[发明专利]一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构及施工方法

权利要求书

1.一种带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，包括预制高压气囊桩体(1)、自动调控系统(10)和注浆系统；其中注浆系统主要由注浆阀(21)和注浆泵(20)组成；预制高压气囊桩体(1)内部设置管路通道(6)，管路通道(6)内布设进气管(12)和通讯电缆；管路通道(6)外侧设置高压气囊(2)，高压气囊(2)外布设土压力计(4)和分隔板(9)；每节预制高压气囊桩体(1)端部设置桩端钢板(7)；高压气囊(2)通过进气管接头(8)与进气管(12)相连接，进气管(12)穿过管路通道(6)与自动调控系统(10)和注浆系统连接；自动调控系统(10)包括气压传感器(13)、压力调控器(15)、压力阀(18)、土压力计(4)、多通道显示仪表(14)和空压机(16)；进气管(12)上设置压力阀(18)和注浆阀(21)。

2.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，预制高压气囊桩体(1)由钢筋混凝土制成，预制高压气囊桩体(1)的截面为方形或圆形，每节桩长为6m～10m，圆形桩身直径为300mm～800mm。

3.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，每节预制高压气囊桩体(1)上的高压气囊(2)在桩体的侧面对称布设，每节预制高压气囊桩体(1)上设置2～3个高压气囊(2)，每个高压气囊(2)长3m～5m；高压气囊(2)采用合成橡胶、天然橡胶与纤维加强层硫化后制成；高压气囊(2)之间通过分隔板(9)分隔，分隔板(9)采用PVC板，厚度5～10mm。

4.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，预制高压气囊桩体(1)中心设置管路通道(6)，管路通道(6)的直径为6cm～8cm。

5.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，每节预制高压气囊桩体(1)之间通过桩端钢板(7)焊接，或通过预留的螺栓孔(5)进行法兰连接，或通过硫磺胶泥锚接；桩端钢板(7)上留有钢环(3)，钢环(3)的高度为10mm～20mm，钢环(3)的直径与管路通道(6)直径相同；螺栓孔(5)的孔径为8mm～16mm。

6.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，进气管(12)与气压传感器(13)、压力调控器(15)、压力阀(18)、多通道显示仪表(14)和空压机(16)相连接。

7.根据权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构，其特征在于，压力调控器(15)主要由变送器(22)、直流电源(23)、负载(24)和电流表(25)组成。

8.一种如权利要求1所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)对施工范围进行围挡隔离，组织人员进场、设备进场调试；

2)根据基坑深度、被保护设施的距离，确定预制高压气囊桩体(1)的埋设位置，并按单排、双排或梅花形布桩；同时，确定预制高压气囊桩桩节长度以及高压气囊(2)的布设深度和范围，明确高压气囊(2)个数，并在现场安装完成；

3)在基坑未开挖前，通过传统的预静压沉桩或锤击沉桩施工；施工过程中，在高压气囊(2)外侧粘贴保护膜；沉桩完成后，根据气囊深度范围内的土压力计(4)计算侧向土压力，给高压气囊(2)施加一定的压力，使得两侧高压气囊(2)内的位移大小相同，保证桩土平衡，记录下此时高压气囊(2)内的压力；

4)基坑施工过程中，通过气压传感器(13)监测高压气囊(2)内气压的大小，根据多通道显示仪表(14)读取的气压传感器(13)测得的每段高压气囊(2)内的压力和外侧的土压力计(4)测得的土压力值的变化，利用空压机(16)调整高压气囊(2)内的压力值，使气囊产生一定的膨胀压力，截断周边土体中应力的传递，调控深层土体位移；

5)在基坑开挖完成，地下结构施工结束后，通过注浆系统将双液浆由进气管(12)注入高压气囊(2)内，填充气囊。

9.根据权利要求8所述的带注浆功能的预制高压气囊隔离桩结构的施工方法，其特征在于，所述步骤2)中，制作预制高压气囊桩体(1)和安装高压气囊(2)的方法为：首先是预制高压气囊桩体(1)的加工制作，准备好预制模板，绑扎好钢筋笼，将管路通道(6)、分隔板(9)、钢环(3)和进气管接头(8)预埋在相应位置，然后浇筑混凝土，进行养护；在预制高压气囊桩体(1)养护完成之后，进行高压气囊(2)的安装，将高压气囊(2)粘贴到设置好的凹槽内，并将进气管(12)与进气管接头(8)相连，进气管(12)穿过管路通道(6)延伸到地表。