一种狭小空间集束式注浆钢管桩基础加固结构及方法与流程

本发明涉及既有建筑的加固，具体涉及到一种狭小空间集束式注浆钢管桩基础加固结构及方法。

背景技术：

1、建筑物受服役年限增长、上部荷载调整、周边基坑开挖等外部因素影响，基础易出现过大沉降或不均匀沉降，进而影响结构安全与正常使用，需开展基础加固以控制沉降变形。

2、现阶段既有建筑基础加固多通过增设桩基分担上部荷载，沉桩方式以锚杆静压、机械加压、锤击为主，针对老旧砖木建筑、历史文物保护建筑、轻型砌体房屋，或是周边管线密集、施工场地受限的建筑基础加固工程，常会遇到不具备基础开挖条件、大型机具进场困难、建筑自重不足以提供压桩反力、施工易扰动周边土体及管线等问题，常规锚杆静压桩、机械静压桩、管底锤击桩等手段均难以适用。

3、同时，目前的多数加固工艺需要开挖土体浇筑托换梁、承台或施工基槽，若拟加固建筑紧贴相邻构筑物、无开挖工作面则无法实施，且整体施工工序烦琐，狭小场地内交叉作业效率偏低，无法满足场地狭小常规工艺不具备施工条件、不具备基础开挖条件对原有建构筑物地坪有保护要求或修复有困难、上部自重不足的老旧建构筑、轻质建构筑综合加固需求。

4、基于此，本专利提出一种适配狭小空间集束式注浆钢管桩基础加固结构及配套施工工艺，可实现窄空间、无反力作业，施工对周边环境扰动程度更低，最大限度减少对原有建筑地坪的破坏。

技术实现思路

1、针对现有加固技术存在的各类短板，本发明提出一种集束式注浆钢管桩基础加固结构及配套施工工艺，可在狭小场地内，仅做小范围引孔作业，无需大型施工机具，同时大幅降低施工对周边土体、原有结构的扰动，完成既有建（构）筑物桩基托换加固，特别适用于古旧建筑、历史保护建筑、轻质砖木房屋以及无整体钢筋混凝土底板的砌体建筑基础加固工程。具体方案如下：

2、一种狭小空间集束式注浆钢管桩基础加固结构，用于既有建筑的基础加固，基础下方依次为基础垫层、持力层，加固结构包括：

3、沉桩孔，自地面向下延伸贯穿基础、基础垫层；

4、集束式注浆钢管桩，置于所述沉桩孔内部并向下延伸至持力层，所述集束式注浆钢管桩包括多根集中设置在同一个所述沉桩孔内的微型钢管桩，所述微型钢管桩沿轴向的管壁上开设有至少一个定位出浆孔；

5、进一步的，注浆孔可于一根微型桩不同标高位置开设，亦或于不同的微型桩不同标高位置开设；

6、注浆包裹体，由经所述定位出浆孔向外扩散的浆液固化而成，所述注浆包裹体包裹所述沉桩孔内的多根微型钢管桩并与周边土体胶结为整体竖向承重构件为基础提供加固；

7、碎石填筑层，填筑于所述沉桩孔内且向上延伸至所述基础的顶面标高。

8、进一步的，置于同一个所述沉桩孔内的微型钢管桩的数量为2～5根，多根所述微型钢管桩在沉桩孔的横截面上呈对称或等间距布置。

9、进一步的，各所述微型钢管桩内部灌注有胶凝材料；且位于顶部的所述微型钢管桩上端设置有向外延伸的桩顶抗剪钢筋。

10、进一步的，还包括：

11、基底深层注浆管，底端延伸至所述基础下方的原状土体，由所述基底深层注浆管注入微膨胀快凝注浆材料于基础垫层底部形成基底加固体，以排出地下水并起到固结作用；

12、基础浅层注浆管，底端预埋于所述沉桩孔内的碎石填筑层中，由所述基础浅层注浆管注入微膨胀快凝注浆材料充盈所述碎石填筑层形成桩顶增强体，以排出沉桩孔内的地下水并起到固结作用。

13、进一步的，还包括定位注浆管，所述定位注浆管设置于所述微型钢-管桩内部，定位注浆管的浆液通过所述定位出浆孔向外扩散形成所述注浆包裹体；

14、所述微型钢管桩内部设有多根所述定位注浆管，多根所述定位注浆管分别连通有一所述定位出浆孔；或者，

15、多根微型钢管桩均设有一定位出浆孔且不同微型钢管桩的定位出浆孔所处标高不同，在微型钢管桩内设有与定位出浆孔连的定位注浆管；或者，

16、所述微型钢管桩内部设有一根所述定位注浆管，所述定位注浆管的外壁设置有止浆装置，止浆装置由环设于定位注浆管的上下两片环形钢板橡胶塞组成，两片环形钢板橡胶塞间隔分布，定位注浆管侧壁开设有位于两片环形钢板橡胶塞之间的侧壁注浆孔，所述定位注浆管能够沿所述微型钢管桩内部上下移动以将侧壁注浆孔与任一所述定位出浆孔连通，以实现分层定位注浆。

17、同时本发明还提供了一种狭小空间集束式注浆钢管桩基础加固结构的施工方法，包括以下步骤：

18、s1、定位放样与引孔：在既有建筑基础位置放样标记沉桩孔坐标，采用钻孔设备竖向开孔至基础垫层底部，形成所述沉桩孔；

19、s2、微型钢管桩沉放：在单个所述沉桩孔内，分批将多根所述微型钢管桩沉入至设计持力标高；

20、s3、桩侧定位注浆：通过各所述微型钢管桩上的定位出浆孔加压注浆，浆液扩散固化形成所述注浆包裹体，将多根所述微型钢管桩及桩间土胶结为整体；

21、s4、桩内灌芯：自桩顶向各所述微型钢管桩内部灌注胶凝材料充盈内腔；

22、s5、分层封孔与基底加固：在所述沉桩孔及基础底部区域填筑碎石，并通过预埋的注浆管注入注浆材料充盈碎石间隙及基底脱空区域，固化形成封孔加固结构。

23、进一步的，步骤s2中，所述微型钢管桩根据现场施工净高分节沉入，上下相邻节段之间采用套管焊接密封接长形成整根管桩；

24、多根所述微型钢管桩分批沉入所述沉桩孔，每根微型钢管桩的顶部均安装所述桩顶抗剪钢筋。

25、进一步的，步骤s3中，采用下述方式之一进行桩侧定位注浆：

26、方式一：利用预埋于所述微型钢管桩内部的多根不同长度的定位注浆管，每根定位注浆管分别连通有一定位出浆孔以分别向对应高度的定位出浆孔注浆；

27、方式二：根据注浆位置，在不同的微型钢管桩内部不同标高位置设置定位出浆孔，利用预埋于每根微型钢管桩内部与定位出浆孔相连的定位注浆管进行分层定位注浆；

28、方式三：将带有止浆装置的定位注浆管伸入所述微型钢管桩内部，通过移动所述定位注浆管使所述止浆装置密封位于目标定位出浆孔的上下两侧后进行分段注浆。

29、进一步的，步骤s5具体包括：

30、s51、预埋注浆管：将基底深层注浆管底端延伸至基础垫层下方原状土体，将基础浅层注浆管底端延伸至基础所处标高；

31、s52、碎石填筑：向所述沉桩孔及基础下方区域投放碎石，填筑高度至所述基础顶面标高，使所述桩顶抗剪钢筋伸入碎石层中；

32、s53、分层封孔注浆：通过所述基础浅层注浆管注入微膨胀快凝注浆材料排出沉桩孔内地下水，固结沉桩孔内碎石形成桩顶增强体，以及，通过所述基底深层注浆管注入微膨胀快凝注浆材料排水、固结基底碎石于基础垫层底部形成基底加固体。

33、进一步的，步骤s3所述注浆包裹体和步骤s4所述桩内灌芯所采用的材料可根据基础环境和承载力要求等，选用纯水泥浆、水泥砂浆或微膨胀快凝型注浆材料中的一种或多种。

34、本发明的技术优点如下：

35、1）采用2～5根小直径微型钢管桩集中成组布设于同一沉桩孔内，替代传统单根大直径桩，显著降低沉桩侧摩阻力，仅需小型设备在低压条件下即可完成沉桩作业，有效解决轻型建筑自重不足无法提供压桩反力以及狭小空间大型设备无法进场的难题；多根微型桩经注浆后胶结为整体受力体，同时兼顾较高的整体承载力与良好的变形控制能力。

36、2）通过桩身预留的定位出浆孔及配套定位注浆管实现分层精准注浆，使分散的微型钢管桩与周边土体胶结形成集束式承重构件；同时设置双层预埋注浆管，分别完成桩孔封闭与基底脱空区域填充，消除因基底积水或空洞引发的附加沉降，并大幅减少外部大面积土方开挖需求。

37、3）施工仅需在地面进行小范围引孔，无需大面积墙体开凿与基槽开挖，小直径桩挤土效应微弱，振动及泥浆污染少，显著降低对周边建筑、管线及原有结构的开裂与变形风险，真正实现低扰动微创加固。

38、4）成套工序采用定位注浆、分步桩内灌芯与分层封孔相结合：桩内灌芯提升单桩刚度，桩侧注浆形成整体受力，最后分层填筑碎石、设置抗剪钢筋并采用微膨胀快凝材料封孔，简化了传统现浇托梁、承台等多道湿作业，缩短养护工期，提升狭小场地施工效率并节约建材。