一种提高混凝土钻孔灌注桩承载力的施工方法与流程

本发明属于土木建筑的桩基工程，尤其涉及一种提高混凝土钻孔灌注桩承载力的施工方法。

背景技术：

1、混凝土钻孔灌注桩是土木建筑领域最常用的基础形式，改善桩端土体承载性能、增加桩径和桩侧挤压应力是提高混凝土灌注桩承载力的有效方法。

2、在钻孔灌注桩施工过程中，常常使用泥浆护壁以防止桩孔孔壁坍塌，钻孔施工完成后，放入钢筋笼，浇注混凝土最终成桩。以现有的工程技术难以避免在灌注桩底部残留有一定厚度的岩土浆渣。由于该残留浆渣的存在使得桩端承载力无法充分发挥，同时桩孔侧壁会形成一定厚度的泥皮影响桩侧阻力的发挥，进而影响钻孔灌注桩的极限承载力。

3、为解决桩端沉渣的技术问题，桩基施工中一般会利用桩底机械力挤压方法或桩底压力注浆方法，但这两种方法都存在技术复杂、成本较高的问题。特别是，这两种方法对于低渗透性黏性土，技术效果较差。低渗透性黏土在实施机械力挤压的短暂时间内，难以实现地基土排水目的，即难以通过挤压实现地基土固结挤密、提高土体强度。提高桩侧承载力的常用方法是桩侧压力注浆，但是应用这种桩侧压力注浆方法，难以控制注浆的浆液扩散路径，达到提升桩侧摩阻力的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种提高混凝土钻孔灌注桩承载力的施工方法，其施工工艺简单，能够定量可靠地控制在选定的桩侧位置注入浆液的流动方向和扩散范围以提高桩侧摩阻力，同时，利用化学膨胀装置对桩端土体及包括泥浆沉渣进行挤密，可以大幅度提高灌注桩的单桩承载力并降低基桩沉降量。

2、本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，这种提高混凝土钻孔灌注桩承载力的施工方法包括如下步骤：

3、s1、在施工现场进行钢筋笼加工的同时，将桩侧囊袋封闭注浆装置捆绑在钢筋笼的外周侧壁上，并在桩侧囊袋封闭注浆装置上连接好注浆管，同时将桩端材料膨胀装置安装在钢筋笼的底端上，在桩孔形成后，将带有桩端材料膨胀装置和桩侧囊袋封闭注浆装置的钢筋笼放入桩孔中；

4、s2、在桩孔内插入导管并通过导管对桩孔进行混凝土的浇筑并成型为桩体，此时桩端材料膨胀装置中所设有的透水孔渗进的水与桩端材料膨胀装置内的膨胀块开始水化反应使膨胀块进行膨胀并对桩端土体挤密；

5、s3、在桩体浇筑成型后，利用位于地面上的高压注浆泵通过注浆管对桩侧囊袋封闭注浆装置内的注浆袋进行注浆，注浆过程中控制注浆量和注浆压力，当注浆量达到设计要求之后停止注浆，此时注浆袋被撑起，并与桩侧土体挤密接触，且注浆袋撑起的直径大于桩体原设计的直径并形成一个扩大体；

6、s4、在成桩若干天后，此时的注浆袋中的固化浆液和经水化作用膨胀后的膨胀块与浇筑的桩体形成整体，使桩身达到设计要求的强度；

7、s5、重复以上s1至s4施工步骤，施工下一根工程桩。

8、本发明的有益效果为：在桩侧注浆过程中，能够定量可靠地控制选定桩侧位置注入浆液的流动方向和扩散范围，并利用化学膨胀装置对桩端土体及包括泥浆沉渣进行挤密，与现有技术相比，本发明通过封闭注浆挤压桩周土体与桩端材料化学膨胀力挤密桩端土体，起到了提高基桩的侧摩阻力和桩端阻力的作用，进而提升了混凝土灌注桩的整体承载力并降低了基桩沉降量；桩端材料膨胀装置和桩侧囊袋封闭注浆装置可预先在工厂按要求定制，现场通过简单组装便可进行施工，有效提高施工效率和施工质量；其实施技术简单方便，成本相对现有技术低廉，因而可显著降低工程成本。

9、作为优选，所述桩侧囊袋封闭注浆装置设有至少一个，并通过围绕或套装方式固定在所述钢筋笼的外周侧，所述桩侧囊袋封闭注浆装置包括注浆袋和注浆管，所述注浆袋固定在所述钢筋笼的外周侧上，所述注浆袋与所述注浆管的一端连通，且所述注浆管的另一端延伸至地表并与高压注浆泵连接，所述注浆管用于对所述注浆袋内部注浆；通过注浆使注浆袋膨胀向外挤压桩周土体，向内与桩体紧密贴合，使注浆扩大体与桩体结合，从而增加桩侧摩阻力。

10、作为优选，所述注浆袋的边缘位置设有卡环，通过所述卡环将所述注浆袋固定在所述钢筋笼上，所述注浆袋通过周向折叠方式绑扎在所述钢筋笼上并通过约束环捆绑使所述注浆袋紧贴在所述钢筋笼的外周侧壁上；通过设置卡环便于注浆袋与钢筋笼之间的固定，同时注浆袋周向折叠方式绑扎在钢筋笼上并通过约束环捆绑，能防止钢筋笼下放至桩孔内时剐蹭孔壁使注浆袋损坏。

11、作为优选，所述注浆袋的形式分为圆环封闭形或环式绑扎形，所述注浆袋包括浆袋外层和浆袋内层，所述浆袋外层和所述浆袋内层之间的边缘通过缝合或粘接密封，所述注浆袋在所述浆袋外层和所述浆袋内层之间的空间内注浆撑开后的直径大于设计桩径；通过注浆使注浆袋膨胀并挤压桩侧土体，形成具有一定长度和比设计桩径更大的桩径，从而使桩侧封闭注浆区域形成扩径桩体进而提升桩侧摩阻力。

12、作为优选，所述注浆管的一端伸入至所述注浆袋内部并与所述注浆袋的端口密封固定，且注浆管一端的端部设有单向阀，所述单向阀包括注浆孔和橡胶套，所述注浆孔设置在所述注浆管的一端径向壁上，所述橡胶套套在所述注浆管的一端径向壁上并将所述注浆孔覆盖住；该结构简单易制作，可使固化浆液只溢出且不产生回流，并能降低成本。

13、作为优选，所述桩端材料膨胀装置包括承力装置和膨胀块，所述膨胀块放置在所述承力装置内，所述承力装置的上端固定在所述钢筋笼的底端上，所述承力装置的下端在所述钢筋笼下放至桩孔内时与桩端土体相抵，且所述承力装置内的膨胀块与水进行水化反应使膨胀块进行膨胀并对桩端土体挤密；桩端材料膨胀装置的膨胀块在成桩后，膨胀块在设计要求的时间内，吸收桩端地基土中的孔隙水，随即使膨胀块体积膨胀，挤压桩端地基土及桩底沉渣使之排水固结，从而提高桩端土体的承载力、降低其压缩性，进而提高桩的承载力并减少基桩的沉降量。

14、作为优选，所述承力装置包括上端盖、管筒和下端盖，所述管筒位于所述上端盖和所述下端盖之间，所述上端盖与所述钢筋笼的底端固定连接，所述管筒的上端与所述上端盖连接，所述下端盖与所述管筒的下端连接；所述管筒内放置有膨胀块，且所述管筒的周向侧设有用于水进入管筒并与所述膨胀块进行水化反应的透水孔；通过管筒使得膨胀块能放置在内，并在管筒上设置透水孔，膨胀块吸收桩端地基土中的孔隙水，随即产生膨胀块体积膨胀，挤压桩端地基土使之排水固结，从而提高桩端土体的承载力、降低其压缩性，进而提高桩的承载力并减少桩的沉降量。

15、作为优选，所述承力装置包括上端盖、支撑件和下端盖，所述支撑件位于所述承力装置内部并沿中心线布置，且所述支撑件位于所述上端盖和所述下端盖之间，所述上端盖与所述钢筋笼的底端固定连接，所述支撑件的上端与所述上端盖连接，所述下端盖与所述支撑件的下端连接；所述支撑件上套接有膨胀块，且所述膨胀块位于所述上端盖和所述下端盖之间；所述支撑件为中心柱或传力板或中空钢管的其中一种；利用支撑件所具有的一定的刚度来支撑起整个承力装置，同时支撑件套接膨胀块，膨胀块裸露在外，能直接吸收桩端地基土中的水分，随即使膨胀块体积膨胀，挤压桩端地基土使之排水固结，从而提高桩端土体的承载力、降低其压缩性，进而提高桩的承载力并减少桩的沉降量。

16、作为优选，所述承力装置包括上端盖、支撑件、管筒和下端盖，所述管筒位于所述承力装置的边缘侧，所述支撑件位于所述承力装置内部并沿中心线布置，且所述支撑件和所述管筒均位于所述上端盖和所述下端盖之间；所述上端盖与所述钢筋笼的底端固定连接，所述管筒的上端和所述支撑件的上端均与所述上端盖连接，所述管筒的下端和所述支撑件的下端均与所述下端盖连接，所述管筒内放置有膨胀块，且所述管筒的周向侧设有用于水进入管筒并与所述膨胀块进行水化反应的透水孔；所述支撑件为中心柱或传力板或中空钢管的其中一种；通过设置支撑件和管筒，支撑整个承力装置的作用更好，并在管筒上设置透水孔便于地基土中及混凝土中的水分进入管筒内部，膨胀块吸收桩端地基土中的水分，随即使膨胀块体积膨胀，挤压桩端地基土使之排水固结，从而提高桩端土体的承载力、降低其压缩性，进而提高桩的承载力并减少桩的沉降量。

17、作为优选，所述膨胀块包括如下组分：含活性铝成分的材料、含钙成分的材料和含硫酸根的材料，所述含活性铝成分的材料、含钙成分的材料和含硫酸根的材料按比例制成的膨胀块在水化后产生钙矾石类水化物，所述含活性铝成分的材料选自铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、明矾石、铝酸钙、聚合铝以及含活性铝成分的工业废渣中的至少一种，含钙成分的材料选自生石灰、熟石灰、电石渣以及含氧化钙成分的工业废渣中的至少一种，含硫酸根的材料选自石膏、硫酸钠以及含石膏或硫酸盐成分的工业废渣中的至少一种；膨胀块遇水后各组分间发生化学反应，产生钙矾石类水化物，钙矾石在其生成过程中结合32个结晶水，同时体积增大一倍，能够满足膨胀量、膨胀应力、耐久性、强度的技术要求。