適應于珊瑚礁地質的鋼管樁及其注漿方法
【專利摘要】本發明公開了一種適用于珊瑚礁地質的鋼管樁及其注漿方法，鋼管樁包括：鋼管樁本體；以及多個壓漿管路，其環設在鋼管樁本體內壁，壓漿管路包括沿鋼管裝本體的軸向設置在鋼管樁本體內壁上的高壓軟管以及覆蓋在高壓軟管外且兩端固定在鋼管樁本體內壁上的角鋼；其中，鋼管樁本體上還具有多個與高壓軟管相對設置且連通的出漿口、以及多個設置在外側壁上的外護板，所述外護板上開設有多個與所述出漿口貫通的通孔，所述出漿口處設置有磁封以使所述出漿口在不注漿時處于密封狀態，注漿方法包括鉆孔、在鋼管樁本體上布置壓漿管路、下放鋼管樁、注漿。本發明的鋼管樁和注漿法法應用于樁基施工能明顯提高橋梁樁基在珊瑚礁地質環境的承載能力和穩定性。
【專利說明】
適應于珊瑚礁地質的鋼管樁及其注漿方法
技術領域
[0001]本發明涉及橋梁粧基領域。更具體地說，本發明涉及一種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧及其注漿方法。
【背景技術】
[0002]珊瑚礁是發育于熱帶海洋環境中由生物作用和地質作用共同形成的地質體，是一種特殊的巖土介質類型，有著獨特的工程環境特性和工程地質性質。隨著土木工程領域的不斷發展，在珊瑚礁地質環境上的工程結構越來越多。珊瑚礁地質呈現出準礁灰巖、礁灰巖均具有密度低、孔隙大、結構性強、脆性大、強度各向異性顯著的特點，顯示出極為復雜的巖土工程特性，主要體現在如下方面:空間上，物質顆粒組構的極其復雜性和不均勻性;各組構孔隙、孔洞的不均勻性;各組構膠結程度的不均勻性;顆粒易碎性，低圍壓下顆粒也有破碎;骨架性結構，具有很強的結構性強度。總之，松散砂礫肩地層，軟硬互層，孔洞發育、級配不均、顆粒破碎;半成巖的準礁灰巖和礁灰巖具有典型的硬脆性，其巖土性能指標，如飽和單軸抗壓強度，地基承載力基本允許值，鉆孔粧粧側摩阻力標準值等都相比于巖石性能指標較低，因此使得橋梁粧基在珊瑚礁地質環境施工顯得尤為的惡劣。同時橋梁的粧基是橋梁的很重要的組成部分，橋梁上部結構的安全會對橋梁的粧基提出更高的要求。注漿技術是提高粧基承載能力的一種很重要的手段。注漿技術就是利用送壓設備將能夠固化的漿液材料通過一定的手段注入地層中顆粒的間隙、土層的界面或者是巖層裂隙內，使其擴張、膠結、固化，以降低地層的滲透性，增強地層強度，防止地基沉降、變形的處理技術。正是因為珊瑚礁特性，因此需要尋找出適合在珊瑚礁地質環境中使用，并且可以明顯提高粧基在珊瑚礁地質環境的承載能力注漿用鋼管粧及其注漿方法。
【發明內容】
[0003]本發明的一個目的是針對橋梁粧基在珊瑚礁地質環境施工的惡劣性，提供一種能明顯提高粧基在珊瑚礁地質環境的承載能力的注漿用鋼管粧。
[0004]—種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，包括:
[0005]鋼管粧本體;以及
[0006]多個壓漿管路，其環設在所述鋼管粧本體內壁，所述壓漿管路包括沿所述鋼管裝本體的軸向設置在鋼管粧本體內壁上的高壓軟管以及覆蓋在所述高壓軟管外且兩端固定在所述鋼管粧本體內壁上的角鋼；
[0007]其中，所述鋼管粧本體上還具有多個與所述高壓軟管相對設置且連通的出漿口、以及多個設置在外側壁上的外護板，所述外護板上開設有多個所述出漿口貫通的通孔，出漿口處設置有磁封以使所述出漿口在不注漿時處于密封狀態。
[0008]優選的是，其中，所述高壓軟管通過彎頭與所述出漿口連通，所述彎頭上沿注漿時漿液的流動方向設有一逆止閥。
[0009]優選的是，其中，在所述鋼管粧本體內壁沿長度方向間隔設置有多個壓漿管路組，多個壓漿管路組的上端齊平、下端不在同一高度上，且兩兩壓漿管路組下端的高度差為10?20mo
[0010]優選的是，其中，所述多個壓漿管路組包括一個第一壓漿管路組和多個第二壓漿管路組，所述第一壓漿管路組包括等間距分布的三個第一壓漿管路，三個第一壓漿管路的下端齊平且靠近所述鋼管粧本體的下端，所述第二壓漿管路組包括對稱分布的兩個第二壓漿管路，兩個第二壓漿管路的下端齊平。
[0011]優選的是，其中，所述高壓軟管焊接在所述鋼管粧本體內壁上。
[0012]優選的是，其中，所述外護板上至少有一個通孔與所述出漿口同軸設置。
[0013]優選的是，其中，所述角鋼兩端還設置有與所述鋼管粧本體相連的厚鋼板封頭和加勁板。
[0014]本發明還有一個目的是提供一種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧的注漿方法，包括如下步驟:
[0015]I)根據粧基設計要求布置粧位，用鉆具鉆取粧孔，檢測粧孔是否處于正常可施工狀態；
[0016]2)選取長度與粧孔深度相等的鋼管粧本體和多個水密性良好的高壓軟管，在鋼管粧本體內壁上沿其軸向布置多條壓漿管路，先等間隔設置三條壓漿管路，且下端靠近鋼管粧本體的下端，再向上依次每隔10-20m對稱地設置兩條壓漿管路，多條壓漿管路的上端平齊，每條壓漿管路中的高壓軟管下端與一個出漿口連通，出漿口所在處的鋼管粧本體外壁上固定一外護板；
[0017]3)向施工好的粧孔中內插入上述布置好壓漿管路的鋼管粧本體；
[0018]4)將水泥和水攪拌成漿液，過濾后開啟注漿設備向高壓軟管中注入漿液，注漿時依照高壓軟管下端的高度從上至下的順序依次向壓漿管路的高壓軟管中注漿；
[0019]5)觀察注漿壓力和注漿量，當注漿壓力達到設計值時，穩壓5min后，完成該粧孔注漿；
[0020]6)轉移至下一粧孔注漿，直至結束所有粧孔施工完畢。
[0021]優選的是，其中，所述漿液的水膠比為0.26-0.28，且注漿時，三條靠近鋼管粧本體下端的壓漿管路中的漿液水膠大于其他各壓漿管路的水膠比。
[0022]優選的是，其中，漿液出機流動度為15-17s，60min后漿液的流動度小于25s。
[0023]本發明至少包括以下有益效果:
[0024](I)在鋼管粧本體的內壁上設置多個壓漿管路可以從各個方向對鋼管粧注漿，且高壓軟管與出漿口連通，這樣在注漿時通過高壓軟管向鋼管粧本體中注漿，漿液從出漿口流出，經過外護板上的通孔流至骨架型結構的珊瑚礁地質中，填補珊瑚礁地質中的孔洞，加固珊瑚礁地質結構，使得粧基與珊瑚礁地質形成一體的穩定結構，大大加強了粧基的穩定性和承載能力；
[0025](2)磁封擱置在鋼管粧本體上的出漿口處，其目的是暫時保護出漿口，防止在下放鋼管粧本體至粧孔中時出漿口被粧孔壁上泥土等堵死，而在注漿時，高壓軟管中的漿液通過自身的壓力將磁封沖開對巖層注漿，外護板上的作用是在下放鋼管粧時保護鋼管粧的外壁；
[0026](3)在注漿時，先從高壓軟管下端的高度較高的粧側開始注漿，漿液從高壓軟管流出經過出漿口進入到上層的珊瑚礁巖層中，最后再對粧底注漿，填充鋼管粧本體，即先從上到下填充珊瑚礁巖層，再對粧底注漿填充鋼管粧，這樣的注漿方法使得每一層巖層的孔隙都能被漿液填充，且粧基本身的斷面也全部被注漿材料分布，大大提升了粧基的穩定性和承載能力；
[0027](4)注漿時，三條靠近鋼管粧本體下端的壓漿管路中的漿液水膠大于其他各壓漿管路的水膠比，增大粧底注漿的水膠是為了增強粧身的承載能力。
[0028]本發明的其它優點、目標和特征將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研究和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【附圖說明】
[0029]圖1為本發明的結構示意圖；
[0030]圖2為本發明的一個橫斷面結構示意圖；
[0031]圖3為圖2中A大樣細節圖；
[0032]圖4為本發明的一個縱斷面的局部結構示意圖；
[0033]圖5為本發明的注漿方法流程圖。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0035]需要說明的是，下述實施方案中所述實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法，所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業途徑獲得;在本發明的描述中，術語“橫向”、“縱向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，并不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。
[0036]如圖1，圖2，圖3，所示，本發明提供一種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，包括:
[0037]鋼管粧本體I;以及
[0038]多個壓漿管路2，其環設在鋼管粧本體I內壁，壓漿管路2包括沿鋼管裝本體I的軸向設置在鋼管粧本體I內壁上的高壓軟管20以及覆蓋在高壓軟管20外且兩端固定在鋼管粧本體I內壁上的角鋼21;
[0039]其中，鋼管粧本體I上還具有多個與高壓軟管20相對設置且連通的出漿口10、以及多個設置在外側壁上的外護板11，外護板11上開設有多個與出漿口貫通的通孔110，出漿口1處設置有磁封12，磁封12通過磁性吸附在鋼管粧本體I的出漿口 1處以使出漿口 1在不注漿時處于密封狀態。
[0040]在上述技術方案中，出漿口1的直徑一般值控制在I cm左右，外護板11上與出漿口10相連通的通孔110直徑一般控制在6_。在鋼管粧本體I的內壁上設置多個壓漿管路2可以從各個方向對鋼管粧進行注漿，且高壓軟管20與出漿口 10連通，這樣在注漿時通過高壓軟管20向鋼管粧本體I中注漿，漿液注入到鋼管粧本體I的出漿口 10粧側的附近，增加鋼管粧在珊瑚礁地質中的承載能力。磁封12擱置在鋼管粧本體I上的出漿口 10處，其目的是暫時保護出漿口 10，防止在下放鋼管粧本體I至粧孔中時出漿口 10被粧孔壁上泥土等堵死，而在注漿時，高壓軟管20中的漿液通過自身的壓力將磁封沖開，漿液從出漿口 10流出，經過外護板11上的通孔110流至骨架型結構的珊瑚礁地質中，填補珊瑚礁地質中的孔洞，使得粧基與珊瑚礁地質形成一體結構，大大加強了粧基的穩定性和承載能力。外護板11作用是在下放鋼管粧時保護鋼管粧的外壁。
[0041 ] 在另一種技術方案中，如圖4所示，高壓軟管20通過彎頭22與出漿口 10連通，彎頭22上沿注漿時漿液的流動方向設有一逆止閥23，由于高壓軟管20底端與出漿口 10所在水平線成90°，因此需要通過彎頭22連接高壓軟管20和出漿口 10，逆止閥23的設置是為了使得注漿時漿液只能沿一個方向流動，防止逆流從而造成注漿失敗。
[0042]在另一種技術方案中，在鋼管粧本體I內壁沿長度方向間隔設置有多個壓漿管路組(圖中未標出)，多個壓漿管路組的上端齊平、下端不在同一高度上，且兩兩壓漿管路組下端的高度差為10?20m，在鋼管粧上設置多個壓漿管路組，且每組壓漿管路組的下端不在同一高度，這樣可以使得每個巖層都能被漿液填充，提高了粧基的穩定性和承載能力。
[0043]進一步的，多個壓漿管路組包括一個第一壓漿管路組和多個第二壓漿管路組(圖中未標出)，第一壓漿管路組包括等間距分布的三個第一壓漿管路，三個第一壓漿管路的下端齊平且靠近所述鋼管粧本體的下端，第二壓漿管路組包括對稱分布的兩個第二壓漿管路，兩個第二壓漿管路的下端齊平。在上述技術方案中，即在粧底等間距布置3個壓漿管路進行注漿，而在每一層的粧側對稱地布置2個壓漿管路，這是由于粧底的注漿量較大，這種布置結構可以盡可能地保證粧底的斷面范圍內全部被注漿材料分布，保證了粧基的承載能力。
[0044]在另一種技術方案中，高壓軟管20焊接在鋼管粧本體I內壁上，將高壓軟管20固定在鋼管粧內壁上，防止在注漿時，高壓軟管發生晃動或移位，影響注漿效果。
[0045]在另一種技術方案中，外護板11上至少有一個通孔110與出漿口10同軸設置，這樣的結構方便漿液從出漿口流出經過該通孔直接進入到珊瑚礁地質中。
[0046]在另一種技術方案中，角鋼21兩端還設置有與鋼管粧本體相連的厚鋼板封頭210和加勁板211，這樣可以提高角鋼21的穩定性。
[0047]本發明還提供一種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧的注漿方法，見圖5，包括如下步驟:
[0048](I)根據粧基設計要求布置粧位，用鉆具鉆取粧孔，檢測粧孔是否處于正常可施工狀態；
[0049](2)選取長度與粧孔深度相等的鋼管粧本體I和多個水密性良好的高壓軟管20，在鋼管粧本體I內壁上沿其軸向布置多條壓漿管路2，先等間隔設置三條壓漿管路2，且三條壓漿管路2下端靠近鋼管粧本體I的下端，再向上依次每隔10-20m對稱地設置兩條壓漿管路2，多條壓漿管路2的上端平齊，每條壓漿管路2中的高壓軟管20下端與一個出漿口 10連通；
[0050](3)向施工好的粧孔中內插入上述布置好壓漿管路的鋼管粧本體I;
[0051](4)將水泥和水攪拌成漿液，過濾后開啟注漿設備向高壓軟管中注入漿液，注漿時依照高壓軟管下端的高度從上至下的順序依次向壓漿管路的高壓軟管中注漿；
[0052](5)根據粧基設計要求確定沒根高壓軟管的注漿量，觀察注漿壓力和注漿量，當注漿壓力達到設計值時，穩壓5min后，完成該粧孔注漿；
[0053](6)轉移至下一粧孔注漿，直至結束所有粧孔施工完畢。
[0054]在上述技術方案中，根據珊瑚礁的特殊地質，布置粧孔和鉆取相應深度的粧孔，且預制注漿所需的鋼管粧，鋼管粧本體上出漿口選取在取芯率較低的巖層上，這樣在注漿時，漿液可以填充至松散砂礫肩地層中加固地下基礎，注漿效果較好，粧基穩定性高。同時根據設計要求確定好粧底和每層粧側的注漿位置，由于粧底注漿量較大，因此在鋼管粧粧底等間距布置三個壓漿管路，這樣可以保證粧底的斷面范圍內盡可能全部被注漿材料分布，提高了粧基的承載能力，再每隔10-20m布置一層粧側壓漿管路，每層粧側壓漿管路包括兩根對稱設置的壓漿管路，使得每個巖層被注漿材料分布，粧基結構穩定。在注漿時，先從高壓軟管下端的高度較高的粧側開始注漿，漿液從高壓軟管流出經過出漿口進入到上層的珊瑚礁巖層中，最后再對粧底注漿，填充鋼管粧本體，即先從上到下填充珊瑚礁巖層，再對粧底注漿填充鋼管粧。這樣的注漿方法使得每一層巖層的孔隙都能被漿液填充，且粧基本身的斷面也全部被注漿材料分布，大大提升了粧基的穩定性和承載能力。
[0055]在另一種技術方案中，漿液的水膠比為0.26-0.28，由于珊瑚礁呈現出礁灰巖地質的性狀，故以礁灰巖的注漿要求設計珊瑚礁注漿時的水膠比，且注漿時，三條靠近鋼管粧本體下端的壓漿管路中的混凝土漿液水膠大于其他各壓漿管路的水膠比，增大粧底注漿的水膠是為了增強粧身的承載能力，粧側的注漿則是為了填充珊瑚礁巖層的孔隙，因此各粧側注漿漿液的水膠比一致，粧底注漿時，需增大水膠比。
[0056]在另一種技術方案中，漿液出機流動度為15-17s，60min后漿液的流動度小于25s。
[0057]盡管本發明的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本發明的領域，對于熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發明并不限于特定的細節和這里示出與描述的圖例。
【主權項】
1.一種適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，包括: 鋼管粧本體；以及 多個壓漿管路，其環設在所述鋼管粧本體內壁，所述壓漿管路包括沿所述鋼管裝本體的軸向設置在鋼管粧本體內壁上的高壓軟管以及覆蓋在所述高壓軟管外且兩端固定在所述鋼管粧本體內壁上的角鋼； 其中，所述鋼管粧本體上還具有多個與所述高壓軟管相對設置且連通的出漿口、以及多個設置在外側壁上的外護板，所述外護板上開設有多個與所述出漿口貫通的通孔，所述出漿口處設置有磁封以使所述出漿口在不注漿時處于密封狀態。2.如權利要求1所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，所述高壓軟管通過彎頭與所述出漿口連通，所述彎頭上沿注漿時漿液的流動方向設有一逆止閥。3.如權利要求1所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，在所述鋼管粧本體內壁沿長度方向間隔設置有多個壓漿管路組，多個壓漿管路組的上端齊平、下端不在同一高度上，且兩兩壓漿管路組下端的高度差為10?20m。4.如權利要求3所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，所述多個壓漿管路組包括一個第一壓漿管路組和多個第二壓漿管路組，所述第一壓漿管路組包括等間距分布的三個第一壓漿管路，三個第一壓漿管路的下端齊平且靠近所述鋼管粧本體的下端，所述第二壓漿管路組包括對稱分布的兩個第二壓漿管路，兩個第二壓漿管路的下端齊平。5.如權利要求1所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，所述高壓軟管焊接在所述鋼管粧本體內壁上。6.如權利要求1所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，所述外護板上至少有一個通孔與所述出漿口同軸設置。7.如權利要求1所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧，其特征在于，所述角鋼兩端還設置有與所述鋼管粧本體相連的厚鋼板封頭和加勁板。8.如權利要求1-7任意一項所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧的注漿方法，其特征在于，包括如下步驟: 1)根據粧基設計要求布置粧位，用鉆具鉆取粧孔，檢測粧孔是否處于正常可施工狀態； 2)選取長度與粧孔深度相等的鋼管粧本體和多個水密性良好的高壓軟管，在鋼管粧本體內壁上沿其軸向布置多條壓漿管路，先等間隔設置三條壓漿管路，且下端靠近鋼管粧本體的下端，再向上依次每隔10-20m對稱地設置兩條壓漿管路，多條壓漿管路的上端平齊，每條壓漿管路中的高壓軟管下端與一個出漿口連通； 3)向施工好的粧孔中內插入上述布置好壓漿管路的鋼管粧本體； 4)將水泥和水攪拌成漿液，過濾后開啟注漿設備向高壓軟管中注入漿液，注漿時依照高壓軟管下端的高度從上至下的順序依次向壓漿管路的高壓軟管中注漿； 5)觀察注漿壓力和注漿量，當注漿壓力達到設計值時，穩壓5min后，完成該粧孔注漿； 6)轉移至下一粧孔注漿，直至結束所有粧孔施工完畢。9.如權利要求8所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧注漿方法，其特征在于，所述漿液的水膠比為0.26-0.28，且注漿時，三條靠近鋼管粧本體下端的壓漿管路中的漿液水膠大于其他各壓漿管路的水膠比。10.如權利要求8所述的適用于珊瑚礁地質的鋼管粧注漿方法，其特征在于，漿液出機 流動度為15-17s，60min后漿液的流動度小于25s。
【文檔編號】E02D27/32GK105926589SQ201610403979
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】張鴻, 游新鵬, 林樹奎, 程多云, 郗永磊, 劉廣濤, 汪磊, 曹志, 李文, 夏元宏
【申請人】中交第二航務工程局有限公司