一种先注浆灌注桩施工工艺的制作方法

文档序号：12701842阅读：567来源：国知局

本发明属于地基基础施工技术领域，具体涉及一种先注浆灌注桩施工工艺。

背景技术：

高压喷射注浆法又称旋喷法，是20世纪70年代发展起来的一种先进土体深层加固方法。它是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻至土层的预定位置后，以高压设备使浆液成为20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来，冲击破坏土体，当能量大、速度快和呈脉冲状的喷射流的动压超过土体结构强度时，土粒便从土体上剥落下来，一部分细小土粒随着浆液冒出，其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力作用下，与浆液搅拌混合，并按一定浆土比例和质量大小有规律地重新排列。浆体凝固后，便在土中形成固结体。

螺旋钻成孔施工法是用螺旋钻机的螺旋钻头在桩位处就地切削土层，被切土块钻屑随钻头旋转，沿着带有螺旋叶片的钻杆上升，输送到出土器后自动排出孔外，然后装到翻斗车中运走。

挤括支盘灌注桩是一种新型变截面桩，它是在普通灌注桩基础上，按承载力要求和工程地质条件的不同，利用液压挤括支盘成型器在钻孔的不同位置设置分支和承力盘。这种桩由主桩体、分支和承力盘组成。

导管法是将密封连接的钢管或者强度较高的硬质非合金管作为水下混凝土的灌注通道，混凝土倾落时沿竖向导管下落。导管的作用是个例水环境，使其不与混凝土接触。导管底部以适当的深度埋在灌入的混凝土拌合物内，导管内的混凝土在一定的落差压力作用下，挤压下部管口的混凝土在已浇的混凝土层内部流动并扩散，以完成混凝土的浇筑工作，形成连续的密实的混凝土桩。

灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然后在孔内安放钢筋笼，再浇筑混凝土成桩。按成孔方法不同分为：泥浆护壁成孔灌注桩、干作业成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩等。

但传统的灌注桩施工工艺也存在着许多缺陷。泥浆护壁成孔灌注桩工艺的缺点在于：1)工序繁杂、持续的声音污染、施工场地脏乱、占用施工面积大；2)此工艺中泥浆的主要作用是将钻渣带出钻孔，但一些密度或质量较大的钻渣很难被泥浆携带出去，而这些钻渣最后将沉积在桩的底部形成薄弱段，严重影响桩的质量；3)护壁泥浆对桩的浇筑产生一定帮助，但桩成型后这层泥浆将会由于自身润滑的本质导致其与桩的粘结力和摩擦力减小，大大降低了桩的承载能力。干作业成孔灌注桩工艺的缺点在于：1)仅能在地下水位以上的土层施工；2)使用螺旋钻孔机钻孔的过程中，孔壁由于没有保护措施难免会塌陷导致孔壁形状不规整，从而浇筑的混凝土桩也不会是预期的形状，在一些地质作用下会在桩截面突变处产生应力集中从而导致桩的破坏；3)浇筑完成后，桩周围的主动土压力较小，约等于对应平面处的静水压力，在偏心压力和一些地质作用下桩身会发生偏移从而造成其他一系列不良影。套管护壁成孔灌注桩工艺的缺点在于：易产生缩颈桩、断桩、吊脚桩、桩尖进水等问题。

中国专利CN106087993A和中国专利CN101781890A分别提供一种新型螺纹灌注桩及灌注施工方法和螺纹灌注桩施工方法，它们巧妙地将利用浆体袋将桩制成附加螺旋体桩结构，增加了桩与土的作用力从而提高了桩的承载力，其缺点在于，注浆难度大，具体来说，当土工布袋处于有较大挤压力的桩和土体之间时，浆体不易通过该处，从而导致得不到预期的附加螺旋桩结构。中国专利CN105649010A提供一种灌注桩施工工艺，其本质为干作业成孔灌注桩工艺，缺点与其类似。中国专利CN105239561A提供一种长螺旋搅喷预注浆压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工工艺，便于施工，省过了许多传统步骤，但其桩体本身的强度不够，不能承受大的外力和较强的地质作用。中国专利CN105714827A提供一种钻孔灌注桩后注浆施工方法，其实质是对传统灌注桩进行的改进，改进后桩体的承载能力以及其他各项性能均得到了提高但不及本发明。中国专利CN103850249A提供一种长螺旋挤压入岩灌注桩施工工艺，其本质是将传统的泥浆护壁成孔灌注桩工艺和套管护壁成孔灌注桩工艺相结合，兼具两者的优点却也集合了两者的缺点，其成桩整体性能有所提高但不及本专利。

技术实现要素：

本发明的目的在于解决以上技术问题，提供一种高承载力、低施工难度、低沉降量的先注浆灌注桩施工工艺。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

A.计算定点：a.确定桩孔位置及深度，b.确定注浆位置、深度、角度(导管与竖直方向的夹角)及注浆量，c.确定分支和承力盘位置；

B.注浆：运用高压喷射注浆法将掺入早强剂的水泥浆按计算结果注入；

C.成孔：水泥浆体硬化后使用螺旋钻孔机按计算结果成孔；

D.压分支：使用液压挤括支盘成型结构器按计算结果压分支和承力盘；

E.放钢管：向钻孔中吊放钢管；

F.导混凝土：调正钢管位置后用导管法浇筑混凝土桩；

G.清理现场。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述注浆位置围绕桩孔一周等弧度布置。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述注浆深度应略大于钻孔深度，为桩孔一周的浆体在桩孔下端汇合形成承台提供条件。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述注浆量应随着注浆深度的增加而增加，一方面确保所加固的土层围绕钻孔一周在桩孔壁处形成一个圆柱面，另一方面对桩周的未加固土体形成挡土墙。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述注浆量在注浆路线的最低处应当突增，确保桩孔一周的浆体在桩下端汇合形成承台。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述注浆角度应随土体自身粘聚力的减小而增大以保证加固土体的水平厚度达到足够承受静止土压力的程度。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述钢管下端装有一截保护段，防止钢管的下部受侵蚀。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述保护段连通着钢管内外，确保导入的混凝土填充整个钻孔。

上述的一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：所述混凝土桩结构为钢管混凝土桩。

由于采用如上技术方案，本发明的优点是：

1.本发明工序简单但能保证施工质量，占用施工面积少，无环境、噪声等污染；

2.本发明直接改变了桩的形状，所述桩由主桩体、分支和承力盘构成，间接产生以下几点益处：a.由于分支和承力盘的存在增加了土层与桩体的接触面积，故土层与桩体的粘结力和总的摩擦力均有所增大；b.分支和承力盘嵌入土体内部，增加了土层与桩体的机械咬合力，故土与桩体的整体性更强；

3.本发明直接使水泥浆与土混合形成水泥土，间接产生以下几点益处：a.水泥土第一在桩周形成一圈坚固的挡土墙，防止钻孔过程中孔壁的坍塌，第二在桩体下部形成承台，既减少了其本身的沉降又使桩的承载力有所提高，第三，与普通土体相比，更密实度的水泥土有效地减缓了地下水与混凝土浆体的交汇，从而有效地防止了桩体强度的降低；b.所形成的水泥土较普通土层有着更高的强度，致使土体与桩分支和承力盘的极限机械咬合力大大增加，对桩的承载力有显著的增加；c.和普通土层相比，水泥土与桩体有着更大的粘结力，使地下土层与桩体的整体性更强。

4.本发明使用的桩体结构为钢管混凝土桩，与普通混凝土桩相比，其施工过程更简单，其他各项性能特别是承载力更优。

附图说明

图1为本发明的流程图；

图2为单点注浆加固的土体示意图；

图3为本发明注浆后的加固土体示意图；

图4为本发明分支后的加固土体及桩孔示意图；

图中：1.加固土体，2.注浆路线，3.钻孔路线，4.分支，5.承力盘，6.桩孔，7.普通土层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明实施例为：

参见附图1、图2、图3和图4，一种先注浆灌注桩施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：