专利名称：对挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法及灌浆底板装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及鑚孔桩或挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法，适用于桩底部为排水良好和不良土壤的情况。
背景技术：
鑚孔桩或挖孔桩是最常用的深基础之一，其优点是减少施工的噪音和震动。桩的总承载力主要由桩身的摩擦力和底部承载力组成。虽然理论上桩身的摩擦力和底部承载力在桩受力下皆可达到其极限值，但根据经验底部承载力要比桩身的摩擦力需要更相当大的沉陷量才能达到极限值，因此在桩受力达到破坏沉陷量时，桩身的摩擦力可达到极限值，但底部承载力往往还不能达到三分之一的极限值。因此有必要开发研究一个加固桩底岩土的方法来增加土壤强度和刚度，减少桩所需的沉陷量，进而增加桩的承载力。
Beck et al.(U.S.Pat.No.6,942,429)提出类似增加桩承载力的方法，但该方法有2个重大的缺点(1)由于使用于桩底部的水泥浆液在其凝固期间需要维持灌浆压力，这种长期加压可能造成基础的破坏，(2)该方法仅适用于在排水良好的土壤条件下，其土壤压缩才能在水泥浆液凝固期间完成。
打入桩也是最常用的深基础之一，在其打入过程中即可根据桩的打击数估计承载力。鑚孔桩或挖孔桩相对于打入桩的最大缺陷之一是桩施工完成后的承载力仅能以经验来推测或经由桩载重试验测得。解决的方案之一是直接测量桩身的摩擦力和底部承载力。Osterberg(U.S.Pat.No.4,624,110)用两个平行盘组成的千斤顶(Osterberg Cell)置于桩底部，在桩的混凝土达到特定强度后，以液体加压千斤顶来测量桩身的摩擦力和底部承载力。Osterberg的方法的唯一目的是用来进行桩载重试验，无法增加桩的承载力。因此有必要发展一种新方法，这方法就是能通过预压以增强桩底部承载力，同时也可以由所加的预压力来估计桩的承载力。
发明内容
本发明所要解决的主要问题是通过对桩底部预压灌浆，以提高桩底部承载力，并且灌浆液不需在受压下凝固，以免造成基础的破坏。而且这种施工法能容许排水不良的土壤有更充裕的时间来完成压缩。通过对桩底基础灌浆处理后，能使桩底承载力增加数倍以上，同时根据在灌浆压力的大小，可以算出桩的承载力，更进一步可以检验桩底的设计能力。
本发明的技术方案本发明的灌浆底板装置，由灌浆管、灌浆底板、圆环板、圆形钢环、氯丁橡胶膜和灌浆管连接接头组成，其间的连接在圆环板的一侧焊接着圆形钢环和用螺栓固定着灌浆底板1，在灌浆底板与在圆环板的接触面上涂粘合剂；在灌浆底板的下面及侧面粘接氯丁橡胶膜；三个灌浆管连接接头均匀分布在与圆环板的内圆相切，与灌浆底板上的三个通孔同心的位置上，焊接在灌浆底板上；三根灌浆管的一端分别连接在三个灌浆管连接接头上，穿过灌浆底板，放在氯丁橡胶膜上，另一端伸出钢筋笼，固定在钢筋笼上端的内壁上。
挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法，其步骤(1)将底部连接着灌浆底板装置3的钢筋笼1置于挖孔桩孔7中，按常规灌注混凝土；(2)待混凝土灌注8个小时以上，其强度达到980-4900kPa(100T-500T/M2)后，灌浆器与三根灌浆管4连接，进行灌浆当桩底部的岩土层是排水良好的土壤，如砂土时，使用凝固浆液，对桩底进行灌浆，当灌浆压力达到980-4900kPa(100T-500T/M2)时，经0.5小时后就可完成对岩土层的压缩，后即解除灌浆压力，让浆液在无压力下自行凝固。
当桩底部的岩土层是排水不良的土壤，如粘土、粘砂土时，使用非凝固浆液，对桩底进行灌浆。当灌浆压力达到980-4900kPa(100T-500T/M2)时，经4-24小时后就可完成对岩土层的压缩，让土壤有充裕的时间排出所增加的多余的孔隙水，而完成对挖孔桩底部岩土层是排水不良的岩土层预压加固。然后以凝固浆液填补岩土层压缩形成的空间，填补完成后，让浆液在无压力下自行凝固。
当桩底部的岩土层是易脆的岩石，如砂岩、页岩时，可使用非凝固性浆液加压，以避免基础的破坏；灌浆工序和要求与上相同。
本发明的有益效果经过高压灌浆处理的桩基础，根据岩土的现场特性，其底部承载力可高达为未灌浆者的十倍左右。使用非凝固浆液有较长的时间压缩桩底的岩土层，让排水不良的岩土能够完全消散因为加压而产生的孔隙水压力，进而增强岩土的强度和刚度，也不会造成基础的破坏。
图1钢筋笼和灌浆底板装置连接图。
图2I-I剖视图。
图3灌浆底板装置的俯视图。
图4II-II剖面图。
图5灌浆底板的主视图。
图6灌浆底板的俯视图。
图7圆形钢环的主视图。
图8圆形钢环的俯视图。
图中钢筋笼1、连接钢筋2、灌浆底板装置3、灌浆管4、笼的钢筋5、桩孔6、保护层7、圆形钢环8、螺栓9、灌浆底板10、圆环板11、氯丁橡胶膜12、灌浆管连接接头13。
具体实施例方式
结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的灌浆底板装置3，由灌浆管4、灌浆底板10、圆环板11、圆形钢环8、氯丁橡胶膜12和灌浆管连接接头13组成，其间的连接在圆环板11的一侧焊接着圆形钢环8和用螺栓9固定着灌浆底板10，在灌浆底板10与在圆环板11的接触面上涂粘合剂；在灌浆底板10的下面及侧面粘接氯丁橡胶膜12；三个灌浆管连接接头13均匀分布在与圆环板11的内圆相切，与灌浆底板10上的三个通孔同心的位置上，焊接在灌浆底板10上；三根灌浆管4的一端分别连接在三个灌浆管连接头13上，穿过灌浆底板10，放在氯丁橡胶膜12上，另一端伸出钢筋笼1，固定在钢筋笼1上端的内壁上；在灌浆底板10和圆环板11的一个相同直径的圆周上，分别均布同数量的螺纹孔和通孔，为用螺栓连接这两个工件。
三根1米长的钢筋2焊接在钢筋笼1的内壁、灌浆底板10和圆环板11d2的圆周上，以将钢筋笼1和灌浆底板装置3连接在一起。
以桩孔6为Φ1220例，说明钢筋笼1及灌浆底板装置3的结构笼的钢筋5为16根Φ20的钢筋及内外箍筋；保护层7为150mm；灌浆管4为Φ20的高密度聚乙烯管。
灌浆管连接接头13的外径为25mm，内径为20mm。
灌浆底板10，见图4、5、6，它的外径d3＝874mm，厚h1＝6mm。在其直径820mm-25mm＝795mm的圆周上，均布8个螺纹孔，用于与圆环板11的连接。在灌浆底板10的下面及侧面粘接氯丁橡胶膜13。
圆环板11，见图3，它的外径d1＝920mm，内径d2＝820mm，厚h＝6mm；在其直径Φ795mm的圆周上，均布8个通孔，用于与圆环板11的连接。
连接钢筋2为三根Φ10的钢筋；连接钢筋2数量为等于或大于三根。
圆形钢环9的外径d5＝910mm，高h2＝25mm，厚b2＝6mm。
挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法，其步骤(1)将底部连接着灌浆底板装置3和灌浆管4的钢筋笼1置于挖孔桩的桩孔6中，按常规灌注混凝土；(2)待混凝土灌注后8小时以上，其待混凝土强度达到980-4900kPa(100T-500T/M2)后，将灌浆器与三根灌浆管4连接，进行灌浆当桩底部的岩土层足排水良好的土壤，如砂土时，使用凝固浆液，对桩底进行灌浆，当灌浆压力达到980-4900kPa(100T-500T/M2)时，经0.5小时后就可完成对岩土层的压缩，后即解除灌浆压力，让浆液在无压力下自行凝固。
当桩底部的岩土层是排水不良的土壤，如粘土、粘砂土时，使用非凝固浆液，对桩底进行灌浆。当灌浆压力达到980-4900kPa(100T-500T/M2)时，经4-24小时后就可完成对岩土层的压缩，让土壤有充裕的时间排出所增加的多余的孔隙水，而完成对挖孔桩底部岩土层是排水不良的岩土层预压加固。然后以凝固浆液填补岩土层压缩形成的空间，填补完成后，让浆液在无压力下自行凝固。
当桩底部的岩土层是易脆的岩石，如砂岩、页岩时，可使用非凝固性浆液加压，以避免基础的破坏；灌浆工序和要求与上相同。
权利要求
1.对挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法的灌浆底板装置，其特征在于灌浆底板装置(3)，由灌浆管(4)、灌浆底板(10)、圆环板(11)、圆形钢环(8)、氯丁橡胶膜(12)和灌浆管连接接头(13)组成，其间的连接在圆环板(11)的一侧焊接着圆形钢环(8)和用螺栓(9)固定着灌浆底板(10)，在灌浆底板(10)与在圆环板(11)的接触面上涂粘合剂；在灌浆底板(10)的下面及侧面粘接氯丁橡胶膜(12)三个灌浆管连接接头(13)均匀分布在与圆环板(11)的内圆相切，与灌浆底板(10)上的三个通孔同心的位置上，焊接在灌浆底板(10)上；三根灌浆管(4)的一端分别连接在三个灌浆管连接接头(13)上、穿过灌浆底板(10)，放在氯丁橡胶膜(12)上，另一端伸出钢筋笼(1)，固定在钢筋笼(1)上端的内壁上；在灌浆底板(10)和圆环板(11)的一个相同直径的圆周上，分别均布同数量的螺纹孔和通孔，为用螺栓连接这两个工件。
2.对挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法，其特征在于该方法步骤(1)将底部连接着灌浆底板装置3和灌浆管4的钢筋笼1置于挖孔桩的桩孔6中，按常规灌注混凝土；(2)待混凝土灌注8个小时以上，其强度达到980-4900kPa(100T-500T/M2)后，将灌浆器与三根灌浆管4连接，进行灌浆当桩底部的岩土层是排水良好的砂土土壤时，使用凝固浆液，对桩底进行灌浆，当灌浆压力达到980-4900kPa时，经0.5小时后就可完成对岩土层的压缩，后即解除灌浆压力，让浆液在无压力下自行凝固；当桩底部的岩土层是排水不良的粘土或粘砂土土壤时，使用非凝固浆液，对桩底进行灌浆；当灌浆压力达到980-4900kPa时，经4-24小时完成对岩土层的压缩，让土壤有充裕的时间排出所增加的多余的孔隙水，而完成对挖孔桩底部岩土层是排水不良的岩土层预压加固；然后以凝固浆液填补岩土层压缩形成的空间，填补完成后，让浆液在无压力下自行凝固；当桩底部的岩土层是易脆的砂岩或页岩时，使用非凝固性浆液加压，以避免基础的破坏；灌浆工序和要求与上相同。
全文摘要
本发明开发了一种对挖孔桩底部岩土层的预压加固施工法及灌浆底板装置。它是将常规应用的钢筋笼底部联接一个图4所示的灌浆底板装置，尔后进行预压加固施工，其步骤如下将桩底部连接在灌浆底板装置3的钢筋笼1置于挖孔桩的桩孔6中， 按常规方法灌注混凝土；混凝土灌注后8小时以上，其强度达到980～4900KPa后，即可达到所要求的强度，将灌浆器与三根灌浆管4连接对地基进行加压灌浆，当地基强度达到980～4900KPa后，经过0.5小时后，即完成对地基的压缩，然后用非凝固性浆液填补岩土层所形成的空间。桩底地基的加固适用于砂土、粘土等土质。尤其是砂土，其底部承载力可达到未灌浆地基的十几倍。采用此方法，所达到的效果与未进行灌浆加压的地基比较，其桩的直径、长度都可以减小，因此具有很高的经济效益。
文档编号E02D27/28GK1986976SQ20061016965
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者曹国安, 孙明漳, 郭俊良 申请人:曹国安, 孙明漳, 郭俊良