咬合桩定向注浆结构及咬合桩定向注浆加固土体方法
【专利摘要】本发明公开了一种咬合桩定向注浆结构，包括用于构筑咬合桩桩墙的A桩和B桩，所述B桩内置有圆形的钢筋笼；还包括注浆系统，所述注浆系统包括用于输出浆液的注浆泵、用于输送浆液的注浆导管和用于直接对周围土体进行压密注浆加固的注浆输出管，所述注浆泵通过所述注浆导管连接所述注浆输出管，若干所述注浆输出管设置在所述B桩的所述钢筋笼的外周侧面上，所述注浆输出管上设置有若干出浆孔，所述出浆孔朝向需加固的一侧土体，对一侧土体进行注浆加固。本发明还公开了一种咬合桩定向注浆加固土体方法。本发明具有施工工艺简单，造价低，易操作，易达到设计效果的特点，特别适用于周边既有结构净距狭小，且常规土体加固机械无法施工的基坑工程。
【专利说明】咬合粧定向注浆结构及咬合粧定向注浆加固土体方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及建筑地基基础施工的【技术领域】，尤其涉及一种咬合桩定向注浆结构及 咬合桩定向注浆加固土体方法。
【背景技术】
[0002] 随着城市地下空间的不断开发和利用，地下空间同样面临着寸土寸金的局面。为 了使地下空间开发最大化，建筑工程的基坑开挖深度越来越深，而且面积越来越大。在地下 空间规划时，新建的地下空间常常与周边既有地下空间或基础紧邻，而两者之间的土体常 常受到工程施工的扰动或者本身就是力学性能不佳的软土，成为新建地下空间围护工程的 薄弱环节。
[0003] 为确保施工过程的安全，通常在基坑开挖前，需对相邻结构周边受影响的土体进 行加固，土体加固一般采用水泥土搅拌桩等施工工艺，但这种方式无形中增加了造价和工 期。近年来，地下空间为了实现最大化，围护经常与既有地下、地上结构紧邻，甚至小于lm。 在如此狭小的空间中，土体加固的施工设备难以将施工钻头安全的伸入需加固的土体，更 无法展开工作，成为工程安全的隐患。
[0004] 另一方面，钻孔咬合桩在国内是一项比较成熟的围护结构施工技术。钻孔咬合桩 相邻的两桩中心距小于单桩桩径，因此存在后施工的桩咬合先施工的桩。咬合桩分方形钢 筋笼(或素混凝土)A桩和圆形钢筋笼B桩。施工顺序是，先施工A桩，B桩施工在后，切割A 桩部分的混凝土而形成咬合结构。咬合桩的混凝土终凝出现在桩的咬合以后，成为无缝的 连续的"桩墙"。当咬合桩施工时，对周边土体会产生一定扰动，使咬合桩和邻近既有结构之 间的土体更加软弱，威胁到基坑开挖时的安全，此时需要对新建的桩墙和既有结构之间的 土体部分（即基坑的外周侧土体部分）进行加固。
[0005] 因此，本领域的技术人员一直致力于开发一种能有效加固新建的桩墙和既有结构 之间土体，且结构简单、操作便捷、所需施工空间小、成本低廉的咬合桩定向注浆结构及咬 合桩定向注浆加固土体方法。
【发明内容】
[0006] 有鉴于上述现有技术的不足，本发明提出一种能实现对一侧土体进行注浆有效加 固的咬合桩定向注楽结构及咬合桩定向注楽加固土体方法，本发明尤其适合加固新建咬合 桩桩墙和既有地下结构之间狭长土体。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供了一种咬合桩定向注浆结构，包括：用于构筑咬合桩 桩墙的A桩和B桩，所述B桩内置有钢筋笼。其中还包括：用于定向注浆的注浆系统，所述 注浆系统包括用于输出浆液的注浆泵、用于输送浆液的注浆导管和用于直接对周围土体进 行压密注浆加固的注浆输出管，所述注浆泵通过所述注浆导管连接所述注浆输出管，若干 所述注浆输出管设置在所述B桩的所述钢筋笼的外周侧面上，所述注浆输出管上设置有若 干出浆孔，所述出浆孔朝向需加固的一侧土体。
[0008] 采用上述技术方案，在土体加固时，浆液从注浆泵对浆液进行加压，浆液通过注浆 导管通往注浆输出管，浆液从注浆输出管上的出浆孔流出，对周围土体压密注浆加固，十分 适合加固新建咬合桩桩墙和既有结构之间狭长土体，且结构简单、操作便捷、所需施工空间 小、成本低廉。
[0009] 作为本发明的进一步改进，所述注浆输出管为弧形软管，所述注浆导管同时连通 各个所述弧形软管，若干所述弧形软管水平布置在所述钢筋笼朝向需加固一侧土体的外周 侧面上，所述弧形软管的两端口封闭，且所述出浆孔设置在所述弧形软管朝向需加固一侧 土体的管壁上。采用弧形软管多层水平布置，可以更好的与钢筋笼适配，且可实现对一侧土 体多个断面进行加固作业。
[0010] 作为本发明的进一步改进，所述注浆导管上设置有使浆液只能单向流动的注浆 阀，所述注浆阀可采用逆止阀，进一步提高了本发明的结构可靠性。
[0011] 本发明还提出一种咬合桩定向注浆加固土体方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤一：预制B桩用的钢筋笼。
[0013] 步骤二：在所述钢筋笼的外周侧面设置有用于输送浆液的注浆导管和用于直接对 周围土体进行压密注浆加固的若干注浆输出管，所述注浆导管与所述若干注浆输出管导通 连接，所述注浆输出管的管壁上设置有若干出浆孔。
[0014] 步骤三：构筑A桩，同时完成B桩桩孔的施工。
[0015] 步骤四：将设置有所述注浆导管和所述注浆输出管的钢筋笼吊入所述B桩桩孔 内，使得所述出浆孔朝向需加固的一侧土体。
[0016] 步骤五：浇筑B桩，待B桩达到预定强度后，在所述注浆导管的注浆口接入注浆泵， 启动注浆泵，将浆液输送至出浆孔直接对需加固的一侧土体进行压密注浆加固。
[0017] 由上可见，按照上述步骤进行施工可构筑出所述咬合桩定向注浆结构，且完成了 对一侧土体的加固注浆作业。具有操作过程简单便捷，所需成本低廉，加固效果好的优点。
[0018] 作为本发明的进一步改进，所述注浆输出管的出浆孔上覆盖有防止砂土倒灌的覆 盖层，进一步了提高本发明的可靠性。
[0019] 作为本发明的进一步改进，所述注浆导管通过注浆阀连接导通所述注浆输出管， 进一步提高了本发明的可靠性和可操作性。
[0020] 作为本发明的进一步改进，所述浆液为P. 042. 5级水泥浆液，所述浆液的水灰比 为0. 55-0. 6,且配置好的浆液在注入之前经过湿磨机细化处理并经滤网过滤，所述滤网网 眼小于40 μ m，进一步提高了本发明的施工效果。
[0021] 作为本发明的进一步改进，所述步骤五还包括浇筑B桩成桩后的7-8小时内，在所 述注浆导管的注浆口接入压力为〇. 8-1. 2MPa的水流，进行清水开塞，开塞后停止注水。上 述开塞作业能及时有效的避免出浆孔被砂石堵塞，且可对覆盖层进行破开动作，便于后续 注浆作业，进一步提高作业效率与工作可靠性。
[0022] 作为本发明的进一步改进，所述步骤五在B桩成桩2天后且不应迟于成桩后30天 进行注浆作业，注浆压力为〇· 2-0. 3MPa，注浆速度为10-15L/min。
[0023] 作为本发明的进一步补充说明，本发明的咬合桩定向注浆结构及咬合桩定向注浆 加固土体方法，可根据所需加固土体的性质和加固区域，在设计时对注浆输出管的排布、间 距以及注浆量进行调整，加固后达到土体强度的设计要求。B桩内预埋的注浆输出管，在预 留和下吊时应严格根据设计定位进行，防止错位后注浆输出管的出浆孔被封闭在咬合桩A 桩内，无法出浆。为提高压浆的成功率，可在A桩成桩12小时后，对注浆设备清水劈裂。
[0024] 综上所述，本发明的咬合桩定向注浆结构及咬合桩定向注浆加固土体方法，在土 体加固时，浆液从注浆泵对浆液进行加压，浆液通过注浆导管通往注浆输出管，浆液从注浆 输出管上的出浆孔流出，对周围土体压密注浆加固，十分适合加固新建咬合桩桩墙和既有 结构之间狭长土体，能有效的克服咬合桩与邻近既有结构之间土体软弱的缺陷，通过应用 本发明的注浆结构及加固土体方法能方便有效的加固土体，大大的提高了基坑开挖时的安 全可靠性，且本发明的结构简单、操作便捷、所需施工空间小、成本低廉。
[0025] 以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以 充分地了解本发明的目的、特征和效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1为咬合桩定向注浆结构的平面示意图。
[0027] 图2为图1咬合桩定向注浆结构的A-A断面示意图。
[0028] 图3为咬合桩定向注浆加固土体方法的流程示意框图。
【具体实施方式】
[0029] 实施例一：
[0030] 图1为咬合桩定向注浆结构的平面示意图。本实施例提出一种咬合桩定向注浆结 构，包括图1所示的用于构筑咬合桩桩墙的A桩1和B桩2，B桩2内置有圆形的钢筋笼3。
[0031] 图2为图1咬合桩定向注浆结构的A-A断面示意图。结合图1和图2所示，本实 施例的咬合桩定向注浆结构，还包括用于定向注浆的注浆系统，所述注浆系统包括用于输 出浆液的注浆泵4、用于输送浆液的注浆导管5和用于直接对周围土体进行压密注浆加固 的注浆输出管6,注浆泵4通过注浆导管5连接注浆输出管6,若干注浆输出管6设置在B 桩2的钢筋笼3的外周侧面上，注浆输出管6上设置有若干出浆孔（图中未示出），所述出浆 孔朝向需加固的一侧土体，即朝向既有结构7 -侧，示例性的，浆液可沿图1和图2中的箭 头方向由出浆孔喷向既有结构7 -侧需加固的土体。
[0032] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，注浆输出管6为弧形软管，注浆导管5同时 连通各个所述弧形软管，若干所述弧形软管水平布置在钢筋笼朝向需加固一侧土体（即朝 向既有结构7 -侧）的外周侧面上，所述弧形软管的两端口封闭，且所述出浆孔设置在所述 弧形软管朝向需加固一侧土体（即朝向既有结构7 -侧）的管壁上。示例性的，本实施例可 采用三根弧形软管和圆形钢筋笼进行三层间隔相等水平布置，很好的实现了对一侧土体三 个断面进行注浆加固作业。当然了，在其他实施例中，也可以采用其他类型和数量的注浆输 出管6和注浆导管5,同时根据需要进行适当的布置。
[0033] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，为进一步提高了本发明的结构可靠性，注 浆导管5上还设置有使浆液只能单向流动的注浆阀（图中未示出），示例性的，本实施例所述 的注浆阀为逆止阀。具体的，所述注浆阀可以是一个，设置在注浆导管与注浆泵之间；也可 以是适配每一根注浆输出管6配置一个所述注浆阀，所述注浆阀一端连接注浆导管5,另一 端连接注浆输出管6。当然了，在其他实施例中，也可以采用其他类型和数量的注浆阀，同时 根据需要进行适当的布置。
[0034] 采用本实施例的咬合桩定向注浆结构，在土体加固时，浆液从注浆泵对浆液进行 加压，浆液通过注浆导管通往注浆输出管，浆液从注浆输出管上的出浆孔流出，实现对周围 土体压密注浆加固，尤其适合加固新建咬合桩桩墙和既有结构之间狭长土体，且结构简单、 操作便捷、所需施工空间小，以及大大降低了施工难度和成本。由于钻孔咬合桩在国内是一 项比较成熟的围护结构施工技术，对于A桩和B桩的具体浇筑以及桩墙的成型工艺是本领 域通用的现有技术，本领域普通技术人员可以显而易见的进行构筑，在此不再赘述。
[0035] 实施例二：
[0036] 图3为咬合桩定向注浆加固土体方法的流程示意框图。本实施例提出一种咬合桩 定向注浆加固土体方法，如图1-3所示，包括以下步骤：
[0037] 步骤S1 :预制B桩2用的钢筋笼3。
[0038] 步骤S2 :在钢筋笼3的外周侧面设置有用于输送浆液的注浆导管5和用于直接对 周围土体进行压密注浆加固的若干注浆输出管6,注浆导管5与若干注浆输出管6导通连 接，注浆输出管6的管壁上设置有若干出浆孔。
[0039] 步骤S3 :构筑A桩1，同时完成B桩桩孔的施工。
[0040] 步骤S4 :将设置有注浆导管5和注浆输出管6的钢筋笼3吊入所述B桩桩孔内， 使得所述出浆孔朝向需加固的一侧土体(即朝向既有结构7 -侧)。同时将注浆导管5的注 浆口设置在所述B桩桩孔外（即露出地面，方便后续连接注浆管路)。
[0041] 步骤S5 :浇筑B桩2,待B桩2达到预定强度后，在注浆导管5的注浆口接入注浆 泵4,启动注浆泵4,将浆液输送至出浆孔直接对需加固的一侧土体进行压密注浆加固（如 图1和图2中的箭头所示，对咬合桩桩墙和既有结构之间狭长土体进行注浆加固）。
[0042] 由上可见，按照上述步骤进行施工可构筑出如图1和图2所示的实施例一所述的 咬合桩定向注浆结构，且浆液沿图1和图2中的箭头方向完成了对一侧土体的加固注浆作 业。由于A桩和B桩的咬合位置不能渗透浆液，因此浆液全部进入需加固的一侧土体，减少 了跑浆、窜浆的可能性，降低了浪费。注浆的质量控制可采取注浆量和注浆压力双控的方 法，通常压浆量为主，泵送压力为辅。故操作过程简单便捷，所需成本低廉，加固效果好。本 实施例的加固土体方法可直接采用实施例一中所描述的咬合桩定向注浆结构，是实施例一 的一种具体应用，在构筑完成整个桩墙，以及桩墙和既有结构之间狭长土体的注浆加固强 度达到设计要求后，即可放心进行基坑8的开挖。
[0043] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，注浆输出管6的出浆孔上还可覆盖有防止 砂土倒灌的覆盖层（图中未示出），示例性的，本实施例中的覆盖层可采用胶布或橡胶包裹 覆盖出浆孔，使出浆孔处于封闭状态，防止砂土由外部倒灌入注浆输出管6内，而在出浆时 由浆液即可冲开覆盖层恢复导通状态，进一步了提高本发明的可靠性。
[0044] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，本实施例在圆形的钢筋笼3外周侧面水平 布置三根相互平行的注浆输出管6,再为每一根注浆输出管6配置一个注浆阀，注浆导管5 通过注浆阀连接导通注浆输出管6,具体为注浆阀一端连接注浆导管5,另一端连接注浆输 出管6,示例性的，本实施例的注浆阀为逆止阀。当然了，在其他实施例中，也可以采用其他 类型和数量的注浆阀，同时根据需要进行适当的布置。
[0045] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，本实施例采用的浆液为P. 042. 5级水泥浆 液，所述浆液的水灰比为0. 55-0. 6,示例性的水灰比可采用0. 55或0. 58或0. 6。且配置好 的浆液在注入之前经过湿磨机细化处理并经滤网过滤，所述滤网网眼小于40 μ m，示例性的 所述滤网网眼废热直径可采用10 μ m或20 μ m或30 μ m或其他小于40 μ m的尺寸。
[0046] 作为本实施例的进一步【具体实施方式】，所述步骤S5还包括浇筑B桩2成桩后的 7-8小时内，在注浆导管5的注浆口接入压力为0. 8-1. 2MPa的水流(示例性的可采用在浇筑 B桩成桩后的7或8小时内，在注浆导管5的注浆口接入压力为0. 8或1. 2MPa的水流进行 清水开塞)，开塞后停止注水。上述开塞作业能及时有效的避免出浆孔被砂石堵塞，且可对 覆盖层进行破开动作，便于后续注浆作业，进一步提高作业效率与工作可靠性。
[0047] 再在B桩2成桩2天后且不应迟于成桩后30天进行注浆作业，设置参数：注浆压 力为0· 2-0. 3MPa，注浆速度为10-15L/min (示例性的，可在B桩成桩2天或15天或30天 后，进行注浆作业，设置注浆压力为〇. 2或0. 3MPa，注浆速度为10或15L/min)，最后启动注 浆泵4,将浆液输送至出浆孔直接对周围土体进行压密注浆加固，完成加固土体作业。
[0048] 本实施例在A桩1和B桩2咬合成桩后，通过注浆输出管6向既有结构7 -侧需 加固的土体进行单侧定向水泥注浆，水泥浆液渗入土层中的孔隙，达到提高土体强度的效 果。本实施例可以根据土层情况及加固要求，通过增减注浆输出管坚向间距及注浆量，实现 设计要求。本实施例具有施工工艺简单，造价低，易操作，易达到设计效果的特点，特别适用 于周边既有结构净距狭小，且常规土体加固机械无法施工的基坑工程。
[〇〇49] 以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无 需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本【技术领域】中技术 人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的 技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
【权利要求】
1. 一种咬合桩定向注浆结构，包括用于构筑咬合桩桩墙的A桩和B桩，所述B桩内置有 钢筋笼；其特征在于，还包括：用于定向注浆的注浆系统，所述注浆系统包括用于输出浆液 的注浆泵、用于输送浆液的注浆导管和用于直接对周围土体进行压密注浆加固的注浆输出 管，所述注浆泵通过所述注浆导管连接所述注浆输出管，若干所述注浆输出管设置在所述 B桩的所述钢筋笼的外周侧面上，所述注浆输出管上设置有若干出浆孔，所述出浆孔朝向需 加固的一侧土体。
2. 如权利要求1所述的咬合桩定向注浆结构，其特征在于：所述注浆输出管为弧形软 管，所述注浆导管同时连通各个所述弧形软管，若干所述弧形软管水平布置在所述钢筋笼 朝向需加固一侧土体的外周侧面上，所述弧形软管的两端口封闭，且所述出浆孔设置在所 述弧形软管朝向需加固一侧土体的管壁上。
3. 如权利要求1或2所述的咬合桩定向注浆结构，其特征在于：所述注浆导管上设置 有使浆液只能单向流动的注浆阀。
4. 如权利要求3所述的咬合桩定向注浆结构，其特征在于：所述注浆阀为逆止阀。
5. -种咬合桩定向注浆加固土体方法，其特征在于：包括以下步骤： 步骤一：预制B桩用的钢筋笼； 步骤二：在所述钢筋笼的外周侧面设置有用于输送浆液的注浆导管和用于直接对周 围土体进行压密注浆加固的若干注浆输出管，所述注浆导管与所述若干注浆输出管导通连 接，所述注浆输出管的管壁上设置有若干出浆孔； 步骤三：构筑A桩，同时完成B桩桩孔的施工； 步骤四：将设置有所述注浆导管和所述注浆输出管的钢筋笼吊入所述B桩桩孔内，使 得所述出浆孔朝向需加固的一侧土体； 步骤五：浇筑B桩，待B桩达到预定强度后，在所述注浆导管的注浆口接入注浆泵，启动 注浆泵，将浆液输送至出浆孔直接对需加固的一侧土体进行压密注浆加固。
6. 如权利要求5所述的咬合桩定向注浆加固土体方法，其特征在于：所述注浆输出管 的出浆孔上覆盖有防止砂土倒灌的覆盖层。
7. 如权利要求5所述的咬合桩定向注浆加固土体方法，其特征在于：所述注浆导管通 过注浆阀连接导通所述注浆输出管。
8. 如权利要求5所述的咬合桩定向注浆加固土体方法，其特征在于：所述浆液为 P. 042. 5级水泥浆液，所述浆液的水灰比为0. 55-0. 6,且配置好的浆液在注入之前经过湿 磨机细化处理并经滤网过滤，所述滤网网眼小于40 μ m。
9. 如权利要求6所述的咬合桩定向注浆加固土体方法，其特征在于：所述步骤五还包 括浇筑B桩成桩后的7-8小时内，在所述注浆导管的注浆口接入压力为0. 8-1. 2MPa的水 流，进行清水开塞，开塞后停止注水。
10. 如权利要求5-9任一权利要求所述的咬合桩定向注楽加固土体方法，其特征在 于：所述步骤五在B桩成桩2天后且不应迟于成桩后30天进行注浆作业，注浆压力为 0· 2-0. 3MPa，注浆速度为 10-15L/min。
【文档编号】E02D3/08GK104060613SQ201310093407
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2013年3月22日 优先权日:2013年3月22日
【发明者】徐壮涛, 郑振鹏 申请人:上海市城市建设设计研究总院