钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法与流程

本发明属于桩基施工领域，具体涉及一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法。

背景技术：

钻孔灌注桩的持力层要求是较为完整的岩石层，当持力层为非岩石层时，一般采用后压浆法加固桩端地基。桩端后压浆技术是指：将注浆钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中，使得原本不良持力层，胶结成一个高强度的结合体，水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散，单桩区域内，向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长，群桩区域内，所有的浆液连成一片，使得碎石层成为一个整体，使得持力层满足结构的承载力要求。

目前，钻孔灌注桩后压浆时，存在以下问题：1)水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析；2)压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，压浆效果判断困难，不易控制，单桩压浆工期较长；3)压浆过程的压力控制繁琐，当达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，如果压浆的压力过大，会造成水泥浆离析、堵塞管道、扰动碎石层，甚至使桩体上浮。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置及方法，本发明的浆液填隙密实，注浆效率高，保证了后注浆质量。

本发明所采用的技术方案是：

一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置，包括依次连接的注浆泵、外注浆管、内注浆管和注浆器以及依次连接的真空泵、真空仓、外真空管、内真空管和负压器；注浆器上分布有注浆孔且位于碎石层内，负压器上分布有负压孔且位于砂垫层内，负压器上负压孔处覆盖有防砂布，砂垫层铺在桩底，碎石层铺在砂垫层上，内注浆管的下端连通注浆器、上端伸出桩孔后与外注浆管可拆卸连接，内真空管的下端连通负压器、上端伸出桩孔后与外真空管可拆卸连接，内注浆管和内真空管的上端均能通过管帽封闭，内注浆管、注浆器和内真空管连接在钢筋笼上，钢筋笼底端位于碎石层内，外注浆管和外真空管上设有阀门，真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件。

进一步地，注浆器为环形注浆管，环形注浆管由注浆管段拼接而成，内注浆管通过三通与两侧的注浆管段连接；负压器为环形负压管，环形负压管由负压管段拼接而成，内真空管通过多通接头连接多个中间管，中间管通过三通与两侧的负压管段连接。

进一步地，一个注浆器配合有至少两个内注浆管，每个内注浆管都配合有一组外注浆管和注浆泵。

进一步地，内注浆管和内真空管采用声测钢管，外注浆管和外真空管采用钢丝波纹管，注浆器和负压器采用钢质材料，防砂布采用无纺土工布。

一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法，包括步骤：

s1、钻孔灌注桩成孔且第一次清孔后，将内注浆管、注浆器和内真空管绑在钢筋笼上，内注浆管的下端连通且连接注浆器，注浆器上分布有注浆孔，内真空管的下端连通且连接负压器，负压器上分布有负压孔且负压孔处覆盖有防砂布，内注浆管和内真空管的上端通过管帽封闭；

s2、先向桩孔内投填第一道砂垫层，然后下放钢筋笼，然后依次投填第二道砂垫层和碎石层，使负压器位于砂垫层内，注浆器和钢筋笼底端位于碎石层内，内注浆管和内真空管的上端位于桩孔外；

s3、第二次清孔且钻孔灌注桩浇筑并养护一定时间后，先取下内注浆管和内真空管上端的管帽，然后内注浆管通过外注浆管连接至注浆泵，内真空管通过外真空管和真空仓连接至真空泵，外注浆管和外真空管上设有阀门，真空泵和真空仓之间设有阀门和真空度检测件；

s4、桩身混凝土达到一定强度后，关闭注浆泵及注浆泵下游的阀门，打开真空泵及真空泵下游的阀门，桩底逐渐形成负压，桩底的水及空气在负压下排至真空仓储存，当真空度检测件检测到真空度处于一定范围时，关闭真空泵及真空泵下游的阀门，打开注浆泵及注浆泵下游的阀门，调整注浆压力、流速和水灰比，进行高压注浆，浆液在桩底负压和高压注浆的双重作用下，将桩周及桩底范围土体填隙密实，压入碎石层并与桩端土体结合，提高桩端承载力和侧壁摩阻力，当注浆量达到要求时，停止注浆。

进一步地，在步骤s1中，在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下，成孔深度比设计钻深多一个砂垫层的厚度。

进一步地，在步骤s4中，当发生包括注浆量不满足要求、注浆管路堵塞、桩底浆液堵塞在内的注浆困难时，打开真空泵及真空泵下游的阀门，控制合理的真空度，利用桩底增加的负压协助高压注浆。

进一步地，注浆器为环形注浆管，环形注浆管由注浆管段拼接而成，内注浆管通过三通与两侧的注浆管段连接；负压器为环形负压管，环形负压管由负压管段拼接而成，内真空管通过多通接头连接多个中间管，中间管通过三通与两侧的负压管段连接。

进一步地，一个注浆器配合有至少两个内注浆管，每个内注浆管都配合有一组外注浆管和注浆泵。

进一步地，内注浆管和内真空管采用声测钢管，外注浆管和外真空管采用钢丝波纹管，注浆器和负压器采用钢质材料，防砂布采用无纺土工布。

本发明的有益效果是：

本发明通过桩底抽真空的办法，排除桩底、桩周的水气，减少了桩端后注浆时不利因素，浆液填隙密实，提高了注浆效果，即提高了桩体承载能力；利用真空泵提供的桩底负压和注浆泵的正压，在正负压强双重作用，浆液高效压入碎石层并于桩端土体结合，提高了后注浆效率，即减少了单桩后注浆时间，缩减了工期；由于压浆管堵塞、桩底浆液堵塞、注浆困难情况不可避免，单纯依靠桩外正压注浆，极易造成桩体破坏，通过桩底部增设负压的形式，不仅可有效调控注浆压力，还可以有效解决管体堵塞问题，即保证了后注浆质量。

附图说明

图1是本发明实施例中钻孔灌注桩真空辅助后压浆装置的工作示意图。

图2是本发明实施例中内注浆管和注浆器的连接示意图。

图3是本发明实施例中内真空管和负压器的连接示意图。

图4是本发明实施例中负压器的示意图。

图5是本发明实施例中负压管段与防砂布的连接示意图。

图中：1-注浆泵；2-外注浆管；3-真空泵；4-外真空管；5-管帽；6-内注浆管；7-钢筋笼；8-注浆器；9-负压器；10-桩孔壁；11-内真空管；12-碎石层；13-砂垫层；14-真空仓；15-真空度检测件；16-阀门；17-注浆管段；18-注浆孔；19-三通；20-多通接头；21-负压管段；22-负压孔；23-中间管；24-防砂布。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

一种钻孔灌注桩真空辅助后压浆方法，如图1所示，包括步骤：

s1、钻孔灌注桩成孔——施工过程控制孔深、孔径和垂直度，由于需在桩底设置砂垫层13，在明确持力层土质特性且不影响桩承载能力的前提下，成孔深度比设计钻深多一个砂垫层13的厚度，本实施例的砂垫层13厚度为20～30cm。

s2、第一次清孔——对桩孔进行清洁，将钻孔中残渣清理。

s3、将内注浆管6、注浆器8和内真空管11绑扎固定于钢筋笼7内侧，避免外力破坏作用，内注浆管6的下端连通且连接注浆器8，注浆器8位于钢筋笼7底端，注浆器8上分布有注浆孔18，本实施例中注浆孔18的孔径10mm、间距50mm，内真空管11的下端连通且连接负压器9，负压器9上分布有负压孔22且负压孔22处覆盖有防砂布24，本实施例中负压孔22的孔径10mm、间距10mm，内注浆管6和内真空管11的上端通过管帽5封闭。

s4、先向桩孔内投填第一道砂垫层13，然后下放钢筋笼7，然后依次投填第二道砂垫层13和碎石层12，使负压器9位于砂垫层13内，注浆器8和钢筋笼7底端位于碎石层12内，本实施例中，注浆器8位于负压器9上方50cm，内注浆管6和内真空管11的上端外露地面50cm，两道砂垫层13厚度共20～30cm，碎石层12厚50cm。

s5、第二次清孔，钻孔灌注桩浇筑并养护5～7天。

s6、先取下内注浆管6和内真空管11上端的管帽5，然后内注浆管6通过外注浆管2连接至注浆泵1，内真空管11通过外真空管4和真空仓14连接至真空泵3，外注浆管2和外真空管4上设有阀门16，真空泵3和真空仓14之间设有阀门3和真空度检测件15。

s7、后注浆加固——桩身混凝土达到设计要求的65％～75％后，关闭注浆泵1及注浆泵1下游的阀门16，打开真空泵3及真空泵3下游的阀门16，桩底逐渐形成负压，桩底的水及空气在负压下排至真空仓14储存，当真空度检测件15检测到真空度达到-0.8～-2mpa时，关闭真空泵3及真空泵3下游的阀门16，打开注浆泵1及注浆泵1下游的阀门16，调整注浆压力为2～6mpa、流速为50～100l/min和水灰比平均0.6，进行高压注浆，浆液在桩底负压和高压注浆的双重作用下，将桩周及桩底范围土体填隙密实，压入碎石层12并与桩端土体结合，提高桩端承载力和侧壁摩阻力；

当发生注浆量不满足要求、注浆管路堵塞、桩底浆液堵塞等注浆困难时，打开真空泵3及真空泵3下游的阀门16，控制合理的真空度，利用桩底增加的负压协助高压注浆。

s8、注浆量达到设计要求后，停止注浆，并对其检测验收，验收合格后，进行下一桩基施工。

如图1所示，在本实施例中，一个注浆器8配合有两个内注浆管6，每个内注浆管6都配合有一组外注浆管2和注浆泵1，内注浆管6的个数可以根据实际需要设置，选用两个以上，保证供浆均匀。

如图2至图4所示，在本实施例中，注浆器8为环形注浆管，环形注浆管由注浆管段17拼接而成，内注浆管6通过三通19与两侧的注浆管段17连接；负压器9为环形负压管，环形负压管由负压管段21拼接而成，内真空管11通过多通接头20连接多个中间管23，中间管23通过三通19与两侧的负压管段21连接，中间管23优选均匀分布，中间管23的个数可以根据实际需要设置。

如图5所示，在本实施例中，防砂布24采用无纺土工布，包裹在负压管段21上并绑扎固定。

在本实施例中，内注浆管6和内真空管11优选声测钢管，外注浆管2和外真空管4优选钢丝波纹管，注浆器8和负压器9优选钢质材料。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

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