同步注浆静压预制桩沉桩方法

摘要

同步注浆静压预制桩沉桩方法，属于建筑领域钢筋混凝土预制桩沉桩施工技术领域，主要技术特征是：预先配制两种浆液，静压桩和注浆两步工艺同时操作；在压桩过程中同时注入侧桩注浆液，桩尖达到设计深度后，对桩端再继续注入桩端注浆液，使桩端形成注浆扩大头；本发明桩侧和桩端注液一次完成，降低施工成本，提高了施工质量；克服静压桩沉桩困难的缺点，应用该方法既能减少动态压桩阻力、提高压桩效率，还能提高后期桩侧阻力和桩端阻力，从而在保证压桩入土深度和桩身质量下，减少压桩机吨位，提高施工效率，从而扩大了静压桩的应用范围，降低工程造价。

说明书

技术领域

本发明属于建筑领域钢筋混凝土预制桩沉桩施工方法。

技术背景

钢筋混凝土预制桩及其静力压桩法因其无噪声、无振动、施工速度快、桩身质量可靠，在我国软土地区多层建筑和高层建筑中较为广泛地得到应用，近年来，随着在北方地区推广应用中，发现静压桩很难穿越河湖交互沉积相中的中等厚度砂层和硬土层，压桩力小时，桩压不下去，增大压桩力，桩身容易折断；采用目前常用的辅助沉桩方法如冲水法和掏土法，又降低了静压桩的挤密效果；当桩端进入砂层持力层时，因砂层的“强化”和“松弛”效应，加压使端阻力很高，卸载后，端阻力随之降低，这带来承载力不稳定和施工质量不易控制两大问题。有时为了克服以上缺点改用钻孔灌注桩和后压浆灌注桩，但灌注桩在砂土地层中也不容易钻进，常出现卡钻、掉钻；孔壁不易保持，容易塌孔，给灌注桩造成缩径、夹泥、离析、断桩等病害，使桩身质量无法保证；而且最主要的是灌注桩在成孔过程中，不仅无挤土效应，桩周泥皮过厚易降低桩侧阻，而且无法消除砂土液化和黄土的湿陷性；后压浆灌注桩虽然可以消除灌注桩的桩底沉渣隐患，提高灌注桩的承载力和满足变形，但灌注桩的承载力远低于桩身承载力，造成巨大的浪费。

公开号为CN1143137A的专利公开了钢筋混凝土预制桩端部注桨法，桩端到设计深度后，通过实心桩预留注桨管对桩端部压力注桨，压桩和注桨分两步进行，此方法采用的注桨压力较大，只加固桩端土，不加固桩侧土。

公开号为CN1335434A的专利公开了钢筋混凝土预制桩高压喷浆沉桩工艺，水泥浆通过管路到桩端，对桩端土体进行高压喷入，临时增大被压土体的水压力提高土体的压缩性，使桩进入到预定深度，采用的水泥浆水灰比0.25-5；桩尖的构造为厚壁管状钢管喷浆器，头部封闭圆锥状，管壁上开若干喷浆孔，注浆压力：高压0.5Mpa～50MPa，注浆压力较高，喷浆孔容易被堵塞。

发明内容

本发明的目的是提供一种同步注浆静压预制桩沉桩方法，克服静压桩沉桩困难的缺点，应用该方法既能减少动态压桩阻力、提高压桩效率，还能提高后期桩侧阻力和桩端阻力，从而在保证压桩入土深度和桩身质量下，减少压桩机吨位，提高施工效率，从而扩大了静压桩的应用范围，降低工程造价。

本发明是这样实现的：同步注浆静压预制桩沉桩方法，包括带有注浆装置的桩尖、预制桩中预埋或安装注浆导管、桩顶注浆导管通过注浆管与注浆泵相连，利用静压桩机对带有注浆装置的静压桩施压，在桩尖入土后，注浆、静压，其特征在于：

a、预先配制两种浆液：(以下原料按照重量份配制)

侧桩注浆液：水1份，水泥0.5～3份，膨润土0.1～0.2份，缓凝剂0.05份，均匀搅拌；

桩端注浆液：水1份，水泥1份；

b、静压桩和注浆两步工艺时同操作；在压桩过程中同时注入侧桩注浆液，桩尖达到设计深度后，对桩端再继续注入桩端注浆液，使桩端形成注浆扩大头；注浆压力：1MPa～5MPa。

桩尖的结构为：混凝土锥形桩尖，桩尖侧壁预留开口向上注浆孔，注浆孔出口向上与水平面夹角呈20°～25°，桩尖锥角为60°。

导浆管或预埋在实心预制桩的中心，或预埋在空心预制桩管壁内，或安装于空心预制桩空腔内。

与背景技术相比，本发明有以下有益效果：

一是将静压预制桩和注浆技术相结合，在同样压桩入土深度和桩身质量下，实现了降低沉桩时的动态贯入阻力和沉桩结束后提高桩的承载力两个目的，同时加固了桩侧土和桩端土，从而拓宽了静压桩的应用范围，提高了静压桩的效能，减少压桩机压桩吨位，降低投资，缩短工期，提高经济效益。

二是充分利用了预制桩桩身质量可靠，克服了灌注桩桩身容易出现缩颈、离析、夹泥和断桩等缺点。桩端注浆对以砂层作为持力层产生的“松弛”效应有一定的改进作用；桩侧注浆在一定程度上克服了目前静压桩常用的辅助沉桩措施——冲水法和陶土法的缺点，增强了桩间土的挤密效果，从而在一定程度上减弱桩长范围内的黄土的湿陷性和砂土液化。

三是利用浆液固化的时效特点及桩的承载特性，对桩侧和桩端采用不同配比的水泥注浆液，利用浆液的固化时效特点使桩侧注浆液凝固前具有流动性和润滑性，提高静压桩穿透砂层和硬土层的能力，满足减少沉桩阻力的目的；沉桩后，浆液凝固后的强度又比桩周土强度高很多。例如在沉桩时，注浆液采用水灰比为1∶1的水泥浆，另添加10％膨润土和适当的缓凝剂，黏度为21s，密度1.56g/cm³，初凝时间7h24min，结石率91％，14d抗压强度2.88MPa。桩端到达设计深度后，对桩端采用水灰比为1∶1纯水泥浆，继续注浆，使桩端形成扩大头，提高桩端承载力。

四是本发明桩尖为侧壁带开口向上注浆孔的混凝土桩尖，可以实现桩侧和桩端连续注浆，操作简单方便，而且不易阻塞注浆孔，使注浆可以在沉桩不同阶段得以顺利实施。桩下沉过程中，浆液可以均匀地分布在桩与桩周土之间，使桩周可以形成一个泥浆薄膜。桩到达设计深度后，使桩端可以形成包裹桩尖的扩大头。

五是本发明扩大了静压桩的应用范围，降低了工程造价，适合黄土、硬质粉质粘土、硬质粉土，粉细沙、砂砾层使用。

附图说明：

图1是同步注浆静压预制桩中心导浆施工工艺设备布置连接示意图，

图2是同步注浆静压预制桩管壁导浆施工工艺设备布置连接示意图，

图3中心导浆桩尖结构示意图，

图4中心导浆四棱锥体桩尖俯视结构示意图，

图5中心导浆圆锥体桩尖俯视结构示意图，

图6管壁导浆桩尖侧视结构示意图，

图7管壁导浆圆锥体桩尖俯视结构示意图。

具体实施方法

以下结合附图作进一步说明。图中1-预制桩，2-桩尖，3-注浆分叉管，4-注浆孔，5-箍筋，6-纵向钢筋，7-桩尖注浆套管，8-注浆管，9-注浆压力表，10-注浆泵，11-贮浆罐，12-浆液搅拌机，13-注浆导管。

实施例1：在压桩前，先配置好注浆液，

侧桩注浆液：水1份，水泥1份，膨润土0.1～0.2份，缓凝剂0.05份，均匀搅拌；

桩端注浆液：水1份，水泥1份；然后开始压桩，使静压桩机就位、调平；采用静压机将带有注浆孔2，桩尖1，和注浆导管5的预制混凝土方桩或管桩4压入地下，当桩尖压入土中1～2m后，启动注浆泵开始注侧桩注浆液，实行边注浆边压桩，在预制桩压入过程中注浆的浆液量必须能包裹桩身形成一定厚度的泥浆膜；预制桩压入到设计深度后继续压浆，桩端注浆液，直到预制桩注浆量达设计注浆量或一定压力时停止注浆，使桩端能形成一定的扩大头，注浆结束。

参照附图1、图3和图4，同步注浆静压预制桩装置有由预制桩1、桩尖2、注浆导管13、桩尖注浆套管7、注浆分叉管3、注浆孔4、注浆管8、注浆压力表9、注浆泵10、贮浆罐11、浆液搅拌机12构成。注浆导管13预埋在实心预制混凝土方桩的中心或安置在空心预制混凝土管桩的空心内腔中，注浆导管13可以采用钢管或耐压PVC管，在预制桩两端有一定的预留长度，上端依次连接注浆压力表9、注浆泵10、贮浆罐11和浆液搅拌机12。下端通过导浆分叉管3在桩尖锥壁形成注浆孔，注浆孔出口向上与水平面呈20°～25°角，导浆分叉管采用6′钢管，在桩尖平面内均匀对称分布，浇铸在锥角为60°的混凝土预制桩尖内，预制桩尖要与桩径和外形相匹配。桩尖的结构可以是图4所示四棱锥体桩尖，也可以是图5所示圆锥体桩尖。

实施例2：在压桩前，先配置好注浆液，

侧桩注浆液：水1份，水泥2份，膨润土0.1～0.2份，缓凝剂0.03份，均匀搅拌；

桩端注浆液：水1份，水泥1份；

然后开始压桩，使静压桩机就位、调平；采用静压机将带有注浆孔2桩尖1和注浆导管5的预制混凝土桩或管桩4压入地下，当桩尖压入土中1～2m后，启动注浆泵开始注浆，注入侧桩注浆液浆，实行边注浆边压桩，在预制桩压入过程中注浆的浆液量必须能包裹桩身形成一定厚度的泥浆膜；预制桩压入到设计深度后继续压浆，桩端注浆液，注入直到预制桩注浆量达设计注浆量或一定压力时停止注浆，使桩端能形成一定的扩大头，注浆结束。

参照附图2、图6和图7，注浆导管13预埋在预制混凝土管桩的管壁内，采用6′钢管，可以同时代替预制桩的纵向钢筋。三根注浆导管在注浆管壁内呈等边三角形布置，两端预留一定长度，在桩端的一侧三根导管同时向管壁圆心弯曲交于一点，点焊在一起，然后把导管继续向对侧向上弯曲，使其于垂直预制桩轴心线的平面呈20°～25°角，浇铸混凝土形成锥角为60°角的预制桩尖。