一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置
阅读说明：本技术 一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置 (Construction method and construction device for removing sediment of guide pipe extrusion-injection type cast-in-place pile ) 是由 张继红 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本发明涉及桩基工程领域中的一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置,该施工方法主要步骤包括：在桩底位置放置密封的柔性袋(2),并在桩底位置附近置放排污通道(5)；灌注桩身混凝土；待桩身混凝土养护到一定强度后,打开排污通道(5)的底部临时封堵,通过流体输入通道(3)向柔性袋(2)内注浆；使得灌注桩沉渣在注浆压力作用下通过排污通道(5)从桩底附近排除,在施工装置中,通过密封柔性袋(2)约束注浆时浆液流向,对松软的桩底沉渣进行挤压,并通过排污通道(5)排除沉渣,可挤密桩底土层,大幅度提高单桩承载力,施工成本低,施工质量可靠。(The invention relates to a construction method and a construction device for removing sediment of a guide pipe extrusion-injection type cast-in-place pile in the field of pile foundation engineering, wherein the construction method mainly comprises the following steps: a sealed flexible bag (2) is placed at the pile bottom position, and a sewage draining channel (5) is placed near the pile bottom position; pouring pile body concrete; after the pile body concrete is cured to a certain strength, opening the bottom of the sewage draining channel (5) for temporary plugging, and grouting into the flexible bag (2) through the fluid input channel (3); the method has the advantages that the cast-in-place pile sediment is removed from the position near the pile bottom through the sewage discharge channel (5) under the action of grouting pressure, slurry flow direction is restrained through the sealed flexible bag (2) in the construction device during grouting, the soft pile bottom sediment is extruded, the sediment is removed through the sewage discharge channel (5), the pile bottom soil layer can be squeezed, the bearing capacity of a single pile is greatly improved, the construction cost is low, and the construction quality is reliable.)
技术领域
本发明涉及桩基工程领域中的一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置。
背景技术
灌注桩是桩基工程领域中的一种最为常用的桩型之一，因地层适应性强，施工工艺成熟，施工设备小，无挤土效应等优点而广泛应用。灌注桩根据成孔工艺，可分为干作业灌注桩与湿作业灌注桩。干作业灌注桩，即在施工过程中，不采用泥浆护壁措施进行施工的灌注桩，主要包括干作业的旋挖桩、沉管灌注桩、人工挖孔桩、长螺旋压灌桩、各种形式的钢管护壁灌注桩等。湿作业灌注桩，即在成孔过程中，利用泥浆进行护壁的灌注桩，包括钻孔灌注桩、泥浆护壁旋挖桩等。灌注桩施工的主要步骤包括成孔、灌注混凝土、放置钢筋笼三步骤。不同的成桩工艺，这三步骤的施工顺序也有所不同。例如，钻孔灌注桩、人工挖孔桩、旋挖桩、沉管灌注桩等成桩工艺，是先成孔，然后在孔中放置钢筋笼，再灌注混凝土；长螺旋压灌桩是先将长螺旋钻旋转至预定深度，然后在压灌混凝土的同时成孔，最后在未凝固的混凝土中插入钢筋笼。不论是干作业还是湿作业，对于灌注桩而言，桩底均存在沉渣或扰动后的土体，桩侧往往分布有泥浆或松散土，泥浆、扰动土与沉渣的存在，使得灌注桩的承载力潜力远远未能发挥。目前，对于灌注桩底沉渣、扰动土与桩侧泥浆的处理，一般采用桩底或桩侧后注浆的方式进行加固，因注浆时，浆液流向无法控制，沉渣没法排除，施工成本高，质量控制难，处理效果不稳定。
发明内容
本发明的第一个目的是提供一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法，该方法可以去除灌注桩桩底沉渣与泥浆，挤密扰动土体，大幅度提高灌注桩承载力，安全可靠，造价低。
该导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法包括如下步骤：
a)定桩位，在桩位处成孔；
b)在桩底位置放置密封的柔性袋，使得柔性袋内的空腔通过流体输送通道与操作面连通，并在桩底位置附近置放至少一根中空管状的排污通道，将排污通道的底部临时封堵；
c)灌注桩身混凝土；
d)待桩身混凝土养护到一定强度后，打开排污通道的底部临时封堵，通过流体输入通道向柔性袋内注浆；
e)持续注浆，使得灌注桩沉渣在注浆压力作用下通过排污通道从桩底附近排除。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法中，在上述步骤b)中，可利用低强度的材料或构件将排污通道的底部临时封堵，并在上述的步骤d)中，利用注入高压水或其他流体打开中空管状排污通道的底部临时封堵。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法中，在上述步骤e)中，可在灌注桩沉渣排除完成后，再通过排污通道进行注浆加固。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法中，在上述步骤e)中，将水管插入排污通道内，持续向排污通道内注水，使得沉渣从排污通道的出口随水流排除。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法中，在上述步骤e)中，将气管插入排污通道内，持续向排污通道内充入气体，使得沉渣从排污通道的出口在气流作用下或者在气流与水流的共同作用下排除。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法中，在上述步骤e)中，将具备破碎功能的钻头插入排污通道内，将沉渣破碎后从排污通道的出口排除。
本发明的第二个目的是提供一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法所用的施工装置，该施工装置可以顺利实现导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法，施工操作便捷，效果好，造价低。
该导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法所用的施工装置包括高压注浆泵、流体输送通道、柔性袋、排污通道、临时封堵装置五部分，其中的高压注浆泵是具备高压注浆功能的装置，高压注浆泵与流体输送通道连接，流体输送通道与柔性袋连接，柔性袋为密封的、具备一定强度的且体积可以随着柔性袋内盛装物质的体积变化而变化的袋状装置，柔性袋位于灌注桩桩底附近，排污通道为中空的管状结构，排污通道的底端位于灌注桩桩底附近，排污通道的另一端位于操作面附近，临时封堵装置位于排污通道的底端，临时封堵装置是具备临时封堵排污通道底端入口的装置。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法所用的施工装置中，上述的柔性袋可以是折叠的长条形袋状装置。
在上述的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法所用的施工装置中，上述的柔性袋可以是折叠成锥形或者折叠成柱形与锥形相组合的长条形袋状装置。
本发明的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置，利用柔性袋约束流体在凝固前的流向，通过设置排污通道约束灌注桩桩底沉渣排除流向，再通过高压注浆产生的压力将桩底沉渣排除，实施效果好，在消除沉渣对灌注桩承载力影响的同时可挤密桩底土层，大幅度提高灌注桩承载力，质量可靠，成本低。
附图说明
图1为本发明的一个实施例所用的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工装置剖面示意图；
图2为本发明的一个实施例所用的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工装置所用的折叠成锥柱形的长条形柔性袋轴线形状示意图。
具体实施方式
作为本发明的一个实施例，下面结合图1与图2，介绍本发明的一种导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法及施工装置的工作原理及具体实施步骤。该导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法的第一步，定桩位，在桩位处成孔。可采用多种现有技术进行灌注桩的成孔施工，包括但不限于泥浆护壁钻孔、旋挖成孔、长螺旋钻成孔、人工挖孔或其他成孔方式。完成第一步，进入第二步。在本步骤中，在桩底位置放置密封的柔性袋(2)，使得柔性袋(2)内的空腔通过流体输送通道(3)与操作面连通，并在桩底位置附近置放至少一根中空管状排污通道(5)，将中空管状排污通道(5)的底部临时封堵。在本步骤中，放置的柔性袋(2)是有一定抗拉强度的密封袋状体，放置前可将柔性袋(2)空置，体积小，也可以对柔性袋(2)抽真空，便于放置。柔性袋(2)可以是体积较大的袋状体，在放置时折叠安放，也可选用弹性袋子，柔性袋(2)具有体积可变的特征，即向柔性袋(2)内充入物质后，柔性袋(2)的体积能够膨胀。在本步骤中，柔性袋(2)可以是长条形中空袋状体，可交叉折叠后放置。在本步骤中，需将流体输送通道(3)与柔性袋(2)连通，便于下一步操作。在本步骤中，还需放置排污通道(5)，排污通道(5)与流体输送通道(3)均可用钢管等管状构件制作。可将排污通道(5)的底端放置于桩位孔底部的沉渣中。为了避免排污通道(5)被堵塞，可将排污通道(5)底端开口用低强度的材料临时封堵，如采用塑料膜包扎等，以预防沉渣或混凝土进入排污通道(5)。完成第二步，进入第三步。本步骤中灌注桩身混凝土。可采用现有成熟技术灌注混凝土，如，可采用导管法灌注桩身混凝土。可以通过桩身混凝土下灌时的冲力将部分桩底沉渣清除至桩顶。剩余沉渣在后续步骤中清除。完成第三步，进入第四步。在本步骤中，待桩身混凝土(1)养护到一定强度后，打开中空管状排污通道(5)的底部临时封堵，并通过流体输入通道(3)向柔性袋(2)内注浆，使得灌注桩沉渣在注浆压力作用下通过排污通道(5)从桩底附近排除。在本步骤中，当桩身混凝土(1)养护到一定强度后，在柔性袋(2)内注浆的工况下，将在桩底附近产生较大的压强，当排污通道(5)贯通后，桩底沉渣将在压应力作用下从排污通道(5)排除至地表，从而达到桩底沉渣清除目的。同时，通过柔性袋(2)内注浆，可将灌注桩底附近的土体挤密，大幅度提高单桩承载力。在本步骤中，可利用注入高压水或其他流体打开中空管状排污通道(5)的临时封堵。在本步骤中，还可在灌注桩沉渣排除完成后，再通过排污通道(5)进行后注浆加固。在本步骤中，注浆材料可选用水泥浆，凝固后形成如图1所示的桩底加固体(4)。在本步骤中，可在排污通道(5)内使用水冲法降低沉渣排除阻力，即在灌注桩底沉渣排除的过程中，将水管插入排污通道(5)内，持续向排污通道内注水，使得沉渣从排污通道(5)的出口随水流排除。在本步骤中，可以将气管插入排污通道(5)内，持续向排污通道内充入高压气体，使得沉渣从排污通道的出口在气流作用下或者在气流与水流的共同作用下排除。在本步骤中，还可以将具备破碎功能的钻头插入排污通道内，将沉渣破碎后从排污通道的出口排除。
从而完成本发明的导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法。本实施例的以下部分，结合图1与图2，介绍导管挤喷式灌注桩沉渣去除施工方法所用的施工装置的构造与工作原理。该装置包括高压注浆泵(7)、流体输送通道(3)、柔性袋(2)、排污通道(5)、临时封堵装置五部分，其中的高压注浆泵(7)为柔性袋(2)内进行注浆的装置，高压注浆泵(7)与流体输送通道(3)连接，流体输送通道(3)与柔性袋(2)连接，柔性袋(2)为密封的、具备一定强度的且体积可以随着柔性袋(2)内盛装物质的体积变化而变化的袋状装置，柔性袋(2)位于灌注桩(1)桩底附近，排污通道(5)为中空的管状结构，排污通道(5)的底端位于灌注桩(1)桩底附近，排污通道(5)的另一端位于操作面附近，临时封堵装置位于排污通道(5)的底端，临时封堵装置(5)是具备临时封堵排污通道(5)底端入口的装置。在本实施例中，柔性袋(2)可以是折叠的长条形袋状装置。柔性袋(2)也可以是如图2所示的折叠成锥形或者折叠成柱形与锥形相组合的长条形袋状装置。在本实施例中，长条形的柔性袋(2)折叠后的柔性袋轴线(6)可以是如图2所示的锥柱形。采用长条形的柔性袋(2)的优点是可在灌注桩混凝土灌注时，便于桩底沉渣翻出。在本实施例中，可通过高压注浆泵(7)向柔性袋(2)内注浆，柔性袋(2)在水泥浆注入后体积膨胀，因柔性袋(2)周边由土体及灌注桩(1)封堵，柔性袋(2)体积膨胀后挤压桩底附近的沉渣，沉渣将沿着排污通道(5)排除至地表，在水泥浆凝固后，由袋状水泥浆块替代桩底沉渣，并可将桩底附近的土体挤密，从而大幅度提高灌注桩承载力。
本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他类似方法与装置。
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