注浆成型变截面钢管粧施工方法及其扩挤装置制造方法
【专利摘要】本发明提供一种注浆成型变截面钢管粧施工方法及其扩挤装置，其首先利用钻机成孔，成孔完成后利用水泥浆置换钻孔中泥浆，再将安装有所述扩挤装置的钢管粧放入钻孔中，待钻孔中水泥浆固化后，将高压水泥浆压入钢管粧或所述扩挤装置中，所述扩挤装置在高压水泥浆作用下扩张，挤压强化周围土体，最终在钢管粧周围形成水泥浆体扩挤头，大大增加了钢管粧与周围土体的咬合作用，且避免了后注浆技术容易出现的跑浆现象，增加了其操作的可靠性。
【专利说明】注浆成型变截面钢管粧施工方法及其扩挤装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及建筑施工领域，尤其涉及一种注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置。
【背景技术】
[0002]抗拔桩是一种承受拉伸荷载的桩基础。从材料力学性能充分利用来看，钢管桩应当是最高效的抗拔桩。但是，受传统的施工工艺制约，钢管桩作为抗拔桩的优势并不能得到充分体现。一方面，钢管桩采用打入或压入工艺施工，环境影响很大；另一方面，钢管桩与土体的咬合作用比较弱，在上海等东部软土地区尤其如此。于是钢管桩的后注浆技术应运而生。
[0003]现有的后注浆技术是一种通过在桩侧不同深度处上埋设高压注浆软管，在钻孔灌注桩浇筑混凝土以后，通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。根据一些试验的结果，认为后压浆处理后可以达到比较好的效果，对细粒土中的单桩承载力可提高30%?70% ;对粗粒土中的桩，增幅可达60%?120%。注浆后的侧摩阻效应表现为侧摩阻力提高和桩侧土的剪切强度提高；从而使摩阻力充分发挥，这就意味着桩的承载力增大。但是桩侧后注浆技术也存在不足之处，即无法控制浆液的流动路径，易发生跑浆现象，可靠性比较差。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置，以在提高钢管桩抗拔力的基础上，增加后注浆技术的可靠性。
[0005]为达到上述目的，本发明提供一种扩挤装置，其包括至少一个设置于变截面钢管桩桩侧的扩挤单元和设置于所述变截面钢管桩桩顶处的注浆装置，所述扩挤单元与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述注浆装置与所述变截面钢管桩或所述扩挤单元连接。
[0006]进一步的，所述变截面钢管桩的桩底设有桩尖，所述桩尖朝向远离所述变截面钢管桩的一侧。
[0007]在本发明提供的第一种方案中，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋，所述土工布袋套于所述变截面钢管桩靠近其桩底部分的周侧，所述土工布袋的上下两端均通过钢丝绳与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述土工布袋的袋身通过松紧带箍紧于所述变截面钢管桩的周侧，所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧开有若干孔洞，所述注浆装置与所述变截面钢管桩的桩顶连接。
[0008]进一步的，所述松紧带的数量为多条，所述多条松紧带沿所述变截面钢管桩的轴线方向等间隔排列设置。
[0009]进一步的，所述孔洞均匀分布于所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧。
[0010]在本发明提供的第二种方案中，所述扩挤单元的数量为多个，所述扩挤单元均为土工布袋，所述多个土工布袋套于所述变截面钢管桩靠近承载力较高的土层周侧，所述土工布袋的上下两端均通过钢丝绳与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述多个土工布袋的袋身分别通过松紧带箍紧于所述变截面钢管桩的周侧，所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧开有若干孔洞，所述注浆装置与所述变截面钢管桩的桩顶连接。
[0011]进一步的，箍紧每个土工布袋的所述松紧带的数量为多条，所述多条松紧带沿所述变截面钢管桩的轴线方向等间隔排列设置。
[0012]进一步的，所述孔洞均匀分布于所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧。
[0013]在上述第一、二种方案中，所述变截面钢管桩的桩底处设有桩底封板。
[0014]进一步的，所述变截面钢管桩的桩顶处设有桩顶封板，所述桩顶封板上设有一注浆阀和一溢流阀，所述注浆装置与所述注浆阀连接。
[0015]进一步的，所述注浆阀和溢流阀均为单向阀，所述注浆阀使浆液单向流向所述变截面钢管桩中，所述溢流阀使空气及渗水单向流出所述变截面钢管桩。
[0016]在本发明提供的第三种方案中，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋，所述土工布袋缠绕于所述变截面钢管桩的桩侧，并分布于所述变截面钢管桩的整个桩身，所述土工布袋与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述注浆装置与所述土工布袋位于所述变截面钢管桩桩顶的一端连接。
[0017]在上述三种方案中，所述注浆装置均为注浆管。
[0018]进一步的，所述注浆管中设有单向阀，使浆液单向流向所述变截面钢管桩或土工布袋中。
[0019]本发明还提供一种利用上述扩挤装置的注浆成型变截面钢管桩施工方法，其包括:
[0020]步骤一:利用钻机工艺在建筑工地上成孔；
[0021]步骤二:在所述变截面钢管桩桩侧安装所述扩挤单元；
[0022]步骤三:钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆；
[0023]步骤四:将安装有所述扩挤单元的变截面钢管桩放入钻孔中，并进行水泥浆的养护工作；
[0024]步骤五:水泥浆养护完成后，将高压水泥浆注入所述变截面钢管桩或所述扩挤单元中。
[0025]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
[0026]本发明提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置首先利用钻机成孔，成孔完成后利用水泥浆置换钻孔中泥浆，再将安装有所述扩挤装置的钢管桩放入钻孔中，待钻孔中水泥浆固化后，将高压水泥浆压入钢管桩或所述扩挤装置中，所述扩挤装置在高压水泥浆作用下扩张，挤压强化周围土体，最终在钢管桩周围形成水泥浆体扩挤头，大大增加了钢管桩与周围土体的咬合作用，且避免了后注浆技术容易出现的跑浆现象，增加了其施工质量的可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0028]图1为本发明实施例一提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；
[0029]图2为本发明实施例一提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；
[0030]图3为本发明实施例二提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；
[0031]图4为本发明实施例二提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；
[0032]图5为本发明实施例三提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；
[0033]图6为本发明实施例三提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；
[0034]图7为本发明实施例提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中桩顶封板的结构示意图。
[0035]在图1至7中，
[0036]1:变截面钢管桩；2:注浆装置；3:土工布袋；4:钢丝绳；5:松紧带；6:孔洞；7:桩顶封板；71:注浆阀；72:溢流阀。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图和具体实施例对本发明提出的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0038]本发明的核心思想在于，提供一种注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置，其首先利用钻机成孔，成孔完成后利用水泥浆置换钻孔中泥浆，再将安装有所述扩挤装置的钢管桩放入钻孔中，待钻孔中水泥浆固化后，将高压水泥浆压入钢管桩或所述扩挤装置中，所述扩挤装置在高压水泥浆作用下扩张，挤压强化周围土体，最终在钢管桩周围形成水泥浆体扩挤头，大大增加了钢管桩与周围土体的咬合作用，且避免了后注浆技术容易出现的跑浆现象，增加了其施工质量的可靠性。
[0039]请参考图1至7，图1为本发明实施例一提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；图2为本发明实施例一提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；图3为本发明实施例二提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；图4为本发明实施例二提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；图5为本发明实施例三提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中扩挤装置的结构示意图；图6为本发明实施例三提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中变截面钢管桩的成桩示意图；图7为本发明实施例提供的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置中桩顶封板的结构示意图。
[0040]实施例一
[0041]如图1和图2所示，本发明实施例提供一种扩挤装置，其包括至少一个设置于变截面钢管桩桩侧的扩挤单元和设置于所述变截面钢管桩I桩顶处的注浆装置2，所述扩挤单元与所述变截面钢管桩I绑扎固定，所述注浆装置2与所述变截面钢管桩I或所述扩挤单元连接。
[0042]进一步的，所述变截面钢管桩I的桩底设有桩尖，所述桩尖朝向远离所述变截面钢管桩I的一侧，所述桩尖的设置便于所述变截面钢管桩I下桩，增加其下桩深度，本领域技术人员均可根据上述桩尖的描述方便地实施其方案，因此桩尖均无必要也未在图1、2中示出。
[0043]在本实施例中，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋3，所述土工布袋3套于所述变截面钢管桩I靠近其桩底部分的周侧，所述土工布袋3的上下两端均通过钢丝绳4与所述变截面钢管桩I绑扎固定，所述土工布袋3的袋身通过松紧带5箍紧于所述变截面钢管桩I的周侧，所述变截面钢管桩I上与所述土工布袋3位置相对应的周侧开有若干孔洞6，所述注浆装置2与所述变截面钢管桩I的桩顶连接。
[0044]进一步的，所述松紧带5的数量为多条，所述五条松紧带5沿所述变截面钢管桩I的轴线方向等间隔排列设置，以更好地将土工布袋3紧箍于所述变截面钢管桩I上。
[0045]进一步的，所述孔洞6均匀分布于所述变截面钢管桩I上与所述土工布袋3位置相对应的周侧，使注浆装置2注入的水泥浆能够通过所述孔洞6均匀地注入到土工布袋3中，以增加扩挤装置的扩挤效率及效果。
[0046]本发明实施例还提供一种利用上述扩挤装置的注浆成型变截面钢管桩施工方法，其包括:
[0047]步骤一:利用钻机工艺在建筑工地上成孔；
[0048]步骤二:在所述变截面钢管桩I桩侧安装所述扩挤单元(即所述土工布袋3)；
[0049]步骤三:钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆；
[0050]步骤四:将安装有所述土工布袋3的变截面钢管桩I放入钻孔中，并进行水泥浆的养护工作；
[0051]步骤五:水泥浆养护完成后，通过注浆管2将高压水泥浆注入所述变截面钢管桩I中，以使所述高压水泥浆通过变截面钢管桩I上的孔洞6注入土工布袋3中，对周围土体进行挤扩，最终在桩底的周侧形成水泥浆扩挤头。
[0052]实施例二
[0053]本实施例与实施例一的区别在于:如图3和图4所示，在本实施例中，所述扩挤单元的数量与所述变截面钢管桩I的竹节点的数量相匹配，所述扩挤单元均为土工布袋3，所述多个土工布袋3套于所述变截面钢管桩I靠近承载力较高的土层周侧，所述土工布袋3的上下两端均通过钢丝绳4与所述变截面钢管桩I绑扎固定，所述多个土工布袋3的袋身分别通过松紧带5箍紧于所述变截面钢管桩I的周侧，所述变截面钢管桩I上与所述土工布袋3位置相对应的周侧开有若干孔洞6，所述注浆装置2与所述变截面钢管桩I的桩顶连接。
[0054]进一步的，箍紧每个土工布袋3的所述松紧带5的数量为多条，所述多条松紧带5沿所述变截面钢管桩I的轴线方向等间隔排列设置，使每个土工布袋3均能够通过多条松紧带5更好地箍紧于变截面钢管桩I上。
[0055]进一步的，所述孔洞6均匀分布于所述变截面钢管桩I上与所述土工布袋3位置相对应的周侧，使注浆装置2注入的水泥浆能够通过所述孔洞6均匀地注入到土工布袋3中，以增加扩挤装置的扩挤效率及效果。
[0056]本发明实施例还提供一种利用上述扩挤装置的注浆成型变截面钢管桩施工方法，其包括:
[0057]步骤一:利用钻机工艺在建筑工地上成孔；
[0058]步骤二:在所述变截面钢管桩I桩侧安装所述扩挤单元(即所述土工布袋3)；
[0059]步骤三:钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆；
[0060]步骤四:将安装有所述土工布袋3的变截面钢管桩I放入钻孔中，并进行水泥浆的养护工作；
[0061]步骤五:水泥浆养护完成后，通过注浆管2将高压水泥浆注入所述变截面钢管桩I中，以使所述高压水泥浆通过变截面钢管桩I上的孔洞6注入多个土工布袋3中，对周围土体进行挤扩，最终在桩侧周围形成多个水泥浆扩挤头。
[0062]在上述两个实施例中，所述变截面钢管桩I的桩底处均设有桩底封板，所述桩底封板用于防止浆液从变截面钢管桩I底部漏出而影响注浆效果，本领域技术人员均可根据上述桩底封板的描述方便地实施其方案，因此桩底封板无必要也未在图1、2或3、4中示出。进一步的，如图7所示，所述变截面钢管桩I的桩顶处均还设有桩顶封板7，所述桩顶封板7上设有一注浆阀71和一溢流阀72，所述注浆装置2与所述注浆阀71连接，所述注浆阀71和溢流阀72均为单向阀，所述注浆阀71使浆液单向流向所述变截面钢管桩I中，所述溢流阀72使变截面钢管桩I中的空气及浆液中泥浆沉淀后产生的渗水单向流出所述变截面钢管桩I。
[0063]实施例三
[0064]本实施例与上两例实施例的区别在于:如图5和图6所示，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋3，所述土工布袋3缠绕于所述变截面钢管桩I的桩侧，并螺旋分布于所述变截面钢管桩I的整个桩身，所述土工布袋3与所述变截面钢管桩I绑扎固定，所述注浆装置2与所述土工布袋3位于所述变截面钢管桩I桩顶的一端连接，通过该设计使注浆装置2无需进行预埋便可对土工布袋3进行注浆工作，并且土工布袋3呈螺旋状缠绕于所述变截面钢管桩I上，在土工布袋3被浆液撑开时能起到很好的填补缝隙，及增加变截面钢管桩I抗拔力的作用。
[0065]本发明实施例还提供一种利用上述扩挤装置的注浆成型变截面钢管桩施工方法，其包括:
[0066]步骤一:利用钻机工艺在建筑工地上成孔；
[0067]步骤二:在所述变截面钢管桩I桩侧安装所述扩挤单元(即所述土工布袋3)；
[0068]步骤三:钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆；
[0069]步骤四:将安装有所述土工布袋3的变截面钢管桩I放入钻孔中，并进行水泥浆的养护工作；
[0070]步骤五:水泥浆养护完成后，通过注浆装置2将高压水泥浆从所述土工布袋3的顶端注入其中，对周围土体进行挤扩，最终在桩侧周围形成水泥浆扩挤头。
[0071]在上述三个实施例中，所述注浆装置2均可为注浆管，所述注浆管中均设有单向阀，使浆液单向流向所述变截面钢管桩I或土工布袋3中，以防止浆液回流。
[0072]综上所述，上述所有实施例中的注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置均具有如下显著的优点:
[0073](I)施工工艺简单:在不根本改变传统钻孔灌注桩施工工艺的情况下，穿插进行扩挤装置加工、安装以及注浆成型，对施工进度影响非常小，施工工艺简单；
[0074](2)施工设备简易:传统钢管桩无论采用打入工艺还是压入工艺，都需要大型专业施工机械，设备投入比较大；而上述实施例中的注浆成型变截面钢管桩的施工采用小型钻机成孔，常规注浆设备注浆成型即可，设备投入少；
[0075](3)施工质量可靠:土工布袋撑开形成挤扩头，增加了桩的抗拔力，控制挤扩装置的安装质量便可使施工质量完全得到保证；
[0076](4)环境影响较小:杜绝了钢管桩施工的打入噪音和挤土效应；
[0077](5)综合成本低廉、材料消耗量少:节约了混凝土，水泥浆的用量；施工设备简易，投入少，施工材料为土工布袋、塑料管、水泥等常规建筑材料，消耗量少，成本低廉。
[0078]因此，本发明提供注浆成型变截面钢管桩施工方法及其扩挤装置不仅体现了现有的钢管桩的优势，还在于能够适用于多种土层地区，不受塌孔等不利因素的影响，同时施工工艺简单，无需大型机械式挤扩设备，注浆稳定性好，浆液能够控制，不跑浆，桩的承载力提高明显，具有极为重要的经济和社会意义。
[0079]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些改动和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种扩挤装置，其特征在于，包括至少一个设置于变截面钢管桩桩侧的扩挤单元和设置于所述变截面钢管桩桩顶处的注浆装置，所述扩挤单元与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述注浆装置与所述变截面钢管桩或所述扩挤单元连接。
2.根据权利要求1所述的扩挤装置，其特征在于，所述变截面钢管桩的桩底设有桩尖，所述桩尖朝向远离所述变截面钢管桩的一侧。
3.根据权利要求1所述的扩挤装置，其特征在于，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋，所述土工布袋套于所述变截面钢管桩靠近其桩底部分的周侧，所述土工布袋的上下两端均通过钢丝绳与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述土工布袋的袋身通过松紧带箍紧于所述变截面钢管桩的周侧，所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧开有若干孔洞，所述注浆装置与所述变截面钢管桩的桩顶连接。
4.根据权利要求3所述的扩挤装置，其特征在于，所述松紧带的数量为多条，所述多条松紧带沿所述变截面钢管桩的轴线方向等间隔排列设置。
5.根据权利要求3所述的扩挤装置，其特征在于，所述孔洞均匀分布于所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧。
6.根据权利要求1所述的扩挤装置，其特征在于，所述扩挤单元的数量为多个，所述扩挤单元均为土工布袋，所述多个土工布袋套于所述变截面钢管桩靠近承载力较高的土层周侧，所述土工布袋的上下两端均通过钢丝绳与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述多个土工布袋的袋身分别通过松紧带箍紧于所述变截面钢管桩的周侧，所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧开有若干孔洞，所述注浆装置与所述变截面钢管桩的桩顶连接。
7.根据权利要求6所述的扩挤装置，其特征在于，箍紧每个土工布袋的所述松紧带的数量为多条，所述多条松紧带沿所述变截面钢管桩的轴线方向等间隔排列设置。
8.根据权利要求6所述的扩挤装置，其特征在于，所述孔洞均匀分布于所述变截面钢管桩上与所述土工布袋位置相对应的周侧。
9.根据权利要求3或6所述的扩挤装置，其特征在于，所述变截面钢管桩的桩底处设有桩底封板。
10.根据权利要求3或6所述的扩挤装置，其特征在于，所述变截面钢管桩的桩顶处设有桩顶封板，所述桩顶封板上设有一注浆阀和一溢流阀，所述注浆装置与所述注浆阀连接。
11.根据权利要求10所述的扩挤装置，其特征在于，所述注浆阀和溢流阀均为单向阀，所述注浆阀使浆液单向流向所述变截面钢管桩中，所述溢流阀使空气及渗水单向流出所述变截面钢管桩。
12.根据权利要求1所述扩挤装置，其特征在于，所述扩挤单元的数量为一个，所述扩挤单元为土工布袋，所述土工布袋缠绕于所述变截面钢管桩的桩侧，并分布于所述变截面钢管桩的整个桩身，所述土工布袋与所述变截面钢管桩绑扎固定，所述注浆装置与所述土工布袋位于所述变截面钢管桩桩顶的一端连接。
13.根据权利要求4或7或12所述的扩挤装置，其特征在于，所述注浆装置为注浆管。
14.根据权利要求13所述的扩挤装置，其特征在于，所述注浆管中设有单向阀，使浆液单向流向所述变截面钢管桩或土工布袋中。
15.一种利用如权利要求1所述的扩挤装置的注浆成型变截面钢管桩施工方法，其特征在于，包括: 步骤一:利用钻机工艺在建筑工地上成孔； 步骤二:在所述变截面钢管桩桩侧安装所述扩挤单元； 步骤三:钻孔完成后，采用水泥浆置换钻孔中泥浆； 步骤四:将安装有所述扩挤单元的变截面钢管桩放入钻孔中，并进行水泥浆的养护工作； 步骤五:水泥浆养护完成后，将高压水泥浆注入所述变截面钢管桩或所述扩挤单元中。
【文档编号】E02D5/44GK104213554SQ201410404414
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】胡玉银, 陈建兰, 栗新阳, 吉宝, 谷远朋 申请人:上海市建工设计研究院有限公司