取芯孔内u型管后注浆加固施工设备的制作方法
【专利摘要】本申请公开了一种取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其包括：U型注浆管，其具有插入混凝土桩身内的取芯孔中的U型本体部分，所述U型本体部分包括底部转弯部分和由底部转弯部分向上平行延伸的进浆管段和出浆管段，所述U型注浆管还具有分别与所述进浆管段和出浆管段的上端相连的进浆端口和出浆端口；排水管，其部分地插入取芯孔中；以及注浆机，其连接着所述进浆端口；其中，所述U型注浆管和排水管通过取芯孔上端部分中的密封段固定于混凝土桩身。本申请可使注浆效果得到显著提升。
【专利说明】取芯孔内U型管后注浆加固施工设备
【技术领域】
[0001]本申请涉及桥梁、建筑领域桩基础的后注浆加固施工设备，特别涉及在桩基取芯孔内设置U型注浆管，通过多次注浆对桩基础进行加固处理的施工设备。
【背景技术】
[0002]以往，桩底注浆在大多数情况下均为在桩基施工过程中事先预埋注浆管，待桩基浇注完成后再进行桩底或桩侧注浆，以提高地基土体的密实度的方式提高承载能力。而对于已经施工完成的桩基础，如果想要进行桩底注浆加固，那么最有效的方式是利用图1所示的设备，其中，沿着混凝土桩身I的方向由上至下钻制取芯孔3，取芯孔需要钻至桩底，然后在取芯孔内设置一长一短两根管，即长的单肢注浆管4和短的排水管8。接下来，通过注浆机9向注浆管4压注水泥浆。这种注浆工艺只能在水泥浆初凝前进行注浆操作，一旦初凝，就无法再次进行注浆。
[0003]试验表明，在注浆达到一定的压力后，浆液在地基土层2的土体中首先沿着最薄弱的方向发展，即浆液首先填充软弱夹层或孔隙率高的土体部分，如果软弱夹层范围较大，浆液将沿着软弱夹层持续发展，注浆压力很难在短时间内得到提高。如果只进行一次注浆，浆液很难均匀填充在注浆点周围，只能沿着某一薄弱方向填充，不仅不能达到预期的注浆效果，同时还将造成较大材料浪费。
实用新型内容
[0004]本申请的目的在于克服传统双管注浆的不足，提供一种采用取芯孔内U型注浆管的后注浆加固施工设备，从而可以实现多次重复注浆。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其包括:
[0006]U型注浆管，其具有插入混凝土桩身内的取芯孔中的U型本体部分，所述U型本体部分包括底部转弯部分和由底部转弯部分向上平行延伸的进浆管段和出浆管段，所述U型注浆管还具有分别与所述进浆管段和出浆管段的上端相连的进浆端口和出浆端口；
[0007]排水管，其部分地插入取芯孔中；以及
[0008]注浆机，其连接着所述进浆端口 ；
[0009]其中，所述U型注浆管和排水管通过取芯孔上端部分中的密封段固定于混凝土桩身。
[0010]根据一种可行实施方式，所述U型注浆管的底部转弯部分中形成有多个注浆孔。
[0011]根据一种可行实施方式，所述进浆管段和/或所述出浆管段的下部也形成有注浆孔。
[0012]根据一种可行实施方式，所述进浆端口、出浆端口和排水管各自设有阀门。
[0013]根据一种可行实施方式，所述进浆管段和出浆管段各自的长度大于取芯孔的深度。
[0014]根据一种可行实施方式，所述U型注浆管由多个管件通过接头组合制成，管件的管径为20?25mm。
[0015]根据一种可行实施方式，所述进浆端口和出浆端口水平设置且位于地面上方。
[0016]根据一种可行实施方式，所述排水管包括彼此相连的竖直段和横向段，竖直段至少部分地插入取芯孔中，横向段位于地面上方。
[0017]根据本申请的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，与现有技术相比，本申请的有益效果是:实现多次重复注浆，使注浆液在地基土层中均匀填充，可以有效控制注浆范围、提高注浆效率、改善浆液分布的均匀性、大幅度提高了注浆后的地基密实度，从而使注浆效果得到显著提升，并且减少了材料的浪费；设备简单，不需要单独添加大型设备。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是传统双管注浆设备的示意图
[0019]图2是本申请所涉及的新型取芯孔内U型管后注浆加固设备的示意图
[0020]附图标记列表:
[0021]1.混凝土桩身 2.地基土层3.取芯孔4.单肢注浆管
[0022]5.U型注浆管 5a.注浆孔6.进浆端口 6a.进浆端口阀门
[0023]7.出浆端口 7a.出浆端口阀门8.排水管8a.排水管阀门
[0024]9.注浆机10.密封段
【具体实施方式】
[0025]本申请基于对现有技术中存在的技术问题的认识，即桩基础的后注浆加固施工中，采用一次注浆，浆液的填充不理想，不能达到预期的注浆效果，还会造成材料浪费。
[0026]针对这一问题，本申请提出，在桩基础的后注浆加固施工中，实施多次注浆。为此，本申请提供了一种取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，如图2所示。其中，在地基土层2中存在混凝土桩身I，利用钻机等机械设备在混凝土桩身I中沿着混凝土桩身I的方向即由上至下钻制取芯孔3，取芯孔3需要至少钻至桩底，即贯通混凝土桩身I的底面，并且可能钻入地基土层2中一段距离。
[0027]本申请的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备包括U型注浆管5，其具有插入取芯孔3中的U型本体部分，该U型本体部分具有底部转弯部分和由底部转弯部分向上平行延伸的两肢，即两个竖直管段。该底部转弯部分插入到靠近取芯孔3的下端，竖直管段的上端靠近地面(优选从地面伸出一小段距离)。U型注浆管的两肢分别构成进浆管段和出浆管段，可起到水泥浆液循环作用。
[0028]所述两个竖直管段的长度至少等于、优选大于取芯孔3的深度，以使得底部转弯部分至少是位于桩底附近，优选延伸超出桩底而插入位于地基土层2中的取芯孔部分中。
[0029]U型注浆管5还具有分别与所述两个竖直管段的上端相连的进浆端口 6和出浆端口 7。进浆端口 6和出浆端口 7分别带有进浆端口阀门6a和出浆端口阀门7a。进浆端口6和出浆端口 7优选水平设置且位于地面上方。
[0030]U型注浆管5可由多个管件通过接头组合制成。管件的管径一般为Φ20?25mm，管件之间螺口连接。[0031 ] 在对应需要注浆加固的位置设置注浆孔5a，其余位置均被密封。例如，在底部转弯部分处形成有多个注浆孔5a。注浆孔5a的数量、位置、尺寸、朝向等参数，根据实际注浆需要而设置。需要指出，也可以有一些注浆孔5a形成在U型本体部分的与底部转弯部分相邻的竖直管段部分中。
[0032]进浆端口 6通过管线连接着注浆机9。
[0033]取芯孔内U型管后注浆加固施工设备还包括排水管8，起到排水、排杂质功能。排水管8具有彼此相连的竖直段和横向段，竖直段至少部分地插入取芯孔3中，横向段位于地面上方且带有排水管阀门8a。
[0034]取芯孔3顶部设置密封段10，用于将取芯孔3与外界隔离。U型注浆管5的所述两个竖直管段的上端以及排水管8的竖直段都密封地穿过所述密封段10，即U型注浆管5和排水管8与密封段10之间不存在泄漏。
[0035]在U型注浆管5和排水管8设置完成后，在取芯孔3的孔口顶部I?2m范围内浇筑混凝土，对取芯孔进行封闭，就形成了所述密封段10。U型注浆管5要求耐压、接头不渗漏、管路畅通。
[0036]接下来，参照具体的流程来对本申请所涉及的取芯孔内U型管后注浆加固施工方法进行说明。
[0037]1.注浆施工流程:
[0038](I).利用钻机等机械设备沿着混凝土桩身I的纵向方向，由上至下钻制取芯孔3 ;
[0039]⑵.注浆机9就位；
[0040](3).将U型注浆管5、排水管8如图2所示那样埋置于取芯孔3内(借助密封段10)；
[0041](4).在注浆机9中灌注高标号水泥浆液(含微膨胀剂、减水剂等外加剂)；
[0042](5).关闭出浆端口阀门7a，打开进浆端口阀门6a和排水管阀门8a，按一定水灰比(例如0.6左右)由进浆管段开始注浆，用浆液置换出桩底以及取芯孔3内的沉水，取芯孔3内全部由浆液置换填充后，关闭排水管阀门8a ；
[0043](6).进浆端口阀门6a保持打开，出浆端口阀门7a和排水管阀门8a保持在关闭状态，通过进浆端口 6开始注浆，按时间控制调整水灰比，使注浆压力稳定在某一定值，并能够持续一段时间(例如5分钟左右)；
[0044](7).通过进浆端口 6将清水注入，当清水到达U型注浆管5的底部之后，打开出浆端口阀门7a，用清水清洗U型注浆管5，当确定U型注浆管5内壁被清洗干净后，保持压力，关闭出浆端口阀门7a及进浆端口阀门6a ；
[0045](8).当本次注入的浆液达到初凝后，本次注浆完成；
[0046](9).如果未达到预定注浆量或注浆压力，适当提高注浆压力或者调整水灰比，排水管阀门8a保持在关闭状态，打开进浆端口阀门6a和出浆端口阀门7a，通过进浆端口 6开始注浆，直至U型注浆管5内的清水完全由水泥浆取代；
[0047](10).重复第⑥?⑨步操作进行多次循环注浆，直至满足终止注浆的条件；
[0048](11).注浆完成。
[0049]2.注浆液水灰比
[0050]在本申请的施工方法中，根据土的饱和度和渗透性确定出浆液水灰比。对于饱和土宜为0.5?0.7，实践中发现在0.55?0.65效果较好；对于非饱和土宜为0.7?0.9，实践中发现在0.75?0.85效果较好；对于松散碎石土、砂碌宜为0.5?0.6,实践中发现在0.53?0.6效果较好；低水灰比浆液宜掺加减水剂；地下水流动时应加入速凝剂。
[0051]3.压浆终止压力
[0052]在本申请的施工方法中，根据土层性质、压浆点深度确定出压浆终止压力。对于风化岩，非饱和黏性土、粉土，宜为5.0?lOMPa，实践中发现在7.0?9.0MPa效果较好；对于饱和土宜为1.5?6.0MPa,实践中发现在2.5?5.0MPa效果较好；软土取低值，密实土取高值。
[0053]根据本申请，在桩基础的后注浆加固施工中实现多次注浆，浆液首先沿着最薄弱方向填充，当停止压浆并达到一定强度后，地基土层中最薄弱的方向的大部分孔隙已经被凝固的水泥浆填充，其强度得到大幅度改善；再次压浆时浆液已经不能沿着上次的路径填充，当注浆压力适当提高后，浆液将沿着现存的最薄弱的方向继续填充，但此时的最薄弱土层的强度已经比上一次有所提高。经过多次重复压浆，注浆压力逐渐提高，注浆点周围的地基土层的孔隙被逐级填充，最弱强度也随之逐级提高，最终可达到注浆点周围一定范围内的地基土层被衆液均勻填充，从而有效提闻地基的承载能力。
[0054]因此，根据本申请的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，能够克服传统双管注浆的不足，实现多次重复注浆，使注浆液在地基土层中均匀填充，大幅度提高了注浆效果，减少了材料的浪费。
[0055]本申请能够广泛地应用于公路桥以及其他一般桥梁的建造中。
【权利要求】
1.一种取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，包括: U型注浆管，其具有插入混凝土桩身内的取芯孔中的U型本体部分，所述U型本体部分包括底部转弯部分和由底部转弯部分向上平行延伸的进浆管段和出浆管段，所述U型注浆管还具有分别与所述进浆管段和出浆管段的上端相连的进浆端口和出浆端口； 排水管，其部分地插入取芯孔中；以及 注浆机，其连接着所述进浆端口； 其中，所述U型注浆管和排水管通过取芯孔上端部分中的密封段固定于混凝土桩身。
2.如权利要求1所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述U型注浆管的底部转弯部分中形成有多个注浆孔。
3.如权利要求1所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述进浆管段和/或所述出浆管段的下部也形成有注浆孔。
4.如权利要求1至3中任一项所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述进浆端口、出浆端口和排水管各自设有阀门。
5.如权利要求1至3中任一项所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述进浆管段和出浆管段各自的长度大于取芯孔的深度。
6.如权利要求1至3中任一项所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述U型注浆管由多个管件通过接头组合制成，管件的管径为20?25mm。
7.如权利要求1至3中任一项所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述进浆端口和出浆端口水平设置且位于地面上方。
8.如权利要求1至3中任一项所述的取芯孔内U型管后注浆加固施工设备，其特征在于，所述排水管包括彼此相连的竖直段和横向段，竖直段至少部分地插入取芯孔中，横向段位于地面上方。
【文档编号】E02D5/62GK204059348SQ201420500461
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】席广恒, 杨雨清, 马森, 郭为民, 陈忠, 王树东 申请人:辽宁省交通规划设计院