注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法与流程

1.本发明涉及土木工程施工技术领域，尤其是一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法。


背景技术：

2.目前基坑工程立柱桩主要有两种形式：钻孔灌注桩 格构柱、钻孔灌注桩 钢管桩。这两种立柱桩采用坑底以下为钻孔灌注桩，坑底以上为格构柱或钢管桩。格构柱或钢管桩植入钻孔灌注桩中，因此钻孔灌注桩直径要求比较大，一般不小于800mm。为节约桩基成本，往往采用扩径技术将坑底以下5m范围的桩径扩大至800mm，施工工序复杂、材料消耗量大，工程造价高。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法，以解决现有基坑工程立柱桩施工工序复杂、材料消耗量大、工程造价高的问题。
4.为了达到上述目的，本发明提供了一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩，其包括：立柱桩本体和泥浆置换注浆管；
5.所述立柱桩本体包括钢管混凝土桩段，所述钢管混凝土桩段用于容置于钻孔中，所述钢管混凝土桩段的外周壁之外形成桩侧区；
6.所述泥浆置换注浆管附设于所述钢管混凝土桩段的外周壁之外，并用于向所述桩侧区注浆。
7.可选的，所述钢管混凝土桩段包括注浆挤扩装置，所述注浆挤扩装置位于所述钢管混凝土桩段的底部。
8.可选的，所述注浆挤扩装置包括束浆袋，所述束浆袋贴附于所述钢管混凝土桩段的外周壁的外侧。
9.可选的，所述注浆挤扩装置还包括注浆管，所述注浆管附设于所述钢管混凝土桩段的外周壁之外并与所述束浆袋连接，用于向所述束浆袋注浆以形成水泥浆挤扩段。
10.可选的，所述立柱桩本体还包括钢管混凝土立柱段，所述钢管混凝土立柱段用于与基坑的多个支撑装置连接。
11.可选的，所述钢管混凝土立柱段与所述钢管混凝土桩段一体设置。
12.为解决上述技术问题，本发明还提供了一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法，应用于如上所述的注浆挤扩钢管混凝土立柱桩；所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法包括：
13.在地面钻进以形成钻孔，对所述钻孔进行清孔；
14.将注浆挤扩装置安装在所述钢管混凝土桩段的钢管的底部；
15.将所述钢管混凝土桩段的钢管、所述注浆挤扩装置以及泥浆置换注浆管植入所述钻孔中；
16.在所述钢管混凝土桩段的钢管的内部安装混凝土灌注导管，并进行二次清孔；
17.通过所述混凝土灌注导管向所述钢管混凝土桩段的钢管的内部灌注混凝土，同时，通过所述泥浆置换注浆管向桩侧区注浆；
18.待所述桩侧区的水泥浆养护完成后，通过注浆管向束浆袋注浆以在所述钢管混凝土桩段的底部形成水泥浆挤扩段。
19.可选的，所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法还包括：
20.将所述基坑的多个支撑装置架设于钢管混凝土立柱段。
21.可选的，所述桩侧区的水泥浆的养护时间为不小于48h。
22.可选的，利用注浆泵通过所述注浆管向所述束浆袋注浆。
23.综上所述，在本发明提供的注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法中，所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩包括立柱桩本体和泥浆置换注浆管；所述立柱桩本体包括钢管混凝土桩段，所述钢管混凝土桩段用于容置于钻孔中，所述钢管混凝土桩段的外周壁之外形成桩侧区；所述泥浆置换管附设于所述钢管混凝土桩段的外周壁之外，并用于向所述桩侧区注浆。所述钢管混凝土桩段包括注浆挤扩装置，所述注浆挤扩装置位于所述钢管混凝土桩段的底部。
24.如此配置，通过泥浆置换注浆管向桩侧区注浆，增加了钢管混凝土桩段的侧阻力；同时，通过注浆挤扩装置进行注浆挤扩，使得钢管混凝土桩段的侧阻力进一步提高；另一方面，利用钢管代替了钢筋笼，减少了制作钢筋笼这一工序，节省了材料，降低了工程造价；此外，混凝土灌注与桩侧注浆能够同时进行，提高了施工效率。
附图说明
25.图1是传统立柱桩的示意图；
26.图2是本发明实施例的钢管混凝土桩段注浆前的示意图；
27.图3是本发明实施例的钢管混凝土桩段注浆后的示意图；
28.图4是本发明实施例的立柱桩本体注浆后的示意图；
29.图5是本发明实施例的施工方法中的步骤s1的示意图；
30.图6是本发明实施例的施工方法中的步骤s2的示意图；
31.图7是本发明实施例的施工方法中的步骤s3的示意图；
32.图8是本发明实施例的施工方法中的步骤s4的示意图；
33.图9是本发明实施例的施工方法中的步骤s5的示意图；
34.图10是本发明实施例的施工方法中的步骤s6的示意图。
35.其中，附图标记为：
36.1-立柱桩本体；2-泥浆置换注浆管；3-钻孔；4-桩侧区；5-支撑装置；6-钢管立柱；7-钻孔灌注桩；10-钢管混凝土桩段；20-钢管混凝土立柱段；100-注浆挤扩装置；1001-束浆袋；1002-注浆管；1003-水泥浆挤扩段。
具体实施方式
37.为使本发明的目的、优点和特征更加清楚，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且未按比例绘制，仅用以方
便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。此外，附图所展示的结构往往是实际结构的一部分。特别的，各附图需要展示的侧重点不同，有时会采用不同的比例。
38.如在本说明书中所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”包括复数对象，术语“或”通常是以包括“和/或”的含义而进行使用的，术语“若干”通常是以包括“至少一个”的含义而进行使用的，术语“至少两个”通常是以包括“两个或两个以上”的含义而进行使用的，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者至少两个该特征，“一端”与“另一端”以及“近端”与“远端”通常是指相对应的两部分，其不仅包括端点，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。此外，如在本说明书中所使用的，一元件设置于另一元件，通常仅表示两元件之间存在连接、耦合、配合或传动关系，且两元件之间可以是直接的或通过中间元件间接的连接、耦合、配合或传动，而不能理解为指示或暗示两元件之间的空间位置关系，即一元件可以在另一元件的内部、外部、上方、下方或一侧等任意方位，除非内容另外明确指出外。术语“上”、“下”、“顶”、“底”通常是按重力方向进行排布的相对位置关系；术语“竖向、竖直方向”通常是指沿重力方向，其一般垂直于地面，“水平向、水平面方向”通常是沿平行于地面的方向；对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本说明书中的具体含义。
39.本发明的目的在于提供一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法，以解决现有基坑工程立柱桩施工工序复杂、材料消耗量大、工程造价高的问题。
40.以下参考附图进行描述。
41.发明人发现，如图1所示，在现有的传统立柱桩中，采用的是上柱下桩两段式，基坑底以上为格构柱或钢管立柱6，基坑底以下为钻孔灌注桩7，在施工过程中，需要将钢管立柱6内置于钻孔灌注桩7中，增加了搭接材料的消耗量，同时，钢筋笼和格构柱的加工工作量大，现场施工环节增多，造成工程造价的提高。
42.基于上述研究，请参考图2至图4，本实施例提供一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩，其包括：立柱桩本体1和泥浆置换注浆管2；所述立柱桩本体1包括钢管混凝土桩段10，所述钢管混凝土桩段10用于容置于钻孔3中，所述钢管混凝土桩段10的外周壁之外形成桩侧区4；所述泥浆置换注浆管2附设于所述钢管混凝土桩段10的外周壁之外，并用于向所述桩侧区4注浆。需要说明的，钢管混凝土桩段10采用钻孔植入和注浆挤扩工艺施工，在图2至图4示出的示范例中，桩侧区4是指钢管混凝土桩段10的钢管的外周壁与钻孔3的孔壁之间形成的间隙，在另一些示范例中，钢管混凝土段10的施工工艺也可以是其他行之有效的方式，桩侧区4的位置范围也可以包括桩侧土体，本发明对此不限。本领域技术人员可以理解的，钻孔3开设在地面，其直径大于钢管混凝土桩段10的钢管外径，以便于钢管混凝土桩段10的钢管、注浆挤扩装置100和泥浆置换注浆管2的顺利下放。
43.如此配置，通过泥浆置换注浆管2向桩侧区4注浆，增加了钢管混凝土桩段10的侧阻力；同时，利用钢管代替钢筋笼，减少了现场制作钢筋笼这一工序，优化了施工工序，节省了材料，降低了工程造价；此外，在施工过程中，混凝土灌注与桩侧注浆能够同时进行，提高了施工效率。
44.作为一种优选的实施方式，所述钢管混凝土桩段10包括注浆挤扩装置100，所述注浆挤扩装置100位于所述钢管混凝土桩段10的底部。如此配置，注浆挤扩装置100在注浆挤扩后形成水泥浆挤扩段1003，以增加钢管混凝土桩段10的侧阻力。当然在一些其他的实施例中，注浆挤扩装置100也可以位于钢管混凝土桩段的中部，本领域技术人员可根据实际情况对注浆挤扩装置100的位置进行配置，本发明对此不限。
45.进一步的，所述注浆挤扩装置100包括束浆袋1001，所述束浆袋1001贴附于所述钢管混凝土桩段10的外周壁的外侧。需要说明的，在图2至图4示出的示范例中，束浆袋1001的数量为一个，在一些其他的实施例中，束浆袋1001的数量也可以是两个或者更多，其可以沿钢管混凝土桩段10的周向均匀布置，相邻的两个束浆袋1001之间也可以相互连通，本领域技术人员可根据实际情况对束浆袋1001的数量以及排布方式进行配置，本发明对此不限。
46.更进一步的，所述注浆挤扩装置100还包括注浆管1002，所述注浆管1002附设于所述钢管混凝土桩段10的外周壁之外并与所述束浆袋1001连接，用于向所述束浆袋1001注浆以形成水泥浆挤扩段1003。如此配置，通过注浆管1002向束浆袋1001注浆，束浆袋1001向周围膨胀，一方面挤压桩侧区4的水泥浆，另一方面挤压钢管混凝土桩段10的桩侧土体，并最终向外挤扩形成水泥浆挤扩段1003，有效提高了钢管混凝土桩段10的承载效率，同时也有效缩短了桩长和缩小了桩径。
47.请参考图4，所述立柱桩本体1还包括钢管混凝土立柱段20，所述钢管混凝土立柱段20用于与基坑的多个支撑装置5连接。如此配置，立柱桩本体1包括钢管混凝土桩段10以及钢管混凝土立柱段20，钢管混凝土桩段10植入基坑底以下部分的钻孔3中，钢管混凝土立柱段20位于基坑底以上部分并与多个支撑装置5连接，避免了现有技术中，需要将格构柱或钢管立柱6植入钻孔灌注桩7中的工序，优化了施工工序，提高了施工效率。
48.请继续参考图4，所述钢管混凝土立柱段20与所述钢管混凝土桩段10一体设置。如此配置，钢管混凝土桩段10与钢管混凝土立柱段20一体设置，取消了现有技术中格构柱或钢管立柱6与钻孔灌注桩7的搭接工艺，节省材料的同时，也降低了工程造价。
49.请参考图1以及图5至图10，本实施例还提供了一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法，应用于如上所述的注浆挤扩钢管混凝土立柱桩；所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法包括：
50.步骤s1：在地面钻进以形成钻孔3，对所述钻孔3进行清孔；
51.步骤s2：将注浆挤扩装置100安装在所述钢管混凝土桩段10的钢管的底部；
52.步骤s3：将所述钢管混凝土桩段10的钢管、所述注浆挤扩装置100以及泥浆置换管2植入所述钻孔3中；
53.步骤s4：在所述钢管混凝土桩段10的钢管的内部安装混凝土灌注导管，并进行二次清孔；
54.步骤s5：通过所述混凝土灌注导管向所述钢管混凝土桩段10的钢管的内部灌注混凝土，同时，通过所述泥浆置换注浆管2向桩侧区4注浆；
55.步骤s6：待所述桩侧区4的水泥浆养护完成后，通过注浆管1002向束浆袋1001注浆以在所述钢管混凝土桩段10的底部形成水泥浆挤扩段1003。
56.需要说明的，步骤s1、步骤s2并非限制各步骤之间的执行顺序，即不限于按顺序执行，也可以不按顺序执行。在图1至图10示出的示范例中，混凝土灌注导管均未示出，本领域
技术人员可以理解的，混凝土灌注导管为一具有一定内径的圆管，其用于将混凝土注入钢管混凝土桩段10的内部，而在一些其他的实施例中，混凝土灌注导管也可以为其他具有相同作用的构件，本发明对此不限。
57.在一个可替代的示范例中，利用钻机在地面钻进以形成钻孔3；利用起重机将钢管混凝土桩端10的钢管、注浆挤扩装置100以及泥浆置换注浆管2植入钻孔3中；利用注浆泵通过泥浆置换注浆管2向桩侧区4注浆；两次清孔均可采用正循环清孔或反循环清孔的方式进行，本领域技术人员可以理解的，二次清孔的目的是为了使桩底沉渣的厚度满足规范要求。当然在一些其他的实施例中，完成上述步骤的构件均可以是其他行之有效的构件，本发明对此不限。
58.进一步的，所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩施工方法还包括：
59.步骤s7：将所述基坑的多个支撑装置5架设于钢管混凝土立柱段20。
60.需要说明的，请参考图4，当钢管混凝土桩段10的底部形成水泥浆挤扩段1003后，与其一体设置的钢管混凝土立柱段20已立设于基坑底部以上部分，此时，将多个支撑装置5架设于钢管混凝土立柱段20上，钢管混凝土立柱段20可直接将支撑装置5撑起以完成对基坑围护的支撑作用。
61.作为一种优选的实施方式，所述桩侧区4的水泥浆的养护时间为不小于48h。需要说明的，当桩侧区4的水泥浆经过不小于48h的养护时间后，其强度得到一定的提升，此时，通过注浆管1002向束浆袋1001注浆以形成水泥浆挤扩段1003，进一步提升了钢管混凝土桩段10的承载性能。
62.作为一种优选的实施方式，利用注浆泵通过所述注浆管1002向所述束浆袋1001注浆。需要说明的，这里的注浆泵需要提供高压将水泥浆通过注浆管1002注入束浆袋1001中，以挤扩桩侧区4的水泥浆层和土体，并形成水泥浆挤扩段1003。
63.综上，在本发明实施例提供的一种注浆挤扩钢管混凝土立柱桩及其施工方法中，所述注浆挤扩钢管混凝土立柱桩包括立柱桩本体和泥浆置换注浆管；所述立柱桩本体包括钢管混凝土桩段，所述钢管混凝土桩段用于容置于钻孔中，所述钢管混凝土桩段的外周壁之外形成桩侧区；所述泥浆置换注浆管附设于所述钢管混凝土桩段的外周壁之外，并用于向所述桩侧区注浆。所述钢管混凝土桩段包括注浆挤扩装置，所述注浆挤扩装置位于所述钢管混凝土桩段的底部。
64.如此配置，通过泥浆置换注浆管向桩侧区注浆，增加了钢管混凝土桩段的侧阻力；同时，通过注浆挤扩装置进行注浆挤扩，使得钢管混凝土桩段的侧阻力进一步提高；另一方面，利用钢管代替了钢筋笼，减少了制作钢筋笼这一工序，节省了材料，降低了工程造价；此外，混凝土灌注与桩侧注浆能够同时进行，提高了施工效率。
65.上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。