海上大直径钢管桩桩侧注浆装置及其施工方法 |
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| 申请号 | CN201610591911.5 | 申请日 | 2016-07-25 | 公开(公告)号 | CN106223341A | 公开(公告)日 | 2016-12-14 |
| 申请人 | 东南大学; | 发明人 | 龚维明; 戴国亮; 万志辉; 邓会元; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了一种海上大直径 钢 管桩桩侧注浆装置，包括管桩和固定于管桩内壁的注浆管，该注浆管的上端外接于注浆平台，该注浆管的下端与管桩壁上开设的注浆孔相连接，且该注浆孔活动密封。该海上大直径钢管桩桩侧注浆装置能有效地在钢管桩外壁与周围珊瑚礁层的空隙中填充 混凝土 ，达到提高钢管桩的承载性能、减小 基桩 沉降量和降低成本的效果；该钢管桩桩侧注浆装置经济适用，适合在施工现场安装，便于推广应用，取材简单，在施工现场由专业技术人员便可安装使用，与打桩过程同步，可有效节约工程进度，因此便于推广使用。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种海上大直径钢管桩桩侧注浆装置，其特征在于：包括管桩(1)和固定于管桩(1)内壁的注浆管(2)，该注浆管(2)的上端外接于注浆平台，该注浆管(2)的下端与管桩壁上开设的注浆孔(4)相连接，且该注浆孔(4)活动密封。 |
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| 说明书全文 | 海上大直径钢管桩桩侧注浆装置及其施工方法技术领域背景技术[0002] 随着我国经济的发展，对能源的需求日益增加，由于南海自然资源丰富，具有很高的开发价值，而南海区域几乎所有岛礁均为珊瑚礁构成。采用传统钻孔灌注桩基础，其工期长、灌浆量大，导致造价高，为了确保钻孔的稳定性，需要采取支护措施确保施工安全；钻孔灌注桩的灌浆量大，固结后将产生较大收缩，容易产生裂纹，导致承载力下降。而钢管桩相比钻孔灌注桩，其工期短、灌浆量小，因而造价低；无需事先钻孔，因而无钻孔稳定性问题，更加安全可靠；灌浆量小，却获得更高的承载力。而钻孔灌注桩钻入和钢管桩打入珊瑚礁地质中颗粒极易破碎，使其承载力降低，因此，需要采用后注浆技术提高珊瑚礁地质中基桩承载力，对于能够提高在珊瑚礁地质中的基桩承载力的施工工艺和施工方法存在迫切需要。钻孔灌注桩虽已得到广泛的应用，但由于工程造价太高，并且难以通过改进工艺来降低成本。 [0003] 因此，亟待解决上述问题。 发明内容[0004] 发明目的：本发明的第一目的是提供一种可提高钢管桩承载性能、减小基桩沉降量且大幅度降低成本的海上大直径钢管桩桩侧注浆装置。 [0005] 本发明的另一个发明目的是提供该海上大直径钢管桩桩侧注浆装置的施工方法。 [0006] 技术方案：为实现以上目的，本发明所述的一种海上大直径钢管桩桩侧注浆装置，包括管桩和固定于管桩内壁的注浆管，该注浆管的上端外接于注浆平台，该注浆管的下端与管桩壁上开设的注浆孔相连接，且该注浆孔活动密封。 [0007] 其中，所述管桩内壁上沿管桩轴心对称分布的若干注浆管组成一组注浆管组，该注浆管组内的注浆管下端分别与位于同一高度的注浆孔相连接，形成注浆层。 [0008] 优选的，所述注浆管组的数量为至少2组，且相邻注浆层之间的高度差为12～15m。 [0009] 由于海上大直径钢管桩通常都是长桩或超长桩，桩侧一般布置多组用于注浆的管道，管桩内壁每组对称均匀布置若干注浆管，钢管桩打入土体或岩石中，容易造成注浆管破坏或管路不畅通，布置多组注浆管，保证畅通管数量，从而使浆液分布更均匀，注浆量满足要求，从而保证注浆量。 [0012] 优选的，所述保护罩包括由槽钢和封堵该槽钢底部开口的钢板拼装形成敞口式保护罩。 [0013] 再者，该保护罩的顶部低于管桩桩顶100～300cm。管桩顶部与底部一般采用变截面厚度，由于桩顶重复受锤击力，所以管桩顶部采用加厚截面，加厚截面长度一般不小于100cm，其中保护罩设置低于桩顶主要是避免重复锤击而造成破坏。 [0014] 优选的，所述注浆孔由纽扣强磁活动密封，外力作用下，纽扣强磁可脱离注浆孔。 [0015] 进一步，所述管桩的外侧设有用于保护注浆孔的外护板，该外护板与注浆孔之间形成一定的空隙，在该空隙内填充泡沫、生化棉或炭化过滤棉，且所述外护板的侧面上开设至少一个出浆孔。泡沫、生化棉或炭化过滤棉的孔隙比普通海绵大，比普通海绵疏松，空隙内填充上述材料是为了防止打桩过程土体颗粒渗入及地下水作用使土体颗粒涌入而堵塞注浆孔；且通过室内试验表明，在压力浆液作用下泡沫、生化棉或炭化过滤棉被挤压，对注浆的影响可以忽略不计。 [0016] 本发明一种海上大直径钢管桩桩侧注浆装置的施工方法，其特征在于，包括如下步骤： [0017] (1)在管桩处于卧放状态时，将注浆管通过保护罩固定于管桩内侧壁，且注浆管对称均匀分布于管桩内壁； [0018] (2)注浆管与弯头连接形成注浆头，注浆头与预先开设的注浆孔衔接，将弯头(3)与管桩内壁的孔隙满焊； [0019] (3)采用纽扣强磁密封预先开设的注浆孔，并在管桩的外侧设置用于保护注浆孔的外护板； [0020] (4)将装有注浆管的管桩吊放至桩位，并进行打桩作业； [0021] (5)接桩焊接：预先将上方管桩中的注浆管与已打入土体或岩石中的管桩中的注浆管进行对接，对接完成后，焊接相邻管桩； [0022] (6)压水试验：通过压水试验探明并疏通注浆管； [0024] (8)使注浆管与注浆平台上的注浆设备分离，完成注浆。 [0025] 有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点： [0027] 2)通过在钢管桩桩侧注浆解决了钢管桩打入珊瑚礁地质中颗粒破碎，平均侧摩阻力大幅降低的难题，使钢管桩桩侧侧摩擦阻力增强； [0028] 3)钢管桩打入过程中注浆管置于内侧壁受到的挤压程度较置于外侧壁小，保护罩及注浆管破坏程度大大降低； [0029] 4)该钢管桩桩侧注浆装置工艺简单、操作方便，对于大直径钢管桩，内侧壁焊接保护罩较为方便，高压注浆软管与弯头连接形成注浆头，注浆头与注浆孔衔接的工艺简单； [0030] 5)该钢管桩桩侧注浆装置安全可靠，注浆孔及出浆孔设置使注浆过程中不宜堵管，提高了注浆成功率； [0032] 图1为本发明的俯视图； [0033] 图2为图1中A-A处的剖视图； [0034] 图3是图2中B-B处的局部剖视图； [0035] 图4为图2中C处的局部放大图； [0036] 图5是本发明中外护板的剖视图。 具体实施方式[0037] 下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。 [0038] 如图1和图2所示，本发明一种海上大直径钢管桩桩侧注浆装置包括管桩1和注浆管2，多条对称分布的注浆管2固定于管桩1内壁组成一组注浆管组，每组注浆管组的数量为4～8条，注浆管2一般采用高压注浆软管。该注浆管2的上端外接于注浆平台，注浆平台一般为注浆泵等其他可注浆设备。该注浆管2的下端连接有弯头3，该弯头3为扣压式接头，弯头3应确保插入注浆管的长度，并用铁丝扎紧，防止泄露。该弯头3的另一端接口与管桩1内壁固定连接，可用焊接将弯头接口与管桩内壁间的空隙焊满，以防压力浆液向管桩内侧渗漏。如图3所示，在管桩1内壁、对应弯头3接口位置处开设注浆孔4，且该注浆孔4用纽扣强磁9活动密封，该纽扣强磁9的直径大于注浆孔4的直径，外力作用下，纽扣强磁9可脱离注浆孔4，如图3所示。 [0039] 如图2所示，管桩1内壁上沿管桩轴心对称分布的若干注浆管2组成一组注浆管组，该注浆管组内的注浆管2下端分别与位于同一高度的注浆孔4相连接，形成注浆层5。注浆管组的数量为至少2组，且相邻注浆层5之间的高度差H为12～15m。由于海上大直径钢管桩通常都是长桩或超长桩，桩侧一般布置多组用于注浆的管道，管桩内壁每组注浆管组内具有对称均匀布置的若干注浆管，钢管桩打入土体或岩石中，容易造成注浆管破坏或管路不畅通，布置多组注浆管组，保证畅通管数量，从而使浆液分布更均匀，注浆量满足要求，从而保证注浆量；该钢管桩桩侧注浆装置安全可靠，注浆孔4及出浆孔11设置使注浆过程中不宜堵管，提高了注浆成功率。 [0040] 本发明管桩1内壁还设有保护罩6，该保护罩6包括由槽钢7和封堵该槽钢7底部开口的钢板8拼装形成敞口式保护罩，该保护罩6的顶部低于管桩1桩顶100～300cm。对于大直径钢管桩，内侧壁焊接保护罩较为方便，高压注浆软管与弯头连接形成注浆头，注浆头与注浆孔衔接的工艺简单。管桩顶部与底部一般采用变截面厚度，由于桩顶重复受锤击力，所以管桩顶部采用加厚截面，加厚截面长度一般不小于100cm，其中保护罩设置低于桩顶主要是避免重复锤击而造成破坏。 [0041] 该保护罩6覆盖注浆管2，可用于固定该注浆管管，利用槽钢对注浆管2进行全覆盖保护。为了便于注浆管引接至注浆平台，注浆管2的上端高于槽钢7上顶部开口处15cm～50cm。 [0042] 如图4和图5所示，管桩1的外侧设有用于保护注浆孔4的外护板10，该外护板10与注浆孔4之间形成一定的空隙，在该空隙内填充海绵或泡沫，防止土体或岩石颗粒将注浆孔堵塞。所述外护板的侧面上开设至少一个出浆孔11，在该外护板10的三个侧面上分别开设出浆孔11。该外护板10的底部为斜坡式结构，该斜坡式结构与管桩外壁采用焊接焊满。泡沫、生化棉或炭化过滤棉的孔隙比普通海绵大，比普通海绵疏松，空隙内填充上述材料是为了防止打桩过程土体颗粒渗入及地下水作用使土体颗粒涌入而堵塞注浆孔；且通过室内试验表明，在压力浆液作用下泡沫、生化棉或炭化过滤棉被挤压，对注浆的影响可以忽略不计。 [0043] 本发明一种海上大直径钢管桩桩侧注浆装置的施工方法，包括如下步骤： [0044] (1)在管桩1处于卧放状态时，将注浆管2通过保护罩6固定于管桩1内侧壁，且注浆管2对称均匀分布于管桩1内壁； [0045] (2)注浆管2与弯头3连接形成注浆头，注浆头与预先开设的注浆孔4衔接，将弯头3与管桩1内壁的孔隙满焊； [0046] (3)采用纽扣强磁9密封预先开设的注浆孔4，并在管桩1的外侧设置用于保护注浆孔4的外护板10； [0047] (4)将装有注浆管2的管桩1吊放至桩位，并进行打桩作业； [0048] (5)接桩焊接：预先将上方管桩1中的注浆管2与已打入土体或岩石中的管桩1中的注浆管2进行对接，对接完成后，焊接相邻管桩1； [0049] (6)压水试验：通过压水试验探明并疏通注浆管2； [0050] (7)注浆作业：将注浆管2的上端外接于注浆平台上的注浆设备，并通过高压注入水泥浆液； [0051] (8)使注浆管2与注浆平台上的注浆设备分离，完成注浆。 [0052] 该钢管桩桩侧注浆装置经济适用，适合在施工现场安装，便于推广应用，取材简单，在施工现场由专业技术人员便可安装使用，与打桩过程同步，可有效节约工程进度，因此便于推广使用。该海上大直径钢管桩桩侧注浆装置能有效地在钢管桩外壁与周围珊瑚礁层的空隙中填充混凝土，达到提高钢管桩的承载性能、减小基桩沉降量和降低成本的效果；通过在钢管桩桩侧注浆解决了钢管桩打入珊瑚礁地质中颗粒破碎，平均侧摩阻力大幅降低的难题，使钢管桩桩侧侧摩擦阻力增强；钢管桩打入过程中注浆管置于内侧壁受到的挤压程度较置于外侧壁小，保护罩及注浆管破坏程度大大降低。 |
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