钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺及注浆设备 【技术领域】
本发明涉及一种在建筑工程、市政桥梁工程基础施工中，钻孔灌注桩压力注浆方法及注浆设备。
背景技术
目前高层建筑大多采用钻孔灌注桩基础，以求达到设计承载力及沉降的要求。而钻孔灌注桩工艺最大的缺点是：1、桩底沉渣难以清理干净，降低桩端承力，加大桩沉降量；2、采用泥浆护壁使桩周产生一层泥皮，从而降低了桩与土体之间的侧摩阻力。为避免上述因素影响，设计时往往降低桩、土侧摩阻系数、或以摩擦桩设计为主，从而忽略端承作用、或为达到良好的持力层不得不穿越厚实的饱和性土层至坚硬的风化层、砂卵石层或岩层。因此，设计的钻孔灌注桩直径较大、桩长过长，致使施工困难、加大工程造价。通过桩底、桩侧后注浆技术提高了桩侧摩阻力、桩端承载力达到缩短桩长、减少沉降的效果。由于现有的后压浆装置及施工工艺很难稳定的提高承载力和控制沉降量，往往达不到预期的效果。
在现有灌注桩施工工艺中，中国专利申请号为94101460.6、公开号为CN1107535A的“灌注桩桩端及桩侧注浆法”对法国Fondedile的桩端注浆方法(法国专利说明书2331646号)的缺陷与不足进行了改良；中国专利申请号为00100760.2、公开号为CN1319701A的“灌注桩桩侧后注浆装置及工艺”通过对桩底、桩侧后注浆，提高了桩侧摩阻力、桩端承载力达到缩短桩长、减少沉降的效果。但桩底承载力、桩体与土地侧摩阻力需进一步增强；注浆设备浆液回流的问题也需进一步改进。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺及注浆设备，解决桩底承载力、桩体与土的侧摩阻力需进一步增强的问题，解决注浆设备浆液回流的问题。
本发明钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺的技术方案，在完成钻孔后，进行水泥浆注浆灌注，其特征在于：在桩侧沿钢筋笼周圈布有至少两根桩侧注浆管，在桩底布有至少两根桩底注浆管，当初次水泥浆注浆终凝后，利用注浆管进行二次劈裂注浆。
上述各桩侧注浆管口之间的间距为一至两米。
上述桩侧注浆管端头置于桩侧软土层。
上述桩底注浆管向下突出钢筋笼，其端头深入桩底持力土层。
上述水泥浆的配制，除水泥净浆外，另添加6～8％的无水硫铝酸钙+石膏微膨胀剂。
这种钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆注浆设备，包括顺序连接的注浆泵、注浆软管和注浆管，注浆管开有注浆孔，注浆孔上有单向注浆阀，其特征在于：注浆管的底部连接圆锥形锥头，注浆管下端连接一段侧壁上分布有注浆孔的钢管，开有注浆孔的这段钢管管壁上套有一段弹性橡胶套，注浆管内置有一注浆活塞，注浆活塞下面连接一弹簧，弹簧下端固定于注浆管的底部，组成双保险单向注浆阀。
有益效果：本发明在桩侧、桩底均布置注浆管，既提高桩端承载力，又提高桩侧摩阻力。本发明根据不同土层变化的实际情况，对桩底注浆管的合理布置、桩侧注浆管注浆口高程的合理分布，与现有技术相比，既节约材料，又能使承载力大为提高。本发明在浆液中掺适量微膨胀剂(无水硫铝酸钙+石膏)，能使浆液较常规压浆浆液填充空隙更加密实。本发明在初次注浆浆液终凝后，立即进行高压二次注浆，也称二次劈裂注浆，较现有一次注浆技术相比，浆液压密影响范围进一步扩大，效果大大增强。本发明应用了双保险单向注浆阀，使得注浆阀能得到双重控制，较现有后注浆注浆阀相比，大大提高了注浆的成活率，基本上避免了桩底桩侧因注浆阀破坏而导致注浆失败的可能。本发明能在不改变基础桩设计参数的情况下，能有效地、稳定地、大幅度提高桩体的承载力并控制沉降。可应用于建筑工程和市政桥梁工程，主要应用于提高楼体基础及桥梁基础的承载力。
本发明有以下优点：(1)设备制作简单，成本低廉；(2)根据不同土层，在纵向范围内合理布设桩侧注浆管和桩底注浆管，能有效地、有针对性的提高桩体与土的侧摩阻力；(3)通过在浆液中适当掺入微膨胀剂，将土体孔隙填充的更加密实，提高了桩的承载力；(4)采用二次劈裂注浆工艺，浆液流动使地层产生劈裂，形成脉状或条带状胶结体，使得浆液压密影响范围进一步扩大，效果增强，有效提高桩底承载力及桩侧摩阻力。(5)应用双保险单向注浆阀，确保了注浆设备的成活率。
【附图说明】
图1是本发明钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺设备布置示意图；
图2是注浆管高程分布及位置示意图；
图3是注浆管与钢筋笼连接的示意图；
图4是本发明钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆注浆设备下端部双保险单向注浆阀的结构示意图。
【具体实施方式】
实施例如图1、2、3所示，本发明的钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆注浆装置包括顺序连接的注浆泵1、注浆软管2和注浆管3，注浆泵1与压力表18连接，注浆管3包括三根桩侧注浆管10和两根桩底注浆管11，三根桩侧注浆管10在钢筋笼12圆周范围内均匀布置，基本上呈等边三角形；两根桩底注浆管11对称布置，其中一根为备用管或作为二次劈裂注浆使用。桩底注浆管11应长出钢筋笼20～30cm，使其根部深入孔底部钻头影响范围内土层并伸入持力层，例如可伸至卵石层17，以达到较好的注浆效果。根据粘土层15、砂土层16、卵石层17地质分布情况，桩侧注浆管口在高程上的分布应在渗透系数较大、能达到较好的注浆效果的砂土层16高程范围内，桩侧注浆管一般为3根，其端头可埋入相应软土层，例如粉细砂土层或细中砂土层，使得水泥浆液13能在桩身14和桩底周围较均匀的注射，同时又能使注浆效果在较好土层局部增强。
本发明的钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆施工工艺，在完成钻孔后，先进行初次水泥浆注浆灌注，当初次水泥浆终凝后，浆液已对周围土体有一定压密作用；然后利用二次劈裂注浆管进行高压二次注浆，也称二次劈裂注浆，浆液在孔内随着注浆压力的增加而流动，当压力达到一定程度时，浆液流动使地层产生劈裂，形成脉状或条带状胶结体，提高浆液压密效果和桩侧、桩底强度。
注浆压力6～10MPa。注浆液的配制：水泥浆水灰比0.6～0.8，并根据实际情况适当掺入6～8％的微膨胀剂(无水硫铝酸钙+石膏)，使得浆液填充空隙更加密实。
本发明钻孔灌注桩桩侧、桩底后压浆注浆装置的双保险单向注浆阀如图4所示，注浆管开有注浆孔4，注浆孔上有单向注浆阀，其注浆管的底部连接圆锥形锥头5，注浆管下端连接一段侧壁上分布有注浆孔的钢管6，开有注浆孔的这段钢管管壁上套有一段弹性橡胶套7，注浆管内置有一注浆活塞8，注浆活塞下面连接一弹簧9，弹簧下端固定于注浆管的底部，组成双保险单向注浆阀。水泥浆液自注浆管注入后，随着压力的增大，注浆活塞压缩弹簧向下运动，注浆孔露出，水泥浆液自注浆孔向外喷射进行注浆，待注浆压力减小后，注浆活塞在弹簧弹力作用下回弹，将注浆孔封死，水泥浆液不能回流，达到压力注浆效果。本装置的第二道保险装置为弹性橡胶套，阻止浆液回流，确保了压力注浆的成活率。