一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩和桩基础及施工方法与流程

本发明涉及桥梁桩基础施工技术领域，具体是一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩和桩基础及施工方法。

背景技术：

中小型跨径桥梁是指多孔跨径总长在8～100m、单孔跨径在5～40m范围内的桥梁。伴随我国公路交通建设的蓬勃发展，中小型桥梁建设的重要性引起了关注。常采用的桥梁基础有扩大基础、钻孔灌注桩基础、钢管桩基础，当遇到地层条件复杂、难以开挖施工时，传统桩型已不能满足当下需求。

微型钢管桩是指直径不超过300mm，长径比不小于30的新型钢管桩，具有无噪音、施工快、造价低等特点，广泛应用于边坡治理、基坑支护、基础托换工程，作为桥梁基础的使用少之又少，然而对于地层承载性能较好的中小跨径桥梁，微型钢管桩作为摩擦型桩可有效提高地基承载力。申请号201710645886.9的文献公开了一种小直径微型静压钢管桩后注浆施工方法，具体工序包括小直径钢管桩加工制作、压桩、钢管内壁清理、重力注浆、压力注浆、静止养护和浇筑混凝土。但是其没有限定使用范围，操作步骤多，需要三次特别注浆工艺，没有指明钢管桩浇筑完成以后的操作，施工过程不完整。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩和桩基础及施工方法。

本发明解决所述桩技术问题的技术方案是，提供一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩，其特征在于该桩包括微型钢管和对中架；所述微型钢管的侧壁的每层正对布设两个通透的注浆孔，下层的注浆孔的位置相对于其上层旋转90°；微型钢管的入孔端为开口尖状；微型钢管进行表面除锈后，在其侧壁外表面间隔1/4～1/5管长焊接多个对中架；注浆完成凝固沉降后，顶部的沉降部分采用强度至少c30的混凝土封闭并磨平，得到微型钢管内外均有水泥浆的注浆微型钢管桩。

本发明解决所述桩施工方法技术问题的技术方案是，提供一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩的施工方法，其特征在于该桩施工方法包括以下步骤：

(1)地质勘察；

(2)定点钻孔；

(3)清孔；

(4)加工制作微型钢管：确定微型钢管的直径与壁厚；采用微型无缝钢管，在微型无缝钢管的侧壁的每层正对布设两个通透的注浆孔，下层的注浆孔的位置相对于其上层旋转90°；微型无缝钢管的入孔端为开口尖状，再对微型无缝钢管进行表面除锈，得到微型钢管；

(5)焊接对中架：在微型钢管的侧壁外表面间隔1/4～1/5管长焊接多个对中架，保证微型钢管下放入孔后位置居中；

(6)下放微型钢管和注浆设备的注浆管；

(7)二次清孔；

(8)一次注浆；

(9)二次注浆；

(10)封闭磨平后，得到注浆微型钢管桩。

本发明解决所述桩基础施工方法技术问题的技术方案是，提供一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩基础的施工方法，其特征在于该桩基础施工方法为：在所述注浆微型钢管桩的桩顶的侧壁外表面设置垫层，垫层位于承台底部，利用垫层将群桩连接成整体；在垫层上方的每根桩的桩顶的侧壁外表面均匀焊接至少三根钢筋，钢筋伸入承台至少30倍钢筋直径，以便与承台配筋相连，得到注浆微型钢管桩基础。

与现有技术相比，本发明有益效果在于：

(1)微型钢管的结构以及对中架和注浆孔的设计：对中架的布设保证微型钢管下放入孔后位置居中，加快施工速度，保证成桩质量；合理布置注浆孔利用压力注浆，微型钢管外壁形成外包层，达到泥浆护壁的效果，有效防止微型钢管的锈蚀。

(2)作为摩擦型桩，浆液渗透到周围土体，形成管体、周围浆固体与岩土层一体的形式，增强微型钢管桩与土体间的摩阻力，可有效代替扩大基础，抵抗河流冲刷作用的影响。

(3)桩最终以群桩形式排布，在桩顶设置垫层，将微型钢管桩连接成整体，增强群桩整体性和承载力；微型钢管顶部均匀焊接外伸钢筋，便于伸入承台，与承台配筋相连，保证桩与承台的稳固连接，可作为中小型跨径桥梁基础使用。

(4)结合微型钢管桩和隧道管棚注浆技术，操作简单，成桩质量高，可有效解决传统锤击式沉桩造成的桩身损害和静压式压桩影响周边建筑物等问题，同时可明显提高施工效率、减少污染、降低成本。

(5)通过试验表明，微型钢管与水泥浆的结合，且水泥浆具有的微膨胀性，使得微型钢管对核心水泥浆产生的约束作用增强，从而微型钢管桩的抗压强度和抗弯强度都有明显提高。

附图说明

图1为本发明一种实施例的桩基础施工方法示意图；

图2为本发明一种实施例的桩基础示意图；

图3为本发明图2的ⅰ-ⅰ方向剖视示意图；

图4为本发明图2的ⅱ-ⅱ方向剖视示意图；

图5为本发明一种实施例的垫层设置示意图。

图中：1、微型钢管；2、注浆孔；3、对中架；4、注浆管；5、垫层；6、钢筋网格；7、钢筋。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明。具体实施例仅用于进一步详细说明本发明，不限制本申请权利要求的保护范围。

本发明提供了一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩(简称桩)，其特征在于该桩包括微型钢管1和对中架3；所述微型钢管1的侧壁的每层正对布设两个通透的注浆孔2(两个注浆孔2正对，间隔180°)，下层的注浆孔2的位置相对于其上层旋转90°；为增强地层设计承载力，在距离微型钢管1的下端点1/4～1/5管长的范围内增加注浆孔2的数量，使得此范围内竖直方向相邻的注浆孔2之间的距离为其他位置的1/2；微型钢管1的入孔端为开口尖状；微型钢管1进行表面除锈后，在其侧壁外表面间隔1/4～1/5管长焊接多个对中架3(优选均匀间隔)；注浆完成凝固沉降(注浆完成静置24h)后，顶部的沉降部分采用强度至少c30的混凝土封闭并磨平，得到微型钢管内外均有水泥浆的注浆微型钢管桩。

本发明提供了一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩的施工方法(简称桩施工方法)，其特征在于该桩施工方法包括以下步骤：

(1)地质勘察：通过地质勘察工具(例如gps测量定位仪、浅震仪等)查明施工地基各岩层的类型及分布，测量注浆微型钢管桩所穿越地层的承载力、孔隙率和含水率，计算河流冲刷的最高范围值；

(2)定点钻孔：根据地质勘察结果，清理、平整施工场地；用测量仪器(例如全站仪等)按照布设的桩孔位置准确放点定位并编号，确定施工顺序；同时为了防止注浆时串浆，选择跳孔注浆；钻机设备(根据桩径的设计方案来确定钻机设备，如钻孔机等)进场，按照设计的桩径和桩长，平稳、垂直钻孔，孔位偏差不超过20mm，垂直倾斜度不超过1°；

(3)清孔：钻孔至设计标程，对孔径、孔深、孔位和竖直度进行检查，确认钻孔合格后，立即进行清孔；

(4)加工制作微型钢管1：采用微型无缝钢管，通过理论计算确定微型钢管1的直径与壁厚；按设计要求，在微型无缝钢管的侧壁的每层正对布设两个通透的注浆孔2(两个注浆孔2正对，间隔180°)，下层的注浆孔2的位置相对于其上层旋转90°；为增强地层设计承载力，在距离微型无缝钢管的下端点1/4～1/5管长的范围内增加注浆孔2的数量，使得此范围内竖直方向相邻的注浆孔2之间的距离为其他位置的1/2；微型无缝钢管的入孔端为开口尖状，再对微型无缝钢管进行表面除锈以增强与水泥浆的胶结力，得到微型钢管1；

(5)焊接对中架3：钻机设备钻孔孔径大于微型钢管1的直径，在微型钢管1的侧壁外表面间隔1/4～1/5管长焊接多个对中架3(优选均匀间隔)，保证微型钢管1下放入孔后位置居中；

(6)下放微型钢管1和注浆设备的注浆管4：按设计标程要求下放微型钢管1与注浆设备的注浆管4，保证微型钢管1在成孔的中心位置且成桩后桩能够伸入承台至少5倍微型钢管直径；

(7)二次清孔：清理因注浆孔2进入微型钢管1内部的岩土碎石颗粒，清除沉淀在孔底的沉渣，保证孔底无沉渣或沉渣厚度小于50mm；

(8)一次注浆：向微型钢管1内投放细碎石，边提注浆管4边向微型钢管1内部注水泥浆，注浆压力控制在0.25～0.5mpa，待孔口返浆后，停止注浆，完成一次注浆，形成注浆混凝土；

(9)二次注浆：在一次注浆的浆液初凝后终凝前，边提注浆管4边向微型钢管1内部注水泥浆，注浆压力控制在1～2mpa，待孔口返浆后，停止注浆；渗透后微型钢管1内外均有水泥浆；

(10)封闭磨平：凝固沉降(二次注浆完成静置24h)后，顶部的沉降部分采用强度至少c30的混凝土封闭并磨平，得到注浆微型钢管桩(简称桩)。

每根桩的施工方式相同；可在上一根桩二次注浆完成后即可进行下一根桩的施工直至所有桩完成二次注浆；再对所有桩进行封闭磨平，所有桩施工完成；养护28天后可进行成桩检测。

优选地，所述成桩检测是根据中华人民共和国行业标准jgj106-2014《建筑基桩检测技术规范》抽取三根桩，进行现场单桩竖向抗压静载试验测量桩的承载力是否达到设计要求；

优选地，可以在下放微型钢管或二次清孔时准备水泥浆，需保证水泥浆不发生凝结或离析。按照设计配比，水泥浆强度不小于25mpa，为减缓浆液开裂，可适当添加粉煤灰、粉砂等减水剂。单根微型钢管桩的注浆量计算公式为：q＝μπl[a²+(r²-b²)]；式中，a为微型钢管1的内半径；b为微型钢管1的外半径；r为桩的半径；l为桩长；μ为浆液损耗系数。

本发明提供了一种中小型跨径桥梁注浆微型钢管桩基础的施工方法(简称桩基础施工方法)，其特征在于该桩基础施工方法为：在步骤10)得到的注浆微型钢管桩的桩顶的侧壁外表面设置垫层5，垫层5位于承台底部，利用垫层5将群桩连接成整体；在垫层5上方的每根桩的桩顶的侧壁外表面均匀焊接至少三根钢筋7，钢筋7伸入承台至少30倍钢筋直径，以便与承台配筋相连，得到注浆微型钢管桩基础。

垫层5的具体施工方法是：在桩顶的侧壁外表面焊接一层钢筋网格6，采用强度至少c30的、与步骤10)同种的混凝土对钢筋网格6进行浇筑(以保证承台与桩的连结可靠，使桥梁的柱或墩上的荷载能够传递至桩)，得到垫层5。

实施例

(1)地质勘察：通过地质勘察工具查明施工地基各岩层的类型及分布，测量设计桩长所穿越地层的承载力、孔隙率和含水率，计算河流冲刷的最高范围值；

(2)定点钻孔：根据地质勘察结果，清理、平整施工场地，用测量仪器按照布设的桩孔位置准确放点定位并编号，定好施工顺序，选择跳孔注浆；使用成孔直径为150mm的小型钻孔机进场，按照设计桩径150mm和桩长l＝10m，平稳、垂直钻孔，孔位偏差不超过20mm，垂直倾斜度不超过1°；

(3)清孔：钻孔至设计标程，经对孔径、孔深、孔位和竖直度进行检查，确认钻孔合格后，立即进行清孔；

(4)加工制作微型钢管1：采用微型无缝钢管，通过理论计算确定微型钢管1直径108mm、壁厚6mm，按设计要求，在微型无缝钢管的侧壁的每层正对布设两个通透的孔径为10mm的注浆孔2，间隔180°；下层的注浆孔2的位置相对于其上层旋转90°，竖直方向相邻的注浆孔2间隔0.5m；为增强地层设计承载力，在距离微型无缝钢管的下端点2.5m范围内增加注浆孔2的数量，使得此范围内竖直方向相邻的注浆孔2间隔0.25m；微型无缝钢管的入孔端为开口尖状，再对微型无缝钢管进行表面除锈以增强与水泥浆的胶结力，得到微型钢管1；

(5)焊接对中架3：钻孔机钻孔孔径为150mm，大于微型钢管1的直径，在微型钢管1的侧壁外表面间隔2m均匀焊接三个对中架3，保证微型钢管1下放入孔后位置居中；

(6)下放微型钢管1和注浆设备的注浆管4：按设计标程要求下放微型钢管1与注浆设备的注浆管4，保证微型钢管1在成孔的中心位置且成桩后桩能够伸入承台0.54m；

(7)二次清孔：清理因注浆孔2进入微型钢管1内部的岩土碎石颗粒，清除沉淀在孔底的沉渣，保证孔底无沉渣或沉渣厚度小于50mm；

(8)一次注浆：向微型钢管1内投放粒径5～25mm的细碎石，采用水泥浆，水灰比为0.45，掺入减水剂(5％粉砂)，边提注浆管4边向微型钢管1内部注水泥浆，注浆压力控制在0.25～0.5mpa，待孔口返浆后，停止注浆，完成一次注浆，形成注浆混凝土；

(9)二次注浆：在一次注浆的浆液初凝后终凝前进行二次注浆，采用水泥净浆，水灰比0.55，边提注浆管4边向微型钢管1内部注水泥净浆，及时补注，注浆压力控制在1～2mpa，待孔口返浆后，停止注浆；渗透后微型钢管1内外均有水泥浆；注浆完成后，重复施工下一根桩直至所有桩完成二次注浆；

(10)凝固沉降(注浆完成静置24h)后，对所有桩的顶部的沉降部分采用强度至少c30的混凝土封闭并磨平，所有桩施工完成；养护28天后可进行成桩检测；

(11)封口：在步骤10)得到的注浆微型钢管桩的桩顶的侧壁外表面即承台底部设置垫层5；垫层5的具体施工方法是：在桩顶的侧壁外表面焊接一层钢筋制作的钢筋网格6，采用强度至少c30的、与步骤10)同种的混凝土对钢筋网格6进行浇筑(以保证承台与桩的连结可靠，使桥梁的柱或墩上的荷载能够传递至桩)，得到厚度约20cm的垫层5；在垫层5上方的桩顶的侧壁外表面焊接至少三根的钢筋7，钢筋7伸入承台0.36m，以便与承台配筋相连，得到注浆微型钢管桩基础。

本发明未述及之处适用于现有技术。