本發(fā)明涉及橋梁施工技術領域，具體涉及一種鋼管樁樁底預加載裝置及方法。

背景技術：

粉細砂及中細砂地層是橋梁承載管樁的常見承載地層，雖然粉細砂及中細砂地層本身具有很高的地勘端阻力值，但若在該類地層施工過程中實施取土步驟，極易擾動土層，被擾動后土層應力得到釋放，導致實際端阻力值遠遠小于地勘端阻力值；若樁內不取土，則無法在樁端形成閉塞效應，不能提供樁端承載力，樁基下沉量很大，無法滿足工程需要。

因此，出于安全考慮，目前在該地層下進行鋼管樁樁基設計時，鋼管樁的極限端阻力設計取值一般很小或忽略不計，遠遠小于地勘端阻力值(通常為8～12MPa，甚至更高)。這樣就導致該地層本身具有高的地勘阻力值不能被有效利用，只能通過增加樁長、樁徑及樁基數(shù)量的手段來滿足設計承載力的要求，從而導致工程造價大幅增加，不利于成本節(jié)約。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種鋼管樁樁底預加載裝置及方法，可使鋼管樁在超細密實粉砂結構地層中的實際極限端阻力達到地勘端阻力值，從而大幅提高樁端極限承載力。

為達到以上目的，本發(fā)明采取的技術方案是：

一種鋼管樁樁底預加載裝置，包括：

設于所述鋼管樁內的壓漿管架；

多組壓漿管回路，所述壓漿管回路固設于所述壓漿管架上，每組壓漿管回路的出口均設有第一壓力表和第一球閥；

套設于所述壓漿管回路底部的壓漿套件，所述壓漿套件上開有豎直向下的孔；

注漿分流器，所述注漿分流器包括一個進漿口和多個出漿口，每個所述出漿口均安裝有一第二球閥，所述出漿口與所述壓漿管回路一一對應且相互連接，所述進漿口與一壓漿機相連。

在上述技術方案的基礎上，所述壓漿管回路與所述鋼管樁中心呈兩組同心圓均勻對稱布置。

在上述技術方案的基礎上，所述壓漿機的出口處設置有第二壓力表。

在上述技術方案的基礎上，所述壓漿管架上設有導向板。

在上述技術方案的基礎上，所述壓漿套件為橡皮套。

本發(fā)明還提供一種使用上述鋼管樁樁底預加載裝置的鋼管樁樁底預加載方法，該方法包括以下步驟：

S1、將鋼管樁插打至設計標高后，進行樁內取土并保留一定長度的土塞；

S2、安裝鋼管樁樁底預加載裝置；

S3、向鋼管樁內澆筑混凝土；

S4、混凝土初凝后，使用壓漿機對壓漿管回路泵入水，用于形成壓漿時水泥漿注入界面的通路；

S5、對土塞和混凝土塞之間的界面注入水泥漿。

在上述技術方案的基礎上，所述步驟S5具體包括以下步驟：

S501、拌和水泥漿；

S502、使用壓漿機對壓漿管回路泵入水泥漿，直至壓漿管回路內壓力達到設計壓力值；

S503、關閉所有壓漿管回路出漿口處的第一球閥，打開注漿分流器出漿口處的第二球閥；

S504、設定壓漿機的最大注漿壓力為設計壓力值；

S505、啟動壓漿機，使水泥漿通過注漿分流器的每個出漿口同時注入所有壓漿管回路。

在上述技術方案的基礎上，在進行步驟S505時，設定壓漿機的最大注漿壓力后，壓漿機自動調節(jié)注漿速率，使所有壓漿管回路中壓力維持在設計壓力值，并保持一定時間。

在上述技術方案的基礎上，在步驟S4完成后，等待6小時，重復一次步驟S4，再進行步驟S5。

在上述技術方案的基礎上，每個所述壓漿管回路的進漿口處均設有第三球閥，在所述步驟S5后，關閉所有壓漿管回路的第三球閥和第一球閥，直至水泥漿終凝。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的鋼管樁樁底預加載方法通過在樁內土層和混凝土層間注入水泥漿，使鋼管樁在超細密實粉砂結構地層中的實際極限端阻力達到地勘端阻力值，從而大幅提高樁端極限承載力。

(2)本發(fā)明的鋼管樁樁底預加載裝置結構簡單、易于組裝使用，有效降低了工程造價，節(jié)約了施工成本。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中樁底預加載裝置中一組壓漿管回路的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例中樁底預加載裝置的結構俯視圖；

圖3為本發(fā)明實施例中樁底預加載裝置中壓漿管路布置示意圖。

圖中：1-壓漿管回路，7-壓漿套件，8-鋼管樁，9-土塞，10-混凝土塞，11-界面，12-壓漿管架，13-導向板，14-壓漿機，15-第二壓力表，16-注漿分流器，17-第一球閥，18-第一壓力表，19-第二球閥，20-第三球閥。

具體實施方式

以下結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參見圖1、圖2所示，本發(fā)明實施例提供一種鋼管樁樁底預加載裝置，包括：

設于所述鋼管樁8內的壓漿管架12；

多組壓漿管回路1，所述壓漿管回路1固設于所述壓漿管架12上，每組壓漿管回路12的出口均設有第一壓力表18和第一球閥19；

套設于所述壓漿管回路1底部的壓漿套件7，所述壓漿套件7上開有豎直向下的孔；

注漿分流器16，所述注漿分流器16包括一個進漿口和多個出漿口，每個所述出漿口均安裝有一第二球閥17，所述出漿口與所述壓漿管回路1一一對應且相互連接，所述進漿口與一壓漿機14相連。

所述壓漿管回路1與所述鋼管樁8中心呈兩組同心圓均勻對稱布置。

所述壓漿機14的出口處設置有第二壓力表15。

所述壓漿管架12上設有導向板13。其用于各組壓漿管回路1和壓漿管架12下放時指引固定方向，便于壓漿管回路1和壓漿管架12固定到位。

所述壓漿套件7為橡皮套，壓漿套件7上包含有直徑8mm左右的小孔，孔口朝下面向土塞9，橡皮套在孔口處包裹相接觸的鋼管管壁。

一種使用上述鋼管樁樁底預加載裝置的鋼管樁樁底預加載方法，該方法包括以下步驟：

S1、將鋼管樁8插打至設計標高后，進行樁內取土并保留一定長度的土塞9；

S2、安裝鋼管樁樁底預加載裝置；

S3、向鋼管樁8內澆筑混凝土；

S4、混凝土初凝后，使用壓漿機14對壓漿管回路1泵入少量的水，用于形成壓漿時水泥漿注入界面的通路；

S5、對土塞9和混凝土塞10之間的界面11注入水泥漿。

本發(fā)明方法的設計思路為：鋼管樁插打至設計標高后，進行樁內取土并保留一定長度的土塞，土塞頂部灌注一定長度的混凝土形成柱塞。取土對土塞造成擾動，使土層應力得到釋放，從而使鋼管樁實際樁端承載力大幅小于樁端地勘極限承載力。為了使實際樁端承載力達到樁端地勘極限承載力，在取土后，在鋼管樁內下放壓漿管回路和壓漿管架。澆筑混凝土達到設計強度后，進行樁底預加載，通過壓漿管回路底部設置的壓漿套件對土塞和混凝土塞之間的界面注入水泥漿，水泥漿在界面對土塞和混凝土塞施加大的預壓力，對土塞進行全斷面預壓，使被擾動的土層固結、密實，恢復到地勘端阻力值。

參見圖3所示，所述步驟S5可具體包括以下步驟：

S501、拌和水泥漿；

S502、使用壓漿機14對壓漿管回路1泵入水泥漿，直至壓漿管回路1內壓力達到設計壓力值；

S503、關閉所有壓漿管回路1出漿口處的第一球閥19，打開注漿分流器16出漿口處的第二球閥17；

S504、設定壓漿機14的最大注漿壓力為設計壓力值；

S505、啟動壓漿機14，使水泥漿通過注漿分流器16的每個出漿口同時注入所有壓漿管回路1。

步驟S504中壓漿機14的最大注漿壓力值為12MPa。

在進行步驟S505時，設定壓漿機14的最大注漿壓力后，壓漿機14可自動調節(jié)注漿速率，使所有壓漿管回路1中壓力維持在設計壓力值，并持續(xù)一定時間，一般持續(xù)1.5-2.5小時。這項步驟可使樁底預加載對土塞形成的預壓力能夠保持，維持土層結構穩(wěn)定。

如圖3所示，每個所述壓漿管回路1的進漿口處均設有第三球閥20，可在所述步驟S5后，關閉所有壓漿管回路1的第三球閥20和第一球閥19，直至水泥漿終凝。這樣可使樁底預加載對土塞形成的預壓力能夠被永久鎖定，恢復的土層應力值不會釋放。

在步驟S4完成后，可等待6小時，再重復一次步驟S4，再進行步驟S5。這樣可確保泵入的水對土塞和混凝土塞間界面劈裂成功，保障后續(xù)步驟壓漿時水泥漿注入界面的通路。

本發(fā)明實現(xiàn)的條件及發(fā)明原理如下：

1.所處地層為粉細砂及中細砂結構或者孔隙率很低的類似地層結構。

2.鋼管樁土塞、混凝土塞以及鋼管樁壁三者形成密閉空間，即界面。

上述兩個條件決定了水泥漿不能大量滲透土塞土層中，不能流向樁側，只能對封閉空間，即界面進行填充，并對土塞土層進行有限滲透，有限的注漿量(通常不超過1000L)就能產(chǎn)生高的壓漿壓力，從而在界面對土塞和混凝土塞施加大的預壓力。

本發(fā)明不局限于上述實施方式，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍之內。本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現(xiàn)有技術。