一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法

文档序号:1811885 发布日期:2021-11-09 浏览:30次 >En<

阅读说明:本技术 一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法 (Tubular pile side-rear grouting device and construction method ) 是由 周蓉峰 高振锋 丁德申 王虓 金毅 贾吉敏 于 2021-08-10 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法,涉及建筑施工技术领域。该管桩桩侧后注浆装置包括钢管桩、多个注浆管件和多个连接件,多个注浆管件环绕钢管桩设置,注浆管件沿钢管桩的长度方向设置,注浆管件开设有注浆口,注浆口用于将注入注浆管件的浆料流出至钢管桩的侧面;多个连接件环绕钢管桩设置并与钢管桩连接,每个连接件与一个注浆管件连接。该管桩桩侧后注浆装置能够提高摩阻力和承载力,便于减小桩长,提高适用范围和降低施工成本。(The invention discloses a tubular pile side-rear grouting device and a construction method, and relates to the technical field of building construction. The pipe pile side rear grouting device comprises a steel pipe pile, a plurality of grouting pipe fittings and a plurality of connecting pieces, wherein the grouting pipe fittings are arranged around the steel pipe pile, the grouting pipe fittings are arranged along the length direction of the steel pipe pile, and are provided with grouting ports which are used for enabling slurry injected into the grouting pipe fittings to flow out to the side face of the steel pipe pile; a plurality of connecting pieces surround the steel-pipe pile and set up and be connected with the steel-pipe pile, and every connecting piece is connected with a slip casting pipe fitting. This slip casting device behind tubular pile stake side can improve frictional resistance and bearing capacity, is convenient for reduce the stake length, improves application scope and reduces construction cost.)

一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑施工技术领域,尤其涉及一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法。

背景技术

在沿海及内陆冲积平原地区,特别是淤泥质软土地区,对部分基坑通常采用钢管桩、钢板桩等做基坑围护或者工程桩。

随着该工艺不断发展,近年来出现一种高频免共振法的新型振动法沉桩工艺。高频免共振法是一种高工效、低影响的沉桩工艺,并在多处淤泥质软土地区得到应用。高频免共振法采用振动锤进行施工,其工作频率为25~60Hz。一般低频不大于15Hz,中频15~20Hz,高频25~60Hz,超高频高于60Hz,而土体的自振频率一般为15~20Hz。为实现免共振功能,高频免共振法在启动和停机阶段将振动锤的系统偏心矩调为零而无振动输出,同时在沉桩过程中使振动锤高频率工作以避免出现共振。

基于免共振液压振动锤工艺的免共振微扰动钢管桩,在遇到工程条件受限或者想要在局部加大承载能力的情况下,有着提高单桩承载力的需求。但是软土地区的工程桩以摩擦桩为主要桩基,而摩擦桩主要靠桩侧表面与不同土质接触产生的摩阻力来承担桩顶作用的竖向荷载,使其受制于桩长、桩径的影响,单桩承载力设计值普遍在300-350吨/根,有时无法满足设计要求。

因此,亟需一种管桩桩侧后注浆装置及施工方法,以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种管桩桩侧后注浆装置,能够提高摩阻力和承载力,便于减小桩长,提高适用范围和降低施工成本。

本发明的另一个目的在于提供一种管桩桩侧后注浆装置的施工方法,能够提高摩阻力和承载力,便于减小桩长,提高适用范围和降低施工成本。

为实现上述技术效果,本发明的技术方案如下:

一种管桩桩侧后注浆装置,包括:钢管桩;多个注浆管件,多个所述注浆管件环绕所述钢管桩设置,所述注浆管件沿所述钢管桩的长度方向设置,所述注浆管件开设有注浆口,所述注浆口用于将注入所述注浆管件的浆料流出至所述钢管桩的侧面;多个连接件,多个所述连接件环绕所述钢管桩设置并与所述钢管桩连接,每个所述连接件与一个所述注浆管件连接。

进一步地,所述注浆管件包括:注浆刚性管,所述注浆口开设在所述注浆刚性管上;注浆软管,所述注浆软管穿设在所述注浆刚性管中。

进一步地,所述注浆口开设于所述注浆刚性管的侧壁上,且沿所述注浆刚性管的长度方向贯穿所述注浆刚性管。

进一步地,多个所述注浆管件中的一个能够套设在另一个上。

进一步地,所述注浆管件还包括:第一连接套管,所述注浆刚性管为多个,相邻的两个所述注浆刚性管通过所述第一连接套管连接;第二连接套管,所述注浆软管为多个,相邻的两个所述注浆软管通过所述第二连接套管连接。

进一步地,所述注浆管件还包括固定件,所述固定件设在所述注浆刚性管的两端,所述固定件用于将所述注浆软管的两端固定在所述注浆刚性管上。

进一步地,所述固定件包括:盖板,所述盖板焊接连接于所述注浆刚性管的端部;固定部,所述固定部设在所述盖板上,所述固定部用于固定所述注浆软管。

进一步地,一个所述盖板包括锥形板并封闭所述注浆刚性管的底端,且所述锥形板的截面在背离所述注浆刚性管的方向上减小。

进一步地,所述连接件的两侧分别与所述钢管桩和所述注浆管件焊接连接。

一种管桩桩侧后注浆装置的施工方法,采用前文所述的管桩桩侧后注浆装置,包括以下步骤:步骤S1、预制钢管桩、连接件和注浆管件,并运输至施工现场;步骤S2、沿所述钢管桩的长度方向在所述钢管桩的周向方向上焊接多个所述连接件,并沿所述钢管桩的长度方向在所述连接件上焊接所述注浆管件;步骤S3、起吊所述管桩桩侧后注浆装置,进行沉桩;步骤S4、沉桩到位后,由所述注浆管件的顶端注水并进行压水实验;步骤S5、将注浆设备的注浆端与所述注浆管件的顶端连同进行注浆,以使浆料进入所述注浆管件的底端并从所述注浆管件的注浆口由下至上流出至所述注浆管件外侧;步骤S6、流出的浆料凝固后与土体粘接。

本发明的有益效果为:

本发明提供的管桩桩侧后注浆装置,多个注浆管件通过连接件与钢管桩固定连接,从而便于将钢管桩与注浆管件同时插入土体,并能保证将注浆装置捶打至符合施工要求的持力层。同时由于注浆管件上开设有注浆口,当通过注浆设备对注浆管件的端部注入浆料后,浆料首先由注浆管件的顶端流入底端,再从底端由下至上慢慢由注浆口漏出,并填充于注浆管件的外侧与土体之间,使得浆料对注浆装置的侧壁上的土起到层层渗透、填充、压密和固结的作用,从而提高承载力,降低施工成本。同时,注浆管件通过连接件和钢管桩连接能够有效提高钢管桩与土体的接触面积的目的,进一步地提高了摩阻力和承载力,从而便于减小桩长和降低施工成本。此外,由于钢管桩外侧环绕设置有多个注浆管件,从而能够在钢管桩的外侧各处均流出有浆料以使钢管桩的周面上的土层均有浆料起到渗透、填充、压密和固结的作用,较好地保证了整个注浆装置的竖向抗压承载能力,实现了减小桩长和降低施工成本的目的。

本发明提供的预应力混凝土管桩施工方法,由于具有前文所述的管桩桩侧后注浆装置,能够在钢管桩的长度方向上有效填充钢管桩与土体之间的间隙,同时连接件还能进一步提高浆料与土体的接触面积,从而有效提高了摩阻力和承载力,较好地提高了施工效果,进而便于减小桩长,降低施工成本。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是本发明

具体实施方式

提供的管桩桩侧后注浆装置的结构示意图;

图2是图1中A处的局部放大结构示意图;

图3是本发明具体实施方式提供的管桩桩侧后注浆装置的内部结构示意图;

图4是本发明具体实施方式提供的管桩桩侧后注浆装置的施工方法的流程图。

附图标记

1、钢管桩;

2、注浆管件;21、注浆刚性管;22、注浆软管;23、固定件;231、盖板;232、固定部;

3、连接件。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚,下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中,除非另有明确的规定和限定,第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触,也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且,第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方,或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方,或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。此外,术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分,并没有特殊的含义。

下面参考图1-图3描述本发明实施例的管桩桩侧后注浆装置的具体结构。

如图1-图3所示,图1公开了一种管桩桩侧后注浆装置,其包括钢管桩1、多个注浆管件2和多个连接件3。多个注浆管件2环绕钢管桩1设置,注浆管件2沿钢管桩1的长度方向设置,注浆管件2开设有注浆口,注浆口用于将注入注浆管件2的浆料流出至钢管桩1的侧面。多个连接件3环绕钢管桩1设置并与钢管桩1连接,每个连接件3与一个注浆管件2连接。

可以理解的是,多个注浆管件2通过连接件3与钢管桩1固定连接,从而便于将钢管桩1与注浆管件2同时插入土体,并能保证将注浆装置捶打至符合施工要求的持力层。同时由于注浆管件2上开设有注浆口,当通过注浆设备对注浆管件2的端部注入浆料后,浆料首先由注浆管件2的顶端流入底端,再从底端由下至上慢慢由注浆口漏出,并填充于注浆管件2的外侧与土体之间,使得浆料对注浆装置的侧壁周向上的土层层起到渗透、填充、压密和固结的作用,从而提高承载力,降低施工成本。同时,由于注浆管件2通过连接件3和钢管桩1连接,从而能够有效提高钢管桩1与土体的接触面积的目的,进一步地提高了摩阻力和承载力,从而便于减小桩长和降低施工成本。此外,由于钢管桩1外侧环绕设置有多个注浆管件2,从而能够在钢管桩1的外侧各处均流出有浆料,从而使得钢管桩1的周面上的土层均有浆料起到渗透、填充、压密和固结的作用,以较好地保证了整个注浆装置的竖向抗压承载能力,便于实现减小桩长和降低施工成本的目的。

具体地,在本实施例中,注浆设备输出的浆料为水泥浆,水泥浆的流动性好,能够顺利流入桩侧与桩侧土体之间的间隙,且水泥浆凝固后具有一定的强度,能够固结该注浆装置的桩侧分别与其周向的土层。

具体地,在本实施例中,连接件3为连接板,连接板的厚度优选为6mm,其既能够便于实现与钢管桩1和注浆铁管的焊接连接,也能够实现加大钢管桩1与土体的接触面积的目的,较好地提高了摩阻力和承载力,从而便于减小桩长和降低施工成本。

具体地,在本实施例中,钢管桩1的直径为700mm,注浆管件2的外径为60mm。

具体地,在本实施例中,如图3所示,多个注浆管件2沿钢管桩1的周向方向均匀分布,其数量可以是三个、四个或者更多个,无须进行具体限定。

在一些实施例中,注浆管件2包括注浆刚性管21和注浆软管22。注浆口开设在注浆刚性管21上。注浆软管22穿设在注浆刚性管21中。

可以理解的是,注浆刚性管21既便于沉桩时稳固地插入土体中,也能在沉桩时对注浆软管22起到较好的保护作用,并通过其长度不小于钢管桩1的长度能防止土体进入注浆刚性管21内,以便于后续通过注浆口和注浆软管22完成注浆。

具体地,注浆刚性管21的外径为60mm,注浆软管22的外径为45mm。

在一些实施例中,如图1-图3所示,注浆口开设于注浆刚性管21的侧壁上,且沿注浆刚性管21的长度方向贯穿注浆刚性管21。

可以理解的是,由于注浆口沿注浆刚性管21的长度方向贯穿注浆刚性管21,使得土体难以将注浆口完全堵塞,同时有效提高了注浆口的整体面积,有利于提高由注浆口注出至钢管桩1外侧的浆料的体积,较好地保证了在钢管桩1的长度方向上各处均填充可靠的浆料,以确保桩身各处均能与土体有着充分的融合,从而进一步提高了摩阻力,提高承载力,有利于减小桩长和降低施工成本。

当然,在本发明的其他实施例中,根据实际需求,也可以在注浆刚性管21的侧壁上开设多个注浆孔,多个注浆孔形成注浆口,也能起到注出浆料的效果。但是本实施例的沿注浆刚性管21的长度方向贯穿的注浆口能够大大减少注浆孔被土体堵塞的问题,从而能有效提高浆料的流出和填充效果。

在一些实施例中,多个注浆管件2中的一个能够套设在另一个上。

可以理解的是,由于注浆口沿注浆刚性管21的长度方向贯穿,从而使得连接件3能够穿过注浆刚性管21,进而能够将一个注浆装置的注浆刚性管21的外径设置为小于另一个注浆装置的注浆刚性管21的内径,从而即可实现多个注浆管件2中的一个能够套设在另一个上。通过上述结构设置,使得多个注浆装置能够通过其注浆管件2依次连接,再在相邻的两个注浆装置的两个注浆刚性管21内设置一个注浆软管22,即可注入浆料,并使多个注浆装置形成互相没有缝隙的钢管围护体系,从而起到止水支挡土压力的作用,有效提高了注浆装置的适用范围。

在一些实施例中,如图2和图3所示,注浆管件2还包括第一连接套管和第二连接套管。注浆刚性管21为多个,相邻的两个注浆刚性管21通过第一连接套管连接。注浆软管22为多个,相邻的两个注浆软管22通过第二连接套管连接。

可以理解的是,在部分施工场合中,过长的注浆刚性管21或注浆软管22加工难度较大,因此需要设置多个注浆刚性管21和多个注浆软管22,能够便于降低加工成本进而降低施工成本。通过第一连接套管连接相邻的两个注浆刚性管21,能够较好地保证多个注浆刚性管21的牢固连接,使多个注浆刚性管21的刚度和强度均能满足要求。通过第二连接套管连接相邻的两个注浆软管22,能够较好地保证相邻的两个注浆软管22的连接处的密封性,从而降低漏水或漏浆问题,确保注浆的可靠性。

当然,在本发明的其他实施例中,注浆刚性管21和注浆软管22也可以仅选用一个,其具体数量可以根据实际需求进行确定。

具体地,在本实施例中,注浆刚性管21和注浆软管22的数量可以是三个、四个、五个等,或者也可以只有两个,其具体数量可以根据实际施工需求确定,在此无须进行具体限定。

在一些实施例中,如图1和图2所示,注浆管件2还包括固定件23,固定件23设在注浆刚性管21的两端,固定件23用于将注浆软管22的两端固定在注浆刚性管21上。

可以理解的是,固定件23能够将注浆软管22的两端稳固地固定在注浆刚性管21上,从而较好地实现了注浆软管22与注浆刚性管21的固定连接,使得浆料由下至上经过注浆口流出的时不会对注浆软管22在注浆刚性管21内的安装造成负面影响,从而有利于提高通过注浆软管22注入浆料时的稳定性和可靠性,进而较好地保证了在钢管桩1的长度方向上各处均填充可靠的浆料,以确保桩身各处均能与土体有着充分的融合,从而进一步提高了摩阻力,提高承载力,有利于减小桩长和降低施工成本。

具体地,在本实施例中,注浆刚性管21包括注浆钢管或注浆铁管,注浆刚性管21的具体材质可以根据实际需求确定,无须进行具体限定。

在一些实施例中,如图2所示,固定件23包括盖板231和固定部232。盖板231焊接连接于注浆刚性管21的端部。固定部232设在盖板231上,固定部232用于固定注浆软管22。

可以理解的是,位于注浆刚性管21的底端的盖板231能够防止注浆装置在安装过程中,土体进入注浆刚性管21内并挤压注浆软管22,从而对注浆软管22起到了较好的保护作用,并延长了注浆软管22的使用寿命,降低注浆失败的可能性,便于实现后续注浆操作。固定部232能够较好地固定注浆软管22,从而实现了注浆软管22的两端均能与注浆刚性管21的两端固定,较好地保证了注浆软管22的稳定性。

具体地,在本实施例中,固定部232包括吊钩,其能与注浆软管22上的环形结构配合,并实现注浆软管22与固定部232的牢固连接。在本发明的其他实施例中也能够在注浆软管22上设置固定部232,固定部232再与盖板231固定连接,固定部232的具体结构可以根据实际需求进行确定,只要能够牢固连接注浆软管22的端部即可,无须进行具体限定。

具体地,在本实施例中,盖板231的周面和注浆刚性管21的端部焊接连接,其连接牢固可靠性、不易变形,且具有优秀的密封性能。

具体地,在本实施例中,设在注浆刚性管21的顶端的盖板231开设有通孔,以便于注浆设备能够通过通孔与注浆软管22连通并实现注浆。

在一些实施例中,如图2所示,位于注浆刚性管21底端的盖板231包括锥形板以封闭注浆刚性管21的底端,且锥形板的截面在背离注浆刚性管21的方向上减小。

可以理解的是,由于锥形板的截面在背离注浆刚性管21的方向上减小,使得锥形板在注浆装置在土体内沉桩过程中能够起到导向作用,并有效减小注浆装置插入土体时的阻力,从而使沉桩时更为省力。

可选地,在本发明的其他实施例中,也能够在钢管桩1的端部设置类似的导向结构,能够进一步提高沉桩便捷性。

在一些实施例中,连接件3的两侧分别与钢管桩1和注浆管件2焊接连接。

可以理解的是,焊接连接牢固可靠,能够防止沉桩过程中注浆管件2与钢管桩1脱离,从而较好地保证了注浆装置的使用质量。此外,由于钢管桩1和注浆管件2的周面为弧面,不易通过连接结构与连接件3连接,焊接连接也能有效降低注浆装置的加工难度。

如图4所示,本发明还公开了一种管桩桩侧后注浆装置的施工方法,采用前文所述的管桩桩侧后注浆装置,包括以下步骤:

步骤S1、预制钢管桩1、连接件3和注浆管件2,并运输至施工现场;

步骤S2、沿钢管桩1的长度方向在钢管桩1的周向方向上焊接多个连接件3,并沿钢管桩1的长度方向在连接件3上焊接注浆管件2;

参见图1-图3,连接时保证注浆刚性管21沿钢管桩1的长度方向焊接,并保证注浆口背离钢管桩1设置,同时保证注浆软管22的两端和注浆刚性管21的两端均通过固定件23牢固连接;

步骤S3、起吊管桩桩侧后注浆装置,进行沉桩;

沉桩前应该将施工场地填平,并做好排水工作,打桩前,可在每根管桩结构的一侧用红铅油绘制长度标记,以便打桩时显示该管桩结构的入土深度;

在桩锤压位桩顶后,必须检查桩锤的中心线与该管桩结构的中心线是否处于同一竖直轴线、以及该管桩结构的垂直度和倾斜度是否符合要求;

打桩过程中,要时刻监视桩锤以及该管桩结构的桩身、桩帽是否位于同一轴线,同时,要严格控制该管桩结构的垂直度,不得采用顶、拉桩身等方法来纠偏;

步骤S4、沉桩到位后,由注浆管件2的顶端注水并进行压水实验;

具体地,将高压水通过注浆软管22顶端的管口注入,以检查内部多个注浆软管22之间的畅通情况;

步骤S5、将注浆设备的注浆端与注浆管件2的顶端连同进行注浆,以使浆料进入注浆管件2的底端并从注浆管件2的注浆口由下至上流出至注浆管件2外侧;

也就是说,本实施例中,注浆设备通过注浆软管22的顶端将浆料注入注浆刚性管21的底端,注入注浆刚性管21的底端的浆料能够沿注浆口流出至钢管桩1的侧壁与土体之间,并随着浆料的持续注入,从注浆口流出的浆料也将由下至上慢慢增高,从而保证钢管桩1的下、中、上部的外侧均设有浆料。

步骤S6、流出的浆料凝固后与土体粘接。

根据本发明实施例的管桩桩侧后注浆装置的施工方法,由于具有前文所述的管桩桩侧后注浆装置,能够在钢管桩1的长度方向上有效填充钢管桩1与土体之间的间隙,同时连接件3还能进一步提高浆料与土体的接触面积,从而有效提高了摩阻力和承载力,较好地提高了施工效果,进而便于减小桩长,降低施工成本。

在一些实施例中,注浆采用对称注浆,压浆为3.8MPa-4.2MPa之间,优选为4MPa,注浆充盈系数为1.1-1.3之间,优选为1.2。对称注浆能够较好地保证注浆效果,压浆和注浆充盈系数能够满足通长后注浆的要求,从而进一步保证注浆效果,确保注浆之后的浆料能够在钢管桩1的下、中、上三部分和土体之间充分压浆。

在本说明书的描述中,参考术语“有些实施例”、“其他实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅为本发明的较佳实施例,对于本领域的普通技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

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