一種引孔植入布袋碎石注漿樁及施工方法
2023-12-10 21:11:37 2
一種引孔植入布袋碎石注漿樁及施工方法
【專利摘要】本發明公開了一種引孔植入布袋碎石注漿樁及施工方法，主要由預製樁尖、鋼絞線、土工布袋、樁端漿固體、碎石漿固樁體、蓋板組成，所述預製樁尖設於樁體底部，所述預製樁尖中心設有供注漿管穿過的預留孔，邊緣設有供鋼絞線穿過的孔洞；預製樁尖底部澆築形成樁端漿固體；碎石漿固樁體設於預製樁尖上部，其外側設置土工布袋；蓋板設於碎石漿固樁體上方。本發明的有益效果是：充分發揮散體材料的性能，解決樁體縮頸、鼓脹、塌孔、泥漿汙染等問題，提高結構的整體性、承載性能，降低樁體的沉降，加快提高地基承載力、改善成樁質量。
【專利說明】一種引孔植入布袋碎石注漿粧及施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種注漿樁及施工方法，更具體的說涉及一種引孔植入布袋碎石注漿樁及施工方法，屬於地基處理領域。
【背景技術】
[0002]隨著鐵路和公路事業的不斷發展，對橋梁灌注樁的承載能力和沉降控制提出了更高的要求。然而，東南沿海地區大多屬於軟土地基，容易產生不均勻沉降，因此軟土地基處理問題顯得日益突出。目前工程領域中與本專利相近的工法有三種，即布袋注漿樁、碎石注漿樁、布袋散體材料後注漿樁。
[0003]傳統的布袋注漿樁施工技術(專利號:ZL200710053179.7)先利用成孔機械在樁的設計位置鑽孔，然後把安裝好的布袋和注漿管放到樁孔中，然後將注漿液自下而上逐級壓入，最後將布袋撐開，在土體中形成柱形的樁體。此施工方法經常會遇到塌孔或縮頸等問題，會導致布袋放置困難、無法達到設計樁徑等問題。
[0004]碎石注漿樁(專利申請號:201310636953.2)施工過程包括先用鑽機成孔，在孔內放置注漿管並向孔內灌入碎石，然後通過注漿管向孔內注入清水進行簡單的洗孔，最後通過注漿管進行壓力注漿，進而形成漿固樁體。碎石注漿樁能充分發揮其置換作用，改善地基的抗剪性能；同時碎石注漿樁具有良好的透水性，在上部荷載作用下能夠發揮其良好的排水性能，加速土體固結，提高地基強度，減小地基的沉降量效果顯著；此外，碎石注漿樁的材料來源豐富，成本低，具有良好的經濟效益。但是傳統的碎石注漿樁也存在許多問題，(I)樁頂2?3m內容易發生鼓出破壞，當徑向變形過大時將導致樁體承載力大大降低從而導致失效；(2)當碎石穿過淤泥等極軟土層時，無法有效避免灌入的碎石向樁徑外擴散而擠入軟土地層中，造成碎石注漿樁體均勻性差，影響樁體的承載力和整體性。(3)施工過程中會有土層中的泥漿殘留在碎石中，汙染碎石，並且影響樁體的承載性能。
[0005]布袋散體材料後注漿樁(專利申請號:200820087682.4)是利用吊繩將土工布袋吊入鋼沉管內，其中土工布袋下部固定在預製鋼筋混凝土樁尖上，用錘擊打樁設備或振動沉樁設備，將鋼管以及預製鋼筋混凝土樁尖沉入土層中形成樁孔，然後向布袋內放入注漿管並灌入碎石,邊振動邊拔出沉管,最後進行壓力注漿形成所需要的注漿樁。該工藝施工質量不易控制，拔管過快容易造成樁身縮頸，而且由於是擠土樁，先期澆注好的樁易受到擠土效應而產生傾斜斷裂甚至錯位。由於施工過程中，錘擊會產生較大噪音，振動會影響周圍建築物，故不太適合在市區運用。
【發明內容】
[0006]本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種結構的承載性能好、施工效率高，有效避免縮頸、鼓脹和泥漿汙染的引孔植入布袋碎石注漿樁及施工方法。
[0007]這種引孔植入布袋碎石注漿樁，主要由預製樁尖、鋼絞線、土工布袋、樁端漿固體、碎石漿固樁體、蓋板組成，所述預製樁尖設於樁體底部，所述預製樁尖中心設有供注漿管穿過的預留孔，邊緣設有供鋼絞線穿過的孔洞；預製樁尖底部澆築形成樁端漿固體；碎石漿固樁體設於預製樁尖上部，其外側設置土工布袋；蓋板設於碎石漿固樁體上方。
[0008]作為優選:所述預製樁尖採用圓形鋼板樁尖、十字形鋼板樁尖或網兜樁尖，預製樁尖的邊緣位置均勻設有2?3個供鋼絞線穿過的孔洞。
[0009]作為優選:所述土工布袋上部3?5m採用碳纖維布袋，土工布袋下部通過連接件或膠粘固定在預製樁尖上。
[0010]作為優選:所述土工布袋外側設有環向約束體，所述環向約束體採用土工格柵。
[0011]作為優選:所述蓋板採用鋼筋混凝土蓋板或碎石注漿形成，蓋板中預留使鋼絞線穿過的豎向孔洞，蓋板頂部設置固定鋼絞線的錨具。
[0012]作為優選:所述蓋板中預留使鋼絞線穿過的豎向孔洞內嵌PVC管。
[0013]這種引孔植入布袋碎石注漿樁的施工方法，包括以下施工步驟:
[0014]步驟一、鑽進成孔:在土層中用鑽機進行鑽進成孔至設計深度；
[0015]步驟二、放預製樁尖:將固定有鋼絞線、土工布袋以及環向約束體的預製樁尖放入樁孔內一定深度，其中鋼絞線上端纏繞在洞口固定裝置的滑輪上；
[0016]步驟三、放注漿管:將注漿管插入預製樁尖預留孔中，並伸出樁尖5?10cm。
[0017]步驟四、灌碎石:向土工布袋內灌入碎石，讓預製樁尖以及碎石在自重條件下逐漸沉入粧孔底部;
[0018]步驟五、挖排水溝:在樁孔旁邊挖一條排水溝，保證及時排除碎石內溢出的水；
[0019]步驟六、壓力注漿:用高壓灌漿泵向預製樁尖底部注漿，形成樁端漿固體，然後逐步提升注漿管，往碎石中壓力注漿，直至將布袋注滿；
[0020]步驟七、蓋板施工:樁體注眾結束後，同步進行蓋板的施工；
[0021]步驟八、施加預應力:待樁體達到設計強度時，對鋼絞線施加預應力，並在蓋板上部設置錨具，最後根據工程需要進行後序施工。
[0022]作為優選:所述步驟一中，成孔方式採用幹取土成孔或泥漿護壁成孔；當使用泥漿護壁成孔時，所述步驟四中，注漿管在逐漸沉入樁孔底部過程中抽取泥漿。
[0023]作為優選:所述步驟四的具體步驟為:先向土工布袋內灌入0.8?Im厚的碎石，讓預製樁尖和碎石在自重的作用下沉入樁孔底部，灌入碎石的過程中使碎石振動密實。
[0024]作為優選:所述步驟四中，預製樁尖沉入樁孔底部後將鋼絞線回收。
[0025]本發明的有益效果是:
[0026](I)本發明在適宜的地質情況下使用幹取土成孔，同時布袋的設置可避免淤泥擠入碎石，避免了泥漿的汙染，對解決樁體縮頸、鼓脹等問題具有良好的效果；
[0027](2)施工過程中，上部碎石的側向力比較大，利用碳纖維布袋良好的抗拉性能來約束碎石，避免碎石擠入周圍土層中，對提高上部樁體的完整性和成樁質量具有良好的效果;
[0028](3)樁體外的環向約束體在注漿時可以對樁體起到束縛作用，避免碎石或砂漿擠入周圍土層中，具有增強樁體的整體性的效果；
[0029](4)鋼絞線的設置，使樁尖保持水平逐漸下沉，保證了碎石能夠順利灌入布袋中，同時，在後期施工中可對鋼絞線施加預應力，可大大提高樁體的承載性能以及蓋板和樁體間的整體性。[0030](5)樁尖沉入樁孔底部過程中，樁尖底部會存在浮土 (泥)，屬於軟弱土層，樁端漿固體可以對樁尖底部的軟弱土層進行加固，減小樁體的沉降，增強樁體的承載性能。
[0031](6)施工過程中，鋼絞線的回收循環利用可以降低工程造價，具有較好的經濟性。
[0032](7)在施工過程中，向土工布袋內灌入部分碎石，讓樁尖以及碎石在自重條件下逐漸沉入樁孔底部，下沉過程中不斷補灌碎石，有效避免了縮頸、鼓脹等不良現象的發生。
[0033]總之，本發明的特點在於充分發揮散體材料的性能，解決樁體縮頸、鼓脹、塌孔、泥漿汙染等問題，提高結構的整體性、承載性能，降低樁體的沉降，加快提高地基承載力、改善成樁質量。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0034]圖1是本發明引孔植入布袋碎石注漿樁縱向剖面圖；
[0035]圖2是先引孔植入布袋碎石注漿樁結構成樁示意圖；
[0036]圖3是先引孔植入布袋碎石注漿樁主要施工流程圖；
[0037]附圖標記說明:樁孔1、預製樁尖2、預留開孔3、鋼絞線4、滑輪5、注漿管6、碳纖維布袋7、土工布袋8、環向約束體9、碎石10、樁端漿固體11、蓋板12、錨具13、PVC管14、碎石漿固樁體15。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖和實施例對本發明做進一步描述。雖然本發明將結合較佳實施例進行描述，但應知道，並不表示本發明限制在所述實施例中。相反，本發明將涵蓋可包含在有附後權利要求書限定的本發明的範圍內的替換物、改進型和等同物。
[0039]本發明的實施參照圖1至圖3所示，本發明先成孔後植入布袋碎石注漿樁結構主要由:預製樁尖2、鋼絞線4、碳纖維布袋7、土工布袋8、樁端漿固體11和蓋板12組成。
[0040]本實例樁孔直徑為500_，預製樁尖2採用圓形鋼板樁尖，設於布袋碎石注漿樁底部，圓形鋼板樁尖的中心位置設有開孔，以便注漿管6穿過，注漿管端部伸出圓形鋼板樁尖50mm。注漿時，注漿壓力控制在0.3~0.7MPa，其中注漿用的水泥採用42.5號普通矽酸鹽水泥。投石料粒徑為20~40mm。
[0041]碳纖維布袋7採用機織碳纖維布袋，布袋的長度為5m ;土工布袋8選用捲筒型，單位面積250g/m2，等效孔徑0.07~0.5mm,撕破強度≥0.9kN,滲透係數K=I X 10_2~I X 10_3cm/s，CBR頂破強度≥5.5kN。其中兩種材料布袋直徑均為500mm，布袋連接處通過縫合連接，縫合處重疊200mm ;布袋下部通過膠接固定在鋼板預製樁尖2上。
[0042]鋼絞線4選用15-7 Φ5規格的鋼絞線，鋼絞線的下端通過焊接固定鋼板預製樁尖2，上端纏繞在洞口固定裝置的滑輪4上。
[0043]環向約束體9採用土工格柵，呈上下貫通的圓筒狀，通過將片狀的土工格柵捲起，用尼龍繩綁紮捲起邊而成，下部通過膠接和土工布袋一起固定在預製樁尖2上。
[0044]蓋板12中內嵌PVC管14直徑為30mm。
[0045]圖3是先成孔後植入布袋碎石注漿樁主要施工流程圖；如圖3所示，上述引孔植入布袋碎石注漿樁的施工方法，包括以下施工步驟:
[0046]步驟一、施工前準備:根據設計圖紙，處理施工場地，測出樁位，畫出樁位輪廓線；[0047]步驟二、鑽機就位:成孔可以採用旋挖鑽機。設備進場後，按照裝配圖紙進行組裝；
[0048]步驟三、鑽進成孔:在土層中利用旋挖鑽機成孔至設計深度，採用幹取土成孔，鑽孔時可向孔中注水護壁；
[0049]步驟四、放樁尖:將固定有預應力鋼絞線4、土工布袋8、環向約束體9的預製樁尖2放入樁孔I內一定深度，將注漿管6插入到樁尖預留孔3中，下端突出鋼板50mm，其中鋼絞線4通過固定在洞口的滑輪5對整個預製樁尖2具有提拉作用；
[0050]步驟五、灌碎石:向土工布袋內灌入Im厚清洗過的碎石10，讓預製樁尖2以及碎石10在自重下逐漸沉入樁孔I的底部，隨著預製樁尖2的下降，不斷向布袋內灌入碎石10，直至達到設計深度，灌入碎石10的過程中用振動器使碎石振動密實；
[0051]步驟六、挖排水溝:在旁邊挖一條排水溝，保證及時排除碎石10內溢出的地下水；
[0052]步驟七、壓力注漿:當碎石10中無地下水溢出時，用高壓灌漿泵向預製樁尖2底部注漿，形成樁端漿固體11，然後逐步提升注漿管6，往碎石10中壓力注漿，注漿管6提升速度控制在0.4?0.6m/min ;當樁體上部有漿液溢出時，孔口翻漿比重到達要求後持續注漿30s ；
[0053]步驟八、澆築蓋板:樁體的注漿完成後，然後澆築樁體上部的蓋板12，蓋板12採用鋼筋混凝土蓋板；
[0054]步驟九、施加預應力:當碎石漿固樁體15和蓋板12達到設計強度後，對鋼絞線施加預應力，並在蓋板上部設置錨具13，然後根據工程需要進行後序施工。
[0055]當步驟三中也可以使用泥漿護壁取孔，此時步驟四中，注漿管6在逐漸沉入樁孔I底部過程中抽取泥漿。
【權利要求】
1.一種引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:主要由預製樁尖(2)、鋼絞線(4)、土工布袋(8)、樁端漿固體(11)、碎石漿固樁體(15)、蓋板(12)組成，所述預製樁尖(2)設於樁體底部，所述預製樁尖(2)中心設有供注漿管(6)穿過的預留孔(3)，邊緣設有供鋼絞線(4)穿過的孔洞；預製樁尖(2)底部澆築形成樁端漿固體(11);碎石漿固樁體(15)設於預製樁尖(2)上部，其外側設置土工布袋(8);蓋板(12)設於碎石漿固樁體(15)上方。
2.根據權利要求1所述的引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:所述預製樁尖(2)採用圓形鋼板樁尖、十字形鋼板樁尖或網兜樁尖，預製樁尖(2)的邊緣位置均勻設有2~3個供鋼絞線(4)穿過的孔洞。
3.根據權利要求1所述的引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:所述土工布袋(8)上部3~5m採用碳纖維布袋(7)，土工布袋(8)下部通過連接件或膠粘固定在預製樁尖(2)上。
4.根據權利要求1所述的引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:所述土工布袋(8)外側設有環向約束體(9)，所述環向約束體(9)採用土工格柵。
5.根據權利要求1所述的引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:所述蓋板(12)採用鋼筋混凝土蓋板或碎石注漿形成，蓋板(12)中預留使鋼絞線(4)穿過的豎向孔洞，蓋板(12)頂部設置固定鋼絞線(4)的 錨具(13)。
6.根據權利要求5所述的引孔植入布袋碎石注漿樁，其特徵在於:所述蓋板(12)中預留使鋼絞線(4)穿過的豎向孔洞內嵌PVC管(14)。
7.—種權利要求1~6任一權利要求所述引孔植入布袋碎石注眾樁的施工方法,其特徵在於:包括以下施工步驟: 步驟一、鑽進成孔:在土層中用鑽機進行鑽進成孔至設計深度； 步驟二、放預製樁尖:將固定有鋼絞線、土工布袋以及環向約束體的預製樁尖放入樁孔內一定深度，其中鋼絞線上端纏繞在洞口固定裝置的滑輪上； 步驟三、放注漿管:將注漿管插入預製樁尖預留孔中，並伸出樁尖5~10cm。 步驟四、灌碎石:向土工布袋內灌入碎石，讓預製樁尖以及碎石在自重條件下逐漸沉入樁孔底部； 步驟五、挖排水溝:在樁孔旁邊挖一條排水溝，保證及時排除碎石內溢出的水； 步驟六、壓力注漿:用高壓灌漿泵向預製樁尖底部注漿，形成樁端漿固體，然後逐步提升注漿管，往碎石中壓力注漿，直至將布袋注滿； 步驟七、蓋板施工:樁體注眾結束後，同步進行蓋板的施工； 步驟八、施加預應力:待樁體達到設計強度時，對鋼絞線施加預應力，並在蓋板上部設置錨具，最後根據工程需要進行後序施工。
8.根據權利要求7所述的施工方法，其特徵在於:所述步驟一中，成孔方式採用幹取土成孔或泥漿護壁成孔；當使用泥漿護壁成孔時，所述步驟四中，注漿管在逐漸沉入樁孔底部過程中抽取泥漿。
9.根據權利要求7所述的施工方法，其特徵在於:所述步驟四的具體步驟為:先向土工布袋內灌入0.5~Im厚的碎石，讓預製樁尖和碎石在自重的作用下沉入樁孔底部，灌入碎石的過程中使碎石振動密實。
10.根據權利要求7所述的施工方法，其特徵在於:所述步驟四中，預製樁尖沉入樁孔底部後將鋼 絞線回收。
【文檔編號】E02D5/46GK103993598SQ201410216197
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月19日 優先權日:2014年5月19日
【發明者】王新泉 申請人:杭州江潤科技有限公司