一种灌注桩分布式注浆系统的制作方法

1.本发明涉及桩基后注浆技术领域，具体地，涉及一种灌注桩分布式注浆系统。


背景技术：

2.桩基础是一种被广泛使用的深基础，相比浅基础，具有高承载、低变形等特点。桩基础类型多样，按照施工方式可以分为钻孔灌注桩、打入桩等，其中钻孔灌注桩可以施工形成大直径、长桩长等大型桩基，被广泛用于大型建筑基础。对于大直径长灌注桩，桩基施工难免会产生一些不利影响，例如孔底沉渣、孔壁软化等现象，对灌注桩的承载性能造成巨大的不利影响，除了提高施工工艺以及施工管理外，如何针对性的处理上述问题是本领域重要的问题。
3.桩基后注浆是处理灌注桩施工引发的沉渣、孔壁软化问题的重要方法，已开展了大量的工程实践运用，但是目前的应用技术仍存在一些问题：桩基的桩端注浆和桩侧注浆一般需要单独的注浆管，导致钢筋笼内注浆管线复杂；桩侧注浆通过注浆管顶部压入浆液实现，无法精确的对某一深度桩侧土体进行注浆处理，并且目前的方法无法保证桩侧注浆沿桩长均匀分布，更无法实现可控的差异化注浆施工；注浆管、注浆头根据桩基定制，涉及复杂的现场施工，影响工程工期。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种灌注桩分布式注浆系统。
5.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种灌注桩分布式注浆系统，包括：注浆管、三通管道、侧注浆头、转接头、下注浆头、注浆作业头；所述转接头的一端与注浆管的底部通过螺纹连接，所述转接头的另一端与下注浆头通过螺纹连接，所述注浆管通过三通管道与侧注浆头进行螺纹连接，所述注浆作业头设置于注浆管中，所述注浆作业头上设有侧出浆口。
6.进一步地，所述下注浆头包括：下注浆管道、下护罩、护底、弹性膜，所述护底设置于下注浆管道的底部，所述下注浆管道的侧面上设有下护罩，所述下护罩内部的下注浆管道上设有开孔，开孔处的下注浆管道上设有弹性膜。
7.进一步地，所述侧注浆头上设有侧护罩，所述侧护罩内部的侧注浆头的侧壁上设有开孔，开孔处的侧注浆头处设有弹性膜，所述侧注浆头的端部设有封底圆盘。
8.进一步地，进行桩底注浆时，将注浆作业头下放至注浆管的底部；进行桩侧注浆时，将注浆作业头的侧出浆口提升至于侧注浆头平齐。
9.进一步地，所述注浆作业头包括：中管、上锁定段、下锁定段、单向阀、浆液输入管，所述中管的顶部与浆液输入管连接，所述中管的上部设有上锁定段，所述中管的底部与下锁定段固定连接，位于上锁定段、下锁定段之间的中管上设有单向阀，位于单向阀下方的中管上设有侧出浆口。
10.进一步地，所述上锁定段中的中管分为上段中管和下段中管，所述上锁定段包括：
上顶板、锁定块、箍带、压力室、顶头、支撑柱、底托、中间盘；所述压力室的顶部与上段中管连接，所述压力室的底部与下段中管连接，所述上顶板贯穿上段中管，所述上顶板与压力室固定连接，所述压力室具有活塞侧壁，所述顶头、底托由上之下依次贯穿下段中管，所述活塞侧壁的底部与顶头连接，所述底托与中管通过中间盘固定连接，所述锁定块沿顶头的外围周向分布，所述锁定块的中部上设有环形开孔，孔内设有箍带，所述支撑柱的一端与上顶板的底部固定连接，且支撑柱的另一端贯穿锁定块上的环形开孔后与底托固定连接。
11.进一步地，所述底托与锁定块通过底托密封膜连接，所述底托与中间盘通过中间盘密封膜连接。
12.进一步地，所述下锁定段包括：下底盘、振动器、撑杆、弹簧、弹性袋、底锥、液压通道，所述下底盘的底部四周与沿圆周分布的撑杆的一端连接，所述撑杆的另一端与弹性袋连接，相对的撑杆通过弹簧连接，所述弹性袋的底部与底锥连接，所述下底盘内设有振动器，所述液压通道的一端固定于下底盘上，所述液压通道的另一端伸入弹性袋中。
13.进一步地，所述液压通道与压力管连接，所述振动器与线缆连接。
14.进一步地，所述下底盘的顶部与中管的底部固定连接。
15.与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明灌注桩分布式注浆系统中的注浆管与下注浆头之间、注浆管与侧注浆头之间通过螺纹连接，可在预制厂规格化制造，易于拼接组合，便于现场工程施工，有助于减少施工投入；本发明中的注浆作业头的上锁定段通过液压推动机械方式扩张顶靠注浆管内壁，具有承载稳定性高，可为注浆施工提供较大的施工反力的特点；本发明的注浆作业头上采用单向阀控制中管注浆压力，实现了中管出浆口初始压力大的特点，进而令注浆液进入更远处桩侧土体，形成更大的加固范围；本发明中注浆作业头的下锁定段采用弹性袋膨胀的方式与注浆管内壁相接触，泄压后收缩后体积较小，减少提升阻力、提高桩段注浆施工效率，并且下底盘设置有振动器，可将注浆头中部残余注浆液振动抖落，防止注浆施工头提升时卡住注浆管。本发明的灌注桩分布式注浆系统适用于钻孔灌注桩后注浆施工，在一根注浆管内同时实现对桩端以及不同深度桩侧土体的加固处理，结合注浆头的提升下降和注浆量控制，可以有效提升桩基不同位置注浆的均匀性并且可以开展不同深度差异化注浆，显著提高桩基承载力。
附图说明
16.图1为本发明灌注桩分布式注浆系统的结构示意图；图2为本发明中上锁定段在灌注桩分布式注浆系统中的俯视图；图3为本发明中下锁定段在灌注桩分布式注浆系统中的俯视图；其中，1 注浆管；2 三通管道；3 侧护罩；4 侧注浆头；5 线缆；6 压力管；8 中管；9上顶板；10 锁定块；11 箍带；12 压力室；13 活塞侧壁；14顶头；15支撑柱；16 底托；17 底托密封膜；18中间盘；19中间盘密封膜；20 单向阀；21 侧出浆口；22浆液输入管；23 下底盘；24 振动器；25撑杆；26 弹簧；27 底锥；28 弹性袋；29 转接头；30 下护罩；31下注浆头； 32 护底。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的技术方案作进一步地解释说明。
18.如图1为本发明灌注桩分布式注浆系统的结构示意图，该灌注桩分布式注浆系统包括：注浆管1、三通管道2、侧注浆头4、转接头29、下注浆头31、注浆作业头；转接头29的一端与注浆管1的底部通过螺纹连接，转接头29的另一端与下注浆头31通过螺纹连接，注浆管1通过三通管道2与侧注浆头4进行螺纹连接，注浆作业头设置于注浆管1中，注浆作业头上设有侧出浆口21。本发明的注浆管1与下注浆头31之间、注浆管1与侧注浆头4之间通过螺纹连接，易于拼接组合，便于现场工程施工。本发明的灌注桩分布式注浆系统在进行桩底注浆时，将注浆作业头下放至注浆管1的底部，即可进行桩底注浆；在进行桩侧注浆时，将注浆作业头的侧出浆口21提升至于侧注浆头4平齐，即可进行桩侧注浆。
19.本发明的下注浆头31包括：下注浆管道、下护罩30、护底32、弹性膜，护底32设置于下注浆管道的底部，下注浆管道的侧面上设有下护罩30，下护罩30内部的下注浆管道上设有开孔，开孔处的下注浆管道上设有弹性膜。本发明中的护底32为锥形盘，方便在注浆管1中提升或下降，防止与注浆管1的内壁发生卡碰。本发明通过设置下护罩30，防止外侧土压力直接作用于弹性膜上，影响出浆效果，通过设置弹性膜，防止在注浆前杂物进入下注浆管道中，并且在注浆作业头出浆压力的作用下，使得弹性膜扩张，从而使浆液压出；该处注浆施工完成后，泄去注浆压力、弹性膜回缩并重新封堵住开孔，本发明中下护罩30、下注浆管道开孔以及覆盖开孔的弹性膜可根据实际需求布置多个。
20.本发明的侧注浆头4上设有侧护罩3，侧护罩3内部的侧注浆头4的侧壁上设有开孔，开孔处的侧注浆头处设有弹性膜，侧注浆头4的端部上设有封底圆盘。本发明通过设置侧护罩3，防止外侧土压力直接作用于弹性膜上，影响出浆效果，通过设置弹性膜，防止在注浆前杂物进入下注浆管道中，并且在注浆作业头出浆压力的作用下，使得弹性膜扩张，从而使浆液压出；该处注浆施工完成后，泄去注浆压力、弹性膜回缩并重新封堵住开孔。可根据桩侧注浆深度需求，在注浆管1上不同高度处设置侧注浆头4。满足不同深度的桩侧注浆需求。
21.本发明的注浆作业头包括：中管8、上锁定段、下锁定段、单向阀20、浆液输入管22，中管8的顶部与浆液输入管22连接，中管8的上部设有上锁定段，中管8的底部与下锁定段固定连接，位于上锁定段、下锁定段之间的中管上设有单向阀20，位于单向阀20下方的中管上设有侧出浆口21。需要进行桩底注浆时，将注浆作业头下放至注浆管1的底部，将上锁定段扩张顶靠注浆管1的内壁，使得注浆液由侧出浆口21流出时，流向下注浆头31中，实现桩底注浆；需要进行桩侧注浆时，将注浆作业头的侧出浆口提升至与侧注浆头的位置平齐处，将上锁定段与下锁定段同时扩张顶靠注浆管1的内壁，使得注浆液由侧出浆口21流出时，流向侧注浆头4中，实现桩侧注浆。本发明的注浆作业头上采用单向阀控制中管注浆压力，实现了中管出浆口初始压力大的特点，进而令注浆液进入更远处桩侧土体，形成更大的加固范围。
22.如图2为本发明中上锁定段在灌注桩分布式注浆系统中的俯视图，上锁定段中的中管分为上段中管和下段中管，上锁定段包括：上顶板9、锁定块10、箍带11、压力室12、顶头14、支撑柱15、底托16、中间盘18；压力室12的顶部与上段中管连接，压力室12的底部与下段中管连接，上顶板9贯穿上段中管，上顶板9与压力室12固定连接，压力室12具有活塞侧壁13，顶头14、底托16由上之下依次贯穿下段中管，活塞侧壁13的底部与顶头14连接，底托16与中管8通过中间盘18固定连接，锁定块10沿顶头14的外围周向分布，锁定块10的中部上设
有环形开孔，孔内设有箍带11，支撑柱15的一端与上顶板9的底部固定连接，且支撑柱15的另一端贯穿锁定块10上的环形开孔后与底托16固定连接。本发明中的顶头14下移，推动锁定块10进行径向平移；顶头14上移后，锁定块10在箍带11的作用下，径向收缩。本发明的底托16与锁定块10通过底托密封膜17连接，底托16与中间盘18通过中间盘密封膜19连接，本发明中的底托密封膜17、中间盘密封膜19通过螺栓连接的方式与底托16连接，分别密封锁定块10移位、中管8移位形成的缝隙。本发明中的上锁定段通过液压推动机械方式扩张顶靠注浆管1内壁，具有承载稳定性高，可为注浆施工提供较大的施工反力的特点。
23.如图3为中下锁定段在灌注桩分布式注浆系统中的俯视图，本发明的下锁定段包括：下底盘23、振动器24、撑杆25、弹簧26、弹性袋28、底锥27、液压通道，下底盘23的顶部与中管8的底部固定连接，下底盘23的底部四周与沿圆周分布的撑杆25的一端连接，撑杆25的另一端与弹性袋28连接，相对的撑杆25通过弹簧26连接，弹性袋28的底部与底锥27连接，下底盘23内设有振动器24，液压通道的一端固定于下底盘23上，液压通道的另一端伸入弹性袋28中。本发明中的液压通道与压力管6连接，振动器24与线缆5连接。本发明中注浆作业头的下锁定段采用弹性袋28膨胀的方式与注浆管内壁相接触，泄压后收缩后体积较小，减少提升阻力、提高桩段注浆施工效率，并且下底盘设置有振动器24，可将注浆头中部残余注浆液振动抖落，防止注浆施工头提升时卡住注浆管。
24.本发明的工作过程具体为：注浆管1通过转接段29连接下注浆头31，通过侧注浆段2连接侧注浆头4，将组装完成后的注浆管1连接至钢筋笼，并随钢筋笼下放至桩孔中。待桩身混凝土灌注并初凝后，开始进行压浆施工。将注浆作业头下放至注浆管1底部、转接段29上端，将浆液输入管22连接至压浆泵，使用压浆泵向中管8内压浆，压力室12中的压力增大，使得顶头14下移并推动锁定块10外移扩张，待锁定块10牢靠顶靠注浆管1内壁后，注浆液压力超出单向阀20的出浆阈值后注浆液从侧出浆口21压出，并经转接段29从下注浆头31压出、进入桩底沉渣及局部软弱土层。桩底施工完成后，抽吸中管8内的注浆液，此时压力室12内的压力减小，使得顶头14上移并推动锁定块10内缩、脱离注浆管1的内壁。提升注浆作业头，并打开振动器24，令中部注浆残余液下落，当注浆作业头的侧出浆口21与侧注浆头4所在位置平齐时，停止提升，关闭振动器24，打开压浆泵向中管8内压浆，令顶头14下移并推动锁定块10外移扩张，待锁定块10牢靠顶靠注浆管1的内壁；将压力管6与液压泵相连，使用压力管6下接的液压通道对弹性袋28进行加压，令下部弹性袋28的侧壁顶靠注浆管1的内壁，继续加大中管8内浆液压力，令注浆液压力超出单向阀20的出浆阈值后注浆液从侧出浆口21压出，实现对桩侧土体的压浆加固处理。施工完成后，使用液压泵对弹性袋28进行泄压施工，令弹性袋28侧壁收缩、脱离注浆管1的内壁，抽吸中管8内的注浆液，令顶头14上移并推动锁定块10内缩、脱离注浆管1的内壁，打开振动器24，令中部注浆残余液下落，并提升注浆施工头。继续桩侧注浆施工直至全部完成注浆作业。
25.本发明的灌注桩分布式注浆系统适用于钻孔灌注桩后注浆施工，在一根注浆管内同时实现对桩端以及不同深度桩侧土体的加固处理，结合注浆头的提升下降和注浆量控制，可以有效提升桩基不同位置注浆的均匀性并且可以开展不同深度差异化注浆，显著提高桩基承载力。
26.以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的
普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。