一种桩基复合式注浆装置及其施工方法与流程

本发明涉及桩基施工，尤其涉及一种桩基复合式注浆装置及其施工方法。

背景技术：

1、现有公开发表的论文《浅谈钻孔灌注桩桩端封闭式压力注浆施工》四川建材.2008年第3期施工技术，其中阐述了钻孔灌注桩桩端压力注浆桩是指钻孔灌注桩在成桩后，通常通过预埋在桩身的注浆管利用压力作用，将能固化的浆液(诸如，纯水泥浆、或水泥砂浆、或加外加剂及掺合料的水泥浆、或超细水泥浆、或化学浆液等)，经桩端的预留压力注浆装置(诸如，预留压力注浆室、或预留承压包、或预留注浆空腔、或预留注浆通道、或预留的特殊的注浆装置等)均匀地注入桩端地层；视浆液性状、土层特性和注浆参数等不同条件、压力浆液对桩端沉渣、土层、中风化与强风化基岩、桩端虚土及桩端附近的桩周土层起到渗透、填充、置换、劈裂、压密及固结或多种形式的组合等不同作用，改变其物理力学性能及桩与岩、土之间的边界条件，消除虚土隐患，从而提高桩的承载力以及减少桩基的沉降量。

2、现有公开发表的论文《桩侧注浆技术在预应力砼管桩加固中的应用——兼谈瑞华高科技电子工业园(厦门)有限公司电子厂房工程》（南昌高专学报2006年第4期（总第65期）），预制桩的承载力是由桩侧摩阻力和桩尖端阻力构成的，桩径和桩长一定时，若在沉桩完成后用一定的施工工艺来增加桩周摩阻力和桩端直径，这不仅能满足承载力的要求，还能满明显降低工程成本。对这部分偏短的桩采取桩侧钻孔注浆对砂层进行渗透加固式挤密加固。注浆施工工艺流程为：钻机安装定位、注浆孔成孔、安放一次及二次注浆管、搅拌机、注浆泵安装、一次注浆封孔、二次高压注浆，桩侧注浆提高桩端阻力，大幅提高桩侧摩阻力，提高桩土的整体性。

3、现有公开发表的发明专利《人工挖孔和全套管工法灌注桩底安装橡胶囊（腔）后注浆技术》（申请公布号 cn 109056716 a）技术方案为：灌注桩成孔利用人工挖孔或全套管工法，成孔过程不使用泥浆护壁，钢筋笼上绑扎注浆管，钢筋笼底部安装钢板，钢板底面安装橡胶囊，注浆管穿过钢板与橡胶囊相连通。用上述工法成孔后，将钢筋笼下到孔底，然后开始灌注混凝土，桩身强度满足要求后，通过注浆管向桩底橡胶囊压力注浆。

4、现有公开发表的发明专利《桩底注浆腔及使用方法与灌注桩体及其施工方法》（申请公布号 cn 110896646 a）技术方案为：公开了一种桩底注浆腔及使用方法与灌注桩体及其施工方法，桩底注浆腔，包括：注浆胶囊，具有内部填充有浆液以承载桩体的膨胀状态，以及内部中空的收缩状态；注浆管与所述注浆胶囊的内腔相连通，向所述注浆胶囊内注浆；固定板，所述注浆胶囊设置在所述固定板上，所述固定板上设有与容置孔底部相连通，供所述容置孔内的泥浆和/或沉渣穿过所述固定板的通过孔。以解决现有技术中具有注浆胶囊的灌注桩在钻孔灌注桩施工过程中，导致孔壁坍塌和沉渣超标，严重影响施工质量的问题。

5、《浅谈钻孔灌注桩桩端封闭式压力注浆施工》，采用桩端开式注浆，其注浆压力、注浆量与注浆效果无法控制，容易浪费浆液。

6、《桩侧注浆技术在预应力砼管桩加固中的应用——兼谈瑞华高科技电子工业园(厦门)有限公司电子厂房工程》，采用桩侧开式注浆，其注浆压力、注浆量难以控制，注浆效果相对较差。

7、《人工挖孔和全套管工法灌注桩底安装橡胶囊（腔）后注浆技术》，采用桩端闭式注浆技术，相当于在桩端放置大块孤石，以此提高桩基承载力，减小桩基长度。

8、《桩底注浆腔及使用方法与灌注桩体及其施工方法》，采用桩端闭式注浆技术，使用内部中空的环状钢板胶囊，解决现有技术中具有注浆胶囊的灌注桩在钻孔灌注桩施工过程中，导致孔壁坍塌和沉渣超标，严重影响施工质量的问题。提高桩基承载力，减小桩基长度。

9、目前提高桩基承载力、减小桩基长度多采用桩端、桩侧联合开式后注浆方法以及桩端复合式注浆方法，前者注浆量、注浆压力及注浆效果难以有效控制，后者可以大幅提高桩端承载力，但对桩侧摩阻力提高相对较小。缺乏一种桩侧注浆量、注浆压力及注浆效果可控、桩侧摩阻力大幅提高，有效减小桩基长度的方法。

10、因此，需要研发出一种桩基复合式注浆装置及其施工方法来解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种桩基复合式注浆装置及其施工方法。

2、本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

3、一种桩基复合式注浆装置，包括：

4、竖向闭式注浆管；竖向闭式注浆管轴向安装在桩基孔洞内；

5、多组水平向闭式注浆管；多组水平向闭式注浆管沿着竖向闭式注浆管的长度方向间隔设置，每组水平向闭式注浆管包括至少一根的水平向闭式注浆管，水平向闭式注浆管的第一端与竖向闭式注浆管连通；

6、多个弹性储浆囊；多个弹性储浆囊安装在桩基的钢筋笼的外侧且靠近桩基孔洞的桩基侧壁设置，多个弹性储浆囊沿着竖向闭式注浆管的长度方向间隔设置，每组水平向闭式注浆管中的至少一根的水平向闭式注浆管的第二端与一个弹性储浆囊内部连通；

7、多根竖向开式注浆管；多根竖向开式注浆管均竖向设置在桩基孔洞内；

8、多根水平向开式注浆管；每根竖向开式注浆管均与多根相互间隔的水平向开式注浆管的第一端连通，水平向开式注浆管的第二端靠近桩基孔洞的桩基侧壁设置。

9、一种桩基复合式注浆装置的施工方法，包括以下步骤：

10、s1、在竖向开式注浆管中注入水泥浆，进行桩侧及桩端第一次开式注浆，并保持一定注浆压力、注浆量与注浆时间；水泥浆破坏桩周泥皮，与桩周泥皮、桩周土层形成树根状水泥浆脉；桩侧及桩端第一次开式注浆结束后，在竖向开式注浆管顶部设置止浆塞；

11、s2、在竖向闭式注浆管中注入水泥浆，进行桩侧闭式注浆，并保持一定注浆压力、注浆量与注浆时间；弹性储浆囊在注浆压力下产生膨胀，随着浆液凝固形成不规则水泥浆结石，同时把第一次开式注浆压入的水泥浆向桩周外侧挤压，使得水泥浆和泥皮、桩周土层形成水泥土，水泥土外侧形成压密土，桩侧闭式注浆结束后，在竖向闭式注浆管顶部设置止浆塞；

12、s3、打开竖向开式注浆管顶部止浆塞，在竖向开式注浆管中再次注入水泥浆，进行桩侧及桩端第二次开式注浆，并保持一定注浆压力、注浆量与注浆时间；桩侧水泥浆在弹性储浆囊限制及注浆压力作用下向桩周劈裂、渗透，水泥土范围进一步扩大，树根状水泥浆脉进一步扩展，压密土范围变大，桩端处水泥浆在注浆压力作用下与浮渣、孔底扰动土结合形成水泥土，桩端水泥土外侧在挤压作用下形成压密土，同时压密土中形成树根状水泥浆脉，树根状水泥浆脉由桩端向地底延伸；桩侧及桩端第二次开式注浆结束后，在竖向开式注浆管顶部设置止浆塞。

13、本发明的有益效果在于：

14、本技术中，桩基复合式注浆装置包含竖向闭式注浆管、水平向闭式注浆管、竖向开式注浆管、水平向开式注浆管、弹性储浆囊，桩基复合式注浆依次包含桩侧及桩端第一次开式后注浆、桩侧闭式后注浆、桩侧及桩端第二次开式后注浆，本技术在第一次开式后注浆后采用桩侧闭式后注浆，闭式后注浆因其受限于弹性储浆囊，可以有效控制其注浆方向与注浆位置、注浆压力、注浆量；

15、本技术中，通过依次进行桩侧及桩端第一次开式注浆、桩侧闭式注浆、桩侧及桩端第二次开式注浆，从桩基侧面向外侧依次形成不规则水泥浆结石、水泥土、压密土、原状土，从桩端向下方依次形成水泥土、压密土、原状土，提高了桩周土体力学性能，同时不规则水泥浆结石产生类似带肋钢筋中的钢筋肋作用，极大提高桩周土体握裹力及咬合力，大幅提高桩基侧阻力，降低桩基长度，减少桩基施工工期，大幅降低桩基工程造价。