一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法技术

本发明专利技术属于基础工程领域，涉及一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法，该设备包括水泥浆泵送装置、喷射注浆管位置控制装置、喷射注浆管以及可旋转三向喷头；喷射注浆管设置在喷射注浆管位置控制装置上并通过喷射注浆管位置控制装置调整喷射注浆管在灌注桩桩孔中的位置；水泥浆泵送装置通过喷射注浆管与可旋转三向喷头相连；可旋转三向喷头在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业。本发明专利技术提供了一种结构简易、便于控制实施的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法，通过采用喷射注浆的方法对桩身周围软土进行加固，提升土体强度，从而达到保证软土地基条件下灌注桩的成桩质量，提升桩基侧摩阻力和总体承载力的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法
本专利技术属于基础工程领域，涉及一种可提升灌注桩承载力的设备及方法,尤其涉及一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法。
技术介绍
灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。由于具有施工时无振动、无挤土、噪音小，且成型直径大等优点，灌注桩在建筑、交通等行业的基础工程领域中得到较为广泛的应用。但灌注桩施工质量对桩基承载力有直接影响，特别是在软土地基工程条件下施工较为困难，经常出现缩径、塌孔、断桩等质量问题，同时由于软土地基土体力学强度较低，桩身侧摩阻力难以发挥，而随着施工过程中软土地基的固结沉降，反而会对桩身产生一定的负摩阻力，显著降低灌注桩承载力。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种结构简易、便于控制实施的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备及方法，通过采用喷射注浆的方法对桩身周围软土进行加固，提升土体强度，从而达到保证软土地基条件下灌注桩的成桩质量，提升桩基侧摩阻力和总体承载力的目的。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备包括水泥浆泵送装置、喷射注浆管位置控制装置、喷射注浆管以及可旋转三向喷头；所述喷射注浆管设置在喷射注浆管位置控制装置上并通过喷射注浆管位置控制装置调整喷射注浆管在灌注桩桩孔中的位置；所述水泥浆泵送装置通过喷射注浆管与可旋转三向喷头相连；所述可旋转三向喷头在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业。作为优选，本专利技术所采用的可旋转三向喷头包括旋转电机以及钻头；所述钻头的端部和四周上均开设浆液喷射孔；所述旋转电机与钻头相连并驱动钻头转动；所述喷射注浆管是无缝钢管；所述旋转电机设置在喷射注浆管的底部；所述水泥浆泵送装置通过喷射注浆管与浆液喷射孔相贯通；所述浆液喷射孔在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业。作为优选，本专利技术所采用的可旋转三向喷头还包括输浆管；所述水泥浆泵送装置依次通过喷射注浆管以及输浆管与浆液喷射孔相贯通。作为优选，本专利技术所采用的可旋转三向喷头还包括与旋转电机相连的电缆线。作为优选，本专利技术所采用的喷射注浆管位置控制装置包括圆形旋转轨道、旋转梁以及注浆管固定套环；所述旋转梁设置在圆形旋转轨道上并绕圆形旋转轨道的圆心旋转；所述注浆管固定套环设置在旋转梁上并可沿旋转梁的轴向自如滑动。作为优选，本专利技术所采用的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备还包括护筒；所述护筒包括外套筒以及设置在外套筒上的外套筒预留注浆通道；所述喷射注浆管以及可旋转三向喷头置于外套筒中；所述可旋转三向喷头通过外套筒预留注浆通道在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业；所述外套筒预留注浆通道是在外套筒上不同深度上设置的开孔或开槽；在同等深度条件下，所述开孔或开槽是成对设置在外套筒上。作为优选，本专利技术所采用的外套筒的底部设置有护筒刃角。作为优选，本专利技术所采用的护筒还包括置于外套筒内部的且与外套筒同轴的可旋转衬筒；所述可旋转衬筒的侧壁上至少开设两层相互错位的衬筒预留注浆通道；所述衬筒预留注浆通道与外套筒侧壁上开设的外套筒预留注浆通道相贯通；所述喷射注浆管以及可旋转三向喷头置于可旋转衬筒中；所述可旋转三向喷头依次通过衬筒预留注浆通道以及外套筒预留注浆通道在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业；所述衬筒预留注浆通道是在可旋转衬筒侧壁的不同深度上设置的开孔或开槽；在同等深度条件下，所述开孔或开槽是成对设置在可旋转衬筒上。作为优选，本专利技术所采用的护筒还包括设置在可旋转衬筒底部的可旋转衬筒滑槽；所述可旋转衬筒在可旋转衬筒滑槽自然旋转。一种基于如前所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备的提升软土地基条件下灌注桩承载力的方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：1)根据设计要求确定桩位，开挖桩孔，若桩孔孔壁土体自立性良好，可开挖到桩底标高再下放护筒；若孔壁土体自立性较差，可在不影响桩孔开挖的前提下边开挖桩孔边下放护筒；2)检查压水和压缩气的流量、压力是否满足工程设计要求，提前拌制水泥浆液，保证高压喷射注浆的连续供浆需求量；3)在桩孔处架设喷射注浆管位置控制装置，用水平尺测量旋转梁水平，将喷射灌浆管穿过注浆管固定套环下放到护筒预留注浆孔标高处；4)旋转护筒的可旋转衬筒打开衬筒预留注浆通道，操作喷射注浆管位置控制装置将可旋转三向喷头伸入衬筒预留注浆通道内可向周围土层喷射高压水泥浆液；5)对土质情况较差的土层，采用复喷来增加喷射强度；6)重复步骤4)以及步骤5)从下至上依次完成护筒全部注浆孔的注浆工作，再将护筒从桩孔中提出，进行灌注桩施工。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，该提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备包括水泥浆泵送装置、喷射注浆管位置控制装置、喷射注浆管以及可旋转三向喷头；喷射注浆管设置在喷射注浆管位置控制装置上并通过喷射注浆管位置控制装置调整喷射注浆管在灌注桩桩孔中的位置；水泥浆泵送装置通过喷射注浆管与可旋转三向喷头相连；可旋转三向喷头在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域进行喷浆作业。本专利技术通过对桩周软弱土层的喷射注浆加固，可以大幅提升土体强度，保证基桩在混凝土灌注过程中桩周软弱土层不发生明显收缩和孔壁塌落，避免混凝土灌注桩出现缩颈、夹泥甚至断桩等缺陷；通过提升桩周软弱土层的土体强度，可以改善软弱土层的荷载传递性能和桩身的受力状态，从而进一步提高混凝土灌注桩在软弱土地层中的极限承载力；本专利技术通过采用喷射注浆的方法对桩身周围软土进行加固，提升土体强度，从而达到保证软土地基条件下灌注桩的成桩质量，提升桩基侧摩阻力和总体承载力的目的。本专利技术可应用于软弱土地层条件下的混凝土灌注桩工程，可以保证基桩施工过程中的成桩质量，提升其承载能力。附图说明图1为本专利技术所提供的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备的施工顺序示意图；图2为本专利技术所采用的护筒的俯视结构示意图；图3为本专利技术所采用的护筒的侧视结构示意图；图4为本专利技术所采用的可旋转三向喷头的结构示意图；图5为本专利技术所采用的喷射注浆管位置控制装置的结构示意图；图6为本专利技术所提供的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备的工作状态示意图；图7为混凝土灌注桩受力状态图；其中：1-水泥浆泵送装置；2-喷射注浆管位置控制装置；3-护筒；4-喷射注浆管；5-可旋转三向喷头；6-喷射注浆加固区域；7-混凝土灌注桩桩身；8-外套筒；9-可旋转衬筒；10-外套筒预留注浆通道；11-衬筒预留注浆通道；12-可旋转衬筒滑槽；13-护筒刃角；14-电缆线；15-输浆管；16-浆液喷射孔；17-钻头；18-旋转电机；19-圆形旋转轨道；20-旋转梁；21-注浆管固定套环。具体实施方式参见图1，本专利技术提供了一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，该提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备包括水泥浆泵送装置1、喷射注浆管位置控制装置2、喷射注浆管4以及可旋转三向喷头5；喷射注浆管4设置在喷射注浆管位置控制装置2上并通过喷射注浆管位置控制装置2调整喷射注浆管4在灌注桩桩孔中的位置；水泥浆泵送装置1通过喷射注浆管4与可旋转三向喷头5相连；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备包括水泥浆泵送装置（1）、喷射注浆管位置控制装置（2）、喷射注浆管（4）以及可旋转三向喷头（5）；所述喷射注浆管（4）设置在喷射注浆管位置控制装置（2）上并通过喷射注浆管位置控制装置（2）调整喷射注浆管（4）在灌注桩桩孔中的位置；所述水泥浆泵送装置（1）通过喷射注浆管（4）与可旋转三向喷头（5）相连；所述可旋转三向喷头（5）在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域（6）进行喷浆作业。

【技术特征摘要】
1.一种提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备包括水泥浆泵送装置（1）、喷射注浆管位置控制装置（2）、喷射注浆管（4）以及可旋转三向喷头（5）；所述喷射注浆管（4）设置在喷射注浆管位置控制装置（2）上并通过喷射注浆管位置控制装置（2）调整喷射注浆管（4）在灌注桩桩孔中的位置；所述水泥浆泵送装置（1）通过喷射注浆管（4）与可旋转三向喷头（5）相连；所述可旋转三向喷头（5）在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域（6）进行喷浆作业。2.根据权利要求1所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述可旋转三向喷头（5）包括旋转电机（18）以及钻头（17）；所述钻头（17）的端部和四周上均开设浆液喷射孔（16）；所述旋转电机（18）与钻头（17）相连并驱动钻头（17）转动；所述喷射注浆管（4）是无缝钢管；所述旋转电机（18）设置在喷射注浆管（4）的底部；所述水泥浆泵送装置（1）通过喷射注浆管（4）与浆液喷射孔（16）相贯通；所述浆液喷射孔（16）在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域（6）进行喷浆作业。3.根据权利要求2所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述可旋转三向喷头（5）还包括输浆管（15）；所述水泥浆泵送装置（1）依次通过喷射注浆管（4）以及输浆管（15）与浆液喷射孔（16）相贯通。4.根据权利要求3所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述可旋转三向喷头（5）还包括与旋转电机（18）相连的电缆线（14）。5.根据权利要求1或2或3或4所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述喷射注浆管位置控制装置（2）包括圆形旋转轨道（19）、旋转梁（20）以及注浆管固定套环（21）；所述旋转梁（20）设置在圆形旋转轨道（19）上并绕圆形旋转轨道（19）的圆心旋转；所述注浆管固定套环（21）设置在旋转梁（20）上并可沿旋转梁（20）的轴向自如滑动。6.根据权利要求5所述的提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备，其特征在于：所述提升软土地基条件下灌注桩承载力的设备还包括护筒（3）；所述护筒（3）包括外套筒（8）以及设置在外套筒（8）上的外套筒预留注浆通道（10）；所述喷射注浆管（4）以及可旋转三向喷头（5）置于外套筒（8）中；所述可旋转三向喷头（5）通过外套筒预留注浆通道（10）在灌注桩桩孔中的喷射注浆加固区域（6）进行喷浆作业；...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁国盛，吴敦彬，彭振宇，李润成，李磊，邓洪宗，季建东，宋磊，刘秀珍，程飞，苏鹏，
申请(专利权)人：中铁六局集团路桥建设有限公司，山西交科公路勘察设计院，
类型：发明
国别省市：山西,14