一种规则扩底尺寸囊注包及囊注成型方法技术

本发明专利技术涉及建筑施工领域，具体涉及一种规则扩底尺寸囊注包，包括浆囊包、上隔板、注浆管、排水网络、排水管和限位条，浆囊包的上端设置上隔板，上隔板中部设置孔盖，上隔板在孔盖的外围可拆卸设置有输送杆，孔盖上设置有注浆管，注浆管与浆囊包内部连通，浆囊包外侧设置有排水网络，排水网络通过上隔板和孔盖连通至排水管，排水管设置在孔盖上，浆囊包的下端设置有底隔板或桩靴，限位条位于浆囊包外侧、铰接设置在上隔板上。还涉及一种规则扩底尺寸囊注成型方法。本发明专利技术能够有效控制囊注包的展开形状，可实现桩端扩大头形状的规则化和优化，能够加快土体压密、扩大压密土体范围和增加压密空间，提高了桩端和桩整体的承载能力。

【技术实现步骤摘要】
一种规则扩底尺寸囊注包及囊注成型方法
本专利技术涉及建筑施工领域，具体涉及一种规则扩底尺寸囊注包及囊注成型方法。
技术介绍
扩底桩承载力高，因此人们不仅充分利用地质条件，而且尽量创造条件采用扩底桩。研究表明，扩底桩的扩大头空间的大小及其施工方法不同，其承载力的提高程度差别很大。扩大头空间的施工方法有取土法和挤密法。从提高承载力来看，挤密法会使扩大头空间侧向土体挤密，而侧向的挤密又相当于给扩大头下部土体增加约束。因此，挤密法优于取土法。近些年的研究表明，桩端土质硬，桩侧尤其是桩端附近的侧摩阻力有一定的提高，从而使桩的承载力有大幅提高。如何实现桩端和此处桩侧土体压密成扩大头空间，以实现桩承载力最大化，是业内技术人员的追求。中国专利“预承力桩的预承包装置”(ZL92202624.6)就是一种扩大头空间挤土压密成形技术。但是，由于土体的压缩性的限制，完全依靠这种挤密法所形成的扩大头空间有限。而且，这种方法所形成的空间形状不是最佳的，也较难控制好，给设计带来一定的不确定性。因此，此技术虽然使桩承载力有一定的提高，但未得到很好的推广应用。为了解决这种技术的不足，提出一种规则扩底尺寸囊注成型方法。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种规则扩底尺寸囊注包及囊注成型方法，能够有效控制囊注包的展开形状，可实现桩端扩大头形状的规则化和优化，能够加快土体压密、扩大压密土体范围和增加压密空间，提高了桩端和桩整体的承载能力。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种规则扩底尺寸囊注包，包括浆囊包、上隔板、注浆管、排水网络、排水管和限位条，所述浆囊包的上端设置所述上隔板，上隔板中部设置孔盖，上隔板在孔盖的外围可拆卸设置有输送杆，所述孔盖上设置有所述注浆管，注浆管与浆囊包内部连通，浆囊包外侧设置有所述排水网络，排水网络通过上隔板和孔盖连通至排水管，所述排水管设置在孔盖上，浆囊包的下端设置有底隔板或桩靴，多个所述限位条位于浆囊包外侧、铰接设置在上隔板上，上隔板上设置有围筒。在进一步地优选方案中，所述上隔板在对应限位条的铰接处设置有限位挡块，所述限位挡块朝向限位条的一侧为倾斜面。在进一步地优选方案中，所述上隔板上设置有辐射状排布的多条通水孔，所述通水孔一端连接排水网络，所述孔盖对应通水孔另一端的位置设置有环形槽，所述环形槽与排水管相连通。在进一步地优选方案中，所述排水网络包括环向和纵向设置的若干条排水条带，纵向设置的排水条带的上端连接上隔板的通水孔。在进一步地优选方案中，所述底隔板中部设置有卸压阀；桩靴的两侧对称设置有卸压阀。一种基于所述的囊注包的规则扩底尺寸囊注成型方法，包括以下步骤：步骤1：确定扩大头尺寸和囊注包尺寸：扩大头尺寸应根据基桩承载力要求进行设计，同时要考虑桩端土体压密效应来确定；依据扩大头上圆台尺寸确定限位条长度，依据扩大头的形状与尺寸确定囊注包完全展开后的形状与尺寸；根据桩直径，确定上隔板尺寸和底隔板或桩靴尺寸；步骤2：确定囊注包沉入时的预留空间：根据土体固结理论及工程经验，估算桩端土体在拟定囊注包挤压下可形成的最大空间大小，以设计扩大头体积与该挤出空间之差作为囊注包沉入孔底后拟预占据的空间大小——即预留空间，预留空间的设置是因为按设计注浆压力无法通过囊注包扩展挤密土体达到扩大头体积，但为了实现扩底端的尺寸必须预先留出不通过挤土得到的空间体积，这个体积通过囊注包预留空间来实现；囊注包预留空间的形状为圆柱体，直径D取限位条自然垂下所围成圆圈的内接圆直径，高度h通过下式计算得出：式中V0为扩大头体积设计值，cm3；V为囊注挤压下土体压密所形成的空间体积，cm3，取半无限空间宽度为h0的条形荷载(荷载值为囊注包中浆液压力)作用下土体竖向压缩量乘以或之值；D0为扩大头圆柱段直径；h0为扩大头总高度，即两圆台段高度与圆柱段高度之和；D为囊注包预留空间的直径，取值为限位条自然垂下所围成圆圈的内接圆直径；步骤3：组装囊注包，将囊注包限定在限位条自然垂下所围范围之内，在预留空间高度方向上的限位条上对称设置尼龙搭扣拉绳，托住收拢的囊注包；取下孔盖向浆囊包内填满卵石，然后再装上孔盖，以保证预留空间的高度和径向宽度；连接排水管和注浆管；连接输送杆；步骤4：钻桩身孔；步骤5：超钻：当囊注挤压土体所能产生的空间小于桩扩底部分体积时，需要额外钻出其不足部分的空间，即超钻。超钻深度h超可通过下式估算：式中D孔为钻孔直径；D为囊注包预留空间的直径；h为囊注包预留空间的高度；步骤6：下放囊注包：通过输送杆将囊注包缓缓下放至孔底，并保持输送杆居中；步骤7：浇灌桩身混凝土，卸除输送杆，7～28天后实施囊注扩底：(a)配制浆液，水泥∶水∶添加剂＝1∶(0.5～0.7)∶0.08，水泥采用P.O.52.5普通硅酸盐水泥，添加剂采用UEA膨胀剂；(b)将注浆管连接注浆泵；(c)通过注浆管向浆囊包内先间歇式注浆，排除浆囊包中的空气；之后连续注浆，浆囊包在张开过程中将尼龙搭扣绳撑开，浆囊包向底部和侧边挤压土体，土体中的超静孔隙水压力产生；随着土体中的水和/或气体通过浆囊包外表面的排水网络，进入上隔板、再沿排水管排出地面；步骤8：待步骤7中的浆液固化后，向排水管中填充浆液；步骤9：截断桩顶处的排水管和注浆管，顺桩头切掉排水管和注浆管。在进一步地优选方案中，在步骤7中，当限位条完全打开，注浆量基本达到囊注包最大设计容量时，注浆压力会出现陡升现象，此时停止注浆并维持该注浆压力2～6小时，或至排水管无水排出时，继续并逐渐加大压力注入浆液，当浆囊包中的浆液超过某高压值时，浆液将从卸压阀处喷出，并将对桩端土和囊注包外周进行密实、劈裂；如此多实施几次，可进一步强化桩端土体；最后一次注入时，关闭排水管，并可注入能使水泥浆在短时间凝固的浆液，当浆液输入量基本为0时，关闭注浆管。在进一步地优选方案中，如果注浆压力达到设计值但注浆量远未达到囊注包最大设计容量时，关闭注浆管，待2～6小时后囊注包周边土体中超高的超静孔隙水压力大幅消散，甚至基本消散时进行补注，最终使注浆量达到囊注包最大设计容量。在进一步地优选方案中，对于钢筋混凝土基桩，在步骤7浇灌桩身混凝土之前，下放钢筋笼。通过上述技术方案，本专利技术的有益效果为：1.本专利技术提供的囊注包展开形状可控，能够达到预先设计的形状。浆囊包的上端设置上隔板、下端设置底隔板或桩靴，上隔板上设置有限位条，在浆囊包被撑开时，上隔板和限位条对浆囊包的上侧形状进行限位，底隔板或桩靴对浆囊包的下侧形状进行限制，使撑开的浆囊包形成上部的圆台段、中部的圆柱段、下部的圆台段，以达到设计的形状，实现桩端扩大头形状的规则化和优化。2.本专利技术提供的囊注包包括设置在浆囊包外表的排水网络，排水网络通过上隔板和孔盖连通至排水管，在浆囊包展开也即囊注包展开时，通过排水网络将土体中的水和/或气体集聚，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，包括浆囊包(1)、上隔板(2)、注浆管(3)、排水网络、排水管(4)和限位条(5)，所述浆囊包(1)的上端设置所述上隔板(2)，上隔板(2)中部设置孔盖(7)，上隔板(2)在孔盖(7)的外围可拆卸设置有输送杆(8)，所述孔盖(7)上设置有所述注浆管(3)，注浆管(3)与浆囊包(1)内部连通，浆囊包(1)外侧设置有所述排水网络，排水网络通过上隔板(2)和孔盖(7)连通至排水管(4)，所述排水管(4)设置在孔盖(7)上，浆囊包(1)的下端设置有底隔板(601)或桩靴(602)，多个所述限位条(5)位于浆囊包(1)外侧、铰接设置在上隔板(2)上，上隔板(2)上设置有围筒(9)。/n

【技术特征摘要】
1.一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，包括浆囊包(1)、上隔板(2)、注浆管(3)、排水网络、排水管(4)和限位条(5)，所述浆囊包(1)的上端设置所述上隔板(2)，上隔板(2)中部设置孔盖(7)，上隔板(2)在孔盖(7)的外围可拆卸设置有输送杆(8)，所述孔盖(7)上设置有所述注浆管(3)，注浆管(3)与浆囊包(1)内部连通，浆囊包(1)外侧设置有所述排水网络，排水网络通过上隔板(2)和孔盖(7)连通至排水管(4)，所述排水管(4)设置在孔盖(7)上，浆囊包(1)的下端设置有底隔板(601)或桩靴(602)，多个所述限位条(5)位于浆囊包(1)外侧、铰接设置在上隔板(2)上，上隔板(2)上设置有围筒(9)。


2.根据权利要求1所述的一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，所述上隔板(2)在对应限位条(5)的铰接处设置有限位挡块(201)，所述限位挡块(201)朝向限位条(5)的一侧为倾斜面。


3.根据权利要求1所述的一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，所述上隔板(2)上设置有辐射状排布的多条通水孔(202)，所述通水孔(202)一端连接排水网络，所述孔盖(7)对应通水孔(202)另一端的位置设置有环形槽(701)，所述环形槽(701)与排水管(4)相连通。


4.根据权利要求3所述的一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，所述排水网络包括环向和纵向设置的若干条排水条带，纵向设置的排水条带的上端连接上隔板(2)的通水孔(202)。


5.根据权利要求1所述的一种规则扩底尺寸囊注包，其特征在于，所述底隔板(601)中部设置有卸压阀；桩靴(602)的两侧对称设置有卸压阀。


6.一种基于权利要求1～5中任一所述的囊注包的规则扩底尺寸囊注成型方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：确定扩大头尺寸和囊注包尺寸：扩大头尺寸应根据基桩承载力要求进行设计，同时要考虑桩端土体压密效应来确定；依据扩大头上圆台尺寸确定限位条(5)长度，依据扩大头的形状与尺寸确定囊注包完全展开后的形状与尺寸；根据桩直径，确定上隔板尺寸和底隔板或桩靴尺寸；
步骤2：确定囊注包沉入时的预留空间：根据土体固结理论及工程经验，估算桩端土体在拟定囊注包挤压下可形成的最大空间大小，以设计扩大头体积与该挤出空间之差作为囊注包沉入孔底后拟预占据的空间大小——即预留空间；
囊注包预留空间的形状为圆柱体，直径D取限位条自然垂下所围成圆圈的内接圆直径，高度h通过下式计算得出：



式中V0为扩大头体积设计值，cm3；
V为囊注挤压下土体压密所形成的空间体积，cm3，取半无限空间宽度为h0的条形荷载(荷载值为囊注包中浆液压力)作用下土体竖向压缩量乘以或之值；
D0为扩大头圆柱段直径；
h0为扩大头总高...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹正盛，刘健，王新宇，邹友峰，王树仁，顿志林，秦莞臻，郑清洁，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41