高压注浆预应力管桩及施工方法与流程

1.本发明属于建筑工程中的桩基础领域，具体涉及一种预应力管桩及施工方法。


背景技术：

2.目前在建筑工程领域使用的预应力管桩，其施工速度快，综合造价低廉，已被广泛使用，但是预应力管桩外表光滑，成桩后与周边土的摩擦力小，不利于抗压或者抗拔，尤其是不利于抗拔，抗拔桩基本是靠桩与周边土的摩擦力达到抗拔目的，目前预应力管桩基础的桩底没有扩孔，其抗压及抗拔承载力都受到了限制。


技术实现要素：

3.本发明解决了上述问题，它不但提高了预应力管桩基础的抗拔承载能力，还大大提高了预应力管桩基础的抗压承载能力；它主要包括管桩桩身（1）、注浆器（6）、送桩器（17）、桩尖（27）；每节预应力管桩的管桩桩身（1）预留有多道环形槽（3），每道环形槽（3）又预留有多个注浆孔（2），每节预应力管桩的管桩桩身（1）的上下端均固定有端钢板（5），端钢板（5）有中心孔（26），中心孔（26）的孔径比通孔a（4）的孔径小，端钢板（5）有多个螺栓孔b（13），每节预应力管桩的管桩桩身（1）均有中心通孔a（4），最下一节预应力管桩的管桩桩身（1）除具有上述构造外，其下部的内外壁固定有钢板（14），最下一节预应力管桩的管桩桩身（1）下端的端钢板（5）固定有桩尖（27），桩尖（27）由带有一定锥度的十字肋板（16）及多块锥形活瓣（15）组成，十字肋板（16）的扩大端与最下一节管桩桩身（1）下端的端钢板（5）固定，多块锥形活瓣（15）包围着十字肋板（16）并形成桩头，多块锥形活瓣（15）的上端与端钢板（5）铰接；注浆器（6）主要包括注浆缸（7）、注浆活塞（10），注浆缸（7）的下端固定有圆环底板（8），圆环底板（8）的下端固定有密封环a（11），圆环底板（8）有多个螺栓孔a（12），螺栓孔a（12）的位置与管桩桩身（1）的端钢板（5）的螺栓孔b（13）的位置一一对应，注浆缸（7）的上部筒壁固定有送浆管（9），送浆管（9）安装有止回阀，注浆活塞（10）在注浆缸（7）内滑动；送桩器（17）成圆筒形，其上端固定有送桩器顶板（19），其下端固定有送桩器底板（20），其中心有通孔b（18），送桩器顶板（19）开有多个螺栓孔，其位置与注浆器（6）的底板（8）的螺栓孔a（12）一一对应，送桩器底板（20）的下端安装有密封环b（21）；所述高压注浆预应力管桩的施工方法是：用常规方法锤击或者静压依次将最下一节预应力管桩及各节管桩打入地下至设计标高，各节管桩的接头部位焊接牢固并确保密封，然后在最下一节管桩桩尖（27）的空腔内放置高爆炸药（25）并将起爆线引至管桩外，再在各节管桩桩身（1）的通孔a（4）内灌满水泥砂浆（22），然后用临时封板将最上一节管桩桩身（1）的端钢板（5）的中心孔（26）封堵，再起爆高爆炸药（25），爆炸后的高爆炸药（25）向下的冲击力冲开桩尖（27）的多块锥形活瓣（15），多块锥形活瓣（15）推开周边的土层形成初次扩底腔（24），爆炸后的高爆炸药（25）向上的冲击力推挤各节管桩桩身（1）的通孔a（4）内的水泥砂浆（22），水泥砂浆（22）通过多个注浆孔（2）推挤并注入到多道环形槽（3）周边的土层中并形成初次扩孔腔（23），爆破完成后部分通孔a（4）内的水泥砂浆（22）在重力的作用下塌落到初次扩底腔（24）内，然后拆除最上
一节管桩桩身（1）的端钢板（5）的中心孔（26）的临时封板，测量最上一节管桩桩身（1）的通孔a（4）内的水泥砂浆（22）的下落高度，可以初步判定初次扩底腔（24）的大小，再次将最上一节管桩桩身（1）的通孔a（4）内填满水泥砂浆（22），然后安装注浆器（6），使注浆器（6）的底板（8）与最上一节的管桩桩身（1）的端钢板（5）紧密连接并确保密封，然后通过砂浆输送泵及送浆管（9）向注浆器（6）的注浆缸（7）内输送水泥砂浆（22），再用打桩机的桩锤或者静压桩机的千斤顶给注浆器（6）的注浆活塞（10）施加压力，受到强大压强的水泥砂浆（22）再次通过多个注浆孔（2）推挤并注入到多道环形槽（3）周边的土层中并形成最终的扩孔腔（23），水泥砂浆（22）在扩孔腔（23）内凝固且达到强度后，其根部镶嵌在环形槽（3）内，大大增加了扩孔腔（23）内的水泥砂浆（22）的抗剪强度，同时桩尖（27）周边的土层形成最终的扩底腔（24），最后稳定注浆活塞（10）一段时间后便可拆除注浆器（6），整个桩基施工完成；如果预应力管桩的桩顶设计标高在地面以下，这种情况就需要送桩，当预应力管桩的桩顶打至地面后，吊装送桩器（17），锤击或者静压送桩器（17）将预应力管桩的桩顶送至设计标高，此时送桩器（17）下端的送桩器底板（20）的密封环b（21）紧贴最上一节管桩桩身（1）的端钢板（5），起着密封作用，用上述同样的方法进行桩底扩孔及注浆工作。
附图说明
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管桩桩身、2-注浆孔、3-环形槽、4-通孔a、5-端钢板、6-注浆器、7-注浆缸、8-底板、9-送浆管、10-注浆活塞、11-密封环a、12-螺栓孔a、13-螺栓孔b、14-钢板、15-锥形活瓣、16-十字肋板、17-送桩器、18-通孔b、19-送桩器顶板、20-送桩器底板、21-密封环b、22-水泥砂浆、23-扩孔腔、24-扩底腔、25-高爆炸药、26-中心孔、27-桩尖。
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图1是预应力管桩扩孔及注浆后的示意图。
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图2是预应力管桩及注浆器6的分解示意图。
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图3是注浆器6、送桩器17、管桩桩身1的分解示意图。
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图4是桩尖27的锥形活瓣15及十字肋板16的俯视图。
具体实施方式
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参见图2，高爆炸药25爆炸后施加给周边物质的压强是相等的，从图2的桩尖图可以看出：桩尖27的多块锥形活瓣15的总受力面积远远大于最下一节管桩桩身1的端钢板5的孔26的面积，这样爆炸后的高爆炸药25的大部分冲击力向下冲击桩尖27的多块锥形活瓣15，将多块锥形活瓣15推开，因此高爆炸药25的主要作用是：对预应力管桩的桩底进行扩孔；参见图1，管桩桩尖的十字肋板16在扩底腔24的水泥砂浆22达到强度后又起到了钢骨架的作用；参见图2，目前广泛生产的预应力管桩每段标准节都设置端钢板5，端钢板5也同时有螺栓孔b及中心孔26，每段标准节都设置有通孔a4，本发明的预应力管桩只是在现有的预应力管桩的标准节的基础上增加了环形槽3及注浆孔2，因此本发明具有良好的适应性；最下一节预应力管桩的管桩桩身1下部的内外壁的钢板14及端钢板5将该部分的管桩混凝土壁包裹住，这样爆炸后的高爆炸药25不至于将该处管桩混凝土壁炸毁；参见图1，如果预应力管桩基础设计的是嵌岩桩，既预应力管桩桩尖进入中等风化岩或者微风化岩，桩基以桩端承载力为主，桩身摩擦力为辅，本发明将取消桩底扩孔工艺，保留桩身侧面注浆工艺，这样可以增加桩的抗压承载力，大大提高桩的抗拔承载力；如果预应力管桩基础设计的是非
嵌岩桩，既预应力管桩桩尖并不进入中等风化岩或者微风化岩，而是进入强风化岩或者粘性土，桩基以桩身摩擦力为主，桩端承载力为辅，本发明的桩底扩孔及桩身注浆工艺就显现出巨大的优势，可以大大提高桩基的抗压承载力及抗拔承载力，而且同时具有普通预应力管桩施工速度快，综合单价低的优点。