CN115467358A - 用于破碎地层加固的微型桩复合结构、微型桩和施工工艺 - Google Patents
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Abstract
一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构、微型桩和施工工艺，包括位于钻孔内的筋材，筋材外周面设有多个通孔，还包括包覆在筋材非端部外周面的滞浆袋，滞浆袋位于钻孔内的裂隙地层，各通孔将筋材内腔与其外部、以及筋材内腔与滞浆袋内腔连通；滞浆袋与筋材同轴、且滞浆袋沿其径向可伸缩，滞浆袋内腔与筋材间留有可注浆的空间。整体利用滞浆袋形成质量可控的浆液和筋材的固结体，然后对裂隙地层后注浆，解决了现有微型桩技术应用于裂隙地层加固工程出现的微型桩桩体质量不佳问题。
Description
技术领域
本发明属于边坡防护和特殊地层加固技术领域，具体涉及一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构、微型桩和施工工艺。
背景技术
微型桩是一种小直径灌注桩或***桩，上世纪五十年代由意大利率先在基础托换方面使用，七十年代在世界范围内开始推广使用。桩体为筋材和灌浆材料固结体，筋材为钢筋或钢管，相对于一般的灌注桩其有较大的配筋率。
微型桩施工方便，无需开挖大口径桩孔，且对施工环境要求较小，仅需小型钻探和注浆设备即可实现，另外由于微型桩结构多样，集中荷载被有效分散，有效承载力明显提高。微型桩对岩土体的加固作用体现为桩体的结构特性和注浆改良岩土体的物理力学性质两方面。因此，微型桩在基坑支护、沉陷控制、路基和边坡加固以及滑坡治理等方面都得到了推广应用。
但微型桩在穿越强裂隙或破碎地层时，由于浆液向地层中漏失严重，而使筋材周围容易形成不饱和部位，无法形成较好的粘结层和防护层，桩体局部较细或注浆不密实，影响桩体的整体质量(如图8)。桩体的结构效应是微型桩加固岩土体最主要的作用方式，因此需要在首先保证微型桩桩体质量的前提下，再处理裂隙地层类薄弱部位。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构、微型桩和施工工艺，通过对部件结构的合理设置，利用滞浆袋形成质量可控的浆液和筋材的固结体，然后对裂隙地层后注浆，解决了现有微型桩技术应用于裂隙地层加固工程出现的微型桩桩体质量不佳问题。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括：
一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构,包括位于钻孔内的筋材，筋材外周面设有多个通孔，其特征在于，还包括包覆在筋材非端部外周面的滞浆袋，滞浆袋位于钻孔内的裂隙地层，所述各通孔将筋材内腔与其外部、以及筋材内腔与滞浆袋内腔连通；所述滞浆袋与筋材同轴、且滞浆袋沿其径向可伸缩，滞浆袋内腔与筋材间留有可注浆的空间。
优选的，滞浆袋外侧壁覆盖钻孔内的裂隙地层，且滞浆袋与钻孔间过盈配合。
优选的，各通孔均匀分布在筋材外周面。
优选的，滞浆袋与筋材同轴。
优选的，滞浆袋为透水不透浆的膜材料。
一种用于破碎地层加固的微型桩,包括本发明公开的用于破碎地层加固的微型桩复合结构，所述筋材内腔、滞浆袋内腔以及筋材外周面与钻孔内腔均注有浆液。
一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，包括以下步骤：
S1，将本发明公开的用于破碎地层加固的微型桩复合结构***钻孔内，筋材一端与钻孔底部接触，筋材另一端位于钻孔开口上方，所述滞浆袋位于钻孔内裂隙地层、且滞浆袋轴向长度大于钻孔内裂隙地层厚度；
S2，将浆液由筋材另一端口注入，浆液自筋材外周面的通孔流向筋材与钻孔间的腔体、以及筋材与滞浆袋间的腔体，直至第一次注入的浆液液面位于滞浆袋非端部为止；
S3，待第一次注入的浆液初凝，再次将浆液由筋材另一端口注入，直至第二次注入的浆液液面刚刚覆盖所述滞浆袋上端部为止；
S4，待第二次注入的浆液初凝，再次将浆液由筋材另一端口和钻孔内注入，直至第三次注入的浆液液面与钻孔开口齐平。
进一步的，还包括以下步骤：
S5，沿所述筋材周向垂直向下布设至少2个注浆孔，各注浆孔下端穿过所述裂隙地层、并通入裂隙地层下方的完整地层；
S6，由各注浆孔开口向内注入浆液，直至在裂隙地层形成注浆地层，所述注浆地层周向包覆滞浆袋。
进一步的，还包括S7，带注浆孔和注浆地层的浆液凝固后，在所述筋材顶端伸出地面部分设置桩帽。
优选的，第一次注入的浆液液面超出滞浆袋的下边缘15mm±1mm，各注浆孔下端通入所述裂隙地层下方的完整地层20mm±1mm。
与现有技术相比，本发明的优点为：
(1)本发明的一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构，通过对结构的整体设置，使用时由筋材上端口向筋材内腔注入浆液，并由筋材外周面的通孔将浆液充满筋材内腔、钻孔内腔以及滞浆袋，利用滞浆袋的限制作用，将注如的浆液限制于滞浆袋中，浆液与筋材固化为一体后，可形成质量可靠的微型桩桩体，此举阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，而使微型桩体周围出现浆液不饱和带，避免形成整体性被削弱的微型桩结构。
(2)本发明的一种用于破碎地层加固的微型桩，阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，而使微型桩体周围出现浆液不饱和带，避免形成整体性被削弱的微型桩结构。
(3)本发明的一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构及其工艺，浆液与筋材固化为一体后，可形成质量可靠的微型桩桩体，此举阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，而使微型桩体周围出现浆液不饱和带，避免形成整体性被削弱的微型桩结构。
(4)本发明的一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构及其工艺，利用滞浆袋的保浆作用，协同分段注浆工艺和裂隙地层后注浆工艺，形成了结构均匀和质量良好的微型桩体，保证实现对微型桩体的设计承载力，且注浆地层与微型桩体连接为一体，相当于为微型桩增加了底部承台和锚固，额外增大了微型桩体的承载力；为利用微型桩支护技术治理边坡或加固地基过程中穿越裂隙较发育或较破碎地层时，提供了一种较好保证微型桩体质量和提高微型桩承载力的手段；整体在保证的微型桩桩体良好质量的前提下，向整体性较差的微型桩桩体周围裂隙地层进行后注浆，最终形成微型桩桩体-良好整体性地层复合体，使之两者质量均匀，协同抵抗外力。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是用于破碎地层加固的微型桩复合结构结构图；
图2是实施例2中的S1和S2的示意图；
图3是实施例2中的S3的示意图；
图4是实施例2中的S4的示意图；
图5是实施例2中的S5的示意图；
图6是实施例2中的S6和S7的示意图；
图7是实施例2工艺的受力示意图
图8为现有技术示意图
图中各标号表示为：
1筋材，2滞浆袋，3钻孔，4浆液，5注浆孔，6注浆地层，7桩帽。
具体实施方式
遵从上述技术方案，以下给出本发明的具体实施例，需要说明的是本发明并不局限于以下具体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本发明的保护范围。
需要说明的是，本文中所提及到的方向性术语，如“内径”、“内腔”等均与说明书附图中纸面上的具体方向或附图中所示空间的相应方向一致；本发明中的所有部件和设备，如无特殊说明，全部均采用现有技术中已知的部件和设备。
实施例1
如图1所示，本实施例公开了一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构,包括位于钻孔3内的筋材1，筋材1外周面设有多个通孔，还包括包覆在筋材1非端部外周面的滞浆袋2，滞浆袋2位于钻孔3内的裂隙地层，各通孔将筋材1内腔与其外部、以及筋材1内腔与滞浆袋2内腔连通；滞浆袋2与筋材1同轴、且滞浆袋2沿其径向可伸缩，滞浆袋2内腔与筋材1间留有可注浆的空间；
其作用为：使用时由筋材1上端口向筋材1内腔注入浆液，并由筋材1外周面的通孔将浆液充满筋材1内腔、钻孔3内腔以及滞浆袋2，利用滞浆袋2的限制作用，将注入的浆液4限制于滞浆袋2中，浆液4与筋材1固化为一体后，可形成质量可靠的微型桩桩体，此举阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，而使微型桩体周围出现浆液不饱和带，避免形成整体性被削弱的微型桩结构。
滞浆袋2外侧壁覆盖钻孔3内的裂隙地层，且滞浆袋2与钻孔3间过盈配合；其作用为：使得向滞浆袋2内注入浆液后，滞浆袋2外侧壁覆盖钻孔3内的裂隙地层、并给到钻孔3侧壁一定的压力，阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，且注浆后的结构更加稳定。
优选的，滞浆袋2与筋材1同轴；其作用为，滞浆袋2与筋材1同轴使得注入滞浆袋2内的浆液4径向厚度均衡稳定。
优选的，各通孔均匀分布在筋材1外周面；其作用为，使得注浆后的浆液4均匀的由筋材1内腔流入滞浆袋2内腔和钻孔3内腔。
本实施例优选的滞浆袋2为透水不透浆的无纺土工布材料，用该材料缝制的滞浆袋可以将具有粘结效应的浆液留存在袋子内，而不至于扩散至裂隙地层中，凝结后保证注浆结石体饱满地包裹在筋材周围，而保障了微型桩的整体承载力可达到设计要求。
实施例2
如图1-7所示，本实施例公开了一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，包括以下步骤：
S1，将实施例1中的用于破碎地层加固的微型桩复合结构***钻孔3内，筋材1一端与钻孔3底部接触，筋材1另一端位于钻孔3开口上方，滞浆袋2位于钻孔3内裂隙地层、且滞浆袋2轴向长度大于钻孔3内裂隙地层厚度；
S2，将浆液4由筋材1另一端口注入，浆液4自筋材1外周面的通孔流向筋材1与钻孔3间的腔体、以及筋材1与滞浆袋2间的腔体，直至第一次注入的浆液4液面位于滞浆袋2非端部为止；
S3，待第一次注入的浆液4初凝，再次将浆液4由筋材1另一端口注入，直至第二次注入的浆液4液面刚刚覆盖滞浆袋2上端部为止；
S4，待第二次注入的浆液4初凝，再次将浆液4由筋材1另一端口和钻孔3内注入，直至第三次注入的浆液4液面与钻孔3开口齐平。
其作用为：浆液4与筋材1固化为一体后，可形成质量可靠的微型桩桩体，此举阻止了大量注浆浆液在裂隙地层中运移，而使微型桩体周围出现浆液不饱和带，避免形成整体性被削弱的微型桩结构。
S5，沿筋材1周向垂直向下布设至少2个注浆孔5，各注浆孔5下端穿过裂隙地层、并通入裂隙地层下方的完整地层；
S6，由各注浆孔5开口向内注入浆液4，直至在裂隙地层形成注浆地层，注浆地层周向包覆滞浆袋2。
S7，带注浆孔5和注浆地层的浆液4凝固后，在筋材1顶端伸出地面部分设置桩帽7。
本实施例优选的，第一次注入的浆液4液面超出滞浆袋2的下边缘15mm±1mm，各注浆孔5下端通入裂隙地层下方的完整地层20mm±1mm。
如图7所示，提取微型桩的一个微元，分别以微型桩筋材和微型桩周围的注浆结石体为受力分析对象，筋材与注浆结石体是咬合或粘合作用关系，具有变形协调性，因此在未发生变形破坏之前，两者之间存在多对作用力与反作用力，通过力的逐层传递，将荷载传递至地层中，从而起到加固地层的效果。图中Fz为微型桩受到的轴力，微型桩可发挥的最大承载力Fzmax与裂隙地层的强度相关，滞浆袋2段注浆和裂隙地层注浆固化后提高了裂隙地层的强度；Fm2为滞浆袋2段注浆结石体对微型桩的摩擦力，该摩擦力较不饱和区结石体对微型桩的摩擦力有较大提高，从而使破碎地层与微型桩组成的地层加固***不易发生破碎地层剪切破坏而失稳的现象；F-m为微型桩对滞浆袋2段注浆结石体的摩擦力，其与Fm2大小相等，方向相反；Fy2为注浆裂隙地层对滞浆袋2段注浆结石体的摩擦力，由于裂隙地层被注浆加固，其对滞浆袋段注浆结石体的摩擦力极限值也得到较大提高，从而使荷载得到较好传递；另外，在裂隙地层中注浆，使微型桩在裂隙地层带中的断面增加较大，大大增强了微型桩的抗变形能力和抗剪强度，是微型桩的能力得到较好发挥。
本实施例的工艺利用滞浆袋2的保浆作用，协同分段注浆工艺和裂隙地层后注浆工艺，形成了结构均匀和质量良好的微型桩体，保证实现对微型桩体的设计承载力，且注浆地层与微型桩体连接为一体，相当于为微型桩增加了底部承台和锚固，额外增大了微型桩体的承载力。为利用微型桩支护技术治理边坡或加固地基过程中穿越裂隙较发育或较破碎地层时，提供了一种较好保证微型桩体质量和提高微型桩承载力的手段。整体在保证的微型桩桩体良好质量的前提下，向整体性较差的微型桩桩体周围裂隙地层进行后注浆，最终形成微型桩桩体-良好整体性地层复合体，使之两者质量均匀，协同抵抗外力。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本方案公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所发明的内容。
Claims (10)
1.一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构,包括位于钻孔(3)内的筋材(1)，筋材(1)外周面设有多个通孔，其特征在于，还包括包覆在筋材(1)非端部外周面的滞浆袋(2)，滞浆袋(2)位于钻孔(3)内的裂隙地层，所述各通孔将筋材(1)内腔与其外部、以及筋材(1)内腔与滞浆袋(2)内腔连通；
所述滞浆袋(2)与筋材(1)同轴、且滞浆袋(2)沿其径向可伸缩，滞浆袋(2)内腔与筋材(1)间留有可注浆的空间。
2.如权利要求1所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构,其特征在于，所述滞浆袋(2)外侧壁覆盖钻孔(3)内的裂隙地层，且滞浆袋(2)与钻孔(3)间过盈配合。
3.如权利要求1所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构,其特征在于，各通孔均匀分布在筋材(1)外周面。
4.如权利要求1所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构,其特征在于，所述滞浆袋(2)与筋材(1)同轴。
5.如权利要求1-4任一所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构,其特征在于，所述滞浆袋(2)为透水不透浆的膜材料。
6.一种用于破碎地层加固的微型桩,其特征在于，包括如权利要求1-5任一所属的用于破碎地层加固的微型桩复合结构，所述筋材(1)内腔、滞浆袋(2)内腔以及筋材(1)外周面与钻孔(3)内腔均注有浆液(4)。
7.一种用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将权利要求1-5任一所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构***钻孔(3)内，筋材(1)一端与钻孔(3)底部接触，筋材(1)另一端位于钻孔(3)开口上方，所述滞浆袋(2)位于钻孔(3)内裂隙地层、且滞浆袋(2)轴向长度大于钻孔(3)内裂隙地层厚度；
S2，将浆液(4)由筋材(1)另一端口注入，浆液(4)自筋材(1)外周面的通孔流向筋材(1)与钻孔(3)间的腔体、以及筋材(1)与滞浆袋(2)间的腔体，直至第一次注入的浆液(4)液面位于滞浆袋(2)非端部为止；
S3，待第一次注入的浆液(4)初凝，再次将浆液(4)由筋材(1)另一端口注入，直至第二次注入的浆液(4)液面刚刚覆盖所述滞浆袋(2)上端部为止；
S4，待第二次注入的浆液(4)初凝，再次将浆液(4)由筋材(1)另一端口和钻孔(3)内注入，直至第三次注入的浆液(4)液面与钻孔(3)开口齐平。
8.如权利要求7所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，其特征在于，还包括以下步骤：
S5，沿所述筋材(1)周向垂直向下布设至少2个注浆孔(5)，各注浆孔(5)下端穿过所述裂隙地层、并通入裂隙地层下方的完整地层；
S6，由各注浆孔(5)开口向内注入浆液(4)，直至在裂隙地层形成注浆地层，所述注浆地层周向包覆滞浆袋(2)。
9.如权利要求8所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，其特征在于，还包括S7，带注浆孔(5)和注浆地层的浆液(4)凝固后，在所述筋材(1)顶端伸出地面部分设置桩帽(7)。
10.如权利要求7-9任一所述的用于破碎地层加固的微型桩复合结构的施工工艺，其特征在于，第一次注入的浆液(4)液面超出滞浆袋(2)的下边缘15mm±1mm，各注浆孔(5)下端通入所述裂隙地层下方的完整地层20mm±1mm。
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