本發(fā)明屬于施工方法領(lǐng)域，具體涉及一種用于預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工的裝置及方法。

背景技術(shù)：

樁基工程作為工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，對(duì)整個(gè)工程的質(zhì)量與經(jīng)濟(jì)效益都有著舉足輕重的影響。在樁基工程中，預(yù)應(yīng)力管樁具有施工速度快，單樁承載能力高，地層適應(yīng)性強(qiáng)，成樁質(zhì)量有保證，經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程中獲得了較為廣泛的應(yīng)用。

但是預(yù)應(yīng)力管樁在實(shí)際工程施工過程由于施工方法不當(dāng)，容易出現(xiàn)質(zhì)量隱患，往往達(dá)不到所需要的效果。大量實(shí)踐資料表明，預(yù)應(yīng)力管樁容易出現(xiàn)承載力實(shí)測(cè)值小于設(shè)計(jì)值的情況。為了有效的保證預(yù)應(yīng)力管樁的承載力滿足設(shè)計(jì)要求，可以從以下兩方面考慮：

第一，施工過程中盡量避免產(chǎn)生土塞效應(yīng)。土塞效應(yīng)是指敞口預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁過程中土體涌入管內(nèi)形成土塞。土塞效應(yīng)會(huì)在一定程度上影響預(yù)應(yīng)力管樁樁端阻力的發(fā)揮。其影響可以用土塞效應(yīng)系數(shù)λp表示，土塞效應(yīng)系數(shù)λp越大，預(yù)應(yīng)力管樁的承載力越高，而對(duì)于敞口的預(yù)應(yīng)力管樁其土塞效應(yīng)系數(shù)λp恒小于1，由此可見，土塞效應(yīng)的存在會(huì)降低預(yù)應(yīng)力管樁的承載力。

第二，開發(fā)簡(jiǎn)便高效的樁底注漿裝置和方法。樁底注漿技術(shù)是指將專門配置的漿液在高壓作用下注入樁底，對(duì)樁底附近的土層起到劈裂、滲擴(kuò)、填充、壓密、固結(jié)等作用，并結(jié)合形成一種高強(qiáng)度的新土層，從而提高樁底阻力，同時(shí)，漿液和土體共同形成擴(kuò)大的樁頭，增加了樁底的受力面積，同樣可以提高預(yù)應(yīng)力管樁的承載力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

考慮到預(yù)應(yīng)力管樁在沉樁過程中會(huì)產(chǎn)生土塞效應(yīng)，其結(jié)果引起樁端阻力無法全部發(fā)揮，降低了預(yù)應(yīng)力管樁的承載力，因此需要對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁的樁端進(jìn)行處理盡可能的避免土塞效應(yīng)；同時(shí)，考慮到對(duì)沉入指定位置的預(yù)應(yīng)力管樁進(jìn)行樁底注漿，其結(jié)果是可以提高預(yù)應(yīng)力管樁的承載力，因此需要發(fā)明一套用于預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工的裝置和方法。

解決具體技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：

預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工裝置，該預(yù)應(yīng)力管樁包括樁身和錐形樁靴，所述的錐形樁靴頂部嵌入樁身底部的樁端內(nèi)腔中，而底部呈尖角朝下的錐形；錐形樁靴中開設(shè)有豎向灌漿通道，在錐形樁靴不同高度處開設(shè)有若干條連通豎向通道和錐形樁靴外部的橫向灌漿通道；位于錐形樁靴上方的樁身內(nèi)腔中設(shè)有混凝土塊且兩者呈間隙配合，混凝土塊周向開設(shè)一條填充有膨脹水泥的環(huán)形溝槽，膨脹水泥由透水膜包裹固定于環(huán)形溝槽中；混凝土塊在豎直方向貫穿固定有第一注漿管，第一注漿管的底部出口位于混凝土塊和錐形樁靴之間的樁身內(nèi)腔中。

作為優(yōu)選，所述的第一注漿管頂部伸出混凝土塊上表面，且通過螺紋連接第二注漿管底部，第二注漿管頂部伸出樁身頂部。

作為優(yōu)選，所述的環(huán)形溝槽中的膨脹水泥遇水膨脹后，形成一個(gè)與樁身內(nèi)腔過盈配合的環(huán)體。

進(jìn)一步的，所述的第二注漿管和第一注漿管均采用硬管。

作為優(yōu)選，所述的錐形樁靴頂部與樁身底部的樁端內(nèi)腔過盈配合。

作為優(yōu)選，所述的環(huán)形溝槽有一條或平行間隔設(shè)置的多條。

作為優(yōu)選，所述的透水膜采用透水性的半透膜。

作為優(yōu)選，所述的橫向灌漿通道共4條，其中兩條靠近樁身的樁端且呈水平出漿，另兩條位于所述的錐形處，沿錐面傾斜向上出漿。

作為優(yōu)選，所述的混凝土塊的橫截面略小于樁身內(nèi)腔的橫截面。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種利用所述裝置的預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工方法，步驟如下：

步驟1、預(yù)應(yīng)力管樁沉樁之前，將錐形樁靴插裝至樁端，而后將組裝完成的預(yù)應(yīng)力管樁沉入預(yù)定位置；

步驟2、將膨脹水泥填入混凝土塊的環(huán)形溝槽中，并用透水膜包裹在膨脹水泥的表面，第二注漿管和第一注漿管通過螺紋連接，而后將整個(gè)混凝土塊放入樁身內(nèi)腔的指定位置，然后向樁身內(nèi)腔注入一定量的水，使得膨脹水泥遇水膨脹，從而將混凝土塊固定在樁身內(nèi)指定位置處；

步驟3、通過樁頂外露的第二注漿管進(jìn)行高壓注漿，漿液通過第二注漿管和第一注漿管進(jìn)入樁底后，再通過錐形樁靴的豎向灌漿通道、橫向灌漿通道進(jìn)入樁端附近的土體，從而完成預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工操作；

步驟4、完成樁底注漿施工操作后，將第二注漿管卸下，用于下一組預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿裝置的組裝和注漿施工操作。

本發(fā)明的有益效果如下：

1.在預(yù)應(yīng)力管樁樁端安裝錐形樁靴，基本阻止了沉樁過程中土體進(jìn)入管樁內(nèi)部形成土塞效應(yīng)，避免了土塞效應(yīng)對(duì)預(yù)應(yīng)力管樁承載力的影響；

2.本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套用于預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿的施工方法和裝置，可用于預(yù)應(yīng)力管樁沉入指定位置之后對(duì)樁底進(jìn)行高壓注漿，從而提高預(yù)應(yīng)力管樁的承載力；

3.預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工過程中漿液可以通過樁靴的中空通道進(jìn)入樁端附近土體中，與其結(jié)合形成一種更穩(wěn)定的土層，增大預(yù)應(yīng)力管樁的樁端阻力；

4.預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工裝置中的第二注漿管可以重復(fù)利用，能夠有效的降低施工成本。

附圖說明

圖1為錐形樁靴的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為預(yù)應(yīng)力管樁樁底施工裝置的整體裝配示意圖；

圖3為預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿裝置示意圖；

圖中：豎向灌漿通道1、橫向灌漿通道2、樁身3、第二注漿管4、第一注漿管5、混凝土塊6、環(huán)形溝槽7、膨脹水泥8、漿液9。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施步驟對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。

本發(fā)明的一種預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工裝置，包括預(yù)應(yīng)力管樁的樁身3、錐形樁靴以及樁底注漿裝置三部分。本實(shí)施例中，樁身3呈圓柱形，其內(nèi)腔橫截面也呈圓形。

如圖1所示，錐形樁靴頂部呈與樁身3內(nèi)腔相匹配的圓柱形，以便于嵌入樁身3底部的樁端內(nèi)腔中，而底部呈尖角朝下的錐形，以便于進(jìn)入土體。錐形樁靴中開設(shè)有豎向灌漿通道1，在錐形樁靴不同高度處開設(shè)有4條橫向灌漿通道2，每條橫向灌漿通道2連通豎向通道1和錐形樁靴外部，用于將豎向灌漿通道1中的漿液布入周邊土體中。本實(shí)施例中，橫向灌漿通道2共4條，其中兩條靠近樁身3的樁端且呈水平出漿，另兩條位于所述的錐形處，沿錐面傾斜向上出漿，該結(jié)構(gòu)能夠均勻地對(duì)樁端進(jìn)行注漿。

如圖2所示，錐形樁靴頂部可通過固定件或者直接過盈配合插入樁身3底部的樁端內(nèi)腔中，形成整體。位于錐形樁靴上方的樁身3內(nèi)腔中還設(shè)有混凝土塊6，混凝土塊6的作用是封堵內(nèi)腔通道，使注漿過程中漿液9只能往下流動(dòng)進(jìn)入土體。因此，混凝土塊6也采用圓柱形結(jié)構(gòu)，混凝土塊6的橫截面略小于樁身3內(nèi)腔的橫截面，兩者呈間隙配合。混凝土塊6在豎直方向貫穿固定有第一注漿管5，第一注漿管5的底部出口位于混凝土塊6和錐形樁靴之間的樁身3內(nèi)腔中，可將漿液9注入該腔室中，并通過該腔室進(jìn)入各注漿通道。第一注漿管5還用于調(diào)節(jié)混凝土塊6在樁身3內(nèi)部的高度位置?；炷翂K6周向開設(shè)一條填充有膨脹水泥8的環(huán)形溝槽7，膨脹水泥8由透水膜(最好是透水性的半透膜)包裹固定于環(huán)形溝槽7中。當(dāng)膨脹水泥8遇水膨脹后，形成一個(gè)與樁身3內(nèi)腔過盈配合的環(huán)體，由此可將混凝土塊6固定于樁身3內(nèi)，并與第一注漿管5形成一個(gè)樁底注漿裝置。環(huán)形溝槽7可以僅有一條，也可以平行間隔設(shè)置多條，具體視實(shí)際情況而定。由此，混凝土塊位置可以根據(jù)需要隨意調(diào)節(jié)，并方便地通過膨脹水泥吸水膨脹來實(shí)現(xiàn)其位置的固定。

第一注漿管5可以直接伸出樁頂進(jìn)行注漿，但考慮到注漿管道通常較長(zhǎng)，一次性使用過于浪費(fèi)，因此一般可以將第一注漿管5直接預(yù)制于混凝土塊6內(nèi)部，其頂部略高于混凝土塊6上表面，并設(shè)置螺紋旋接口。另外設(shè)置一條頂部伸出樁身3頂部的第二注漿管4，通過螺紋與第一注漿管5連接。使用時(shí)，先將兩條管道螺接，使用完畢再將第二注漿管4旋出，僅將第一注漿管5留在樁身3內(nèi)。第二注漿管4和第一注漿管5一般均采用硬管，具有一定強(qiáng)度，以方便施工操作。

另外，本實(shí)施例還提供一種基于該裝置的預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工方法，步驟如下：

步驟1、預(yù)應(yīng)力管樁沉樁之前，將錐形樁靴插裝至樁端，而后將組裝完成的預(yù)應(yīng)力管樁沉入預(yù)定位置；

步驟2、將膨脹水泥8填入混凝土塊6的環(huán)形溝槽7中，并用透水膜包裹在膨脹水泥的表面，第二注漿管4和第一注漿管5通過螺紋連接，而后將整個(gè)混凝土塊6放入樁身3內(nèi)腔的指定位置，然后向樁身3內(nèi)腔注入一定量的水，使得膨脹水泥8遇水膨脹，從而將混凝土塊6固定在樁身3內(nèi)指定位置處；

步驟3、通過樁頂外露的第二注漿管4進(jìn)行高壓注漿，漿液9通過第二注漿管4和第一注漿管5進(jìn)入樁底后，再通過錐形樁靴的豎向灌漿通道1、橫向灌漿通道2進(jìn)入樁端附近的土體，從而完成預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿施工操作；

步驟4、完成樁底注漿施工操作后，將第二注漿管4卸下，用于下一組預(yù)應(yīng)力管樁樁底注漿裝置的組裝和注漿施工操作。

本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，將錐形樁靴與預(yù)應(yīng)力管樁樁身連接成整體并沉入指定位置，能夠有效地避免沉樁效應(yīng)。方法原理簡(jiǎn)單可靠，操作簡(jiǎn)便，適用工況廣泛，受現(xiàn)場(chǎng)施工條件影響較小，可避免預(yù)應(yīng)力管樁在打入過程中的土塞效應(yīng)，提高其單樁承載力。

以上所述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一種較佳的方案，然其并非用以限制本發(fā)明。有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型。例如，混凝土塊的形狀可以根據(jù)樁身內(nèi)腔形狀進(jìn)行改變。因此凡采取等同替換或等效變換的方式所獲得的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。