放第三节钢套管，将第三节钢套管 的底端与第二节钢套管顶端相连接，如此循环，直至将钢套管和锥形防腐桩墩头振冲打入至 设计桩长深度，然后提出振动冲击锤；所述步骤C中在利用柔性囊式防腐装置的注浆管路通 过低压注浆孔以小于0. 5MPa的注浆压力向所述包覆式囊体内位于所述密封底托的下方注入 防腐蚀浆液之前，先利用液压顶管机将钢套管拔出一定长度，所述步骤D中在向桩孔内的柔 性囊式防腐装置的包覆式囊体内浇筑膨胀混凝土的过程中，利用液压顶管机将全部钢套管逐 节拔出桩孔，灌注膨胀混凝土的流量为0.05-1 .OmVmin，所述传力构件采用振动后插钢筋笼 工艺置入；所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩身膨胀混凝土初凝后，将桩头混凝 土凿毛，并向桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化 找平至设计标高后形成防腐桩帽。
本发明的防腐桩的施工方法，其中所述步骤A中还包括准备吊车、多节钢套管和振动沉 拔管器，利用振动沉拔管器产生的高频振动作用沉放首节钢套管至略高于地表处，然后利用 长螺旋钻机钻进取土或利用抓斗冲抓或利用旋挖钻机取土方式将首节钢套管内的腐蚀性土体 排出桩孔，然后吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一节钢套管顶端相连接，完 成连接后继续利用振动沉拔管器产生的高频振动作用沉放第二节钢套管至略高于地表处，然 后利用长螺旋钻机钻进取土或利用抓斗冲抓或利用旋挖钻机取土方式将较深处的第二节钢套 管内的腐蚀性土体排出桩孔，如此循环，直至钢套管沉入设计桩长深度；所述步骤C中利用 柔性囊式防腐装置的注浆管路通过低压注浆孔以小于0. 5MPa的注浆压力向所述包覆式囊体 内位于所述密封底托的下方注入防腐蚀浆液之前，先利用振动沉拔管器将钢套管拔出一定长 度，所述步骤D中在向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体内灌注膨胀混凝土完成后， 利用振动沉拔管器将全部钢套管振动提拔出桩孔，灌注膨胀混凝土的流量为0.05-1.0m3/min， 所述传力构件采用振动后插钢筋笼工艺置入；所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩 身膨胀混凝土初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混 凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽。
与现有技术相比，本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法，具有 以下各项优点
1、 本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法，能够将桩身承载体完 全密封包裹于能够有效抵抗地层中卤水的化学腐蚀和氯盐的物理结晶侵蚀作用的柔性囊式防 腐装置内，有效的将地层中的卤水环境与桩材隔绝，大幅提高了桩身主要承载结构的服役寿 命，降低腐蚀性地层内建、构筑物基础高昂的维护费用。 '
2、 本发明采用并改进了现有建筑材料和石化工业中成熟的材料和防腐技术，降低了灌注材料消耗和施工时间，同时也能够降低腐蚀性地层内一般建筑基础防腐的施工成本。
3、 本发明基于目前在工程建设中应用最为普遍和成熟的钢筋混凝土灌注桩施工工艺，设 计出一种利用封闭包覆技术对灌注桩桩身进行全密封包裹的包覆式囊体装置，从而将桩身材 料与场地地层中腐蚀性物质完全隔离，达到延长桩身核心承载结构耐久性的巨的，施工技术 便于推广应用。
4、 由于防腐桩采用了严密的防腐措施，所以本发明的防腐桩具有稳定的长期防腐性能， 能够应用于近海浅滩地层、盐渍土区域、垃圾卫生填埋场等高腐蚀环境中，并保持可靠的效 果。
5、 采用本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法，可以以较低的 成本有效的提高防腐桩承载力，减少防腐桩总数量，降低工程造价，加快施工速度，从而提 高了工程的长期安全可靠性。
下面结合附图及实施例详述本发明。


图1为本发明的柔性囊式防腐装置的一种实施方式的结构示意图的主视剖面图； 图2为图1的A—A截面的俯视剖面图； 图3为图1的密封底托部位的局部放大图4为本发明的柔性囊式防腐装置的另一种实施方式的结构示意图的主视剖面图5为图4的B—B截面的俯视剖面图6为使用本发明的一种柔性囊式防腐装置的防腐桩的结构示意图的主视剖面图； 图7为使用本发明的另一种柔性囊式防腐装置的防腐桩的结构示意图的主视剖面图； 图8为对中支架的结构示意图的主视图； 图9为防护座的结构示意图的主视图10a—10h为本发明的防腐桩的一种施工方法的工艺工序示意图； 图lla—llh为本发明的防腐桩的另一种施工方法的工艺工序示意图； 图12a—12j为本发明的防腐桩的再一种施工方法的工艺工序示意图； 图13a—13g为本发明的防腐桩的又一种施工方法的工艺工序示意图。
具体实施例方式
如图l、图2和图3所示，本发明的柔性囊式防腐装置，包括筒状的柔性防腐材料制成 的包覆式囊体1，包覆式囊体1的横截面为圆形或椭圆形或矩形或梯形或正六边形或正八边 形的横截面，包覆式囊体1的内、外表面分别为凹凸不平的粗糙面，包覆式囊体1内的下部 设有密封底托2，密封底托2的周边与包覆式囊体1内下部的表面相连，包覆式囊体l内沿 轴向设有注浆管路4，注浆管路4的下部穿过密封底托2，注叛管路4的下部具有直角型或圆 环形或U型管段，注浆管路4的外侧壁与密封底托2之间的间隙采用密封组件5密封，密封 组件5为遇水膨胀的密封胶条或石棉绳盘条或橡胶密封圈，注浆管路4上位于密封底托2的 下方设有低压注浆孔6和高压注浆孔7,低压注浆孔6的孔径为5—50mm，低压注浆孔6的外表包裹有滤网16，高压注浆孔7的孔径为5—36mm，高压注桨孔7位于低压注浆孔6的上方， 位于密封底托2下方的包覆式囊体1的侧壁的中上部设有5个高压浆液过孔3。
上述包覆式囊体1的内、外表面分别设有网格状的凸棱或网格状的凹槽或环状的凸棱或 蜂窝状的凹孔或鱼鳞状的凸起。
上述包覆式囊体1和密封底托2采用聚乙烯(PE)或聚氯乙烯(PVC)或表面涂敷有防 腐涂层的土工布或聚脂类塑料材料制成，包覆式囊体1的厚度为0. 5—10ram。
包覆式囊体1也可以采用高密度聚乙烯(HDPE)材料制成，密封底托2包括筒状的侧壁， 筒状侧壁的顶部具有顶盖，包覆式囊体1的下部和密封底托2的筒状侧壁之间采用层叠搭接 热挤压焊接相连，密^f底托2的筒状侧壁的高度为50"500mm，密封底托2的筒状侧壁与每 个高压浆液过孔3相对应的部位分别设有通孔。密封底托2内的中部设有隔膜12,隔膜12 的周边与密封底托2的内壁相连，隔膜12的上部与密封底托2的内侧壁之间具有蓄桨腔11， 注浆管路4上的所述高压注浆孔7位于蓄浆腔11内，注浆管路4上的低压注浆孔6位于隔膜 12的下方。
图4和图5所示的本发明的柔性囊式防腐装置，包括筒状的柔性防腐材料制成的包覆式 囊体la，包覆式囊体la的横截面为圆形或椭圆形或矩形或梯形或正六边形或正八边形的横截 面，包覆式囊体la的内、外表面分别为凹凸不平的粗糙面，包覆式囊体la内的下部设有密 封底托2a，密封底托2a的周边与包覆式囊体la内下部的表面相连，包覆式囊体la内沿轴向 设有注浆管路4a，注浆管路4a的下部穿过密封底托2a,注浆管路4a的下部具有分支管段， 注浆管路4a的外侧壁与密封底托2a之间的间隙采用密封组件密封，注浆管路4a上位于密封 底托2a的下方设有低压注浆孔6a和高压注浆孔7a，低压注浆孔6a的孔径为5—50mm，高压 注浆孔7a的孔径为5—36mm，高压注浆孔7a位于低压注浆孔6a的上方，位于密封底托2a 下方的包覆式囊体la的侧壁的中上部设有5个高压浆液过孔3a。其与图1、图2和图3所示 的柔性囊式防腐装置的不同之处在于:在密封底托2a内插装有防腐材料制成的预制墩头14a， 但密封底托2内没有隔膜，预制墩头14a的顶部与密封底托2a内的顶部相贴，预制墩头14a 的上部与密封底托2a的内侧壁之间具有储浆腔13a，储浆腔13a内设有注浆管路4a的分支管 段，注浆管路4a的分支管段上均布有多个所述高压注浆孔7a。除了上述不同之处，其它特征 与图l、图2和图3所示，本发明的柔性囊式防腐装置相同。
如图6所示，使用柔性囊式防腐装置的防腐桩，包括图l、图2和图3所示的柔性囊式 防腐装置，柔性囊式防腐装置的密封底托2内位于隔膜12的下方设有防腐桩墩8，防腐桩墩 8的顶端与密封底托2的下端面粘贴相连，防腐桩墩8的周边侧壁与位于密封底托2下方的 包覆式囊体1的内侧壁粘贴相连，包覆式囊体1内位于密封底托2的上方以及蓄浆腔11内填 充有膨胀混凝土9，膨胀混凝土9中沿包覆式囊体1的轴向设有多个传力构件18，每个传力 构件18的中部分别套装有多个隔离支架15，隔离支架15的结构如图8所示，每个传力构件 18底端的钢筋头上分别套装有一个防护座17，防护座17的结构如图9所示。在包覆式囊体 1的外侧壁部分或全部包覆有膨胀水泥浆固结层10。如图7所示，使用柔性囊式防腐装置的防腐桩，包括图4和图5所示的柔性囊式防腐装 置，柔性囊式防腐装置的包覆式囊体la内位于密封底托2a的下方设有防腐桩墩8a，防腐桩 墩8a的顶端与密封底托2的下端面粘贴相连，包覆式囊体la内位于密封底托2a的上方以及 储浆腔13a内填充有膨胀混凝土 9a，膨胀混凝土 9a中沿包覆式囊体1的轴向设有多个传力构 件18a，每个传力构件18a的中部分别套装有多个隔离支架15a，每个传力构件18a底端的钢 筋头上分别套装有一个防护座17a。在包覆式囊体la的外侧壁部分或全部包覆有膨胀水泥浆 固结层10a。
上述各个实施例中的防腐桩墩8、 8a采用碱激发水泥浆液或聚合物水泥砂浆或地聚合物 浆液凝结构成，上述各个实施例中的膨胀混凝土 9顶端浇注或充填碱激发水泥浆液或聚合物 水泥砂浆或地聚合物浆液凝结后构成的密封防腐桩帽20。
实施例1
本发明的防腐桩的施工方法，如图10a—10h所示，包括如下步骤
A、 将螺旋挤土桩钻机就位，在桩位处安放地表护筒25，并将钻具定位于桩位上的护筒 25内；
B、 采用双向螺旋封闭挤扩钻头26进行正旋钻孔，钻孔的孔径为200~800mm,在地层中 钻孔至设计深度后，将钻头正旋提出桩孔；上述双向螺旋封闭挤扩钻头为专利产品，其专利 权人为中冶建筑研究总院有限公司和中国京冶工程技术有限公司，专利号为 ZL200720103635.X;
C、 将所述柔性囊式防腐装置插入桩孔内；
D、 通过注浆管路4的左侧注浆阀，向柔性囊式防腐装置的包覆式囊体1下方的密封底 托2内的隔膜12下方以小于0.8MPa的压力通过低压注浆孔6注入防腐蚀浆液19，固结后形 成防腐桩墩8;
E、 向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体1内沉放混凝土导管24，利用混凝土导 管24向包覆式囊体1内灌注膨胀混凝土9直到接近包覆式囊体顶部的预定位置；
F、 向包覆式囊体1内的膨胀混凝土 9中插入传力构件18，传力构件18采用振动后插钢 筋笼工艺置入；
G、 利用注浆管路4由高压注浆孔7通过每个高压浆液过孔3以l一5MPa的注浆压力向 包覆式囊体1外侧壁与桩孔之间的间隙注入膨胀水泥砂浆21，形成包覆包覆式囊体1外表面 的膨胀水泥浆固结薄层10;
H、 待桩身膨胀混凝土 9初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的包覆式囊体1内 浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽20，直至辨 身固结达到设计强度要求后，完成一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
实施例2
本发明的防腐桩的施工方法，如图lla—llh所示，包括如下步骤A、 将吊车、多节钢套管27、振动冲击锤28和锥形预制桩墩29定位于桩孔位置处，先 用振动冲击锤28将锥形预制桩墩29在桩位处打入一定深度，再利用吊车将第一节钢套管27 放置在锥形预制桩墩29上，然后将振动冲击锤28放置于空心钢套管27内的锥形预制桩寧 29的冲击面上，继续开动振动冲击锤28将第一节钢套管和底部锥形预制桩墩29振动冲击至 预设位置；
B、 吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一节钢套管顶端相连接，完成连接 后继续振冲至下一个需要继续连接钢套管的深度，吊放第三节钢套管，将第三节钢套管的底 端与第二节钢套管顶端相连接，如此循环，直至将钢套管27和锥形预制桩墩29—同打入至 设计桩长深度，然后提出振动冲击锤28;
C、 将柔性囊式防腐装置插入桩孔内的钢套管27内的空孔，直到包覆式囊体l底部的密 封底托2下方的隔膜12与锥形预制桩墩29上的冲击面相贴；
D、 将柔性囊式防腐装置放置到位后，将液压顶管机30吊装到位，并与钢套管按照拔管 顶升工艺要求固定，在利用柔性囊式防腐装置的注浆管路4的左侧注浆阀，通过低压注桨孔 6以小于0. 8MPa的压力向包覆式囊体1底部的密封底托2内的隔膜12下方注入防腐蚀浆液 19的同时，开动液压顶管机30，将钢套管27拔出200 500mm的长度，防腐蚀浆液19与锥 形预制桩墩29固化后在密封底托2的下方形成防腐桩墩8，以封闭柔性囊式防腐装置的底端；
E、 利用液压顶管机30和吊车将全部钢套管拔出桩孔，接着向桩孔内的柔性囊式防腐装 置的包覆式囊体1内沉放混凝土导管24，利用混凝土导管24向包覆式囊体1内灌注膨胀混 凝土9至接近桩顶标高；
F、 向包覆式囊体l内的膨胀混凝土9中插入传力构件18，传力构件18采用振动后插钢 筋笼工艺置入；
G、 在传力构件18沉放到位后，利用注浆管路4由高压注浆孔7通过每个高压浆液过孔 3以2—6MPa的注浆压力向包覆式囊体l外侧壁与桩孔之间的间隙注入膨胀水泥砂浆21，形 成包覆包覆式囊体1外表面的膨胀水泥浆固结薄层10;
H、 待桩身膨胀混凝土 9初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的包覆式囊体1内 浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽20,直至桩 身固结达到设计强度要求后，完成一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
实施例3
本发明的防腐桩的施工方法，如图12a—12j所示，包括如下步骤
A、 将吊车、多节钢套管27和振动沉拔管器31定位于桩孔位置处，利用振动沉拔管器 31沉放首节钢套管27至略高于地表处；
B、 吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一节钢管顶端相连接，完成连接后 继续利用振动沉拔管器31产生的高频振动作用沉放第二节钢管至略高于地表处；
C、 利用旋挖钻机钻进取土，将钢套管27内的腐蚀性土体排出桩孔，然后吊放第三节钢 套管，将其底端与土体中的第二节钢套管顶端相连接；D、 继续利用振动沉拔管器31将第三节钢套管沉入地下，继续利用旋挖钻机取土，如此 循环，直至将钢套管27底端沉放至设计桩长的深度，并利用旋挖钻机将套管内的腐蚀性土体 挖除至设计桩底标高，并将钻具提出桩孔；
E、 将柔性囊式防腐装置插入桩孔内钢套管27内的空孔底部；
F、 将柔性囊式防腐装置放置到位后，在利用柔性囊式防腐装置的注浆管路4的左侧注浆 阀，通过低压注浆孔6以小于0.5MPa的压力向包覆式囊体1底部的密封底托2内的隔膜12 下方注入防腐蚀浆液19的同时，利用振动沉拔管器31，将钢套管27逐渐拔出一定长度，'防 腐蚀浆液19固化后在密封底托2的下方形成防腐桩墩8，以封闭柔性囊式防腐装置的底端；
G、 利用振动沉拔管器31逐节将钢套管27拔出桩孔，然后向桩孔内的柔性囊式防腐装 置的包覆式囊体1内沉放混凝土导管24，利用混凝土导管24向包覆式囊体1内灌注桩身膨 胀混凝土 9，直到灌注至略低于预定标高；
H、 向包覆式囊体1内的膨胀混凝土9中插入传力构件18，传力构件18釆用振动后插钢 筋笼工艺置入；
I、 在传力构件18沉放到位后，利用注浆管路4由高压注浆孔7通过每个高压浆液过孔3 以2—5MPa的注浆压力向包覆式囊体1外侧壁与桩孔之间的间隙注入膨胀水泥砂浆21，形成 包覆包覆式囊体1外表面的膨胀水泥浆固结薄层10;
J、待桩身膨胀混凝土9初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的包覆式囊体1内:资 筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后后形成防腐桩帽20，直至桩 身固结达到设计强度要求后，完成一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
实施例4
本发明的防腐桩的施工方法，如图13a-—13g所示，包括如下步骤-
A、 将长螺旋钻机就位，在桩位处安放地表护筒25，并将钻具定位于桩位上的护筒25内；
B、 采用长螺旋排土方式进行钻孔，钻孔的孔径为30(K800mm，在地层中钻孔至设计桩 长深度后，将钻具提出桩孔；
C、 将所述柔性囊式防腐装置插入桩孔内，在沉放至地下水位22以下时，由于封闭的柔 性囊式防腐装置的浮力作用妨碍其顺利置入，可将排水泵23与注浆管路4的左侧注浆蹄门连 接，并通过注浆管路4底端的低压注浆孔6抽出桩孔内的地下水22，并利用抽水吸力将柔性 囊式防腐装置沉放到桩孔内设定位置； .
D、 将长螺旋钻机的钻具置换为灌注导管24并重新就位，并将导管伸入包覆式囊体1内 的密封底托2上表面处，接着断开排水泵与注浆管的连接，并通过注浆管路4的左侧注浆阀， 向柔性囊式防腐装置的包覆式囊体1底部的密封底托2内的隔膜12下方以小于lMPa的压力 通过低压注浆孔6注入防腐蚀浆液19，硬化后形成防腐桩墩8;注浆完成后，将混凝土泵32 与钻机导管上的混凝土灌注管路相连，在提升灌注导管24的同时，采用中心压灌混凝土工艺， 向包覆式囊体1内灌注桩身膨胀混泥土 9至略低于设计桩顶标高；
E、 向包覆式囊体l内的膨胀混凝土9中插入传力构件18,传力构件18采用实施振动后插钢筋笼工艺置入；
F、 利甩注浆管路4由高压注浆孔7通过每个高压浆液过孔3以l一5MPa的注浆压力向 包覆式囊体1外侧壁与桩孔之间的间隙注入膨胀水泥砂浆21，形成包覆包覆式囊体1外表面 的膨胀水泥浆固结薄层10;
G、 待桩身膨胀混凝土9初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的包覆式囊体1内 浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后后形成防腐桩帽20,直至 桩身固结达到设计强度要求后，完成一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
上面所述的实施例仅仅是对本发明优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限 定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出 的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 '
权利要求
1.柔性囊式防腐装置，其特征是包括筒状的柔性防腐材料制成的包覆式囊体，包覆式囊体的内、外表面分别为凹凸不平的粗糙面，包覆式囊体内的下部设有密封底托，密封底托的周边与包覆式囊体内下部的表面相连，包覆式囊体内沿轴向设有注浆管路，注浆管路的下部穿过所述密封底托，注浆管路的外侧壁与密封底托之间的间隙采用密封组件密封，注浆管路上位于密封底托的下方设有低压注浆孔和高压注浆孔，高压注浆孔位于低压注浆孔的上方，位于所述密封底托下方的所述包覆式囊体的侧壁的中上部设有一个以上的高压浆液过孔。
2. 如权利要求1所述的柔性囊式防腐装置，其特征是所述包覆式囊体的内、外表面分 别设有网格状的凸棱或网格状的凹槽或环状的凸棱或蜂窝状的凹孔或鱼鳞状的凸起。
3. 如权利要求2所述的柔性囊式防腐装置，其特征是所述注浆管路的下部具有直角型或圆环形或U型管段，所述低压注浆孔的孔径为5—50mm，低压注浆孔的外表包裹有滤网， 所述高压注浆孔的孔径为5—36mm，所述包覆式囊体和所述密封底托采用聚乙烯(PE)或聚 氯乙烯(PVC)或表面涂敷有防腐涂层的土工布或聚脂类塑料材料制成，所述包覆式囊体的 厚度为0. 5—10mm。
4. 如权利要求3所述的柔性囊式防腐装置，其特征是所述包覆式囊体采用高密度聚'乙 烯(HDPE)材料制成，包覆式囊体的横截面为圆形或椭圆形或矩形或梯形或正六边形或正八 边形的横截面，所述密封组件为遇水膨胀的密封胶条或石棉绳盘条或橡胶密封圈，所述密封 底托包括筒状的侧壁，筒状侧壁的顶部具有顶盖，所述包覆式囊体的下部和密封底托的筒状 侧壁之间采用层叠搭接热挤压焊接相连，密封底托的筒状侧壁的高度为50"500mm，密封底 托的筒状侧壁与每个所述高压浆液过孔相对应的部位分别设有通孔。
5. 如权利要求4所述的柔性囊式防腐装置，其特征是所述密封底托内插装有防腐材料 制成的预制墩头，预制墩头的顶部与密封底托内的顶部相贴，预制墩头的上部与密封底托的 内侧壁之间具有储浆腔，储浆腔内设有所述注浆管路的分支管段，注浆管路的分支管段上均 布有多个所述高压注浆孔。
6. 如权利要求4所述的柔性囊式防腐装置，其特征是所述密封底托内的中部设有隔膜， 隔膜的周边与密封底托的内壁相连，隔膜的上部与密封底托的内侧壁之间具有蓄浆腔，所述 注浆管路上的所述高压注浆孔位于蓄浆腔内，注浆管路上的所述低压注浆孔位于所述隔膜的 下方。
7. 使用权利要求1至6中任何一项所述的柔性囊式防腐装置的防腐桩，其特征是包括 所述柔性囊式防腐装置，柔性囊式防腐装置的所述包覆式囊体内位于所述密封底托的下方设 有防腐桩墩，防腐桩墩的顶端与密封底托的下端面粘贴相连，包覆式囊体内位于密封底托的 上方填充有膨胀混凝土，包覆式囊体的外侧壁部分或全部包覆有膨胀水泥浆固结层。
8. 如权利要求7所述的柔性囊式防腐装置的防腐桩，其特征是所述防腐桩墩采用碱激发水泥浆液或聚合物水泥砂浆或地聚合物浆液凝结构成，所述膨胀混凝土中沿包覆式囊体的 轴向设有至少一个传力构件，在膨胀混凝土顶端浇注或充填碱激发水泥浆液或聚合物水泥砂 浆或地聚合物浆液凝结后构成的密封防腐桩帽。
9. 如权利要求8所述的柔性囊式防腐装置的防腐桩，其特征是每个所述传力构件的中 部分别套装有多个隔离支架，每个传力构件底端的钢筋头上分别套装有一个防护座。
10. 如权利要求7所述的防腐桩的施工方法，其特征是包括如下步骤A、 在基桩位置处施打设计深度的钻孔；B、 将钻杆及钻头提出桩孔；C、 将柔性囊式防腐装置插入桩孔内，在将柔性囊式防腐装置放置到位后，利用柔性囊 式防腐装置的注浆管路通过低压注浆孔以小于0.8MPa的注浆压力向所述包覆式囊体内位于所述密封底托的下方注入防腐蚀浆液，防腐蚀浆液在密封底托的下方固结后形成桩端硬质防腐桩墩，以构成所述的柔性囊式防腐装置的防腐桩的桩端；D、 向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体内利用混凝土导管连续灌注膨胀混凝土 直到接近包覆式囊体顶端，然后立刻向包覆式囊体内的膨胀混凝土中置入传力构件；E、 利用注浆管路由高压注浆孔通过每个所述高压浆液过孔以l一5MPa的注浆压力向所 述包覆式囊体外侧壁与桩孔之间的间隙内注入抗腐蚀的膨胀水泥砂浆，形成包覆式囊体外侧 壁的膨胀水泥浆固结薄层，且与桩孔侧壁土体粘结固化为一体；F、 至桩身膨胀混凝土固结达到设计强度要求后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐 桩帽，也可预留位置并结合基础底板的防腐措施一同完成，从而构成桩头密封防腐结构，完 成一根本发明的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩。
11. 根据权利要求10所述的防腐桩施工方法，其特征是所述步骤C中如果桩孔内存在地下水妨碍柔性囊式防腐装置插入桩孔，可在柔性囊式防腐装置的底部沉放到地下水中后， 利用排水泵通过柔性囊式防腐装置的注浆管路底端的低压注浆孔抽出桩孔内的地下水，同时逐步将柔性囊式防腐装置插入到桩孔底端的设定位置；或者是将混凝土导管预先置入所述包 覆式囊体内，并将包覆式囊体适度折叠后与混凝土导管绑扎固定，利用混凝土导管的自重抵 消地下水浮力，从而将柔性囊式防腐装置下沉到桩孔内的设定位置。
12. 根据权利要求10所述的防腐桩的施工方法，其特征是所述步骤A中还包括利用螺 旋挤土钻机，通过双向螺旋封闭挤扩钻头，穿过地表护筒进行正旋挤扩钻进成孔，钻孔直径 为200 800mm，在地层中钻孔至设计深度后，将钻头正旋提出桩孔；所述步骤D中利用混凝 土导管灌注膨胀混凝土的流量为0.05M.0mVmin，所述传力构件采用在桩身膨胀混凝土中振 动后插钢筋笼工艺置入；所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩身膨胀混凝土初凝后， 将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计 标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽。
13. 根据权利要求10所述的防腐桩的施工方法，其特征是所述步骤A中还包括将吊车、多节钢套管和振动冲击锤就位，先将振动冲击锤下的锥形防腐桩墩头在桩位处振冲打入一定 深度，再利用吊车将第一节钢套管放置在锥形防腐桩墩头上，然后将振动冲击锤放置于空心 钢套管内的锥形防腐桩墩头的冲击面上，开动振动冲击锤，将第一节钢套管和套管底部的锥 形防腐桩墩头振入地下一定深度后，吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一节钢 套管顶端相连接，完成连接后继续振冲至下一个需要继续连接钢套管的深度，吊放第三节钢 套管，将第三节钢套管的底端与第二节钢套管顶端相连接，如此循环，直至将钢套管和锥形 防腐桩墩头振冲打入至设计桩长深度，然后提出振动冲击锤；所述步骤C中在利用柔性囊式 防腐装置的注浆管路通过低压注浆孔以小于0. 5MPa的注浆压力向所述包覆式囊体内位于所 述密封底托的下方注入防腐蚀浆液之前，先利用液压顶管机将钢套管拔出一定长度，所述步 骤D中在向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体内灌注膨胀混凝土的过程中，利用液压 顶管机将全部钢套管逐节拔出桩孔，灌注膨胀混凝土的流量为0.05~1.0m3/min，所述传力抅 件采用振动后插钢筋笼工艺置入；所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩身膨胀混凝 土初凝后，将桩头混凝土凿毛，并向桩头部位的所述包覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高 于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽。
14.根据权利要求10所述的防腐桩的施工方法，其特征是所述步骤A中还包括准备吊 车、多节钢套管和振动沉拔管器，利用振动沉拔管器产生的高频振动作用沉放首节钢套管至 略高于地表处，然后利用长螺旋钻机钻进取土或利用抓斗冲抓或利用旋挖钻机取土方式将首 节钢套管内的腐蚀性土体排出桩孔，然后吊放第二节钢套管，将第二节钢套管的底端与第一 节钢套管顶端相连接，完成连接后继续利用振动沉拔管器产生的高频振动作用沉放第二节钢 套管至略高于地表处，然后利用长螺旋钻机钻进取土或利用抓斗冲抓或利用旋挖钻机取土方 式将较深处的第二节钢套管内的腐蚀性土体排出桩孔，如此循环，直至钢套管沉入设计桩长 深度；所述步骤C中利用柔性囊式防腐装置的注浆管路通过低压注浆孔以小于0. 5MPa的注 浆压力向所述包覆式囊体内位于所述密封底托的下方注入防腐蚀浆液之前，先利用振动沉拔 管器将钢套管拔出一定长度，所述步骤D中在向桩孔内的柔性囊式防腐装置的包覆式囊体内 灌注膨胀混凝土完成后，利用振动沉拔管器将全部钢管振动提拔出桩孔，灌注膨胀混凝土的 流量为0.05~1.0m3/min，所述传力构件采用振动后插钢筋笼工艺置入；所述步骤F中，在传力构件安放到位后，待桩身膨胀混凝土初凝后，将桩头混凝土凿毛，并在桩头部位的所述包 覆式囊体内浇筑抗腐蚀混凝土至略高于桩顶设计标高，硬化找平至设计标高后形成防腐桩帽。
全文摘要
柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法，包括筒状的柔性防腐材料制成的包覆式囊体，包覆式囊体的内、外表面分别为凹凸不平粗糙面，包覆式囊体内下部设有密封底托，密封底托的周边与包覆式囊体内下部的表面相连，包覆式囊体内沿轴向设有注浆管路，注浆管路上位于密封底托的下方设有低压注浆孔和高压注浆孔，高压注浆孔位于低压注浆孔的上方，位于密封底托下方的包覆式囊体的侧壁的中上部设有一个以上的高压浆液过孔。本发明的防腐桩，包括柔性囊式防腐装置，其目的在于为高腐蚀性地层内的桩基和复合地基工程提供一种具有长期可靠的防腐性能，承载力高，抗腐蚀性好，耐久性高，造价低的柔性囊式防腐装置及使用该装置的防腐桩及施工方法。
文档编号E02D31/00GK101614020SQ20091008880
公开日2009年12月30日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者钟 刘, 义 张, 松 杨, 新 黄 申请人:中国京冶工程技术有限公司;中冶建筑研究总院有限公司