预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法

技术领域

本发明专利涉及预应力管桩的技术领域，具体而言，涉及预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法。

背景技术

预应力管桩具有施工便利、成桩高效、现场管理便捷等优点，在基础工程中得到广泛应用。

预应力管桩的施工工艺包括静压法和锤击法，在实际施工过程中，为减少管桩送桩量，通常选择在基坑内进行施工。当项目位于建筑物密集区时，由于锤击管桩噪声大，优先采用静压法。然而，在基坑底部作业时，因受静压管桩机尺寸的限制，距离基坑边缘约4m范围内的预应力管桩施工时，无法正常施工。

现有技术中，在距离基坑边缘约4m范围内的边桩施工时，由于边桩距离支护桩过近，静压管桩机难以正常开展工作，只能采用边桩器压入，但边桩器压力值偏低，难以满足设计要求，且无法达到设计承载力要求，或将边桩改为旋挖灌注桩，但考虑至同一承台或基础设计二种桩型不利于基础受力，且旋挖灌注桩需至少将桩端入中风化或微风化岩中，这将大大增加成孔费用，因此，存在距离基坑边缘约4m范围内的边桩难以施工的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法，旨在解决现有技术中，在预应力管桩施工过程中，距离基坑边缘约4m范围内的边桩难以施工的问题。

本发明是这样实现的，预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法，包括以下施工步骤：

1)、利用动力头驱动长螺旋钻杆在土层中正向钻进，形成桩孔，所述桩孔的底部为持力层；所述动力头驱动长螺旋钻杆从桩孔中反向提升的过程中，往所述桩孔中注浆，直至所述浆体填充至设定高度；

2)、利用吊机将预应力管桩吊至桩孔的上方，并将所述预应力管桩的下部插入至桩孔中；

3)、在所述预应力管桩上套设吊装结构，利用挖掘机的铲斗与吊装结构连接后，所述吊机与预应力管桩脱离，利用铲斗与吊装结构连接，将预应力管桩呈竖直状；

所述铲斗朝下移动，所述预应力管桩利用自身重力植入桩孔中；当所述预应力管桩植入桩孔中设定位置后，所述铲斗带着吊装结构脱离预应力管桩；

4)、利用振动锤自上而下振压预应力管桩，直至所述预应力管桩的下部嵌入持力层中。

可选的，所述长螺旋钻杆的底部设有钻头，所述长螺旋钻杆的外周设有螺旋片，所述螺旋片沿着长螺旋钻杆的轴向盘旋布置；所述长螺旋钻杆中设有顶部开口的杆腔，所述杆腔沿着长螺旋钻杆的轴向延伸布置；

所述钻头设有多个喷口，所述喷口与杆腔连通；所述长螺旋钻杆的顶部开口通过连通管与注浆泵连通，所述注浆泵与储浆桶连通，所述储浆桶中装置有浆体；

所述施工步骤1)中，所述动力头驱动长螺旋钻杆从桩孔中反向提升的过程中，所述注浆泵将储浆桶中的浆体泵入杆腔中，并通过所述喷口注入在桩孔中。

可选的，所述连通管连通至空压机，所述施工步骤1)中，所述动力头驱动长螺旋钻杆在土层中正向钻进的过程中，所述空压机通过连通管往杆腔中注入高压气体，所述高压气体通过喷口喷射出来。

可选的，所述连通管的内端与长螺旋钻杆连接，所述连通管的外端连接有三通头，所述三通头分别连接有气管以及浆管，所述气管与空压机连接，所述浆管与注浆泵连接；所述气管上设有气管阀，所述浆管上设有浆阀；

所述施工步骤1)中，所述动力头驱动长螺旋钻杆在土层中正向钻进的过程中，所述浆阀关闭，所述气管阀打开，所述空压机往杆腔中注入高压气体；所述动力头驱动长螺旋钻杆从桩孔中反向提升的过程中，所述气管阀关闭，所述浆阀打开，所述注浆泵往杆腔中注入浆体。

可选的，所述吊装结构包括吊装带，所述吊装带的一端设有固定端，所述固定端围合形成对穿孔，所述吊装带的另一端设有连接端，所述连接端围合形成连接孔；

所述施工步骤3)中，将所述吊装带缠绕在预应力管桩的外周，所述吊装带的另一端穿过对穿孔，所述吊装带在预应力管桩的外周围合形成围合环；所述铲斗的前端具有铲齿，所述铲斗的后端具有挂钩；

将所述铲齿插入在连接孔中，所述铲齿与吊装带连接，当所述吊机与预应力管桩脱离，且预应力管桩置于桩孔的上方时，所述围合环呈拉紧状，所述吊装带与预应力管桩相对固定；

当所述铲斗朝下移动，且当所述预应力管桩植入桩孔中，插入在浆体中后，所述浆体给与预应力管桩朝上的浮力，所述吊装带与预应力管桩之间呈活动状，随着所述预应力管桩利用自身重力植入桩孔中，所述吊装带相对于预应力管桩朝上移动。

可选的，所述吊装带上设有连接带，所述施工步骤3)中，当所述铲齿与连接孔连接时，所述连接带与挂钩连接；

所述预应力管桩利用自身重力植入桩孔的过程中，将所述铲齿与连接孔脱离连接，所述围合环呈松弛状，所述挂钩通过连接带朝上拉动着吊装带，以使所述吊装带相对于预应力管桩朝上移动。

可选的，所述吊装带的另一端穿过对穿孔后，具有延伸至围合环外部的外延段；所述连接带与吊装带活动连接，且连接在围合环的中部；

所述施工步骤3)中，当所述吊装带套设在预应力管桩上后，所述外延段与连接带呈相对布置，分别对应布置在预应力管桩的两侧，所述铲斗置于预应力管桩的上方。

可选的，所述施工步骤4)中，当所述预应力管桩置于桩孔中后，将送桩器的底部自上而下抵接着预应力管桩的顶部，所述振动锤自上而下抵接着送桩器的顶部，且自上而下振压所述送桩器，所述送桩器驱动所述预应力管桩朝下移动，直至所述预应力管桩的下部嵌入持力层中。

可选的，所述预应力管桩中具有空心的管孔，所述预应力管桩的顶部具有朝上布置的顶部环面，所述顶部环面环绕在管孔的顶部开口的外周；所述送桩器的底部朝下凸设有呈倒锥状的底部端头，所述底部端头的外周具有外周壁，沿着所述底部端头自下而上的方向，所述底部端头朝外倾斜布置；

所述底部端头的中部朝下延伸有内限位柱，所述送桩器的底部朝下延伸有外限位环，所述外限位环环绕在底部端头的外周；

所述施工步骤3)中，在所述预应力管桩的外周套设多个定位块，多个所述定位块沿着预应力管桩的周向间隔环绕；当所述预应力管桩下入桩孔中后，多个所述定位块抵接着桩孔的内侧壁，以使所述预应力管桩与桩孔中心对齐；

所述施工步骤4)中，当所述送桩器的底部抵接在预应力管桩的顶部上后，所述内限位柱以及底部端头的下部均嵌入在管孔中，所述顶部环面的内侧抵接在外周壁上，所述外限位环套设在预应力管桩的外周。

可选的，所述施工步骤3)中，当所述吊装带套设在预应力管桩的外周后，且形成围合环环绕在预应力管桩的外周后，在所述围合环上连接弹性带；

所述弹性带的两端分别与围合环的两侧固定，所述围合环具有位于弹性带两端之间的拉扯段，所述连接带连接拉扯段的中部，所述连接带与弹性带位于预应力管桩的同一侧；

当所述铲齿与连接孔连接，所述挂钩与连接带连接，且铲斗吊着预应力管桩时，所述围合环呈拉紧状，所述围合环的两侧抵压在预应力管桩的外周，且与预应力管桩相对固定；所述拉扯段朝外偏离预应力管桩的外周，且与预应力管桩之间具有间隙，所述弹性带被拉伸，且抵压在预应力管桩的外周，且与预应力管桩相对固定；

当所述铲齿与连接孔脱离连接后，所述围合环呈松弛状，所述围合环的两侧脱离与预应力管桩外周的抵接，与所述预应力管桩活动布置，所述弹性带回缩，脱离与预应力管桩外周的抵接，与所述预应力管桩活动布置。

与现有技术相比

这样，其中，注浆使浆体充分渗入孔壁、孔底，形成的水泥土桩，与后续植入的预应力管桩有机结合，形成一种具有较高承载力的水泥土复合预应力管桩，有效的解决了距离基坑边缘较近的边桩难以施工的问题，并且，其工序间连续、快速、紧凑，植桩效率高，成桩质量好，整体具有高效、可靠、经济的特点。

附图说明

图1是本发明提供的预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法的流程示意图；

图2是本发明提供的步骤1)中形成桩孔的施工示意图；

图3是本发明提供的步骤1)中往桩孔中注浆的施工示意图；

图4是本发明提供的预应力管桩植入桩孔后的主视示意图；

图5是本发明提供的步骤4)的施工示意图；

图6是本发明提供的预应力管桩嵌入持力层后的主视示意图；

图7是本发明提供的铲斗、吊装带、连接带以及预应力管桩之间的布置结构的主视示意图；

图8是本发明提供的铲斗的立体示意图；

图9是本发明提供的吊装带的立体示意图；

图10是本发明提供的送桩器与预应力管桩间连接处的剖切示意图；

图11是本发明提供的弹性带、连接带以及吊装带的俯视示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

参照图1-11所示，为本发明提供的较佳实施例。

本发明提供的预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法，包括以下施工步骤：

1)、利用动力头110驱动长螺旋钻杆100在土层中正向钻进，形成桩孔，桩孔的底部为持力层30；动力头110驱动长螺旋钻杆100从桩孔中反向提升的过程中，往桩孔中注浆，直至浆体20填充至设定高度；

2)、利用吊机将预应力管桩500吊至桩孔的上方，并将预应力管桩500的下部插入至桩孔中；

3)、在预应力管桩500上套设吊装结构，利用挖掘机的铲斗与吊装结构连接后，吊机与预应力管桩500脱离，利用铲斗与吊装结构连接，将预应力管桩500固定呈竖直状；

铲斗朝下移动，预应力管桩500利用自身重力植入桩孔中；当预应力管桩500植入桩孔中设定位置后，铲斗带着吊装结构脱离预应力管桩500；

4)、利用振动锤600自上而下振压预应力管桩500，直至预应力管桩500的下部嵌入持力层30中。

上述提供的预应力管桩长螺旋引孔注浆与自重式植桩施工方法，通过长螺旋钻杆100钻进形成桩孔，再在桩孔中注入泥浆，在泥浆未凝固前，将预应力管桩500以自重式快速植入，最后再通过振动锤600振压预应力管桩500使之嵌入至持力层30中，保证桩身质量；

这样，其中，注浆使浆体20充分渗入孔壁、孔底，形成水泥土桩，其与预应力管桩500有机结合，形成一种具有较高承载力的水泥土复合预应力管桩500，有效的解决了距离基坑边缘10较近的边桩难以施工的问题，并且，其工序间连续、快速、紧凑，植桩效率高，成桩质量好，整体具有高效、可靠、经济的特点。

作为较佳实施例，步骤2)中，利用吊机将预应力管桩500的下部插入至桩孔中后，预应力管桩500显露在桩孔上方的长度大约为1.8m至2.2m之间，便捷后续步骤3)中，布置吊装结构。

长螺旋钻杆100的底部设有钻头130，长螺旋钻杆100的外周设有螺旋片120，螺旋片120沿着长螺旋钻杆100的轴向盘旋布置；长螺旋钻杆100中设有顶部开口的杆腔，杆腔沿着长螺旋钻杆100的轴向延伸布置；

钻头130设有多个喷口，喷口与杆腔连通；长螺旋钻杆100的顶部开口通过连通管290与注浆泵410连通，注浆泵410与储浆桶420连通，储浆桶420中装置有浆体20；

施工步骤1)中，动力头110驱动长螺旋钻杆100从桩孔中反向提升的过程中，注浆泵410将储浆桶420中的浆体20泵入杆腔中，并通过喷口注入在桩孔中。这样，通过上述布置结构，实现将长螺旋钻杆100提升过程中，浆体20通过喷口持续朝向桩孔注浆，这样，旋挖成孔工序与注浆工序之间连续、快速、紧凑，植桩效率高。

连通管290连通至空压机310，施工步骤1)中，动力头110驱动长螺旋钻杆100在土层中正向钻进的过程中，空压机310通过连通管290往杆腔中注入高压气体，高压气体通过喷口喷射出来。这样，起到排渣以及冷却钻头130的作用，高压气体从喷口喷出，形成高速射流，有效地使孔底的钻渣朝上移动，提高钻进效率，同时可冷却钻头130，延长使用寿命。

连通管290的内端与长螺旋钻杆100连接，连通管290的外端连接有三通头210，三通头210分别连接有气管300以及浆管400，气管300与空压机310连接，浆管400与注浆泵410连接；气管300上设有气管阀301，浆管400上设有浆阀401；

施工步骤1)中，动力头110驱动长螺旋钻杆100在土层中正向钻进的过程中，浆阀401关闭，气管阀301打开，空压机310往杆腔中注入高压气体；动力头110驱动长螺旋钻杆100从桩孔中反向提升的过程中，气管阀301关闭，浆阀401打开，注浆泵410往杆腔中注入浆体20。这样，通过三通头210、气管阀301、浆阀401实现从喷口可选择的喷出浆体20或气体，无需重新布设管路，使各个工序之间连续、紧凑，提高了施工效率。

吊装结构包括吊装带800，吊装带800的一端设有固定端，固定端围合形成对穿孔801，吊装带800的另一端设有连接端，连接端围合形成连接孔802；

施工步骤3)中，将吊装带800缠绕在预应力管桩500的外周，吊装带800的另一端穿过对穿孔801，吊装带800在预应力管桩500的外周围合形成围合环；铲斗的前端具有铲齿910，铲斗的后端具有挂钩920；

将铲齿910插入在连接孔802中，铲齿910与吊装带800连接，当吊机与预应力管桩500脱离，且预应力管桩500置于桩孔的上方时，围合环呈拉紧状，吊装带800与预应力管桩500相对固定；

当铲斗朝下移动，且当预应力管桩500植入桩孔中，插入在浆体20中后，浆体20给与预应力管桩500朝上的浮力，吊装带800与预应力管桩500之间呈活动状，随着预应力管桩500利用自身重力植入桩孔中，吊装带800相对于预应力管桩500朝上移动。

通过将吊装带800缠绕在预应力管桩500上，且通过一端穿过对穿孔801的方式，使其稳固后，再将铲齿910插入在连接孔802中，使铲齿910与预应力桩管连接，在通过移动铲斗将预应力插管的底部插入在浆体20中，这个过程需要调整预应力桩管的垂直度以及保证其位于桩孔中心。

吊装带800上设有连接带810，施工步骤3)中，当铲齿910与连接孔802连接时，连接带810与挂钩920连接；

预应力管桩500利用自身重力植入桩孔的过程中，将铲齿910与连接孔802脱离连接，围合环呈松弛状，挂钩920通过连接带810朝上拉动着吊装带800，以使吊装带800相对于预应力管桩500朝上移动。这样，只需通过将铲斗背离连接孔802摆动，使铲齿910与连接孔802脱离连接，预应力管桩500在重力作用下，植入桩孔中，通过连接带810的设计，使吊装带800始终与铲斗连接，保证其不随着预应力管桩500植入桩孔中，避免其掉入桩孔中不好取出，其中，连接带810可以为钢丝绳，钢丝绳的一端捆绑在吊装带800上，一端捆绑在挂钩920上。

吊装带800的另一端穿过对穿孔801后，具有延伸至围合环外部的外延段820；连接带810与吊装带800活动连接，且连接在围合环的中部；

施工步骤3)中，当吊装带800套设在预应力管桩500上后，外延段820与连接带810呈相对布置，分别对应布置在预应力管桩500的两侧，铲斗置于预应力管桩500的上方。这样，形成一个稳固的结构，连接带810拉扯着吊装带800的一侧，外延段820拉扯在另一侧，避免发生易位。

施工步骤4)中，当预应力管桩500置于桩孔中后，将送桩器700的底部自上而下抵接着预应力管桩500的顶部，振动锤600自上而下抵接着送桩器700的顶部，且自上而下振压送桩器700，送桩器700驱动预应力管桩500朝下移动，直至预应力管桩500的下部嵌入持力层30中。这样，送桩器700起到保护预应力管桩500嵌入方向，保护其水平位置不移动，同时在预应力管桩500的长度小于桩孔设定深度时，起到延长、送入的作用，保证其嵌入到设定深度。

在本实施例中，预应力管桩500中具有空心的管孔501，预应力管桩500的顶部具有朝上布置的顶部环面502，顶部环面502环绕在管孔501的顶部开口的外周；送桩器700的底部朝下凸设有呈倒锥状的底部端头710，底部端头710的外周具有外周壁711，沿着底部端头710自下而上的方向，底部端头710朝外倾斜布置；

底部端头710的中部朝下延伸有内限位柱720，送桩器700的底部朝下延伸有外限位环730，外限位环730环绕在底部端头710的外周；

施工步骤3)中，在预应力管桩500的外周套设多个定位块510，多个定位块510沿着预应力管桩500的周向间隔环绕；当预应力管桩500下入桩孔中后，多个定位块510抵接着桩孔的内侧壁，以使预应力管桩500与桩孔中心对齐；

施工步骤4)中，当送桩器700的底部抵接在预应力管桩500的顶部上后，内限位柱720以及底部端头710的下部均嵌入在管孔501中，顶部环面502的内侧抵接在外周壁711上，外限位环730套设在预应力管桩500的外周。

这样，通过定位块510的设计确保预应力管桩500与桩孔中心对齐，保证桩身质量，同时，通过顶部环面502抵接在外周壁711上，起到定位安装的效果，且通过内限位柱720以及底部端头710的下部嵌入到管孔501中、外限位环730套设在预应力管桩500的外周，有效的避免了预应力管桩500与送桩器700之间发生大幅度易位，对预应力管桩500起到限位作用。

在本实施例中，施工步骤3)中，当吊装带800套设在预应力管桩500的外周后，且形成围合环环绕在预应力管桩500的外周后，在围合环上连接弹性带830；

弹性带830的两端分别与围合环的两侧固定，围合环具有位于弹性带830两端之间的拉扯段，连接带810连接拉扯段的中部，连接带810与弹性带830位于预应力管桩500的同一侧；

当铲齿910与连接孔802连接，挂钩920与连接带810连接，且铲斗吊着预应力管桩500时，围合环呈拉紧状，围合环的两侧抵压在预应力管桩500的外周，且与预应力管桩500相对固定；拉扯段朝外偏离预应力管桩500的外周，且与预应力管桩500之间具有间隙，弹性带830被拉伸，且抵压在预应力管桩500的外周，且与预应力管桩500相对固定；

当铲齿910与连接孔802脱离连接后，围合环呈松弛状，围合环的两侧脱离与预应力管桩500外周的抵接，与预应力管桩500活动布置，弹性带830回缩，脱离与预应力管桩500外周的抵接，与预应力管桩500活动布置。这样，弹性带830具有较好的韧性和弹性，当外延段820通过拉伸连接在连接孔802上后，多个弹性带830受力变形，弹性带830呈大于半圈小于整圈状，弹性带830发生变形，从而产生反作用力，弹性带830抵压在预应力管桩500上产生作用力，增大了吊装带800的夹持力，同时，当连接孔802与铲齿910的脱离连接后，在弹性带830的复位弹力的作用下，驱使围合环朝外张开松弛，避免预应力管桩500带着吊装带800下落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。