一种压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置
技术领域
本实用新型属于岩土工程施工领域，尤其涉及一种压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置。
背景技术
我国沿海地区使用的工程桩多为钻孔灌注桩，由于地层中多夹杂粉砂性土，粉砂性土能提供的桩侧摩阻力较一般黏性土要小，且粉砂性土孔隙较大易于注浆，所以通过桩侧注浆能有效提高桩基承载力。桩侧后注浆是指钻孔灌注桩在成桩后，通过预埋的注浆通道用一定的压力把水泥浆压入桩侧，使浆液对桩侧附近的桩周土层起到渗透、填充、压密等作用，消除虚土与泥皮，改变桩与岩、土之间的边界条件，从而提高桩的承载力并减少沉降量。现有的桩侧注浆装置及施工工艺有如下几个缺陷：
现在常用的桩侧及桩端注浆装置缺少压力控制，很多注浆机采用的是脉冲式注浆，其注浆机上显示的压力与实际浆液压力有很大偏差。同时浆液经过不同口径的注浆管路，其浆液压力会有非常大损耗，所以注浆终端的浆液压力很难得到控制：当压力过小时，注浆效果会很差；当压力过大时，浆液非但不能改良桩土边界状况，反而会严重破坏地层结构。所以控制注浆装置的终端出浆压力就非常重要。
申请号为201520205684.9的《一种钻孔灌注桩桩底压力注浆装置》，该装置提供的钻孔灌注桩桩底压力注浆装置的优点是：通过该装置注入水泥砂浆后可使桩底沉渣与投入的石子固结，成为桩身的延伸，并且通过压力注浆可使水泥砂浆渗入桩端处的土体中，使土体发生固结，因此可提高桩端土的强度，从而提高桩的承载能力。
申请号为201811295941.7的《一种压力可控式注浆设备及其方法》，该装置提供了一种压力可控式注浆设备及其方法。其中，一种压力可控式注浆设备，包括：注浆泵，其用于实现注浆料的远距离输送；注浆管，其与注浆泵相连；所述注浆管包括相互连通的注浆软管和深部间隔膜袋注浆花管；所述深部间隔膜袋注浆花管上安装有不同压力的压力阀，通过配置不同注浆压力，以开启不同的压力阀，实现不同深度的注浆。
综上所述，发明一种压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置显得十分重要。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置。
这种压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置，包括桩身注浆钢管、桩侧注浆控制阀和桩侧注浆软管；桩身注浆钢管通过桩侧注浆钢管连接头连接桩侧注浆控制阀，桩侧注浆控制阀通过桩侧注浆软管连接口连接桩侧注浆软管；所述桩侧注浆控制阀主要由桩侧注浆压力控制弹簧、桩侧注浆活塞、桩侧注浆控制阀竖向钢管和桩侧注浆控制阀横向钢管组成，桩侧注浆控制阀竖向钢管两侧对称设有桩侧注浆控制阀横向钢管，桩侧注浆控制阀竖向钢管内设有桩侧注浆活塞，桩侧注浆活塞下方设有桩侧注浆压力控制弹簧和位移计，桩侧注浆控制阀竖向钢管外壁设有微型土压力计，桩侧注浆活塞外壁上的桩侧注浆活塞定位梢与桩侧注浆控制阀竖向钢管上的桩侧注浆活塞定位缺口相配合，桩侧注浆活塞出浆口与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口相对应。
作为优选：桩侧注浆软管上均匀分布有桩侧注浆软管喷浆口。
作为优选：桩侧注浆控制阀竖向钢管的外壁上设有桩侧注浆活塞定位缺口和桩侧注浆控制阀侧壁出浆口，桩侧注浆活塞定位缺口外部设有桩侧注浆活塞定位梢保护盖，在桩侧注浆控制阀侧壁出浆口处连接有桩侧注浆控制阀横向钢管，桩侧注浆控制阀横向钢管外端设有桩侧注浆软管连接口。
作为优选：桩侧注浆控制阀竖向钢管底部设有桩侧控制阀外壁底铁片，桩侧控制阀外壁底铁片中心设有铁片中心圆孔。
作为优选：微型土压力计外部设有桩侧注浆土压力计保护盒，桩侧注浆土压力计保护盒下部设有桩侧注浆土压力计线缆出线口用于穿过土压力计线头。
作为优选：位移计主要由位移计触头、位移计固定端和位移计线头组成，位移计固定端上下部分别设有位移计触头和位移计线头，位移计触头顶住桩侧注浆活塞的底面，位移计线头穿过桩侧控制阀外壁底铁片中心的铁片中心圆孔。
作为优选：桩身注浆钢管和桩侧注浆控制阀组成桩侧注浆头。
作为优选：桩侧注浆压力控制弹簧和位移计位于桩侧注浆控制阀竖向钢管的活塞下部空腔内。
作为优选：桩侧注浆软管为内部设有钢圈支撑的透明塑料软管，桩侧注浆软管喷浆口通过止水胶布封堵。
作为优选：桩身注浆钢管捆绑在钢筋笼内侧，桩侧注浆软管捆绑在钢筋笼外侧。
本实用新型的有益效果是：
1)本实用新型设置了微型土压力计、桩侧注浆活塞、桩侧注浆压力控制弹簧和对应出浆口，可以设定桩侧最小出浆压力及最大出浆压力，可通过调节注浆机的出浆压力来调节桩侧的出浆压力。
2)本实用新型的桩侧注浆活塞下方设置了位移计，可通过位移计数据了解桩侧出浆情况。
附图说明
图1为桩侧注浆装置示意图；
图2为桩侧注浆头零件图。
附图标记说明：1-桩侧注浆软管；2-桩侧注浆软管喷浆口；3-桩侧注浆头；4-桩侧注浆钢管连接头；5-桩侧注浆控制阀；6-桩侧注浆活塞定位梢保护盖；7-桩侧注浆土压力计保护盒；8-微型土压力计；9-桩侧注浆土压力计线缆出线口；10-桩侧注浆软管连接口；11-桩侧注浆活塞定位缺口；12-桩侧注浆活塞定位梢；13-桩侧注浆活塞出浆口；14-桩侧注浆活塞；15-桩侧注浆压力控制弹簧；16-位移计；17-位移计触头；18-桩侧注浆控制阀竖向钢管；19-桩侧注浆控制阀横向钢管；20-桩侧注浆控制阀侧壁出浆口；21-铁片中心圆孔；22-桩侧控制阀外壁底铁片；23-位移计固定端；24-桩身注浆钢管；25-土压力计线头；26-位移计线头。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
所述压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置，包括桩身注浆钢管24、桩侧注浆控制阀5和桩侧注浆软管1；桩身注浆钢管24通过桩侧注浆钢管连接头4连接桩侧注浆控制阀5，桩侧注浆控制阀5通过桩侧注浆软管连接口10连接桩侧注浆软管1；所述桩侧注浆控制阀5主要由桩侧注浆压力控制弹簧15、桩侧注浆活塞14、桩侧注浆控制阀竖向钢管18和桩侧注浆控制阀横向钢管19组成，桩侧注浆控制阀竖向钢管18两侧对称设有桩侧注浆控制阀横向钢管19，桩侧注浆控制阀竖向钢管18内设有桩侧注浆活塞14，桩侧注浆活塞14下方设有桩侧注浆压力控制弹簧15和位移计16，桩侧注浆控制阀竖向钢管18外壁设有微型土压力计8，桩侧注浆活塞14外壁上的桩侧注浆活塞定位梢12与桩侧注浆控制阀竖向钢管18上的桩侧注浆活塞定位缺口11相配合，桩侧注浆活塞出浆口13与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20相对应。
桩侧注浆软管1上均匀分布有桩侧注浆软管喷浆口2。
桩侧注浆控制阀竖向钢管18的外壁上设有桩侧注浆活塞定位缺口11和桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20，桩侧注浆活塞定位缺口11外部设有桩侧注浆活塞定位梢保护盖6，在桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20处连接有桩侧注浆控制阀横向钢管19，桩侧注浆控制阀横向钢管19外端设有桩侧注浆软管连接口10；桩侧注浆控制阀竖向钢管18底部设有桩侧控制阀外壁底铁片22，桩侧控制阀外壁底铁片22中心设有铁片中心圆孔21；桩侧注浆活塞出浆口13与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20直径相等。
微型土压力计8外部设有桩侧注浆土压力计保护盒7，桩侧注浆土压力计保护盒7下部设有桩侧注浆土压力计线缆出线口9用于穿过土压力计线头25。
位移计16主要由位移计触头17、位移计固定端23和位移计线头26组成，位移计固定端23上下部分别为位移计触头17和位移计线头26，位移计触头17顶住桩侧注浆活塞14的底面，通过测试活塞底面的位移了解活塞的行程，位移计线头26穿过桩侧控制阀外壁底铁片22中心的铁片中心圆孔21。
桩身注浆钢管24和桩侧注浆控制阀5组成桩侧注浆头3。
桩侧注浆活塞14下方空腔要足够长，防止活塞挤压下部空气产生额外的气压影响活塞移动。
所述的微型土压力计8量程范围为0～1.0MPa，分辨率为≤0.05％FS，外形直径35mm，厚8mm。
所述的位移计16量程范围为5～10cm，外形直径为20～30mm，位移计固定端23长度为10～12cm，位移计触头17的长度为7～12cm。分辨率小于0.1mm，工作温度为-30°～85°。
桩侧注浆通过桩顶的注浆阀门将浆液注入桩身注浆钢管24，桩身注浆钢管24与桩侧注浆控制阀5连接，浆液进入桩侧注浆控制阀5，并在浆液压力作用下推动桩侧注浆活塞14。当浆液没有注入或浆液压力较小时，桩侧注浆活塞出浆口13被桩侧注浆控制阀5的侧壁封堵，浆液无法流入与桩侧注浆控制阀5相连的桩侧注浆软管1；当浆液压力达到设定的最低压力时，桩侧注浆活塞出浆口13与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20联通，浆液可以流入桩侧注浆软管1；当浆液压力达到设定的最高压力时，桩侧注浆活塞14在压力作用下继续向下推进，进而使桩侧注浆活塞出浆口13又被桩侧注浆控制阀5的侧壁封堵。以上设计实现了桩侧注浆压力的可控：当浆液压力较低或较高时，浆液均无法从桩侧注出；当浆液压力在设定范围时，浆液才能从桩侧注浆控制阀5流出。活塞移动量的大小决定了桩侧注浆活塞出浆口13与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20能否联通，这样就能实现通过浆液压力大小控制出浆的目的。桩侧后注浆装置可以控制最小及最大注浆压力。为了确保桩侧注浆活塞出浆口13方向与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20方向一致，在桩侧注浆活塞14外部安装有桩侧注浆活塞定位梢12，该定位梢只能沿着桩侧注浆活塞定位缺口11滑动。由于桩侧注浆控制阀5在钢筋笼下孔口后会被混凝土包裹，所以控制阀不具备排气条件。为了确保桩侧注浆控制阀5内的桩侧注浆活塞14在下移过程中活塞下部空气不会因为压缩太大产生明显的气压增大，控制阀内的活塞下部空腔要足够的大。桩侧注浆活塞14下方安装有位移计16，用于测量活塞在浆液压力作用下的位移。桩侧注浆控制阀5的外壁安装有微型土压力计8，用于测量桩侧注浆时侧壁的压力变化。桩侧注浆活塞14的移动由位移计16测试得到。位移计16安装在桩侧注浆控制阀5的活塞下部空腔内。位移计触头17顶住桩侧注浆活塞14下部。由于位移计触头17直接顶住活塞下部，当桩侧注浆活塞14在浆液压力作用下向下移动时，位移计16能准确的测出活塞的位移量，进而了解桩侧注浆控制阀的运行状况，如浆液是否已经进入桩侧注浆软管1，浆液从桩侧注浆活塞出浆口13流过的截面面积，浆液是否因为压力过大而致使活塞移动超过最大值。弹簧变形量取决于浆液压力的大小，活塞移动量取决于浆液的压力。
所述压力可控的钻孔灌注桩桩侧后注浆装置的制作和安装方法，包括以下步骤：
1)采购壁厚2mm外径40mm长度40cm的钢管作为桩侧注浆控制阀5的桩侧注浆控制阀竖向钢管18，在距离钢管顶部10cm的地方对称钻出两个直径25mm的圆孔作为桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20，在距离钢管顶部2cm的地方沿管子轴线方向开一个宽为12mm，长为70mm的长条形槽作为桩侧注浆活塞定位缺口11。
2)切割一个直径40mm，厚5mm的铁片作为桩侧控制阀外壁底铁片22，并在铁片的圆心位置钻一个直径4mm的孔作为位移计穿线孔。将位移计线头26从铁片中心圆孔21穿过，并将位移计固定端23用金属胶粘在铁片上。将固定有位移计16的铁片焊接在桩侧注浆控制阀竖向钢管18的底端。
3)采购壁厚3mm，外径30mm，长度约10cm的两根钢管用作桩侧注浆控制阀横向钢管19，将桩侧注浆控制阀横向钢管19的一头用车床加工3圈牙纹作为桩侧注浆软管连接口10，将另一头加工成圆弧状与桩侧注浆控制阀竖向钢管18焊接在一起。
4)根据桩侧注浆要求采购相应规格的弹簧用作桩侧注浆压力控制弹簧15，将弹簧放进桩侧注浆控制阀竖向钢管18内。采购外径35mm，长10cm的钢柱，车床将钢柱磨出一个壁厚2mm，底部厚5mm的空腔当做桩侧注浆活塞14，在活塞底端以上3cm处对称钻出直径25mm的圆孔当做桩侧注浆活塞出浆口13。将活塞放入竖向钢管，向下挤压活塞，位移计触头17要顶到活塞底部。将一个10mm直径，长约8mm的小铁块用氩弧焊焊接在距活塞上端2cm处用作桩侧注浆活塞定位梢12，焊接时要注意两点：1、小铁块的法线方向要与桩侧注浆活塞定位缺口11一致；2、焊接小铁块时不要与控制阀外壁一起焊住。
5)采购长90mm，宽16mm，高10mm的铁棒，用车床将铁棒磨出一个长80mm，宽12mm，深8mm的槽，加工完成的铁棒就是桩侧注浆活塞定位梢保护盖6。将保护盖焊接在控制阀的外壁，要求保护盖完全封住定位缺口。
6)制作一个壁厚4mm，内径37mm，高10mm的圆环用作桩侧注浆土压力计保护盒7，在圆环的侧面钻一个直径4mm的圆孔当做桩侧注浆土压力计线缆出线口9。将桩侧注浆土压力计保护盒7焊接在定位梢保护盖的下方，桩侧注浆土压力计线缆出线口9要在正下方。将微型土压力计8用金属胶粘在保护盒内。
7)采购一段长5cm，壁厚3mm，外径33mm的钢管当做桩侧注浆钢管连接头4。将钢管的一头用车床磨出牙纹，牙纹要与桩身注浆钢管24的安装牙纹一致。然后将这段钢管焊接在竖向钢管上。
8)采购内径30mm的内置铁环的橡胶软管用作桩侧注浆软管1，软管长度2.5m。在软管上等间距的钻出三个直径6mm的洞用作桩侧注浆软管喷浆口2，用一层薄的止水胶布临时将三个喷浆口封住，防止喷浆口被混凝土堵塞。至此完成桩侧注浆装置的制作。
9)根据设计确定桩侧注浆深度，在对应的钢筋笼位置用铁丝将桩侧注浆头3捆绑在钢筋笼的内侧；待捆绑有桩侧注浆头3的钢筋笼从桩机开始下孔时，用铁丝将桩侧注浆软管1绕着钢筋笼进行绑扎，将桩侧注浆软管1端头绕进钢筋笼内并插在桩侧注浆软管连接口10上，用卡箍将桩侧注浆软管1与桩侧注浆软管连接口10箍牢；至此完成桩侧后注浆装置的安装。
桩侧注浆软管1采用内部设有钢圈支撑的透明塑料软管，防止注浆软管被混凝土压扁，桩侧注浆软管喷浆口2必须用止水胶布封堵，防止混凝土浇筑后浆液流入桩侧注浆软管堵塞软管。
桩侧注浆控制阀5的活塞下部空间要尽量长一些，防止活塞下移时，活塞下部空间的空气压缩对活塞产生过大的额外气压。
桩身注浆钢管24捆绑在钢筋笼内侧，但桩侧注浆软管1捆绑在钢筋笼外侧，其捆绑在钢筋笼外侧可防止喷浆口外部覆盖太厚混凝土。由于桩侧注浆软管1易弯曲，桩侧注浆软管1的连接头可以绕进钢筋笼与桩侧注浆控制阀5的连接头相连接。
安装桩侧注浆活塞定位梢12时，桩侧注浆活塞出浆口13与桩侧注浆控制阀侧壁出浆口20对准。
