一种提高空心桩承载力的装置及其使用方法与流程

本发明涉及岩土工程施工领域，尤其是一种提高空心桩承载力的装置及其使用方法。

背景技术：

空心桩包括预制空心方桩、预制空心管桩、钢管等，它具有承载力高、生产周期短、节约材料等优点。其生产工艺先进科学且已成熟，在建筑市场中具有广泛的应用。在工程实践中，由于勘察报告参数选取不合理、持力层起伏较大、预应力管桩挤土效应等原因导致工程桩承载力不足。另由于地层原因，特别是软土地区，单桩提供的承载力有限，对于上部荷载较大的建筑物需要布置大量的桩来满足承载力要求，而此时桩基承载力远小于桩身的强度，造成资源浪费。

提高桩基承载力目前主要工艺是桩端后注浆，该工艺就是利用工程桩底部和侧面预先埋设的注浆管，在成（沉）桩后若干天内用高压泵进行高压注浆，浆液通过渗入、劈裂、填充、挤密等作用与桩体周围土体结合，起到提高承载力、减少沉降等效果。后注浆技术在钻孔灌注桩中运用已有较成熟的技术，但对空心桩作后压浆处理，常见做法是预埋注浆管，目前不但运用较少，而且具有如下缺点：1、注浆器与桩端几乎在同一标高，无法在桩端标高以下注浆，无法有效提高空心桩的承载力。2、预埋的注浆管容易在沉桩过程中被土体堵塞，且难以补救。3、分节施工桩基时，注浆管的连接非常困难。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种提高空心桩承载力的装置及其使用方法，在沉桩后钻入空心桩端部以下，对空心桩端部进行注浆，从而提高空心桩的承载力。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种提高空心桩承载力的装置，其特征在于：所述装置至少包括注浆泵、注浆管、注浆钻杆和注浆器，其中所述注浆器上开设有注浆孔，所述注浆器与所述注浆钻杆的一端相连接固定且内部连通构成注浆通道，所述注浆钻杆的另一端通过所述注浆管与所述注浆泵相连接，所述注浆泵外接浆液池。

所述注浆器为一金属管，所述金属管的前端为钻头，末端为逆止阀，所述金属管的末端与所述注浆钻杆相连接固定，所述金属管的外部固定设置有螺旋式叶片，所述注浆孔开设在位于所述叶片之间的所述金属管上。

所述注浆孔通过封堵体进行封堵。

所述注浆钻杆由若干节无缝钢管拼接而成，所述无缝钢管之间构成可拆卸式的连接固定或构成焊接连接固定；所述注浆钻杆与所述注浆器之间构成可拆卸式的连接固定。

一种涉及上述提高空心桩承载力的装置的使用方法，其特征在于：所述使用方法至少包括以下步骤：

施工空心桩至设计标高，开挖基坑至坑底；

通过所述注浆钻杆将所述注浆器钻入所述空心桩的空腹内，直至所述注浆器钻入桩底以下指定标高；

启动所述注浆泵，通过所述注浆管进行注浆。

在注浆前，在所述空心桩的顶端空腔内浇筑素砼进行封堵。

达到注浆量或者注浆压力平衡后停止注浆，反向旋转所述注浆钻杆使其与所述注浆器相脱离，回收所述注浆钻杆。

所述施工方法可作为补救措施，可在工程桩施工完成后再施工。

所述注浆器与桩端几乎在同一标高，可实现桩端标高以下的注浆，此时由于可以贯入桩端以下，对桩端沉渣的处理更为有效。

由于注浆器可以贯入到桩端以下，克服浆液在粘性土和砂性土中渗透距离过短的缺陷，可大大增加桩端加固的范围。

本发明的优点是：既可作为一种提高空心桩承载力的补救措施，又可作为一种空心桩后注浆的常规工艺；施工简便、实用性强、提高资源利用率。

附图说明

图1为本发明中注浆器的结构示意图；

图2为本发明中单节注浆钻杆的结构示意图；

图3为本发明的工作示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-3所示，图中标记1-13分别表示为：圆形金属管1、注浆孔2、螺旋式叶片3、钻头4、逆止阀5、单节注浆钻杆6、接头7、注浆器8、空心桩9、注浆管10、注浆泵11、浆液池12、空心桩空腹封堵体13。

实施例：如图1所示，本实施例中的注浆器包括圆形金属管1，钻头4固定设置在圆形金属管1的前端，逆止阀5固定设置在圆形金属管1的后端，其中钻头4呈锥形，其作用是为了便于注浆器钻入空心桩桩底以下的土体之中，而逆止阀5则是为了防止在注浆过程中浆液逆流。在圆形金属管1的外围固定设置有螺旋式叶片3，螺旋式叶片3沿圆形金属管1的管体轴向均匀布置，以使圆形金属管1形成螺旋状钻头，进一步便于将注浆器钻入空心桩桩底以下的土体之中。在圆形金属管1上开设有若干注浆孔2，浆液从顶端的逆止阀5中注入，从注浆孔2中压出。若干注浆孔2均匀布置在螺旋式叶片3的叶片与叶片之间，保证注浆的均匀性。在注浆孔2内设置有作为封堵体的橡胶塞或橡胶片（图中未示出），以在注浆之前对注浆孔2进行封堵，避免注浆器的钻入过程中土体通过注浆孔2进入到圆形金属管1的内部所造成注浆通道和注浆孔2的堵塞。

如图2所示，单节注浆钻杆6在其两端处分别设置有接头7，两个单节注浆钻杆6之间可通过接头7的适配连接固定构成一体，从而增加注浆钻杆的长度，注浆钻杆的整体长度满足于使注浆器可钻入空心桩桩底以下土体的要求。

如图3所示，注浆器8与由若干单节注浆钻杆6所拼接构成的注浆钻杆相连接固定，且两者的管孔相连通以形成注浆通道。注浆钻杆通过一根注浆管10与注浆泵11相连接，注浆泵11通过另一根注浆管10接通浆液池12；浆液池12内储存有浆液，浆液通过注浆泵11的驱动依次经由注浆管10、注浆钻杆至注浆器8，并从注浆器8上所开设的注浆孔2内压出至空心桩桩底的土体之中。

本实施例中的装置在使用时，具有如下步骤：

第一步：施工空心桩9至设计标高，开挖基坑至坑底。

第二步：将注浆器8上的注浆孔2用橡胶塞（片）封闭后，将注浆器8与首节的单节注浆钻杆6相连接固定，并在两者的连接处安装逆止阀5。

第三步：通过首节的单节注浆钻杆6将注浆器8钻入空心桩9的空腹内，之后在首节的单节注浆钻杆6后方通过接头7顺次连接若干单节注浆钻杆6，并通过若干单节注浆钻杆6继续使注浆器8钻入空心桩9的空腹直至注浆器8钻入空心桩9的桩底以下指定标高。

第四步：在空心桩9顶端空腔内1-1.5m范围内浇筑素砼作为空心桩空腹封堵体13，对空心桩9的桩端进行封堵，素砼用于封闭空心桩的空腔，防止浆液外溢以保证注浆效果。

第五步：注浆泵11通过注浆软管10分别连接浆液池12和单节注浆钻杆6末端；检查各个节点，确认连接牢靠后通过注浆泵11进行注浆。浆液通过若干单节注浆钻杆6进入注浆器8，并从注浆器8上所开设的注浆孔2压出至空心桩9桩底以下的土体之中，这样一来，浆液通过深入、劈裂、填充、挤密等作用与桩周土体结合，从而提高空心桩9的承载力，同时还可以减少其沉降。

第六步：达到注浆量或者注浆压力平衡后停止注浆，反向旋转注浆钻杆6使其与注浆器8脱离，回收注浆钻杆6。

本实施例在具体实施时：注浆器8及与其相连的单节注浆钻杆6之间可通过在两者的接头处设置螺纹使两者通过螺纹配合构成可拆卸式的连接固定，这样一来，当将注浆器8钻入空心桩桩底以下指定深度后，可驱动单节注浆钻杆6反向旋转，从而使其与注浆器8相脱离，实现注浆钻杆的回收。

为了提高注浆钻杆的强度，避免在使用时相邻两个单节注浆钻杆6的连接处发生断裂，单节注浆钻杆6与单节注浆钻杆6之间可直接通过焊接形成连接固定，从而提高注浆钻杆的强度。单节注浆钻杆6可以选用无缝钢管。

空心桩9可以为预制混凝土管桩、预制混凝土方桩、钢管桩等，都可利用本实施例中的装置及其使用方法来提高承载力。

虽然以上实施例已经参照附图对本发明目的的构思和实施例做了详细说明，但本领域普通技术人员可以认识到，在没有脱离权利要求限定范围的前提条件下，仍然可以对本发明作出各种改进和变换，如：单节注浆钻杆6的形状、尺寸；注浆的驱动方式，各装置的布局等，故在此不一一赘述。