本發明涉及土木工程領域的灌注樁壓漿裝置及其施工方法，尤其涉及灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置及其施工方法。

背景技術：

灌注樁是建筑橋梁最為普遍使用的基礎形式，因其選擇靈活、施工不受季節限制、對環境污染較小等優點，該基礎形式應用越來越廣泛。但由于灌注樁施工過程中對樁周土及樁端持力層的擾動，并產生樁側泥皮和樁端沉渣，從而影響樁身質量，造成樁基承載力大大降低。而后壓漿技術能改善上述的問題，提高樁基極限承載力，減小沉降量，因此，近年來該技術得到了廣泛的應用與發展。

但普通后壓漿技術在樁側壓漿或樁端壓漿過程中存在不確定性和影響因素復雜，壓力漿液在樁側或樁端流動方向的隨意性，使其并不能形成理想的幾何漿泡體，同時，預估合理的壓漿量和壓漿壓力不能得到有效地控制，從而造成了灌注樁的豎向承載力表現出較大的離散性，使后壓漿往往達不到所需要的效果。所以如何解決上述問題是有效地提高樁端阻力和樁側摩阻力的關鍵，使后壓漿技術更加合理。

因此，亟待解決上述問題。

技術實現要素：

發明目的：本發明的第一目的是提供一種可解決樁側或樁端漿液流動方向的不確定性問題，形成理想幾何漿泡體，且有效地控制壓漿量和壓漿壓力的灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置。

本發明的另一個發明目的是提供該灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置的施工方法。

技術方案：為實現以上目的，本發明所述的一種灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置，包括鋼筋籠、包覆在鋼筋籠下部外側的側向彈性腔體、固定于鋼筋籠上的用于為側向彈性腔體注漿的側部壓漿裝置和用于為鋼筋籠端部壓漿的端部壓漿裝置，其中所述側向彈性腔體包括彈性薄膜和位于彈性薄膜上、下兩端并夾緊該彈性薄膜的雙層鋼環，該雙層鋼環通過鋼條與鋼筋籠固定連接，并在側向彈性腔體與鋼筋籠之間形成間隙；所述鋼筋籠外、彈性薄膜內、臨近上下雙層鋼環處分別套設有橡膠氣囊裝置。

優選的，所述鋼筋籠外側自下而上在全樁段范圍內排布有若干個側向彈性腔體。

其中，所述橡膠氣囊裝置包括氣囊軟管、連接氣囊軟管兩端的硬質鋼管和高扭矩雙環管夾，所述硬質鋼管上連接有氣囊壓漿管，氣囊壓漿管固定于鋼筋籠上，延伸至鋼筋籠頂部。

優選的，所述端部壓漿裝置的數量為至少2個，均布于鋼筋籠上，每一端部壓漿裝置包括端部壓漿器和樁端壓漿管，該樁端壓漿管沿鋼筋籠內側固定，延伸至鋼筋籠頂部。

進一步，所述側部壓漿裝置的數量為至少2個，均布于鋼筋籠上，每一側部壓漿裝置包括側部壓漿器和樁側壓漿管，該樁側壓漿管從鋼筋籠外側底部向上延伸至上雙層鋼環處向內折，再沿鋼筋籠內側布置，直至鋼筋籠頂部；所述側部壓漿器位于彈性薄膜內。

本發明一種灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置的施工方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)預制鋼筋籠、雙層鋼環、彈性薄膜、橡膠氣囊裝置、端部壓漿裝置和側部壓漿裝置；

(2)采用鋼條將雙層鋼環中的內鋼環焊接固定于鋼筋籠的下部，上下內鋼環之間相隔一定距離；

(3)安裝端部壓漿裝置：將樁端壓漿管對稱固定于鋼筋籠內側，端部壓漿器位于樁端壓漿管的下端；

(4)安裝側部壓漿裝置：將樁側壓漿管對稱固定于鋼筋籠上，樁側壓漿管從鋼筋籠外側底部向上延伸至上內鋼環處向內折，再沿鋼筋籠內側布置，直至鋼筋籠頂部；折彎處的樁側壓漿管通過彎頭連接；

(5)安裝橡膠氣囊裝置：在鋼筋籠外、上下內鋼環之間，且臨近上下雙層鋼環處套設兩橡膠氣囊裝置，每一橡膠氣囊裝置的氣囊壓漿管沿鋼筋籠內側向上延伸至鋼筋籠頂部；

(6)安裝側向彈性腔體：將彈性薄膜的上下兩端通過外鋼環固定在對應的內鋼環上，完成灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置的裝配；

(7)將裝配好的灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置吊放至樁位，對橡膠氣囊裝置進行充氣密封；

(8)往樁位孔內澆筑混凝土，混凝土初凝形成樁身，對樁端壓漿管、樁側壓漿管進行壓水開塞試驗，疏通壓漿管道并打開端部壓漿器和側部壓漿器；

(9)對橡膠氣囊裝置進行壓漿，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿，并在上下雙層鋼環處形成剛性邊界條件；

(10)對樁側進行壓漿，使樁側漿液在側向彈性腔體內徑向擴散形成理想柱狀體漿泡，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿；

(11)樁側壓漿完成后，在鋼筋籠底部形成剛性邊界條件；對樁端進行壓漿，使得樁端漿液徑向或向下擴散形成理想球狀體漿泡，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿。

有益效果：與現有技術相比，本發明具有以下顯著優點：

1)本發明通過在鋼筋籠上安裝橡膠氣囊和側向彈性腔體，解決了樁側和樁端漿液流動方向的不確定性，以及不能形成理想幾何漿泡體的難題，使灌注樁樁側摩阻力和樁端阻力得到有效地提高；

2)采用本發明組合壓漿裝置所灌注的樁基，可有效地提高樁基的承載性能，減小樁基沉降量，大幅度降低成本；

3)本發明根據橡膠氣囊裝置中氣囊軟管的尺寸可計算出橡膠氣囊裝置的壓漿量，壓入氣囊軟管內的漿液量控制在90％，防止壓漿過量造成橡膠氣囊裝置失效；樁端、樁側壓漿量可按形成理想的樁端球形體和樁側柱形體進行估算，壓入樁端、樁側壓漿管內的漿液量宜控制在估算值的90％，樁端、樁側壓漿壓力可根據球(柱)孔擴張理論計算得出；本發明實現有效地控制壓漿量和壓漿壓力，減小后壓漿過程中不確定因素，保障達到后壓漿預期的效果；

4)本發明的裝置構造簡單、施工方法合理，操作方便，安全可靠，經濟適用，適合在施工現場安裝，便于推廣應用。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是本發明的的俯視圖；

圖3是本發明中橡膠氣囊裝置的結構示意圖；

圖4是本發明中側向彈性腔體的結構示意圖；

圖5為采用本發明所制備的樁體的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的技術方案作進一步說明。

如圖1和圖2所示，本發明一種灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置包括鋼筋籠1、側向彈性腔體2、側部壓漿裝置3、端部壓漿裝置4和橡膠氣囊裝置5。如圖4所示，側向彈性腔體2包覆在鋼筋籠1下部外側，側向彈性腔體2包括彈性薄膜201和位于彈性薄膜201上、下兩端并夾緊該彈性薄膜201的雙層鋼環202，該雙層鋼環202通過鋼條203與鋼筋籠1固定焊接，并在側向彈性腔體2與鋼筋籠1之間形成間隙；鋼條203的長度決定了間隙的大小，且該鋼條203的長度需滿足混凝土保護層的厚度要求。側部壓漿裝置3固定于鋼筋籠1上，用于為側向彈性腔體2內進行注漿。上述側部壓漿裝置3的數量為至少2個，均布于鋼筋籠1上，每一側部壓漿裝置3包括側部壓漿器301和樁側壓漿管302，該樁側壓漿管302從鋼筋籠1外側底部向上延伸至上雙層鋼環202處向內折，再沿鋼筋籠1內側布置，直至鋼筋籠1頂部；所述側部壓漿器301位于側向彈性腔體2內。且折彎處的樁側壓漿管302之間通過彎頭實現連接。本發明通過在鋼筋籠上安裝橡膠氣囊和側向彈性腔體，解決了樁側和樁端漿液流動方向的不確定性，以及不能形成理想幾何漿泡體的難題，使灌注樁樁側摩阻力和樁端阻力得到有效地提高。

本發明上下雙側鋼環之間的距離按照《建筑樁基技術規范》和《公路橋涵地基與基礎設計規范》可確定為12m，即樁側壓漿對樁身12m起到增強作用。本發明僅給出了在樁端處與距離樁端12m位置之間布設了側向彈性腔體，可根據樁長、地質條件與樁基承載力等要求，在距離樁端12m位置與距離樁端24m位置之間再布設側向彈性腔體，也可以按照間距要求樁長全樁段范圍內布滿側向彈性腔體。

上述端部壓漿裝置4固定于鋼筋籠1上，用于為鋼筋籠1端部進行注漿的。端部壓漿裝置4的數量為至少2個，均布于鋼筋籠1上，每一端部壓漿裝置4包括端部壓漿器401和樁端壓漿管402，該樁端壓漿管402沿鋼筋籠1內側固定，延伸至鋼筋籠1頂部。本發明樁端壓漿管數一般根據樁徑大小布設，當d<1200mm，布設2根樁端壓漿管；當1200mm≤d≤2500mm，布設3根樁端壓漿管；當d>2500mm，布設4根樁端壓漿管。而樁側亦可按照樁端壓漿管根據樁徑大小布設，并四周均勻或對稱布置于鋼筋籠上。

如圖3所示，本發明為了在澆筑混凝土過程中防止混凝土向樁側彈性腔體外側擴散，及樁側壓漿階段上下雙層鋼環處形成剛性邊界條件，采用橡膠氣囊裝置5對上下雙層鋼環部位進行密封，其中橡膠氣囊裝置5包括氣囊軟管501、連接氣囊軟管501兩端的硬質鋼管502和高扭矩雙環管夾503，所述硬質鋼管502上通過彎頭連接有氣囊壓漿管504，氣囊壓漿管504固定于鋼筋籠1上，延伸至鋼筋籠1頂部。采用高扭矩雙環管夾503將氣囊軟管501和硬質鋼管502的連接部位連接形成氣密性密封。

本發明通過計算側向彈性腔體的體積控制樁側壓漿量，壓入側向彈性腔體內的漿液量控制在90％，樁端樁側壓漿可按需求形成理想的樁側柱形和樁端球形體，壓漿壓力可根據形成形狀計算得出；本發明實現有效地控制壓漿量和壓漿壓力，減小后壓漿過程中不確定因素，保障達到后壓漿預期的效果。

本發明一種灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置的施工方法，包括如下步驟：

(1)預制鋼筋籠1、雙層鋼環202、彈性薄膜201、橡膠氣囊裝置5、端部壓漿裝置4和側部壓漿裝置3；

(2)采用鋼條203將雙層鋼環202中的內鋼環焊接固定于鋼筋籠1的下部，上下內鋼環之間相隔一定距離；

(3)安裝端部壓漿裝置4：將樁端壓漿管402對稱固定于鋼筋籠1內側，端部壓漿器401位于樁端壓漿管402的下端；

(4)安裝側部壓漿裝置3：將樁側壓漿管302對稱固定于鋼筋籠1上，樁側壓漿管302從鋼筋籠1外側底部向上延伸至上內鋼環處向內折，再沿鋼筋籠1內側布置，直至鋼筋籠1頂部；折彎處的樁側壓漿管302通過彎頭連接；

(5)安裝橡膠氣囊裝置5：在鋼筋籠1外、上下內鋼環之間，且臨近上下內鋼環處套設兩橡膠氣囊裝置5，每一橡膠氣囊裝置5的氣囊壓漿管504沿鋼筋籠1內側向上延伸至鋼筋籠1頂部；

(6)安裝側向彈性腔體2：將彈性薄膜201的上下兩端通過外鋼環采用螺栓固定在對應的內鋼環上，完成灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置的裝配；

(7)將裝配好的灌注樁樁端樁側組合后壓漿裝置吊放至樁位，對橡膠氣囊裝置5進行充氣密封防止混凝土向樁側彈性腔體外側擴散，使鋼筋籠與樁側壁間的間隙滿足混凝土保護層厚度要求；

(8)往樁位孔內澆筑混凝土，混凝土初凝形成樁身，對樁端壓漿管402、樁側壓漿管302進行壓水開塞試驗，疏通壓漿管道并打開端部壓漿器401和側部壓漿器301；

(9)對橡膠氣囊裝置5進行壓漿，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿，防止壓漿過量造成橡膠氣囊裝置失效，并在上下雙層鋼環202處形成剛性邊界條件；

(10)對樁側進行壓漿，使樁側漿液在側向彈性腔體2內徑向擴散形成理想柱狀體漿泡，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿；

(11)樁側壓漿完成后，在鋼筋籠1底部形成剛性邊界條件；對樁端進行壓漿，使得樁端漿液徑向或向下擴散形成理想球狀體漿泡，當壓漿量達到預估值的90％結束壓漿，如圖5所示。

采用本發明組合壓漿裝置所灌注的樁基，可有效地提高樁基的承載性能，減小樁基沉降量，大幅度降低成本；本發明的裝置構造簡單、施工方法合理，操作方便，安全可靠，經濟適用，適合在施工現場安裝，便于推廣應用。