注浆式微型钢管桩及注浆加固方法

摘要

本发明涉及一种注浆式微型钢管桩，包括钢管，所述钢管侧壁上沿轴向设有若干组有间隔的出浆孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶封闭圈。所述每一个出浆孔组由处于同一水平面上的均匀分布的若干出浆孔组成。本发明同时还公开了该钢管桩的注浆加固方法。本发明加固效果明显，能够从多方面提高被加固体的竖向承载力及边坡稳定性，可有效减少不均匀性沉降的发生，同时兼具施工干扰小、无污染、施工工艺简单和造价低等特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构工程技术，尤其是一种注浆式微型钢管桩及注浆加固方法。

背景技术

随着科学技术的发展，工程中提高竖向承载力的技术手段愈发多样、合理。常用的技 术手段有：强夯法、复合地基法、竖向承载桩法、注浆法等，不同的技术手段适应于不同 的工程阶段和地质条件。对于已建成道路出现的路基沉陷、边坡失稳、桥头跳车等病害， 常用的技术手段存在加固周期长、施工难度大、重复性浪费多、加固手段单一等不足。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种注浆式微型钢管桩及注浆加固 方法，其加固效果明显，能够从多方面提高被加固体的竖向承载力及边坡稳定性，可有效 减少不均匀性沉降的发生，同时兼具施工干扰小、无污染、施工工艺简单和造价低等特点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种注浆式微型钢管桩，包括钢管，所述钢管侧壁上沿轴向设有若干组有间隔的出浆 孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶封闭圈。

所述每一个出浆孔组由处于同一水平面上的均匀分布的若干出浆孔组成。

一种注浆式微型钢管桩注浆加固方法，步骤如下：

1)钻孔

钻孔至设计要求深度，根据设计采用的钢管直径确定开孔孔径，要求钻孔垂直，钻孔 后立即下钢管(可以采用花钢管)，以免出现塌孔；对于易塌孔地段可选用跟管钻机；

2)钢管加工

根据加固需要确定钢管长度，长度不够时采用焊接进行连接，钢管要求对接平整；结 合袖管注浆方法对钢管进行加工，根据设计注浆管提升高度，确定钢管出浆孔组的间距， 每组出浆孔组位均匀打若干个出浆孔，然后钢管外套橡胶封闭圈封住出浆孔；

3)桩体材料灌注，结合袖管注浆方法进行灌注，包括以下步骤：

a.封孔

孔口顶部钢管与孔壁之间用水泥砂浆封孔；

b.制浆

浆液根据设计要求，选用纯水泥浆液或者水泥粉煤灰浆液，浆液水灰按质量比采用 0.5-0.55(其中，对于纯水泥浆液是指水的质量比水泥的质量；对于水泥粉煤灰浆液是指水的 质量比水泥的质量+粉煤灰的质量)，搅拌要均匀；

c.注浆

将注浆芯管插入钢管内，待步骤a的封孔泥浆凝固后，根据注浆孔分序施工要求，在 钢管插入带封孔器的注浆管至预定灌浆段，自下而上分段注浆；

d.终孔

灌浆压力逐级达到设计压力或吸浆量小于5L/min，注浆压力稳定20分钟后即可终止灌 浆。

所述步骤1)中钻孔的孔位偏差控制在±2cm以内，孔径偏差控制在±1cm以内，孔内沉 渣厚度不大于20cm，钻孔深度不小于设计孔深，不得大于设计钻孔深度0.2m，孔斜率＜1％。

所述步骤3)a中孔口封孔深度为1.0-1.5m。

所述步骤3)c中分段长为0.4-0.6m，施工中注浆压力水泥浆液0.2-0.5MPa。

本发明主要是通过微型钢管桩的竖向承载作用、注浆体的挤密填充作用、水泥浆劈裂 硬化夹层的复合骨架作用对路基进行加固处理。包括：微型钢管桩和袖阀管注浆技术。

本发明的加固机理：通过压力注浆，注浆体水平劈裂后能够极大的提高桩体的侧向摩 阻力。通过对桩体底部的压力注浆，不仅可增加土体的密实度和承载能力，而且在压力注 浆条件下，能够形成一定的端部扩大基础，可极大的提高桩体的端部承载力。

袖阀管注浆其过程非常复杂，实质是利用流体传压的特性，通过渗流场与应力场流固 耦合的结果。注浆的浆液在土中的流动过程分成三个阶段，鼓泡压密阶段、劈裂流动阶段 和被动土压力阶段。刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在注 浆孔附近，形成球形泡挤压土体；当压力达到土体起劈压力时，浆液在地层中产生劈裂流 动。劈裂注浆加固土体是先压密后劈裂，边劈裂，边渗透的动态注浆过程。

注浆的作用：

①浆液通过钢管上预设的出浆孔，使钢管内外侧注满浆体，形成微型钢管桩，凝固体 微型钢管柱对加固路基或建筑物地基岩土体起到螺栓连接及骨架作用，达到提高地基整体 性及稳定性的目的；

②通过对土体软弱面的劈裂作用，形成水泥浆硬化夹层，不仅能够提高加固路基的整 体力学强度，还能作为水平方向的帷幕，阻隔毛细水的上升；

③对加固路基起到挤密、填充的作用；

④通过压力注浆可极大的提高微型钢管桩的桩侧摩阻力和桩端阻力。

此外，由于注浆后地基中小主应力增加，而大主应力基本上不变，因此降低了最大剪 应力，而平均法向应力和抗剪强度却都得以增加。

本发明加固效果明显，能够从多方面提高被加固体的竖向承载力及边坡稳定性，可有 效减少不均匀性沉降的发生，同时兼具施工干扰小、无污染、施工工艺简单和造价低等特 点。

附图说明

图1是本发明加固方法示意图；

图2是本发明加固效果示意图；

其中1.注浆管，2.钢管，3.封孔，4.橡胶封闭圈，5.出浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1-2所示，一种注浆式微型钢管桩，包括钢管2，所述钢管2侧壁上沿轴向设有多 组有间隔的出浆孔组，每一组出浆孔组的外部均套有橡胶封闭圈4。所述每一个出浆孔组由 处于同一水平面上的均匀分布的四个出浆孔5组成。

注浆式微型钢管桩注浆加固方法如下：

(1)微型钢管桩技术

1)技术要点：

①钻孔

钻孔至设计要求深度，开孔孔径75-127mm，根据设计采用的钢管2直径确定，要求钻 孔垂直，孔位偏差控制在±2cm以内，孔径偏差控制在±1cm以内，孔内沉渣厚度不大于20cm， 钻孔深度不小于设计孔深，不得大于设计钻孔深度0.2m，孔斜率＜1％，钻孔后立即下钢管， 以免出现塌孔；对于易塌孔地段可选用跟管钻机。

②钢管加工

根据加固需要确定钢管2长度，长度不够时采用焊接进行连接，钢管2要求对接平整； 结合袖管注浆技术对钢管2进行加工，根据设计注浆管提升高度，确定钢管出浆孔间距， 每孔位打四个孔，孔径5-8mm，然后钢管外套橡胶封闭圈4封住出浆孔5。

③桩体材料灌注，结合袖阀管注浆技术。

2)加固机理

通过压力注浆，注浆体水平劈裂后能够极大的提高桩体的侧向摩阻力。通过对桩体底 部的压力注浆，不仅可增加土体的密实度和承载能力，而且在压力注浆条件下，能够形成 一定的端部扩大基础，可极大的提高桩体的端部承载力。

(2)袖阀管注浆技术

1)技术要点：

①封孔

孔口顶部钢管与孔壁之间用水泥砂浆封孔3，孔口封孔3深度一般1.0-1.5m。

②制浆

岩土体灌浆材料种类繁多，目前应用最普遍的是水泥系列浆液。水泥系列浆液具有强 度高、耐久性好、价格低、对环境污染小以及注浆工艺简单等优点。浆液根据设计要求， 可以选用纯水泥浆液，也可以采用水泥粉煤灰浆液，浆液水灰质量比采用0.5-0.55(对于纯 水泥浆液是指水的质量比水泥的质量；对于水泥粉煤灰浆液是指水的质量比水泥的质量+粉 煤灰的质量)，搅拌要均匀。

③注浆

插入注浆芯管待封闭泥浆凝固后(一般需1-2d时间)，根据注浆孔分序施工要求，在钢 管内插入带封孔器的注浆管1至预定灌浆段，自下而上分段注浆，分段长为0.4-0.6m。施工 中注浆压力水泥浆液0.2-0.5MPa。

④终孔

灌浆压力逐级达到设计压力或吸浆量小于5L/min，注浆压力稳定20分钟后即可终止灌 浆。

2)加固机理

袖阀管注浆其过程非常复杂，实质是利用流体传压的特性，通过渗流场与应力场流固 耦合的结果。注浆的浆液在土中的流动过程分成三个阶段，鼓泡压密阶段、劈裂流动阶段 和被动土压力阶段。刚开始注浆，浆液所具备的能量不大，不能劈裂地层，浆液聚集在注 浆孔附近，形成球形泡挤压土体；当压力达到土体起劈压力时，浆液在地层中产生劈裂流 动。劈裂注浆加固土体是先压密后劈裂，边劈裂，边渗透的动态注浆过程。

注浆的作用：

①浆液通过钢管上预设的出浆孔，使钢管内外侧注满浆体，形成微型钢管桩，凝固体 微型钢管柱对加固路基或建筑物地基岩土体起到螺栓连接及骨架作用，达到提高地基整体 性及稳定性的目的；

②通过对土体软弱面的劈裂作用，形成水泥浆硬化夹层，不仅能够提高加固路基的整 体力学强度，还能作为水平方向的帷幕，阻隔毛细水的上升；

③对加固路基起到挤密、填充的作用；

④通过压力注浆可极大的提高微型钢管桩的桩侧摩阻力和桩端阻力。

此外，由于注浆后地基中小主应力增加，而大主应力基本上不变，因此降低了最大剪 应力，而平均法向应力和抗剪强度却都得以增加。