后注浆预应力空心方桩及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种后注浆预应力空心方桩及其施工工艺，后注浆预应力空心方桩两端安装方桩端板，方桩端板上沿其中心孔轴线对称设有两个与其轴线位于同一平面的穿孔，两根注浆管分别经过方桩端板上穿孔插设于空心方桩内并与其内的骨架固定连接，其施工工艺为：先设计空心方桩和注浆量；再制作带注浆管空心方桩，接桩时方桩端板穿孔选择锥形孔，然后采用锤击法或静压法进行空心方桩施工，施工时需在注浆管端部安装止逆阀，桩侧注浆的止逆阀安装在注浆管下端三通的侧壁出口上，送桩结束后进行在注浆管上安装注浆头进行高压注浆，本发明专利技术提升了后注浆预应力空心方桩的可推广性和承载性能，降低了静压法预应力空心方桩穿越坚硬土层的静压桩力。

【技术实现步骤摘要】
后注浆预应力空心方桩及其施工工艺
本专利技术涉及一种空心方桩施工工艺，特别涉及一种后注浆预应力空心方桩及其施工工艺。
技术介绍
预应力空心方桩因为属于工厂制作，相对于传统的钻孔灌注桩，质量可靠，且施工速度快，无污泥污染，已被广泛使用，同传统的预应力管桩相比，由于同截面的方桩，承担的桩端阻力更大，同时也可相应减小承台的面积(边桩中心至承台边缘的距离根据《建筑桩基技术规范JGJ94--2008》不应小于桩的直径1d或边长1b。在相同截面积的情况下，相应的方桩的边长更小，所以承台面积会更小，如直径为500的方桩的桩周土承载力相当于直径为600的预应力管桩)现有空心方桩的制作工艺及施工工艺1、制作工艺对于现有的预应力空心方桩，高强先张法预应力空心方桩主要是通过高速离心，使得混凝土在成型过程中非常密实，并通过高温高压进行蒸汽养护，从而确保了先张法预应力空心方桩的混凝土强度达到C80，甚至更高，利用张拉机在混凝土成型前进行施加预应力，从而实现了先张法预应力，并在两端增设端头板，通过插筋加强了端头板与方桩的连接，也便于了后续方桩之间的连接及承台与方桩的连接，尤其是抗拔桩之间的连接。2、施工工艺预应力空心方桩的施工目前常用的施工方法主要有锤击法、静压法两种。其中静压法又分为顶压法和抱压法两种。锤击法通过重锤在桩顶施加冲击力，将预制桩成功打入地基中，相应的噪音和震动对外界的影响较大，在城市密集区已越来越受到应用限制，但由于施工速度快，机械设备相对较轻，故在城市郊区仍被广泛使用。为了克服锤击法存在的缺陷，静压法相应而诞生，从早期的顶压法到现在大规模应用的抱压法，主要是通过施加静压力使桩进入地基中，顶压法就是通过在桩顶施加静压力使桩进入土层，利用桩基的自身重量作为平衡压重，而抱压法，通过液压夹具在桩身施加足够的压力而提供向下的压桩力，同样也是利用桩基的自身重量作为平衡压重。相应，静压桩的设备相对笨重，尤其是对高承载力的桩，其配重一般要达到预估极限承载力的1.2倍，相应对浅层土的承载力要求较高，而且行驶相对较为缓慢，且遇到坚硬土层，可能存在无法静压到设计标高的问题，从而需要进行引孔或中掘法进行辅助。当前，针对这种典型土层，过去常常采用引孔法作为辅助，然而由于引孔法，受限于引孔的长度(一般为桩长的1/3～1/2，且对于超过20m密实土层，采用引孔法往往效果并不理想，见《静压法桩基施工规范》征求意见稿)。在这种情况下，国内已有部分桩机单位从国外引进了一套中掘法的施工工艺，即利用预应力空心方桩中间的孔洞放置钻杆，采用边钻边压的方式，从而有效解决了预应力空心方桩穿越密实土层的问题，包括进入一定持力层的深度问题；且可以利用钻杆作为注浆的通道进行桩端注浆，解决了桩端因中掘而导致的持力层土层松动的问题。但因该种施工工艺施工起来难度较大，且需要专用的施工机械，故中掘法施工工艺推广效果不佳。另外对于深厚淤泥质土层区域，或上部土层未有好的持力层，需要设置较长的方桩。但因预应力空心方桩受吊装及运输的限制，桩长而常常被限制，需要进行接桩。此时的接桩质量对桩身承载力的影响极为关键，根据某检测中心对近年来对方桩小应变统计结果，预应力空心方桩完整性不合格的最主要原因就是接桩部位出现问题。现在国家，包括江苏省的规范都规定方桩的接头不超过3个。因此，对于在软土地区超长桩，如何提高土的承载力，从而提升桩的极限承载力来降低桩长极为关键。另外，在桩基设计过程中，由于桩的承载力主要由桩周土提供的承载力和桩身极限承载力低值控制，所以实现桩基的优化的关键就是尽可能使所选用的桩型自身承载力与桩周土提供的承载力相接近。但在软土地区，桩周土提供的承载力往往无法达到桩身极限承载力，此时需要对桩周土进行加固。基于此，国内已有一部分专家提出，直接通过在空心桩内壁设置单根管道或双根管道，即利用管道作为高压注浆来对桩周土进行加固。对于设置双根管道的桩，也可以利用一根接通高压气体，另一根接通高压水来针对施工过程中穿越较密实的土层的情况。因上述单、双根管道均设置在桩的空腔内，存在较难固定的问题，同时也未提及如何解决空心方桩在接桩时，管道如何处理等施工难题，在有深基坑的工程中，空心方桩桩顶均设置在地表以下，如何在空心方桩桩孔内设置管道就很难实施，所以相应推广较难。国内另外一部分专家提供了一套新的思路，采用水泥土复合空心方桩基础，即通过水泥土加固周边土体，从而达到提高了桩周土体承载力的作用，也解决了在桩范围内遇到密实土层而无法穿越的施工问题。但这个施工难度相对较大，对机械设备的要求较高，目前虽然有分离式设备，但仍然较难保证桩插入水泥土中的垂直度，且机械在刚刚处理完的水泥搅拌桩场地上行走较为困难，对施工场地要求较高，况且整体式设备相对费用较高，因此推广难度甚难。
技术实现思路
为了弥补以上不足，本专利技术提供了一种后注浆预应力空心方桩及其施工工艺，该后注浆预应力空心方桩施工工艺能够适用于软土、松散土、砂土地区，解决了空心方桩后注浆及空心方桩施工过程中穿越密实土层的问题。本专利技术为了解决其技术问题所采用的技术方案是：一种后注浆预应力空心方桩，包括空心方桩、注浆管和方桩端板，所述带有中心孔的方桩端板固定安装于空心方桩两端，方桩端板上沿方桩端板内孔轴线对称设有两个穿孔，且该两个穿孔轴线以及方桩端板轴线位于同一平面上，两根注浆管分别经过方桩端板上的两个穿孔插设于空心方桩内，两个注浆管外侧壁分别与空心方桩内的骨架固定连接。作为本专利技术的进一步改进，所述注浆管为长度与空心方桩长度一致的无缝钢管。作为本专利技术的进一步改进，所述方桩端板上的两个穿孔为圆孔。作为本专利技术的进一步改进，所述方桩端板上的两个穿孔为锥形孔，且该锥形孔朝向空心方桩一端直径小于背向空心方桩一端直径，还设有锥形螺母，锥形螺母插设于方桩端板的锥形孔内，且注浆管外侧壁上设有外螺纹，注浆管与锥形螺母通过螺纹固定连接。作为本专利技术的进一步改进，锥形螺母端面上设有至少两个插销孔，还设有拧紧螺母和高强插销，所述拧紧螺母端面上设有与锥形螺母端面上插销孔正对的锥形销孔，拧紧螺母紧抵锥形螺母直径大的一端端面上，高强插销能够拆卸的对应插设于锥形销孔和插销孔内，且高强插销漏出方桩端板表面的一端上还设有与插销孔轴向交叉的操作柄(便于拆卸)。作为本专利技术的进一步改进，所述注浆管端部形成内径渐扩大的锥形结构，还设有注浆管连接器，注浆管连接器两端分别能够紧密插设于相邻两节空心方桩内的注浆管内，包括本体和密封圈，所述本体呈两端外径小于中间外径的筒体结构，本体上端和下端形成结构对称的截顶锥形结构，本体圆周外侧壁上设置设有至少两个环形凹槽，各个环形凹槽对称分布于本体上下两个截顶锥形结构表面上，密封圈分别一一对应的固定安装于各个环形凹槽内，且密封圈圆周外侧表面弹性紧抵注浆管内侧壁上。作为本专利技术的进一步改进，所述注浆管连接器本体上下两个截顶锥形结构表面上分别形成三道平行间隔排列的凹槽结构，凹槽结构开口朝向本体直径大的一侧还设有一圈外凸的挡板，该挡板止挡于密封圈朝向本体直径大的一侧表面，所述密封圈与凹槽侧壁之间涂有AB结构胶。作为本专利技术的进一步改进，所述方桩端板外侧壁上还设有至少一条标志线。作为本专利技术的进一步改进，还设有止逆阀，止逆阀能够固定安装于注浆管下端出口内。作为本专利技术的进一步改进，还设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种后注浆预应力空心方桩，其特征为：包括空心方桩(1)、注浆管(2)和方桩端板(3)，所述带有中心孔的方桩端板固定安装于空心方桩两端，方桩端板上沿方桩端板内孔轴线对称设有两个穿孔(4)，且该两个穿孔轴线以及方桩端板轴线位于同一平面上，两根注浆管分别经过方桩端板上的两个穿孔插设于空心方桩内，两个注浆管外侧壁分别与空心方桩内的骨架固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种后注浆预应力空心方桩，其特征为：包括空心方桩(1)、注浆管(2)和方桩端板(3)，所述带有中心孔的方桩端板固定安装于空心方桩两端，方桩端板上沿方桩端板内孔轴线对称设有两个穿孔(4)，且该两个穿孔轴线以及方桩端板轴线位于同一平面上，两根注浆管分别经过方桩端板上的两个穿孔插设于空心方桩内，两个注浆管外侧壁分别与空心方桩内的骨架固定连接。2.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述注浆管为长度与空心方桩长度一致的无缝钢管。3.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述方桩端板上的两个穿孔为圆孔。4.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述方桩端板上的两个穿孔为锥形孔，且该锥形孔朝向空心方桩一端直径小于背向空心方桩一端直径，还设有锥形螺母(5)，锥形螺母插设于方桩端板的锥形孔内，且注浆管外侧壁上设有外螺纹，注浆管与锥形螺母通过螺纹固定连接。5.根据权利要求4所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：锥形螺母端面上设有至少两个插销孔(6)，还设有拧紧螺母(7)和高强插销(8)，所述拧紧螺母端面上设有与锥形螺母端面上插销孔正对的锥形销孔(9)，拧紧螺母紧抵锥形螺母直径大的一端端面上，高强插销能够拆卸的对应插设于锥形销孔和插销孔内，且高强插销漏出方桩端板表面的一端上还设有与插销孔轴向交叉的操作柄。6.根据权利要求1或4所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述注浆管端部形成内径渐扩大的锥形结构，还设有注浆管连接器，注浆管连接器两端分别能够紧密插设于相邻两节空心方桩内的注浆管内，包括本体(10)和密封圈(11)，所述本体呈两端外径小于中间外径的筒体结构，本体上端和下端形成结构对称的截顶锥形结构，本体圆周外侧壁上设置设有至少两个环形凹槽，各个环形凹槽对称分布于本体上下两个截顶锥形结构表面上，密封圈分别一一对应的固定安装于各个环形凹槽内，且密封圈圆周外侧表面弹性紧抵注浆管内侧壁上。7.根据权利要求6所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述注浆管连接器本体上下两个截顶锥形结构表面上分别形成三道平行间隔排列的凹槽结构，凹槽结构开口朝向本体直径大的一侧还设有一圈外凸的挡板(12)，该挡板止挡于密封圈朝向本体直径大的一侧表面，所述密封圈与凹槽侧壁之间涂有AB结构胶。8.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：所述方桩端板外侧壁上还设有至少一条标志线。9.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：还设有止逆阀，止逆阀能够固定安装于注浆管下端出口内。10.根据权利要求9所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：还设有三通管，该三通管上端能够固定插设于注浆出口内并与之连通，三通管下端封闭，三通管侧端与空心方桩外侧表面对齐，该三通管的侧端形成注浆管的出口。11.根据权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩，其特征为：还设有桩尖，桩尖能够固定安装于空心方桩下端，且桩尖上形成有与注浆管出口位置对应的镂空避让口。12.一种权利要求1所述的后注浆预应力空心方桩施工工艺，其特征为：具体步骤如下：步骤一：空心方桩设计和注浆量设计：根据《建筑桩基技术规范》和钻孔灌注桩的经验公式进行计算对空心方桩和注浆量进行设计计算；步骤二：带注浆管空心方桩的制作：先将注浆管与空心方桩的预应力钢棒和箍筋形成的骨架固定，然后在空心方桩两端安装方桩端板，施工中空心方桩无接桩的端部，注浆管插入端板的插孔内即可，施工中空心方桩需接桩的端部，端板选择穿孔为锥形孔的结构，将注浆管穿入端板的锥形孔内，然后通过锥形螺母内丝纹与注浆管顶部的外丝纹进行旋转连接，并将拧紧螺母套在注浆管伸出锥形螺母的外侧，通过高强插削旋转拧紧螺母带动锥形螺母旋转使注浆管位于方桩端板锥形孔的中心位置，然后在注浆管端口内设置保护塞对其进行封堵；步骤三：空心方桩施工：a.根据周边环境和土层情况选择锤击法或静压法进行施工；b.根据施工方法选择适合锤击或适合静压的施工设备，并在场地中根据设计图纸进行桩位放线；c.桩施工前，检查注浆管内是否被堵塞，确保注浆管通畅；d.先在第一节空心方桩的注浆管出口安装止逆阀，桩端注浆直接将止逆阀安装在注浆管下端出口，桩侧注浆的，将止逆阀安装在注浆管下端三通的侧壁出口上；e.焊接桩尖；f.将空心方桩利用桩机施工机械的汽车吊具进行吊装至设计位置；g.开始进行锤击或静压施工；h.空心方桩锤击或静压施工完成后，在空心方桩顶标高于地面500mm左右时，拔除注浆管的保护塞，按照设计要求进行送桩，从而完成后注浆预应力空心方桩锤击或静压的施工；步骤四：后注浆的施工：将空心方桩内的注浆管连接到高压注浆设备后，启动高压注浆设备实现高压注浆。13.根据权利要求12...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪鑫，蒋峰，梅聪健，
申请(专利权)人：江苏中大建设集团有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32