本实用新型专利技术涉及带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，包括预制高压气囊桩体、自动调控系统和注浆系统。本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术采用预制高压气囊隔离桩代替传统隔离柱，并在基坑底部附近一定深度范围内的土体内布设高压气囊，利用其充高压气体形成的膨胀压力，改变周边的应力场，截断应力的传递路径，消除刚性隔离桩的水平向“牵引作用”，弥补传统隔离桩自身变形产生的位移变形；本实用新型专利技术通过预制高压气囊的充气膨胀来协助预制桩抵抗土体的变形，以实现实时调控深层土体位移，较传统隔离桩效果更好，弥补了传统隔离桩因为刚度不足的位移变形，减小了主动区外侧深层土体的位移。
Prefabricated high pressure air bag isolation pile structure with grouting function
【技术实现步骤摘要】
带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构
本技术涉及一种深基坑开挖时用于保护周边建筑物的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，属土木工程施工
技术介绍
随着地下空间的大量开发，加之城市用地紧张，大型基坑工程越来越多，基坑周边的环境条件变得越来越复杂，出现了大量邻近构筑物的大型基坑。基坑开挖对周围环境的影响不仅体现在对坑外地表变形的影响，更体现在坑外地表以下一定深度范围内的土体因基坑内的卸荷作用产生的整体位移与形变，从而间接影响周围构筑物的安全。基坑对周边环境的影响变形控制要求在不断提高，因此需要寻求一种更加合理有效的基坑外围保护措施。目前，所采用的被动区保护措施一般包括坑内土体加固、加大支护结构刚度、基坑内设置横隔墙、基坑分区开挖等措施。然而，这些被动区保护措施会显著增加成本，延长工期。主动区的保护措施有隔离桩法、隔断墙法和注浆加固法等。采用常规隔离桩法能起到一定的水平承载作用，与围护桩按一定比例共同分担土压力，阻断地基中土体应力的传递，减少了作用在围护桩上的土压力，从而也就限制了围护桩的侧向变形。隔离桩对地表浅层附近土体的水平位移明显减小，但地表以下一定深度范围内的土体，其水平位移在有隔离桩情况下反而增大，此为隔离桩对这部分土体存在水平向“牵引作用”。若基坑外存在既有地下隧道且隧道恰好处于此范围内，隧道水平位移可因隔离桩的“牵引作用”反而可能比无隔离桩时增大，隔离桩对控制隧道变形反而不利。隔断墙法与隔离桩性质相同，但其造价高昂，并且施工方法更复杂，工期较长。当地下构筑物离基坑较近时，由于上述两种施工方法的扰动较大，不宜采用。当基坑开挖已经造成周边设施沉降变形过大时，常规隔离桩技术便失去效果。跟踪注浆法是近年来基坑工程实践中技术和发展起来的一种灵活有效，既能缩短工期，又能节省资金的基坑周围建筑动态保护的好方法。跟踪注浆是由喷射头喷射出去的双液浆会迅速凝固，相当于在原有土体中楔入新的体积，一方面引起瞬时的超孔隙压力，另一方面，由于凝固体的强度大于一般的土体，它部分地置换了原有土体，可起到加固土体的作用。注浆是在原状土体内加入新的体积，它包含加固与挠动两个相反的方向，注浆时一定要抑制负作用的产生，主要体现在注浆量的控制及蹿孔现象的控制上。其次，注浆作为一种辅助性的手段，在施工时必定会与主体施工产生各种矛盾，如主体施工对注浆条件的限制，以及注浆负作用，如土、浆的流窜及注浆引起的土体隆起对土体施工和支撑的影响。同时，注浆加固法不可控因素较多，该方法不能准确判定浆液在土体里面的走向与相应的加固区域，只能盲目的注浆起到阻止地下构筑位移的作用，但效果并不理想，甚至压力控制不当可能加大周边构筑物的变形。因此目前亟需提供一种更加精确并且能时时动态控制坑外土体位移的保护措施，为今后基坑保护工程提供一种新的解决方案。综上所述，提供基坑开挖对周边构筑物(建筑、管线、隧道等设施)的保护系统和是本领域技术人员的一个重要技术问题。
技术实现思路
本技术的目的是克服现有技术中的不足，提供带注浆功能的预制高压气囊预制隔离桩结构，用以保护基坑周边建筑、管线、隧道等设施。通过设置带注浆功能的预制高压气囊隔离桩，利用刚性隔离桩的水平承载作用，与围护桩按一定比例共同分担土压力，阻断地基中土体应力的传递，减少作用在围护桩上的土压力，限制围护桩的侧向变形；同时，在基坑底部附近一定深度范围内的土体内，利用高压气囊的膨胀压力，改变周边的应力场，截断应力的传递路径，消除刚性隔离桩的水平向“牵引作用”，并在基坑施工完成后进行气囊内注浆，有效地控制浆液的扩散范围，保护基坑周边构筑物。本技术兼顾了刚性隔离桩和跟踪注浆的双重保护作用。带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，包括预制高压气囊桩体、自动调控系统和注浆系统；其中注浆系统主要由注浆阀和注浆泵组成；预制高压气囊桩体内部设置管路通道，管路通道内布设进气管和通讯电缆；管路通道外侧设置高压气囊，高压气囊外布设土压力计和分隔板；每节预制高压气囊桩体端部设置桩端钢板；高压气囊通过进气管接头与进气管相连接，进气管穿过管路通道与自动调控系统和注浆系统连接；自动调控系统包括气压传感器、压力调控器、压力阀、土压力计、多通道显示仪表和空压机；进气管上设置压力阀和注浆阀。作为优选：预制高压气囊桩体由钢筋混凝土制成，预制高压气囊桩体的截面为方形或圆形，每节桩长为6m～10m，圆形桩身直径为300mm～800mm。作为优选：每节预制高压气囊桩体上的高压气囊在桩体的侧面对称布设，每节预制高压气囊桩体上设置2～3个高压气囊，每个高压气囊长3m～5m；高压气囊采用合成橡胶、天然橡胶与纤维加强层硫化后制成；高压气囊之间通过分隔板分隔，分隔板采用PVC板，厚度5～10mm。作为优选：预制高压气囊桩体中心设置管路通道，管路通道的直径为6cm～8cm。作为优选：每节预制高压气囊桩体之间通过桩端钢板焊接，或通过预留的螺栓孔进行法兰连接，或通过硫磺胶泥锚接；桩端钢板上留有钢环，钢环的高度为10mm～20mm，钢环的直径与管路通道直径相同；螺栓孔的孔径为8mm～16mm。作为优选：进气管与气压传感器、压力调控器、压力阀、多通道显示仪表和空压机相连接。作为优选：压力调控器主要由变送器、直流电源、负载和电流表组成。本技术的有益效果是：1、本技术采用预制高压气囊隔离桩代替传统隔离柱，并在基坑底部附近一定深度范围内的土体内布设高压气囊，利用其充高压气体形成的膨胀压力，改变周边的应力场，截断应力的传递路径，消除刚性隔离桩的水平向“牵引作用”，弥补传统隔离桩自身变形产生的位移变形。2、本技术不像注浆保护一样不可预测，在基坑施工完成后进行气囊内注浆，有效地控制浆液的扩散范围，保护基坑周边构筑物，兼顾了刚性隔离桩和跟踪注浆的双重保护作用，利用刚性隔离桩的水平承载作用，与围护桩按一定比例共同分担土压力，阻断地基中土体应力的传递，减少了作用在围护桩上的土压力，限制了围护桩的侧向变形。3、本技术通过预制高压气囊的充气膨胀来协助预制桩抵抗土体的变形，以实现实时调控深层土体位移，较传统隔离桩效果更好，弥补了传统隔离桩因为刚度不足的位移变形，减小了主动区外侧深层土体的位移。附图说明图1是带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构示意图；图2是图1的A-A剖面图；图3是预制高压气囊隔离桩-基坑-隧道保护剖面图；图4是预制高压气囊隔离桩调压和测试系统图；图5是压力调控器原理图。附图标记说明：1——预制高压气囊桩体；2——高压气囊；3——钢环；4——土压力计；5——螺栓孔；6——管路通道；7——桩端钢板；8——进气管接头；9——分隔板；10——自动调控系统；11——基坑支撑；12——进气管；13——气压传感器；14——多通道显示仪表；15——压力调控器；16——空压机；18——压力阀；19——围护桩(墙)；20——注浆泵；21——注浆阀；22——变送器；23——直流电源；24——负载；25——电流表。<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，包括预制高压气囊桩体(1)、自动调控系统(10)和注浆系统；其中注浆系统主要由注浆阀(21)和注浆泵(20)组成；预制高压气囊桩体(1)内部设置管路通道(6)，管路通道(6)内布设进气管(12)和通讯电缆；管路通道(6)外侧设置高压气囊(2)，高压气囊(2)外布设土压力计(4)和分隔板(9)；每节预制高压气囊桩体(1)端部设置桩端钢板(7)；高压气囊(2)通过进气管接头(8)与进气管(12)相连接，进气管(12)穿过管路通道(6)与自动调控系统(10)和注浆系统连接；自动调控系统(10)包括气压传感器(13)、压力调控器(15)、压力阀(18)、土压力计(4)、多通道显示仪表(14)和空压机(16)；进气管(12)上设置压力阀(18)和注浆阀(21)。/n
【技术特征摘要】
1.一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，包括预制高压气囊桩体(1)、自动调控系统(10)和注浆系统；其中注浆系统主要由注浆阀(21)和注浆泵(20)组成；预制高压气囊桩体(1)内部设置管路通道(6)，管路通道(6)内布设进气管(12)和通讯电缆；管路通道(6)外侧设置高压气囊(2)，高压气囊(2)外布设土压力计(4)和分隔板(9)；每节预制高压气囊桩体(1)端部设置桩端钢板(7)；高压气囊(2)通过进气管接头(8)与进气管(12)相连接，进气管(12)穿过管路通道(6)与自动调控系统(10)和注浆系统连接；自动调控系统(10)包括气压传感器(13)、压力调控器(15)、压力阀(18)、土压力计(4)、多通道显示仪表(14)和空压机(16)；进气管(12)上设置压力阀(18)和注浆阀(21)。
2.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，预制高压气囊桩体(1)由钢筋混凝土制成，预制高压气囊桩体(1)的截面为方形或圆形，每节桩长为6m～10m，圆形桩身直径为300mm～800mm。
3.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，每节预制高压气囊桩体(1)上的高压气囊(2)在桩体的侧面对称布...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘干斌，叶俊能，郑明飞，郦亮，陆辛，周晔，熊勇林，黄强，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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