一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺

1.本发明涉及工程桩基础技术领域，具体为一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺。


背景技术：

2.桩是设置于土中的竖直或倾斜的基础构件，其作用在于穿越软弱的高压缩性土层或水，将桩所承受的荷载传递到更硬、更密实或压缩性较小的地基持力层上。钢管螺旋桩是由中心钢轴和沿轴焊接的多个螺旋叶片组成的桩基础，相较于其他桩基础，具有承载能力高，施工周期短等优点，被认为是一种具有发展潜力的桩基础。压力注浆钢管螺旋桩将注浆工艺与钢管螺旋桩桩型相结合，螺旋桩在下压旋进过程中同步注浆，通过螺旋叶片将土体和水泥浆强制拌和形成具有一定强度的水泥土，使之与桩身包裹形成一个整体，增大桩身直径，提升了螺旋桩的整体刚度与承载性能。
3.东部沿海地区广泛分布着大量海相软土，其强度低、压缩变形大、稳定性和抗震性能差，给各类工程建设带来了巨大挑战，也是诱发各类工程事故的主要因素。
4.压力注浆螺旋桩作为地基基础中的一种，虽然解决了传统钢管螺旋桩在海相软土地区承载力不足的问题，但由于长期处于海相软土环境，因海水中腐蚀离子作用，桩芯仍不可避免的产生腐蚀现象，强度降低，连接失效，承载力难以保证。如何提高压力注浆螺旋桩的耐腐蚀性，使成桩之后桩体的承载性能得以保证，提高桩身的耐久性，同时确保施工质量，提高施工效率，降低使用成本是该桩型亟待解决的问题。鉴于此，我们提出一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，该预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，解决了背景技术中的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，包括双叶片螺旋钻头、预制螺旋叶片标准段、预制混凝土桩标准段和预制混凝土桩加强段，所述双叶片螺旋钻头、预制螺旋叶片标准段、预制混凝土桩标准段和预制混凝土桩加强段之间依次通过弹出式钢销连接装置连接；所述双叶片螺旋钻头、预制混凝土桩标准段、预制螺旋叶片标准段和预制混凝土桩加强段上均设有外圆内六边形高强混凝土柱；所述双叶片螺旋钻头、弹出式钢销连接装置和预制混凝土桩加强段上均设有补强件；所述弹出式钢销连接装置上还设有钢销本体，弹簧、钢销凹槽；所述双叶片螺旋钻头、预制螺旋叶片标准段、预制混凝土桩标准段和预制混凝土桩加强段上均开设有上端口，且预制螺旋叶片标准段、预制混凝土桩标准段和预制混凝土桩加强段上均开设有下端口，用以与弹出式钢销连接装置连接；所述双叶片螺旋钻头上还设有锥形钻头、双螺旋叶片和注浆孔；所述预制螺旋叶片标准段上还设有
单螺旋叶片。
8.优选的，所述预制混凝土桩标准段与预制混凝土桩加强段的桩身长度均在2-4m之间。
9.优选的，所述预制混凝土桩标准段外径在100-300mm之间。
10.优选的，所述预制混凝土桩加强段外径与预制混凝土桩标准段外径相同。
11.优选的，所述双叶片螺旋钻头的底部与锥形钻头的顶部固定连接，所述双螺旋叶片的直径为预制混凝土桩标准段外径的2-3倍。
12.优选的，所述单螺旋叶片直径为预制混凝土桩标准段外径的2-3倍。
13.优选的，所述注浆孔位于双螺旋叶片上部，对称开孔，孔径在6-10mm之间。
14.优选的，所述注浆孔用以灌注水泥浆液，所述水泥浆液的水灰质量比为在0.4-0.6之间，注浆压力在0.5-1.0mpa之间。
15.优选的，所述补强件为空心六边形钢管或钢筋笼或钢筋网片。
16.一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩施工工艺，用于螺旋桩，包括以下步骤：
17.步骤一、弹出式钢销连接装置的制作：分为下端口和上端口，下端口在补强件的每一面均插入钢销本体，埋入弹簧，并开钢销凹槽，使钢销本体能置于补强件平面，上端口在补强件每一面均开设钢销凹槽，使钢销本体弹出恰好插入钢销凹槽；
18.步骤二、双叶片螺旋钻头的制作：将锥形钻头、弹出式钢销连接装置的上端口与补强件焊接成一个整体，预留对称式注浆孔，外圆内六边形高强混凝土柱浇筑一体；
19.步骤三、预制螺旋叶片标准段的制作：预制螺旋叶片标准段上端预埋弹出式钢销连接装置的上端口，下端预埋弹出式钢销连接装置的下端口，外圆内六边形高强混凝土柱浇筑一体；
20.步骤四、预制混凝土桩标准段的制作：预制混凝土桩标准段上端预埋弹出式钢销连接装置的上端口，标准段下端预埋弹出式钢销连接装置的下端口，外圆内六边形高强混凝土柱浇筑一体；
21.步骤五、预制混凝土桩加强段的制作：将弹出式钢销连接装置的下端口、弹出式钢销连接装置的上端口与补强件焊接成一个整体，外圆内六边形高强混凝土柱浇筑一体；
22.步骤六、双叶片螺旋钻头的安装：将钻头对准施工点位，顶部连接钻机，启动注浆设备，双螺旋叶片切割土体，将桩体旋入土体的同时搅拌桩周土体，与注浆孔喷出的水泥形成水泥土柱，同步旋进压力注浆直至指定深度；
23.步骤七、第一节预制螺旋叶片标准段的安装：将预制螺旋叶片标准段下端的钢销本体按压至钢管平面，然后将标准段插入双叶片螺旋钻头的上端，连接端口处涂抹环氧树脂密封，连接完成后将预制螺旋叶片标准段的下端口与钻机连接，启动注浆设备，同步旋进压力注浆至指定深度；
24.步骤八、后续组合构件的安装：预制螺旋叶片标准段之后安装预制混凝土桩标准段，或根据现场实际情况安装预制混凝土桩加强段，桩段与桩段间安装预制螺旋叶片标准段的数量根据现场实际情况调整，桩身最上端始终为预制混凝土桩加强段，每段的连接方式同预制螺旋叶片标准段的安装，组合桩的顶端与钻机相连，启动注浆设备，同步旋进压力注浆至指定深度。
25.借由上述技术方案，本发明提供了一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺。至少具备以下有益效果：
26.(1)、该预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，采用超高性能混凝土制作桩身与螺旋叶片，现场施工，无需焊接，且流动性好，强度高，易支模成型，使得叶片与桩身具有很高的强度和整体性，桩身截面为外圆内六边形，提高桩身连接处抗扭承载力，桩头为双叶片螺旋钻头，双叶片切土，提高切土效率，加快成桩速度，桩体顶端为预制混凝土桩加强段提高桩身轴向承载力，综上，最终形成的水泥土桩身整体强度得到进一步提高。
27.(2)、该预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，全部构件皆为工厂标准化制作，形成包括桩身标准单元，部件，连接件等预制构件，每一部分都具有良好的防腐性能，标准单元现场拼接，无需焊接，方便施工，安全可靠。
28.(3)、该预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，可根据实际情况选择安装预制螺旋叶片标准段，预制混凝土桩加强段的数量，确保施工质量，提高施工效率，具备良好的经济效益。
29.(4)、该预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩及施工工艺，采用超高性能混凝土作为原材料，对比普通混凝土，在抗压强度、抗拉强度、抗剪强度，耐腐蚀性能、耐磨等方面均有显著优势，能够减小混凝土螺旋桩壁厚，从而降低自重，提高施工效率，而与钢材相比，其具备较好的耐腐蚀性。
附图说明
30.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分:
31.图1为本发明的整体结构示意图；
32.图2为为本发明中双叶片螺旋钻头结构示意图；
33.图3为本发明中弹出式钢销连接装置结构示意图一；
34.图4为本发明中钢销与弹簧结构示意图；
35.图5为本发明中弹出式钢销连接装置结构示意图二；
36.图6为本发明中预制螺旋叶片标准段结构示意图；
37.图7为本发明中预制混凝土桩标准段结构示意图；
38.图8为本发明中预制混凝土桩加强段结构示意图；
39.图9为本发明一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩安装过程示意图；
40.图10为本发明中钢筋笼结构示意图；
41.图11为本发明中钢筋网片结构示意图。
42.图中：1、双叶片螺旋钻头；2、弹出式钢销连接装置；3、预制螺旋叶片标准段；4、预制混凝土桩标准段；5、预制混凝土桩加强段；6、水泥土柱；7、下端口；8、外圆内六边形高强混凝土柱；9、上端口；10、空心六边形钢管；11、单螺旋叶片；12、双螺旋叶片；13、注浆孔；14、锥形钻头；15、钢销凹槽；16、钢销本体；17、弹簧；18、钢筋笼；19、钢筋网片；20、顺时针安装扭矩；21、下压动力。
300mm之间，预制混凝土桩标准段4的桩身长度在2-4m之间。
51.本实施例中，预制混凝土桩加强段5包括下端口7、上端口9、外圆内六边形高强混凝土柱8、空心六边形钢管10。预制混凝土桩加强段5通过弹出式钢销连接装置2实现包括预制螺旋叶片标准段3、预制混凝土桩标准段4、预制混凝土桩加强段5的连接。提高桩身的承载力。预制混凝土桩加强段5的桩身长度在2-4m之间，预制混凝土桩加强段5外径与预制混凝土桩标准段4外径相同。
52.实施例2
53.请参阅图1-图9，一种预制装配式超高性能混凝土压力注浆螺旋桩施工工艺，用于螺旋桩，包括以下步骤：
54.步骤一、弹出式钢销连接装置2的制作：分为下端口7和上端口9，下端口7在空心六边形钢管10的每一面均插入钢销本体16，埋入弹簧17，并开钢销凹槽15，使钢销本体16能置于空心六边形钢管10平面，上端口9在空心六边形钢管10每一面均开设钢销凹槽15，使钢销本体16弹出恰好插入钢销凹槽15；
55.步骤二、双叶片螺旋钻头1的制作：外圆内六边形高强混凝土柱8直径300mm，长度300mm，注浆孔13对称开孔8mm，双螺旋叶片12直径为900mm。将锥形钻头14、弹出式钢销连接装置2的上端口9与空心六边形钢管10焊接成一个整体，预留对称式注浆孔13，外圆内六边形高强混凝土柱8浇筑一体；
56.步骤三、预制螺旋叶片标准段3的制作：预制螺旋叶片标准段3直径300mm，长度600mm。预制螺旋叶片标准段3上端预埋弹出式钢销连接装置2的上端口9，下端预埋弹出式钢销连接装置2的下端口7，外圆内六边形高强混凝土柱8浇筑一体。
57.步骤四、预制混凝土桩标准段4的制作：预制混凝土桩标准段4直径300mm，长度3000mm，预制混凝土桩标准段4上端预埋弹出式钢销连接装置2的上端口9，标准段下端预埋弹出式钢销连接装置2的下端口7，外圆内六边形高强混凝土柱8浇筑一体；
58.步骤五、预制混凝土桩加强段5的制作：预制混凝土桩加强段5直径300mm，长度3000mm。将弹出式钢销连接装置2的下端口7、弹出式钢销连接装置2的上端口9与空心六边形钢管10焊接成一个整体，外圆内六边形高强混凝土柱8浇筑一体；
59.步骤六、双叶片螺旋钻头1的安装：将钻头对准施工点位，顶部连接钻机，启动注浆设备，双螺旋叶片12切割土体，将桩体旋入土体的同时搅拌桩周土体，与注浆孔13喷出的水泥形成水泥土柱6，同步旋进压力注浆直至指定深度；
60.步骤七、第一节预制螺旋叶片标准段3的安装：将预制螺旋叶片标准段3下端的钢销本体16按压至钢管平面，然后将标准段插入双叶片螺旋钻头1的上端，连接端口处涂抹环氧树脂密封，安装预制螺旋叶片标准段3的数量可根据实际情况调整，连接完成后将预制螺旋叶片标准段3的下端口7与钻机连接，启动注浆设备，单螺旋叶片11切割土体的同时搅拌水泥浆与桩轴土体，形成水泥土柱6，同步旋进压力注浆至指定深度，同步旋进压力注浆至指定深度；
61.步骤八、后续组合构件的安装：预制螺旋叶片标准段3之后安装预制混凝土桩标准段4，或根据现场实际情况安装预制混凝土桩加强段5，桩段与桩段间安装预制螺旋叶片标准段3的数量根据现场实际情况调整，桩身最上端始终为预制混凝土桩加强段5，每段的连接方式同预制螺旋叶片标准段3的安装，组合桩的顶端与钻机相连，启动注浆设备，单螺旋
叶片11切割土体的同时搅拌水泥浆与桩轴土体，形成水泥土柱6，同步旋进压力注浆至指定深度，安装完成，进行封桩。
62.实施例3
63.请参阅图10，本实施例与实施例1的不同在于，将空心六边形钢管10替换为钢筋笼18。从而可以减少钢材的消耗。
64.实施例4
65.请参阅图11，本实施例与实施例1的不同在于，将空心六边形钢管10替换为钢筋网片19。便于进行储放与运输。
66.实施例5
67.请参阅图10，本实施例与实施例2的不同在于，将空心六边形钢管10替换为钢筋笼18。从而可以减少钢材的消耗。
68.实施例6
69.请参阅图11，本实施例与实施例2的不同在于，将空心六边形钢管10替换为钢筋网片19。便于进行储放与运输。
70.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
71.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。