长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置.pdf

本实用新型提供了一种长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，由钢筋笼及绑扎在钢筋笼主筋上的桩侧注浆管、桩端注浆管及注浆阀构成，当钢筋笼振插到位并满足后压浆条件后，水泥浆通过注浆管、注浆阀注入土体中。该装置成功的解决了后压浆技术在长螺旋钻孔灌注桩中的应用难题，使得注浆管在振插钢筋笼过程中能够按设计要求安全安装到位，从而不受到破坏，同时提出了注浆技术要求，通过进行绑扎在钢筋笼上的注浆管进行后压浆，使得桩侧及桩端土体得以固化加强，大大提高了成桩质量及单桩承载力，尤其在砂层、圆砾及卵石地层中提高效果更明显，节省了工程造价。

1.  一种长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，其特征在于：由钢筋笼(1)及绑扎在钢筋笼主筋(2)上的桩侧注浆管(6)、桩端注浆管(7)及注浆阀(8)构成，当钢筋笼(1)振插到位并满足后压浆条件后，水泥浆通过注浆管、注浆阀注入土体中。

2.  根据权利要求1所述的长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，其特征在于：桩端注浆管(7)，其钢筋笼的端部进行收口焊接处理，一般收口至400-700mm，并用端部箍筋(5)环焊牢固，钢筋笼底端2m范围内加强圈(3)的间距加密至0.5-1.5m，以确保钢筋笼底端刚度，注浆管(6、7)绑扎在钢筋笼主筋(2)骨架上，注浆管端部安装注浆阀(8)，桩侧注浆管(6)端部安装注浆阀(8)，振插钢筋笼就位后安装在桩侧注浆管(6)端部的注浆阀(8)应位于桩侧设计注浆地层处，桩端注浆管(7)安装注浆阀(8)，各注浆阀(8)上用铁丝绑上带有孔眼(10)的注浆阀保护套(9)，以保护后插钢筋笼过程中桩端注浆管及注浆阀不受到破坏，注浆阀保护套(9)为尼龙带。

3.  根据权利要求1所述的长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，其特征在于：钢筋笼收口端增加纵向加强筋(11)以防振锤引导杆穿破钢筋笼，纵向加强筋(11)一端与主筋(2)收口端焊在一起，另一端点焊在起始收口部位加强圈(3)的内侧。

4.  根据权利要求1-3之一所述的长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，其特征在于：桩端注浆管(7)较钢筋笼底部上提150-350mm。

长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置
技术领域：
本实用新型涉及建筑工程中的灌注桩后压浆施工装置，尤其是长螺旋钻孔灌注桩后压浆的施工装置。
背景技术：
后压浆施工技术已广泛的应用于旋挖钻、回转钻、冲击钻等水下钻孔灌注桩及人工挖孔等干作业成桩技术中，在这部分灌注桩中，由于钢筋笼是先沉放后灌注砼的，注浆管一般随钢筋笼一起安装，故注浆管的安放及后压浆比较容易实现。而长螺旋钻孔灌注桩一般采用后插钢筋笼施工技术，即在成孔灌注砼后才振插钢筋笼，若采用后压浆技术来达到固化桩身桩侧土质、实现提高单桩承载力目的话，注浆管在振插过程中会存在碰坏注浆阀、不能按设计要求陈放到位及注浆技术的控制都是一系列技术问题。
发明内容：
为解决上述技术问题，本实用新型提出了一种长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，该装置将桩侧、桩端注浆管按特殊要求绑扎在钢筋笼上，在长螺旋钻机完成或部分完成压灌混凝土后，将绑扎有注浆管(管端接有注浆阀)的钢筋笼通过连有中心振插杆的振锤后插至桩身中，直至设计标高。
本实用新型的设计原理为：
1)本实用新型采用的钢筋笼需伸长至设计注浆位置或按要求置于桩身设计位置，当需桩端注浆时一般为通长钢筋笼，钢筋笼底部适当(一般400-700mm)进行收口焊接处理，并用端部箍筋环焊牢固，钢筋笼底端2m范围内加强圈间距应适当加密至0.5-1.5m，以确保钢筋笼底端刚度，必要时收口端需增加纵向加强筋以防振锤引导杆穿破钢筋笼；
2)注浆管需绑扎在钢筋笼骨架上(一般安置在钢筋笼内侧)，注浆管端部安装注浆阀，桩侧注浆管安装在设计标高处，桩端注浆阀安装后应较钢筋笼底部短150-350mm，且注浆阀上应套上有孔眼的保护套(一般采用尼龙带)，此目的是为了保护桩端注浆管及注浆阀，同时保证注浆质量，避免后插钢筋笼过程中受到破坏；
3)注浆管若采用普通焊管，可根据设计要求替代钢筋使用；
4)本实用新型要求长螺旋钻孔灌注桩采用的混凝土塌落度180-220mm，碎石或卵石粒径不大于30mm；
5)本实用新型要求在灌注混凝土30分钟内必须开始振插钢筋笼的工序；
6)本实用新型要求后压浆一般在成桩2天后进行，具体时间可视施工情况进行调整，最短不宜小于24小时。注浆顺序为自上而下、先桩侧后桩端。一般为保证注浆阀口的顺畅可在成桩24小时后先行注水，再在规定时间进行后注浆；
7)本实用新型要求的后压浆采用水泥浆，水泥浆水灰比0.5-0.7，注浆压力根据设计确定，一般为1.2-7MPa。
本实用新型的技术方案是：由钢筋笼1及绑扎在钢筋笼主筋2上的桩侧注浆管6、桩端注浆管7及注浆阀8构成，当钢筋笼1振插到位并满足后压浆条件后，水泥浆通过注浆管、注浆阀注入土体中。
进一步的，桩端注浆管7，其钢筋笼的端部进行收口焊接处理，一般400-700mm，并用端部箍筋5环焊牢固，钢筋笼底端2m范围内加强圈3的间距加密至0.5-1.5m，以确保钢筋笼底端刚度，注浆管6、7绑扎在钢筋笼主筋2骨架上，注浆管6端部安装注浆阀8，振插钢筋笼就位后安装在桩侧注浆管6端部的注浆阀8应位于桩侧设计注浆地层处，桩端注浆管7安装注浆阀8后应较钢筋笼底部短150-350mm，各注浆阀8上用铁丝绑上带有孔眼10的注浆阀保护套9(一般采用尼龙带)，此目的是为了保护后插钢筋笼过程中受到桩端注浆管及注浆阀不受到破坏，且能满足桩端、桩侧的注浆技术要求。
进一步的，钢筋笼收口端增加纵向加强筋11以防振锤引导杆穿破钢筋笼，纵向加强筋11一端与主筋2收口端焊在一起，另一端点焊在起始收口部位加强圈3的内侧。
桩端注浆管7较钢筋笼底部上提150-350mm，是为了防止振插钢筋笼过程中注浆管及注浆阀碰到孔壁受到破坏，同时若上提太多又不能满足桩端注浆的需要。
本实用新型的有益效果，成功的解决了后压浆技术在长螺旋钻孔灌注桩中的应用难题，使得注浆管在振插钢筋笼过程中能够按设计要求安全安装到位，从而不受到破坏，同时提出了注浆技术要求，通过进行绑扎在钢筋笼上的注浆管进行后压浆，使得桩侧及桩端土体得以固化加强，大大提高了成桩质量及单桩承载力(尤其在砂层、圆砾及卵石地层中提高效果更明显)，节省了工程造价。
附图说明：
图1是长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置的主视图；
图2是图1中A-A面剖视图；
图3是桩端注浆管安装示意图及注浆阀保护套9的细节放大图。
1钢筋笼、2主筋、3加强圈、4箍筋、5端部箍筋、6桩侧注浆管、7桩端注浆管、8注浆阀、9注浆阀保护套、10注浆阀保护套上的孔眼、11加强纵筋。
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。
具体实施方式：
本实用新型不受下述实施例的限制，可根据本实用新型的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
参见图1、2长螺旋钻孔灌注桩后压浆技术装置，由钢筋笼(1)及绑扎在钢筋笼主筋上的桩侧注浆管(6)、桩端注浆管(7)及注浆阀(8)构成，当钢筋笼(1)振插到位并满足后压浆条件后，水泥浆通过注浆管、注浆阀注入土体中。
图3为桩端注浆管安装示意图，钢筋笼端部按要求进行收口焊接处理(一般400-700mm)，并用端部箍筋(5)环焊牢固，钢筋笼底端2m范围内加强圈(3)间距应适当加密至0.5-1.5m，以确保钢筋笼底端刚度，必要时收口端需增加纵向加强筋(11)以防振锤引导杆穿破钢筋笼，纵向加强筋(10)一端与主筋(2)收口端焊在一起，另一端点焊在起始收口部位加强圈(3)的内侧；注浆管(6、7)需绑扎在钢筋笼主筋(2)骨架上，注浆管端部安装注浆阀(8)，桩侧注浆管(6)安装在设计位置处，桩端注浆管(7)安装注浆阀(8)后应较钢筋笼底部短150-350mm，各注浆阀(8)上均应用铁丝绑上带有孔眼(10)的注浆阀保护套(9)(一般采用尼龙带)，此目的是为了保护后插钢筋笼过程中受到桩端注浆管及注浆阀不受到破坏，且能满足桩端、桩侧的注浆技术要求。
桩端注浆管(7)较钢筋笼底部上提150-350mm，是为了防止振插钢筋笼过程中注浆管及注浆阀碰到孔壁受到破坏，同时若上提太多又不能满足桩端注浆的需要。
本实用新型用于长螺旋钻孔灌注桩后压浆成桩技术中，具体实施步骤如下：
1)按设计图纸要求加工钢筋笼及注浆管、注浆阀，并将注浆管按上述要求绑扎在钢筋笼上，并安装注浆阀；
2)长螺旋钻机就位，钻孔；
3)钻孔满足要求后提钻并压灌砼成桩；
4)振插钢筋笼至设计标高；
5)边振动边提升振锤成桩；
6)桩身砼终凝后进行桩侧及桩端注浆，形成加固区。
以下为某地质条件下的本实用新型的测试施工方案：
某工程为桩筏基础，基础埋深7.0m，采用钻孔灌注桩。其地质条件为：
1、地形地貌
场地原始地貌单元属某河流冲积阶地。经堆填整平，现场地地形相对较平坦。勘察期间测得钻孔孔口标高介于31.08m-36.99m。
2、地层岩性
根据本次钻探揭露，场地内埋藏的地层主要有人工填土层、第四系全新统冲积层、第四系上更新统冲积层，下伏基岩为第三系泥质砂岩、元古界板岩。各地层的野外特征自上而下依次描述如下：
2.1人工填土(Q4ml)①(“①”为地层编号，下同。本次勘察报告地层编号与初勘报告保持一致。)：杂色，上部主要由粘性土混碎砖、砼块等建筑垃圾组成。硬杂质含量20-30％，下部由粘性土混20-30％细砂组成。系近期堆积，未经分层碾压，结构松散，密实度不均匀，未完成自重固结。各钻孔均遇见该层，层厚1.20-6.80米。
2.2第四系全新统冲积(Q4al)层：
2.2.1粉质粘土②：褐黄、灰白色，主要呈硬塑，少部分可塑状态。切面稍有光滑，摇震无反应，干强度中等，韧性中等。各钻孔均遇见该层，层厚2.00-10.50米。
2.2.2粉砂③：浅黄、灰白色，成分为石英质，含粘性土约20％，饱和，松散，层厚0.70-4.00米。
2.3第四系上更新统冲积(Q3al)圆砾④：浅黄、灰白色，石英质，呈亚圆-圆形，含砂、粘性土约15％，底部卵石含量20-30％，卵石粒径2.0-4.0cm。饱和，中密-密实。各钻孔均遇见该层，层厚1.20-7.10米。
2.4第三系(E)泥质砂岩：褐红、紫红色，主要矿物成分为石英、长石及粘土矿物，细粒结构，泥质胶结，厚层状构造。具有失水易干裂、浸水易软化的特性。按其风化程度不同分为强风化、中风化两层，其野外特征分述如下：
2.4.1强风化(r3)泥质砂岩⑥：褐红色，大部分矿物风化变质，风化裂隙极发育，岩芯呈土状或碎块状，岩块用手易折断，冲击钻进困难。属极软岩，岩石质量指标RQD为25-50，为差的。岩体破碎，岩体基本质量等级为V级，层厚2.30-9.20米。
2.4.2中风化(r2)泥质砂岩⑦：褐红色，部分矿物风化变质，节理裂隙稍发育，多呈闭合状，岩芯较完整，多呈长柱状，少量柱状、短柱状。属极软岩，岩石质量指标RQD＞90，为好的。岩体完整，岩体基本质量等级为V级。钻孔揭露厚度1.00-25.20米，层厚不详。
2.5震旦系(Pt)板岩：灰黄、青灰色，矿物成分主要为石英、长石、云母等，变余泥质结构，板状构造。按其风化程度不同分为强风化、中风化两层，其野外特征分述如下：
2.5.1、强风化(r3)板岩⑧：灰黄、青灰色，大部分矿物风化变质，节理裂隙极发育，岩芯呈砂状、碎块状，岩块用手可折断，冲击钻进困难。属极软岩，岩石质量指标RQD＜25，为极差的。岩体极破碎，岩体基本质量等级为V级，层厚2.00-9.70米。
2.5.2、中风化(r2)板岩⑨：灰黄、青灰色，部分矿物风化变质，节理裂隙较发育，局部石英脉充填，沿节理裂隙面可见褐黑、褐红色氧化物浸染。岩芯多呈块状及短柱状，敲击声脆。属极软岩，岩石质量指标RQD为25-50，为差的。岩体破碎，岩块硬而脆，岩体基本质量等级为V级，钻孔揭露厚度1.20-22.00米，层厚不详。
3、水文地质概况
本场地地下水分为上层滞水、潜水和基岩裂隙水三种类型。
上层滞水主要赋存于人工填土中，分布不均匀，受大气降水和地表水补给，水量、水位均随季节而变化，未形成连续稳定水面。勘察期间测得上层滞水稳定水位埋深为1.10-2.90米，相当于标高27.62-33.60米。
潜水赋存于粉砂和圆砾层中，受周边河流水位水量影响，水量大，具承压性(承压水头高约3-4米)，水位随季节而变化，地下水位变化幅度一般为3-4米。勘察期间测得其稳定水位埋深为4.20-6.00米，相当于标高25.52-31.29米。
基岩裂隙水赋存于场地内下伏基岩的裂隙中，其水量大小受岩石节理裂隙的发育程度、发育方向和连通程度控制，变化较大，场地内钻孔遇到该层地下水水量较小，且埋藏较深。
本工程基础桩原设计采用普通钻孔灌注桩，桩径600mm，桩端进入中风化泥质砂岩不小于1.0m，桩长约14.0，单桩竖向承载力标特征值2200KN。配筋：主筋为8B14，主筋伸入承台35d；螺旋箍桩顶2m以内A8@100，2m以下A8@200；加劲箍B14@2000。
经优化为长螺旋钻孔灌注桩后，采用桩端后压浆技术，设计桩径为600mm，桩长7.4m，桩端持力层为圆砾④，单桩承载力特征值2200KN。注浆管采用普通焊管，公称口径20mm，材质Q235，替代2根主筋使用。注浆管绑扎在钢筋笼内侧，端部较钢筋笼底端缩短200mm，钢筋笼自底端部600mm处进行收口处理，桩端后压浆设计参数如下：
1)水泥采用P.C32.5水泥，注浆水灰比为0.55-0.65。桩底压浆量为1.1t。桩底注浆终止压力不宜小于2.0Mpa。
2)后压浆起始作业时间一般于基桩成桩2天以后即可进行，具体时间可视基桩施工态势进行调整。一般不宜小于24小时。
3)后压浆质量控制采用注浆量和注浆压力双控方法，以水泥注入量控制为主，泵送终止压力控制为辅。当满足下列条件之一时可终止注浆；
①注浆总量和注浆压力均达到设计要求；
②注浆总量已达到设计值的75％，且注浆压力超过设计值。
4)当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间宜为30-60min，或调低浆液水灰比。
5)后注浆施工过程中，应经常对后注浆的各项工艺参数进行检查，发现异常应采取相应处理措施。当注浆量等主要参数达不到设计值时，应根据工程具体情况采取相应措施。
6)注浆前标定压力表，保证注浆时所控制的压力准确无误。
7)注浆时注浆泵应开低速档(1档)，流量控制在(小于75L/min)为易(再注浆施工前试验一挡的流量，以便与施工时控制流量)。
8)防止串浆现象出现，注浆点离成孔作业点距离不应小于8米。
施工效果，经现场检验，采用本实用新型技术装置后，注浆管均能按设计要求沉放就位，且未出现破坏迹象。注浆后经现场载荷试验，单桩承载力特征值大于2600KN。
可见，采用本实用新型技术装置，成功的将后压浆技术引入长螺旋钻孔灌注桩中，通过后压浆来固化桩侧桩端土体，提高土体摩阻力，继而达到了提高单桩承载力的目的，同时，由于其缩短了桩长，故节省了工程造价，缩短了工期，一般工期及造价均能节省20-40％。