CN114808943A - 一种微型钢管注浆施工工艺 - Google Patents

Abstract

本申请涉及建筑桩基领域，具体公开了一种微型钢管注浆施工工艺，其包括以下步骤：S1.地质勘察，对待施工地区进行地质勘察，选定合适的下桩区域；S2.布桩设计，根据设计要求承载力要求在下桩区域设计合适的桩位、桩深和布桩数量；S3.钻孔，在桩位处钻孔至设计标高形成桩孔；S4.插管，在桩孔中插入钢管体至桩孔底部；S5.填料压实，向钢管体内分次填入填料，并将填料压实形成挤密头；S6.注浆，在钢管体中下注浆管，密封钢管体与注浆管间的间隙，并向钢管体中注入水泥浆至设计标高。本申请具有单桩承载力高且对注浆压力要求较小的效果。

Description

一种微型钢管注浆施工工艺

技术领域

本申请涉及建筑桩基领域，尤其是涉及一种微型钢管注浆施工工艺。

背景技术

微型钢管桩是指桩径小于300mm的一种灌浆钢桩，其具有材料强度高、穿透能力强、压桩设备或者钻孔设备轻便、连接方便等优点，在工程施工及地基加固中有着广泛的应用。目前的微型钢管桩施工方法主要有三种：锤击式、静压式以及预钻孔埋入式。

但是在实际应用中，由于微型钢管桩直径小、桩周表面积小、与土的摩擦力小，导致微型钢管桩竖向承载能力有限，因此，为增加单桩承载力，大都在钢管桩身上开出浆孔，在沉桩结束后，通过在中空的钢管中进行压力注浆，借用注浆设备施加压力，把能凝固的浆液通过桩身上的出浆孔均匀的注入桩身周边土层，在压力作用下浆液在受注层中渗透、扩散、充填和挤密，将原来松散的土粒胶结成一个整体，以提高桩侧阻力。

相关技术中公开号为CN106638578A的中国专利，提出了一种高压循环注浆微型钢管桩的施工方法，其步骤为：（1）地质勘察；（2）布桩设计；（3）钻孔；（4）插管；（5）注浆，在钢管上密封连接高压注浆管，通过高压泵将水泥浆注入钢管中。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有以下缺陷：在钢管上开设出浆孔上后，虽然可以在一定程度上提高钢管桩的侧阻，但是出浆孔孔径过小对侧阻的提升不大，出浆孔孔径过大又会导致钢管整体结构强度降低，会降低钢管桩的单桩承载性能，导致钢管桩的单桩承载力提升不显著。

发明内容

为了改善通过设置出浆孔对钢管桩单桩承载力提升不显著的问题，本申请提供一种微型钢管注浆施工工艺。

本申请提供的一种微型钢管注浆施工工艺采用如下的技术方案：

一种微型钢管注浆施工工艺，包括以下步骤：

S1.地质勘察，对待施工地区进行地质勘察，选定合适的下桩区域；

S2.布桩设计，根据设计要求承载力要求在下桩区域设计合适的桩位、桩深和布桩数量；

S3.钻孔，在所述桩位处钻孔至设计标高形成桩孔；

S4.插管，在所述桩孔中插入钢管体至所述桩孔底部；

S5.填料压实，向所述钢管体内分次填入填料，并将填料压实形成挤密头；

S6.注浆，在所述钢管体中下注浆管，密封所述钢管体与所述注浆管间的间隙，并向所述钢管体中注入水泥浆至设计标高。

通过采用上述技术方案，在将钢管体插入至桩孔中后，向钢管体中填入填料并夯实，填料可与桩孔底部的沉渣混合在钢管体底部形成挤密头，一方面无需进行桩底沉渣清理作业，避免了在微型桩孔中进行清理沉渣的复杂工艺施工，降低了施工难度；二方面将沉渣与填料压实形成挤密头能显著提高成型后钢管桩的桩端承载性能，能显著提高钢管桩的桩端承载性能，进而提高钢管桩的单桩承载力；三方面相较于现有技术中通过高压注浆提高水泥浆的渗透性并使得浆液渗入钢管体底部的土层中以提高成型钢管桩的桩端承载性能的方式，本申请无需对浆液施加过高的压力，无疑大大降低了施工要求，节省了高压注浆设备昂贵的使用费用，极大地降低了施工成本。

可选的，所述步骤S5中压实填料时采用中空锤进行压实，所述中空锤底部活动设置有多个封板，多个所述封板共面面积大于所述中空锤下端开口面积；

所述中空锤上设有用于驱使所述封板封闭/开启所述中空锤下端开口的启闭结构。

通过采用上述技术方案，在使用中空锤进行填料压实时，可先通过启闭结构开启中空锤的下端开口，此时可自中空锤的上端开口向桩孔中注入填料，随后再通过启闭结构使得多个封板封闭中空锤的下端开口，此时通过中空锤对填料进行压实时，多个封板与填料接触，能尽可能确保中空锤对填料的压实效果，再重复填料、压实，并最终在钢管体端部形成挤密头或者扩大头；在此过程中，无需将中空锤完全提出桩孔就可直接进行填料，缩减了填料时长，提高了施工效率，并且有利于在空间狭小的地方进行施工。

可选的，所述中空锤下端固接有多个沿其径向的轴杆，所述封板铰接于所述轴杆上，所述启闭结构包括一端与所述封板固接、另一端与所述中空锤或所述轴杆固接的弹力件；

所述弹力件具有驱使所述封板朝靠近所述中空锤的方向翻转的趋势。

通过采用上述技术方案，需要填料时，可直接将填料自中空锤的中空部填入，填料的自重驱使封板向下翻转，进而调料自封板和中空锤的间隙处落入桩孔中，可实现填料的便捷加料效果；填料添加完成后，封板在弹力件的作用下自动翻转至与中空锤贴合，以便中空锤与封板对填料进行压实。

可选的，所述弹力件为扭转弹性件，所述扭转弹性件套设于所述轴杆上且一端与所述封板固接、另一端与所述轴杆固接。

通过采用上述技术方案，当填料推动封板向下翻转时，扭转弹性件发生扭转形变，当封板上的填料滑落后，扭转弹性件的扭转形变力驱使封板向上翻转以闭合中空锤下端开口。

可选的，所述弹力件为线性弹性件，所述线性弹性件一端与所述封板固接、另一端与所述中空锤内壁固接。

通过采用上述技术方案，当填料推动封板向下翻转时，线性弹性件被拉伸产生形变，当封板上的填料滑落后，线性弹性件的形变力驱使封板向上翻转以闭合中空锤下端开口。

可选的，所述封板活动设置在所述中空锤下端，所述封板靠近所述中空锤的一侧连接有牵引件，所述中空锤上端设有用于实现所述牵引件在所述中空锤中升降的调节组件。

通过采用上述技术方案，当需要填料时，通过调节组件使得牵引件在中空锤中下降，活动设置在中空锤上的封板下移使得封板与中空锥之间具有间隙，此时中空锤中的填料落入桩孔中；填料添加完成后，通过调节组件使得牵引件在中空锤中上升，带动封板上移以对中空锤下端开口进行封闭，能有效避免在施工过程中封板在中空锤上的晃动现象。

可选的，所述封板上设置有加强肋。

通过采用上述技术方案，加强肋提高了封板的结构强度，使得封板在压实填料时能承受较大的反向冲击力。

可选的，所述封板背离所述中空锤的一侧设有突刺。

通过采用上述技术方案，突刺的设置能进一步提高封板对填料的挤密效果，以提高钢管体下端扩大头的成型概率；并且在填料前以带有突刺的封板对桩底沉渣进行压实后，后填的填料能嵌入突刺在沉渣层戳出的孔隙中，使得填料能与沉渣紧密结合；同时在后续投放填料的过程中，每批次的填料也能与上一批次填料紧密结合，能有效提高挤密头中填料的混合程度以及挤密程度；并且中空锤在压实填料的过程中，间歇转动中空锤进行压实也能进一步提高挤密头的挤密程度。

可选的，在所述桩位中进行所述步骤S5施工时，所述桩位与上一完成所述步骤S5施工的所述桩位应间隔至少一个所述桩位间距。

通过采用上述技术方案，在进行步骤S5施工时，桩孔底部会存在一定的挤土效应，间隔施工后能有效避免桩孔孔底标高处的土层应力过于集中。

可选的，所述中空锤完成所述步骤S5施工后即转移至下一可施工的所述桩位，完成所述步骤S5施工的所述桩位进行所述步骤S6施工。

通过采用上述技术方案，用于施工步骤S5的设备和用于施工步骤S6的设备可以分别准备一套或多套，可以在多桩位上以流水线方式施工，并且采取这样的施工还能有效降低单设备的使用总时长，降低设备使用成本，同时在多桩位施工时，由于不同桩位的步骤S5施工能够依次进行，可以降低步骤S5中压实填料的过程中对注浆后钢管桩的成型影响，尽可能确保了钢管桩的成型质量。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.在钢管体插入桩孔中后，向桩孔中注入填料，并压实形成挤密头，一方面无需进行清孔作业，二方面挤密头能显著提高成型后钢管桩的单桩承载力，三方面也无需采用较高压力的注浆设备、降低了施工成本；

2.中空锤下端设置的封板以及启闭结构，使得在施工过程中无需将中空锤完全提出桩孔就可直接进行填料，缩减了填料时长，提高了施工效率，并且有利于在空间狭小的地方进行施工；

3.封板的背部设置有突刺能提高填料的挤密效果、增强沉渣和填料的混合程度、提高挤密头整体的挤密程度。

附图说明

图1是本申请实施例1施工成的钢管桩剖面图。

图2是本申请实施例1主要用于展示中空锤和封板的局剖结构示意图。

图3是图2中A部分的放大示意图。

图4是本申请实施例2主要用于展示中空锤、封板和调节组件的局部剖结构示意图。

附图标记：1、桩孔；2、钢管体；3、挤密头；4、注浆层；5、中空锤；6、封板；61、加强肋；62、突刺；71、轴杆；72、扭转弹性件；73、线性弹性件；81、牵引件；91、调节筒；92、调节杆；93、锁定杆；94、调节槽；95、锁槽。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

实施例1：

本申请实施例公开一种微型钢管注浆施工工艺。参照图1，微型钢管注浆施工工艺包括以下步骤：

S1.地质勘察，对待施工地区进行地质勘察，根据土层性质选定合适的下桩区域，尤其确定下桩区域的土层分布情况。

S2.布桩设计，根据设计要求承载力要求在下桩区域设计合适的桩位、桩深和布桩数量。

S3.钻孔，在桩位处钻孔至设计标高形成桩孔1，其中钻孔由钻孔机完成。

S4.插管，将钢管以及设计要求的长度进行焊接、裁剪形成钢管体2，再在桩孔1中插入钢管体2至桩孔1底部，插管的过程可以使用振动锤或者反力装置进行。

S5.填料压实，向钢管体2内分次填入填料，并将填料压实形成挤密头3。

此处的填料根据步骤S1中的地质勘察结论可以选为三合土、干硬性混凝土、水泥砂拌合物中的任意一种或几种的混合物；比如，如桩底标高处为岩层，填料应选用三合土或者水泥砂拌合物，以使填料与桩底沉渣结合紧密，提高挤密头3的承载性；如桩底标高处为土层或者泥岩层，则填料可选上述三种填料的任一种或几种的混合物，以使填料和桩底沉渣能在桩底形成挤密的扩大头，增加成型后钢管桩的桩端承载性能。

S6.注浆，在钢管体2中下注浆管，密封钢管体2与注浆管间的间隙，并向钢管体2中注入水泥浆形成注浆层4至设计标高。

并且，在一个桩位中进行步骤S5施工时，该桩位与上一完成步骤S5施工的桩位应间隔至少一个桩位间距，而中空锤5完成步骤S5施工后即转移至下一可施工的桩位，完成步骤S5施工的桩位进行步骤S6施工。

从而在施工时，填料可与桩孔1底部的沉渣混合在钢管体2底部形成挤密头3，一方面无需进行桩底沉渣清理作业，避免了在微型桩孔1中进行清理沉渣的复杂工艺施工，降低了施工难度；二方面将沉渣与填料压实形成挤密头3能显著提高成型后钢管桩的桩端承载性能，能显著提高钢管桩的桩端承载性能，进而提高钢管桩的单桩承载力；三方面相较于现有技术中通过高压注浆提高水泥浆的渗透性并使得浆液渗入钢管体2底部的土层中以提高成型钢管桩的桩端承载性能的方式，本申请无需对浆液施加过高的压力，无疑大大降低了施工要求，节省了高压注浆设备昂贵的使用费用，极大地降低了施工成本。

同时用于施工步骤S5的设备和用于施工步骤S6的设备可以分别准备一套或多套，可以在多桩位上以流水线方式施工，并且采取这样的施工还能有效降低单设备的使用总时长，降低设备使用成本，同时在多桩位施工时，由于不同桩位的步骤S5施工能够依次进行，可以降低步骤S5中压实填料的过程中对注浆后钢管桩的成型影响，也能有效避免桩孔1孔底标高处的土层应力过于集中，尽可能确保了钢管桩的成型质量。

具体的，参照图2和图3，在进行步骤S5中压实填料时采用中空锤5进行压实，中空锤5底部活动设置有多个封板6，多个封板6共面面积大于中空锤5下端开口面积；中空锤5上设有用于驱使封板6封闭/开启中空锤5下端开口的启闭结构。实际设置时，中空锤5为实心锤中部掏空状，也即呈壁厚较大的管状，使得中空锤5既具有较大的自重、中部又能预留通道；从而在压实填料时，可以采用将中空锤5起吊一定高度再自由下落的夯击压实方式，也可以采用振动锤夹紧中空锤5上端进行振动压实方式，具体的根据施工场地空间及周边建筑物实况确定。

其中夯击压实方式对填料的压实效果明显、效率高，但是存在噪音大、对周边土层扰动影响大的弊端；振动压实方式对填料的压实效果较弱，但是对周边土层扰动影响小、效率略低、噪音也小，能适用于空间狭小的施工场地。而一般选用微型钢管桩的施工场地中，一般是对原建筑进行加固或者在空间狭小的地段，因此本实施例中选用振动压实方式来进行填料的压实。

从而在使用中空锤5进行填料压实时，可先通过启闭结构开启中空锤5的下端开口，此时可自中空锤5的上端开口向桩孔1中注入填料，随后再通过启闭结构使得多个封板6封闭中空锤5的下端开口，此时通过中空锤5对填料进行压实时，多个封板6与填料接触，能尽可能确保中空锤5对填料的压实效果，再重复填料、压实，并最终在钢管体2端部形成挤密头3或者扩大头；在此过程中，无需将中空锤5完全提出桩孔1就可直接进行填料，缩减了填料时长，提高了施工效率，并且有利于在空间狭小的地方进行施工。

具体实施时，参照图2和图3，中空锤5下端固接有多个沿其径向的轴杆71，封板6铰接于轴杆71上，封板6可以为两个、三个、四个等，对应的轴杆71数量与之匹配，或者封板6设为两块且共用一个轴杆71，本实施例中采用此种方式；启闭结构包括一端与封板6固接、另一端与中空锤5或轴杆71固接的弹力件；弹力件具有驱使封板6朝靠近中空锤5的方向翻转的趋势。并且为降低填料对弹力件的弹力影响，弹力件外侧应该罩设有柔质保护套，如帆布、伸缩管等。

在一些实施例中，弹力件为扭转弹性件72也即扭簧，扭转弹性件72套设于轴杆71上且一端与封板6固接、另一端与轴杆71固接。

在另一些实施例中，弹力件为线性弹性件73也即弹簧或者弹力绳，线性弹性件73一端与封板6固接、另一端与中空锤5内壁固接。

从而在需要填料时，可直接将填料自中空锤5的中空部填入，填料的自重驱使封板6向下翻转，进而调料自封板6和中空锤5的间隙处落入桩孔1中，可实现填料的便捷加料效果；填料添加完成后，封板6在弹力件的作用下自动翻转至与中空锤5贴合，以便中空锤5与封板6对填料进行压实。

考虑到中空锤5在压实填料时主要靠封板6与填料接触，参照图3，在封板6上设置有加强肋61，加强肋61焊接固定在封板6一侧或两侧，最好固定在封板6靠近中空锤5的一侧，可以提高封板6的结构强度，使得封板6在压实填料时能承受较大的反向冲击力。

并且若仅依靠封板6对填料进行压实，较难实现填料压实形成扩大头的设定初衷，参照图2和图3，因此在封板6背离中空锤5的一侧设有突刺62，突刺62可以与封板6一体成型，也可以焊接固定在封板6上。

在一些实施例中，封板6上设置一个突刺62，且该突刺62为半圆锥或半棱台状，两个封板6翻转至平齐后，两个封板6上的两个突刺62组成整体呈向下收口的凸部，但为确保封板6能顺利向下翻转落料，两个突刺62间预留有间隙。

从而封板6带动突刺62下压填料时，呈向下收口的凸部能将钢管体2下方的填料或土层向钢管体2两侧挤压，一来可以将钢管体2下方的填料、沉渣、土层挤压成密实的挤密土体，二来也能尽可能在钢管体2下方形成扩大头，以增加成型后钢管桩的承载面积，进而提高其单桩承载力。

在另一些实施例中，封板6上设置有多个突刺62，该突刺62为三棱锥、四棱锥、圆锥等形状。从而在填料前以带有多个突刺62的封板6对桩底沉渣进行压实后，后填的填料能嵌入突刺62在沉渣层戳出的孔隙中，使得填料能与沉渣紧密结合；同时在后续投放填料的过程中，每批次的填料也能与上一批次填料紧密结合，能有效提高挤密头3中填料的混合程度以及挤密程度；并且中空锤5在压实填料的过程中，间歇转动中空锤5进行压实也能进一步提高挤密头3的挤密程度。

本申请实施例一种微型钢管注浆施工工艺的实施原理为：在施工时，填料可与桩孔1底部的沉渣混合在钢管体2底部形成挤密头3，一方面无需进行桩底沉渣清理作业，避免了在微型桩孔1中进行清理沉渣的复杂工艺施工，降低了施工难度；二方面将沉渣与填料压实形成挤密头3能显著提高成型后钢管桩的桩端承载性能，能显著提高钢管桩的桩端承载性能，进而提高钢管桩的单桩承载力；三方面相较于现有技术中通过高压注浆提高水泥浆的渗透性并使得浆液渗入钢管体2底部的土层中以提高成型钢管桩的桩端承载性能的方式，本申请无需对浆液施加过高的压力，无疑大大降低了施工要求，节省了高压注浆设备昂贵的使用费用，极大地降低了施工成本。

实施例2：

本申请实施例公开一种微型钢管注浆施工工艺。参照图4，与实施例1的不同之处在于：

封板6活动设置在中空锤5下端，封板6靠近中空锤5的一侧连接有牵引件81，中空锤5上端设有用于实现牵引件81在中空锤5中升降的调节组件。

此时封板6可以采用一整块设置，也可以采用多块设置。且封板6可以直接以一端铰接在中空锤5下端、也可以完全脱离中空锤5设置；牵引件81可以为铰接在封板6上的连杆，也可以为与封板6固定的钢丝绳等。

其中，调节组件设为固接在中空锤5上端的调节筒91，调节筒91内穿设有一端与牵引件81固接的调节杆92，调节杆92侧壁固接有锁定杆93，调节筒91侧壁贯穿开设有沿其轴向的调节槽94，调节筒91上贯穿开设有与调节槽94连通的锁槽95，锁槽95和调节槽94均与锁定杆93滑移适配。当锁定杆93滑动至位于最上方的锁槽95中时，封板6与中空锤5下端面抵紧；当锁定杆93滑动至调节槽94底部时，封板6与中空锤5下端之间具有间隙。

本实施例中以封板6设置一个、封板6脱离中空锤5设置、且牵引件81为钢丝绳作为实施原理展示。

采用上述设置后，当需要填料时，转动调节杆92使得锁定杆93自最上方的锁槽95中脱出，此时调节杆92跟随牵引件81在中空锤5中下降，活动设置在中空锤5上的封板6下移使得封板6与中空锥之间具有间隙，此时中空锤5中的填料落入桩孔1中；填料添加完成后，再提拉调节杆92使得锁定杆93滑入最上方的锁槽95中，以使牵引件81在中空锤5中上升并带动封板6上移以对中空锤5下端开口进行封闭，能有效避免在施工过程中封板6在中空锤5上的晃动现象。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：包括以下步骤：

S1.地质勘察，对待施工地区进行地质勘察，选定合适的下桩区域；

S2.布桩设计，根据设计要求承载力要求在下桩区域设计合适的桩位、桩深和布桩数量；

S3.钻孔，在所述桩位处钻孔至设计标高形成桩孔（1）；

S4.插管，在所述桩孔（1）中插入钢管体（2）至所述桩孔（1）底部；

S5.填料压实，向所述钢管体（2）内分次填入填料，并将填料压实形成挤密头（3）；

S6.注浆，在所述钢管体（2）中下注浆管，密封所述钢管体（2）与所述注浆管间的间隙，并向所述钢管体（2）中注入水泥浆至设计标高。

2.根据权利要求1所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述步骤S5中压实填料时采用中空锤（5）进行压实，所述中空锤（5）底部活动设置有多个封板（6），多个所述封板（6）共面面积大于所述中空锤（5）下端开口面积；

所述中空锤（5）上设有用于驱使所述封板（6）封闭/开启所述中空锤（5）下端开口的启闭结构。

3.根据权利要求2所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述中空锤（5）下端固接有多个沿其径向的轴杆（71），所述封板（6）铰接于所述轴杆（71）上，所述启闭结构包括一端与所述封板（6）固接、另一端与所述中空锤（5）或所述轴杆（71）固接的弹力件；

所述弹力件具有驱使所述封板（6）朝靠近所述中空锤（5）的方向翻转的趋势。

4.根据权利要求3所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述弹力件为扭转弹性件（72），所述扭转弹性件（72）套设于所述轴杆（71）上且一端与所述封板（6）固接、另一端与所述轴杆（71）固接。

5.根据权利要求3所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述弹力件为线性弹性件（73），所述线性弹性件（73）一端与所述封板（6）固接、另一端与所述中空锤（5）内壁固接。

6.根据权利要求2所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述封板（6）活动设置在所述中空锤（5）下端，所述封板（6）靠近所述中空锤（5）的一侧连接有牵引件（81），所述中空锤（5）上端设有用于实现所述牵引件（81）在所述中空锤（5）中升降的调节组件。

7.根据权利要求2-6任一项所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述封板（6）上设置有加强肋（61）。

8.根据权利要求2-6任一项所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述封板（6）背离所述中空锤（5）的一侧设有突刺（62）。

9.根据权利要求2-6任一项所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：在所述桩位中进行所述步骤S5施工时，所述桩位与上一完成所述步骤S5施工的所述桩位应间隔至少一个所述桩位间距。

10.根据权利要求9所述的一种微型钢管注浆施工工艺，其特征在于：所述中空锤（5）完成所述步骤S5施工后即转移至下一可施工的所述桩位，完成所述步骤S5施工的所述桩位进行所述步骤S6施工。

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