專利名稱：一種植入注漿組合樁及施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種植入注漿組合樁及施工方法，特別涉及一種可在樁側(cè)形成多種注漿加固體、能充分發(fā)揮樁周不同位置土體承載能力、減少樁體施工時的擠土效應(yīng)的新型樁體結(jié)構(gòu)及其施工方法。屬于地基處理領(lǐng)域，適用于地質(zhì)條件較差、鄰近高大建筑物的市政、建筑工程的地基處理工程。
背景技術(shù)：
我國幅員遼闊，地質(zhì)條件千變?nèi)f化，一些建造在軟土地基上的建筑物常出現(xiàn)沉降量大、差異沉降明顯、承載能力不足等問題，進(jìn)而影響建筑物的正常使用性能和安全性能。若在這些建筑物周邊再進(jìn)行市政、高層建筑建設(shè)，將使其危害性進(jìn)一步擴(kuò)大。而隨著現(xiàn)代化進(jìn)程的推進(jìn)，舊城區(qū)再建已勢在必行，往往涉及到上述問題。復(fù)合地基加固方法能顯著改善地基的承載力，減小地基沉降，能有效抑制地基土體側(cè)向變形，是一種比較理想的軟土地基處理方式。樁基礎(chǔ)是一種常見的復(fù)合地基加固方法，根據(jù)樁基礎(chǔ)在土中受力情況不同，可分為端承樁和摩擦樁。端承樁是穿過軟弱土層而達(dá)到深層堅(jiān)實(shí)土的一種樁，上部結(jié)構(gòu)荷載主要由樁尖阻力來承擔(dān)；摩擦樁是完全設(shè)置在軟弱土層一定深度的一種樁，上部結(jié)構(gòu)荷載要由樁尖阻力和樁身側(cè)面與土之間的摩擦力共同來承擔(dān)。按照制作方法，又可將樁基礎(chǔ)分為預(yù)制樁和灌注樁，其中，預(yù)制樁具有施工機(jī)械化程度高，施工進(jìn)度快和樁身質(zhì)量較可靠等特點(diǎn)。預(yù)制管樁是預(yù)制樁的一種，為空心柱體，混泥土和鋼筋用量比同一規(guī)格實(shí)心樁小很多，而強(qiáng)度相差不大，樁身穿透力極強(qiáng)、耐擊打，克服了灌注樁施工速度慢、質(zhì)量控制難度大等弱點(diǎn)。同時，為改善樁基礎(chǔ)的受力性能和承載能力，工程界開始探討在樁側(cè)或樁端進(jìn)行注漿處理，該技術(shù)是通過預(yù)埋在樁身的注漿管將能固化的漿液注入樁周土層，這些漿液通過滲透、填充、置換、劈裂、壓密及固結(jié)等物理和化學(xué)形式共同作用，在樁周一定范圍內(nèi)形成漿液和土的固結(jié)體，從而改變了樁周附近土體的物理力學(xué)性質(zhì)，使樁周阻力得到不同程度的提高，樁體的得到改善。由于對樁側(cè)、樁端進(jìn)行注漿的技術(shù)能有效提高樁體豎向承載力，已逐漸發(fā)展成為一種提高樁體承載能力的重要技術(shù)手段，并得到廣泛認(rèn)可。目前，常用靜壓、夯入的方式進(jìn)行預(yù)制樁施工，該施工方法在適宜的工程背景和地質(zhì)條件下取得了相對較好的工程效果，但該法易產(chǎn)生樁間土體擠壓應(yīng)力和超靜孔隙水壓力，會使已施工樁產(chǎn)生水平位移或上浮，進(jìn)而影響成樁質(zhì)量和樁體承載能力。為此，有必要考慮如何改善相關(guān)施工方法，減少樁體間的擠壓作用。綜上所述，預(yù)制管樁施工方便，但其樁體側(cè)摩阻力有限，多為端承樁，而且通常的樁體施工易影響鄰樁的成樁質(zhì)量。鑒于此，為了使軟土地基處理的方式更加多元化，滿足復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境下軟土地基處理方式選擇的要求，進(jìn)一步改善樁體的受力性能，目前亟需發(fā)明一種可綜合機(jī)械鉆孔技術(shù)與樁側(cè)注漿技術(shù)優(yōu)勢，能充分發(fā)揮樁周不同層位土體承載力，對鄰樁施工質(zhì)量影響小的新型地基處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可同時具有擠土效應(yīng)小，能充分發(fā)揮樁身范圍內(nèi)各層土體承載力、施工效率高、成樁質(zhì)量可靠等多方面優(yōu)點(diǎn)的新型樁體結(jié)構(gòu)及其施工方法，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案:
一種植入注漿組合樁，其特征在于，所述組合樁主要由預(yù)制管樁、Y形翼板、固化回填土、樁側(cè)注漿加固體、高壓注漿擠擴(kuò)體、樁底預(yù)制擴(kuò)大頭、樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭組成；預(yù)制管樁采用一種或多種等樁徑管樁多節(jié)組合連接，其底部設(shè)有預(yù)制擴(kuò)大頭，形翼板沿環(huán)向均勻布設(shè)于管樁外側(cè)；高壓注漿管從Y形翼板與管樁間的空腔中穿過且注漿管口位置可調(diào)，高壓注漿擠擴(kuò)體是通過在設(shè)計(jì)位置高壓持續(xù)注漿形成；預(yù)制管樁內(nèi)部空腔回填固化回填土，并將剩余固化土攤鋪在施工場地上。所述預(yù)制管樁采用一種或多種等樁徑的預(yù)制管樁，多節(jié)管樁之間通過管樁接頭連接；接樁時采用U型疊合接樁固定板固定下部樁身，所述U型疊合接樁固定板由兩塊U形鋼板疊合而成。Y形翼板由鋼板焊接而成，通過焊接或Y形翼板固定環(huán)沿豎向等間隔、環(huán)向均勻固定在管樁外壁上，翼板長1000mnT2000mm,寬100mnT200mm,鋼板厚度不小于IOmm ；Y形翼板
與管樁外壁之間的空腔可供高壓注漿管穿過。高壓注漿管為PVC管、PP管、PE管或鋼管，注漿管內(nèi)徑為50mnT80mm，為準(zhǔn)確定位
加壓注漿管口位置，預(yù)先在注漿管外壁做長度標(biāo)記。除了通過預(yù)制的管樁接頭連接，Y形翼板也具有接樁效果，通過合理布置，使每個接管處都有Y形翼板，與上下兩節(jié)管樁通過Y形翼板固定環(huán)或直接焊接固定。樁底預(yù)制擴(kuò)大頭位于管樁底部，與底部管樁同時澆筑，其強(qiáng)度等級與管樁混凝土相同。固化回填土由鉆孔取出的原土與固化劑拌合后形成，待注漿完成后回填入管樁空腔中。樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭、樁側(cè)注漿加固體、高壓注漿擠擴(kuò)體的具體指標(biāo)可根據(jù)樁體承載力要求，通過調(diào)整漿液配合比、注漿壓力、注漿時間和注漿口位置來實(shí)現(xiàn)。所述的植入注漿組合樁施工過程主要包括以下步驟:
步驟一、布設(shè)樁位:根據(jù)設(shè)計(jì)要求清理現(xiàn)場，測量出樁位，并在指定位置布設(shè)鉆孔機(jī)； 步驟二、鉆孔開挖:鉆孔取土，并根據(jù)需要進(jìn)行泥漿護(hù)壁，必要時埋設(shè)護(hù)筒；
步驟三、管樁下放:用吊裝設(shè)備將帶Y形翼板的預(yù)制管樁與高壓注漿管一起放入成孔中，并根據(jù)樁長要求采用預(yù)制管樁接頭接長管樁，放置時應(yīng)保持樁身豎直向下；
步驟四、樁底高壓注漿:待管樁下放完成后，通過注漿管向樁底部注漿，使水泥漿與樁底浮土混合，并與樁底預(yù)制擴(kuò)大頭膠結(jié)成一整體，在底部形成承載力較大的樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭；
步驟五、樁側(cè)高壓注漿:根據(jù)承載能力要求，通過上提高壓注漿管調(diào)整注漿管口的位置和注漿壓力、時間，高壓注漿，在樁側(cè)形成樁側(cè)注漿加固體和高壓注漿擠擴(kuò)體；
步驟六、固化土回填:注漿結(jié)束后，將拌合了固化劑的樁孔原土回填入管樁內(nèi)部空腔內(nèi)，并進(jìn)行壓實(shí)；
步驟七、樁周表層土處理:將剩余固化回填土攤鋪在施工現(xiàn)場，形成固化表層土，保持場地平整。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)和有益效果:
(I)采用鉆孔預(yù)成孔技術(shù)，不但可以有效減少樁體打設(shè)時的擠土效應(yīng)，而且可提高沉樁速度快，保護(hù)樁身的完整性。(2) Y形翼板相較于傳統(tǒng)的鋼板式側(cè)翼，具有更好的抗剪和抗彎能力；同時，Y形翼板與管樁組合，形成近似反拱曲面異形樁，使樁處于三向應(yīng)力狀態(tài)，具有明顯的異形效應(yīng)，有利于提高承載力。Y形翼板與管樁的空隙可用來限制注漿管的位置。(3)樁側(cè)使用高壓注漿管填補(bǔ)樁孔與管樁之間的空腔，并可控地加壓注漿，使?jié){體更好的滲入土體，充分利用樁周土，使其成為改性地基，提高地基承載力。(4)高壓注漿擠擴(kuò)體與Y形翼板、樁側(cè)注漿加固體相結(jié)合，形成支盤狀結(jié)構(gòu)，可延伸至周圍未加固土體，具有一定的抗壓和抗剪能力，與管樁組合成為類支盤樁，能提高整體豎向承載力，與常規(guī)機(jī)械擠擴(kuò)支盤樁相比節(jié)省了大量水泥漿和機(jī)械使用量。 (5)采用開口樁底預(yù)制擴(kuò)大頭，而不使用預(yù)制閉合樁尖，考慮了管樁下放和底部高壓注漿時泥漿反循環(huán)流動會進(jìn)入管樁內(nèi)部，使用閉合樁尖將閉塞這一通道；高壓注漿之后，漿液與預(yù)制擴(kuò)大頭相組合，待漿液凝固后形成承載力較高的擠擴(kuò)頭。(6)預(yù)制管樁的內(nèi)部中空，既可作為沉樁時泥漿溢出通道，加速管樁下沉；還可在注漿結(jié)束后向空腔內(nèi)填充固化回填土，減少土方搬運(yùn)，提高樁體承載能力?？傊?，本發(fā)明從鉆孔開挖成孔，設(shè)置有不連續(xù)Y形翼板管樁植入，高壓注漿后類支盤樁形成等方面提出了一種新型樁體結(jié)構(gòu)及施工方法；該發(fā)明同時兼顧了擠土效應(yīng)小、充分利用樁周各層土體的承載力、施工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定可靠、環(huán)保等多重優(yōu)點(diǎn)，具有較好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。


圖1是本發(fā)明植入注漿組合樁的結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖1沿A—A線未剖到Y(jié)形翼板的的剖視 圖3是圖1沿B—B線剖到Y(jié)形翼板及Y形翼板固定環(huán)的的剖視 圖4是圖1沿C一C線剖到預(yù)制擴(kuò)大頭的剖視 圖5是U形置合接粧固定板不意 圖6是Y形翼板意 圖7.1和圖7.2是植入注漿組合樁的施工流程圖。圖中:1 一A型預(yù)制管樁、2—高壓注漿管、3— Y形翼板、4一管樁接頭、5— B型預(yù)制管樁、6— Y形翼板固定環(huán)、7—樁底預(yù)制擴(kuò)大頭、8—填料漏斗、9一固化回填土、10—固化表層土、11一表層土、12—軟土層、13—高壓注漿擠擴(kuò)體、14一樁側(cè)注漿加固體、15—樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭、16—相對硬土層、17 — U形疊合接樁固定板。
具體實(shí)施例焊接施工技術(shù)要求，Y形翼板與管樁連接技術(shù)要求，管樁堆放、吊裝技術(shù)要求，鉆孔取土技術(shù)要求，注漿體配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要求，固化回填土配合比設(shè)計(jì)及施工技術(shù)要求等，本實(shí)施方式中不再累述，重點(diǎn)闡述本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式。圖1是本發(fā)明植入注漿組合樁的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是圖1沿A— A線未剖到Y(jié)形翼板的的剖視圖，圖3是圖1沿B— B線剖到Y(jié)形翼板及Y形翼板固定環(huán)的的剖視圖，圖4是圖1沿C一C線剖到預(yù)制擴(kuò)大頭的剖視圖，參照圖f 4所示的植入注漿組合樁主要由預(yù)制管樁、Y形翼板3、樁底預(yù)制擴(kuò)大頭7、固化回填土 9、高壓注漿擠擴(kuò)體13、樁側(cè)注漿加固體14、樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭15組成。預(yù)制管樁由A型預(yù)制管樁I (鋼管混凝土管樁)和B型預(yù)制管樁5 (預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)度混凝土管樁)組成；兩種管樁均為每節(jié)樁長9000mm,直徑600mm,管厚IlOmm,單樁承載設(shè)計(jì)值大于6000kN，質(zhì)量及尺寸要求滿足現(xiàn)行規(guī)范之要求。圖5是U形疊合接樁固定板示意圖。如圖5所示，U型疊合接樁固定板17長1000mm，寬1200mm，厚度為20mm，中間半圓形開口的直徑為600mm，鋼材強(qiáng)度等級為Q235。圖6是Y形翼板示意圖，如圖6所示，Y形翼板3采用3塊規(guī)格為2000 X 150 X IOmm的鋼板焊接而成，強(qiáng)度等級為Q235 ； Y形翼板3通過Y形翼板固定環(huán)6與預(yù)制管樁連接；Y形翼板3環(huán)向均勻布置在預(yù)制管樁的外側(cè)壁上，縱向間隔為1000mm。通過吊裝設(shè)備將帶Y形側(cè)翼3和高壓注漿管2的預(yù)制管樁下放到預(yù)成孔中，接樁前，將U型疊合接樁固定板17凹口卡于Y形翼板3下部；兩塊U型疊合接樁固定板17疊合后，預(yù)制管樁將被限制在固定位置上，即可進(jìn)行接樁；接樁完成后，組合樁略向上提管，確定接樁牢靠后，抽出U型疊合接樁固定板17，便可繼續(xù)向下沉管。高壓注漿管2為鋼管，直徑為75_，其尺寸規(guī)格應(yīng)滿足現(xiàn)行規(guī)范之要求；高壓注漿管2預(yù)先穿過預(yù)制管樁與Y形翼板3兩者形成的空腔，并伸至組合樁底端。高壓注漿擠擴(kuò)體13、樁側(cè)注漿加固體14和樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭15均由高壓注漿形成，通過控制注漿壓力和注漿時間，以及注漿管口高度，形成上述3種不同效果的注漿體。固化回填土 9由鉆孔取土后的原土與固化劑普通硅酸鹽水泥混合攪拌而成，水泥強(qiáng)度等級為32.5MPa。圖7.1和圖7.2是植入注漿組合樁的施工流程圖。參照圖7.1和圖7.2，植入注漿組合樁施工步驟如下:
步驟一、布設(shè)樁位:根據(jù)設(shè)計(jì)要求清理現(xiàn)場，測量出樁位，并在指定位置布設(shè)鉆孔機(jī)； 步驟二、鉆孔開挖:鉆孔取土，并根據(jù)需要進(jìn)行泥漿護(hù)壁，必要時埋設(shè)護(hù)筒；
步驟三、管樁下放:用吊裝設(shè)備將帶Y形翼板3的預(yù)制管樁I與高壓注漿管2 —起放入成孔中，并根據(jù)樁長要求采用預(yù)制管樁接頭接長管樁，放置時應(yīng)保持樁身豎直向下；
步驟四、樁底高壓注漿:待組合樁下放完成后，通過注漿管2向樁底部注漿，使水泥漿與樁底浮土混合，并與樁底預(yù)制擴(kuò)大頭7膠結(jié)成一整體，在底部形成承載力較大的樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭15 ；
步驟五、樁側(cè)高壓注漿:根據(jù)承載能力要求，通過上提高壓注漿管調(diào)整注漿管口的位置和注漿壓力、時間，高壓注漿，在樁側(cè)形成樁側(cè)注漿加固體14和高壓注漿擠擴(kuò)體13 ；
步驟六、固化土回填:注漿結(jié)束后，將拌合了固化劑的樁孔原土 9回填入管樁內(nèi)部空腔內(nèi)，并進(jìn)行壓實(shí)； 步驟七、樁周表層土處理:將剩余固化回填土攤鋪在施工現(xiàn)場，形成固化表層土 10，保持場地平整。
權(quán)利要求
1.一種植入注漿組合樁，其特征在于，所述組合樁主要由預(yù)制管樁、Y形翼板、固化回填土、樁側(cè)注漿加固體、高壓注漿擠擴(kuò)體、樁底預(yù)制擴(kuò)大頭、樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭組成；預(yù)制管樁采用一種或多種等樁徑管樁多節(jié)組合連接，其底部設(shè)有預(yù)制擴(kuò)大頭；Y形翼板沿環(huán)向均勻布設(shè)于管樁外側(cè)；高壓注漿管從Y形翼板與管樁間的空腔中穿過且注漿管口位置可調(diào)，高壓注漿擠擴(kuò)體是通過在設(shè)計(jì)位置高壓持續(xù)注漿形成；預(yù)制管樁內(nèi)部空腔回填固化回填土，并將剩余固化土攤鋪在施工場地上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述預(yù)制管樁采用一種或多種等樁徑的預(yù)制管樁，多節(jié)管樁之間通過管樁接頭連接；接樁時采用U型疊合接樁固定板固定下部樁身，所述U型疊合接樁固定板由兩塊U形鋼板疊合而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述Y形翼板由鋼板焊接而成，通過焊接或Y形翼板固定環(huán)沿豎向等間隔、環(huán)向均勻固定在管樁外壁上，翼板長1000mm"2000mm,寬100mnT200mm，鋼板厚度不小于IOmm ;Y形翼板與管樁外壁之間的空腔可供高壓注漿管穿過。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述高壓注漿管為PVC管、PP管、PE管或鋼管,注衆(zhòng)管內(nèi)徑為50mnT80mm,為準(zhǔn)確定位加壓注衆(zhòng)管口位置,預(yù)先在注衆(zhòng)管外壁做長度標(biāo)記。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述管樁除了通過預(yù)制的管樁接頭連接，Y形翼板也具有接樁效果，通過合理布置，使每個接管處都有Y形翼板，與上下兩節(jié)管樁通過Y形翼板固定環(huán)或直接焊接固定。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述樁底預(yù)制擴(kuò)大頭位于管樁底部，與底部管樁同時澆筑，其強(qiáng)度等級與管樁混凝土相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述固化回填土由鉆孔取出的原土與固化劑拌合后形成，待注漿完成后回填入管樁空腔中。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植入注漿組合樁，其特征在于所述樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭、樁側(cè)注漿加固體、高壓注漿擠擴(kuò)體的具體指標(biāo)可根據(jù)樁體承載力要求，通過調(diào)整漿液配合比、注漿壓力、注漿時間和注漿口位置來實(shí)現(xiàn)。
9.一種植入注漿組合樁的施工方法，主要包括以下施工步驟: 步驟一、布設(shè)樁位:根據(jù)設(shè)計(jì)要求清理現(xiàn)場，測量出樁位，并在指定位置布設(shè)鉆孔機(jī)； 步驟二、鉆孔開挖:鉆孔取土，并根據(jù)需要進(jìn)行泥漿護(hù)壁，必要時埋設(shè)護(hù)筒； 步驟三、管樁下放:用吊裝設(shè)備將帶Y形翼板的預(yù)制管樁與高壓注漿管一起放入成孔中，并根據(jù)樁長要求采用預(yù)制管樁接頭接長管樁，放置時應(yīng)保持樁身豎直向下； 步驟四、樁底高壓注漿:待管樁下放完成后，通過注漿管向樁底部注漿，使水泥漿與樁底浮土混合，并與樁底預(yù)制擴(kuò)大頭膠結(jié)成一整體，在底部形成承載力較大的樁底高壓注衆(zhòng)擠擴(kuò)頭； 步驟五、樁側(cè)高壓注漿:根據(jù)承載能力要求，通過上提高壓注漿管調(diào)整注漿管口的位置和注漿壓力、時間，高壓注漿，在樁側(cè)形成樁側(cè)注漿加固體和高壓注漿擠擴(kuò)體； 步驟六、固化土回填:注漿結(jié)束后，將拌合了固化劑的樁孔原土回填入管樁內(nèi)部空腔內(nèi)，并進(jìn)行壓實(shí)； 步驟七、樁周表層土處理:將剩余固化回填土攤鋪在施工現(xiàn)場，形成固化表層土，保持場地平整。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種植入注漿組合樁，主要由預(yù)制管樁、Y形翼板、固化回填土、樁側(cè)注漿加固體、高壓注漿擠擴(kuò)體、樁底預(yù)制擴(kuò)大頭、樁底高壓注漿擠擴(kuò)頭組成；預(yù)制管樁采用一種或多種等樁徑管樁多節(jié)組合連接，其底部設(shè)有預(yù)制擴(kuò)大頭；Y形翼板沿環(huán)向均勻布設(shè)于管樁外側(cè)；高壓注漿管從Y形翼板與管樁間的空腔中穿過且注漿管口位置可調(diào)，高壓注漿擠擴(kuò)體是通過在設(shè)計(jì)位置高壓持續(xù)注漿形成；預(yù)制管樁內(nèi)部空腔回填固化回填土，并將剩余固化土攤鋪在施工場地上。本發(fā)明在管樁底部形成擴(kuò)大樁頭，外側(cè)形成注漿加固體和高壓注漿擠擴(kuò)體，可充分發(fā)揮樁周不同位置土體的承載能力；采用鉆孔取土技術(shù)成孔，擠土效應(yīng)較小。另外，本發(fā)明還公開了上述植入注漿組合樁的施工方法。
文檔編號E02D5/52GK103184734SQ20131008809
公開日2013年7月3日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者姜平平, 葉喆宏, 章紅江, 吳雪鳳 申請人:浙江天潤建設(shè)有限公司