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      塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁的制作方法

      文檔序號:5379854閱讀:330來源:國知局
      專利名稱:塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實用新型屬于地基工程領(lǐng)域,特別涉及一種塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土管樁,既可同時解決混凝土、鋼管腐蝕性問題,還可大幅提升樁體的承載能力,適用于水文地質(zhì)條件差、對地基承載能力要求高的軟土地區(qū)地基處理工程。
      背景技術(shù)
      復(fù)合地基加固方法起源于20世紀(jì)60年代,由于能顯著改善地基的承載力,減小地基沉降,并有效抑制地基土體側(cè)向變形這一特點而成為一種比較理想的軟土地基處理方式。然而,由于復(fù)合地基多埋藏于地下,其樁體材料均會面臨地下水及地基土對混凝土的腐蝕問題,在沿海地區(qū)、鹽堿地區(qū)該現(xiàn)象更為明顯;同時,在干濕交替環(huán)境下,混凝土表面易遭到鹽類結(jié)晶腐蝕,尤其是硫酸鹽腐蝕,嚴(yán)重影響混凝土的耐久性。國內(nèi)外已有眾多案例表明,在外界環(huán)境的影響下很多混凝土結(jié)構(gòu)都先后出現(xiàn)病害和劣化,并出現(xiàn)了各種不同程度的隱患、缺陷或損傷,導(dǎo)致其安全性、適用性、耐久性逐步降低。管樁是應(yīng)用較為普遍的一種復(fù)合地基處理方法,包括預(yù)應(yīng)力管樁和非預(yù)應(yīng)力管樁,其中應(yīng)用最為廣泛的是預(yù)應(yīng)力混凝土管樁,它具有單樁承載力高、設(shè)計范圍廣、成樁質(zhì)量可靠、節(jié)省建筑材料等優(yōu)點。但由于管樁的樁身截面積較小,抵抗側(cè)向變形和外界環(huán)境侵蝕的能力較差。鋼管樁系指由無縫鋼管或經(jīng)電弧電焊(含螺旋接縫管)所制成之鋼管,具有承載能力高、整體性好、施工方便等優(yōu)點,但其造價較高,腐蝕性問題亦是影響樁身壽命的主要問題。鋼管混凝土樁是在混凝土樁的外側(cè)設(shè)鋼管,通過外部鋼管約束內(nèi)部混凝土,使得混凝土處于三向應(yīng)力狀態(tài),以改善樁體的強度大大提高,塑性和韌性,主要用于在軟土覆蓋層很厚的地區(qū)建造超高層建筑,以及建造跨水橋梁、碼頭等對樁身強度要求高的土木工程中。但由于鋼管混凝土樁的鋼管直接暴露于外界環(huán)境中,其腐蝕性問題一直是工程建設(shè)過程中需解決的一個難點問題。
      另外,為改善混凝土的耐久性,工程界常采用抗腐蝕性好的水泥如礦渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等,這些品種的水泥雖具有提高混凝土的耐久性的優(yōu)點,但其價格較普通硅酸鹽水泥要高得多;混凝土外加劑是為改善和調(diào)節(jié)混凝土的性能而摻加的一種物質(zhì),適量添加外加劑對改善混凝土的性能具有一定的作用,但其價格較高,難以大面積使用。目前已有在樁體外側(cè)設(shè)塑料套管的新型樁體結(jié)構(gòu),如塑料套管混凝土樁,由預(yù)制隔水樁尖、螺紋塑料套管、混凝土、樁帽(蓋板)等組成,在適宜的工程背景和地質(zhì)條件下也取得了相對較好的工程效果,但樁體為實心樁,而且樁身直徑較小,承載能力較低,抵抗橫向變形的能力較差。綜上所述,地基水對樁體材料的耐久性影響很大,防腐蝕混凝土的造價較高,塑料套管混凝土樁承載能力較低,抵抗橫向變形能力較差。鑒于此,為了使軟土地基處理的方式更加多元化,滿足復(fù)雜水文地質(zhì)環(huán)境下軟土地基處理方式選擇的要求,更好的解決混凝土的耐久性問題,進(jìn)一步改善樁體的力學(xué)性能,目前亟需發(fā)明一種防腐、耐久、承載能力高的現(xiàn)澆混凝土空心管樁,以滿足地基加固工程,尤其是沿海地區(qū)、鹽堿地區(qū)等特殊地區(qū)、特殊環(huán)境下提高混凝土耐久性、改善地基加固效果的要求。
      發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于通過組合使用內(nèi)側(cè)鋼管與外側(cè)塑料套管,提供一種塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁,在解決混凝土、鋼管的腐蝕性問題同時,提高了樁體的水平承載能力,改善了樁體的受力性能。為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的,本實用新型采用了以下技術(shù)方案:一種塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁,其特征在于,所述空心管樁主要由外側(cè)塑料套管、內(nèi)側(cè)鋼管、預(yù)制隔水樁尖、混凝土填筑樁體、現(xiàn)澆樁頂封閉端組成;預(yù)制隔水樁尖設(shè)于空心管樁的底部,其頂面沿環(huán)向設(shè)置有外側(cè)沉管連接槽、塑料套管連接槽和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽,分別用于限制外側(cè)沉管、塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管的位置。在現(xiàn)澆混凝土空心管樁的外側(cè)設(shè)塑料套管保護(hù)層,可沿縱向?qū)扼w與外界環(huán)境隔離,解決了現(xiàn)有鋼管混凝土樁易受腐蝕的問題,提高了鋼管和混凝土的耐久性;而內(nèi)側(cè)設(shè)鋼管,有助于提高樁體的強度和抵抗橫向變形的能力,改善樁體的受力性能。預(yù)制隔水樁尖設(shè)置的三道凹槽可分別將外側(cè)沉管、塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管的位置牢牢固定,再加上現(xiàn)澆樁頂封閉端的全封閉作用,可從兩端將樁體與外界環(huán)境隔離,進(jìn)一步防止混凝土、鋼管受到腐蝕。所述預(yù)制隔水樁尖設(shè)有內(nèi)側(cè)鋼管連接管,內(nèi)側(cè)鋼管連接管通過焊接與內(nèi)側(cè)鋼管固定連接。通過內(nèi)側(cè)鋼管連接管可將預(yù)制隔水樁尖與內(nèi)側(cè)鋼管連接更加固定,不易松動。為了防止水從預(yù)制隔水樁尖與樁體的連接處滲入,在塑料套管連接槽和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽內(nèi)安裝有止水帶。現(xiàn)澆樁頂封閉端采用防腐蝕混凝土澆筑,在與下部混凝土填筑樁體的連接處沿環(huán)形均勻布設(shè)豎向鋼筋和橫向鋼筋,該豎向鋼筋與橫向鋼筋之間可采用焊接連接或綁扎連接,以加強現(xiàn)澆樁頂封閉端與樁體之間的固定連接作用,進(jìn)一步增強樁體的承載能力。內(nèi)側(cè)鋼管外壁焊接有加勁肋板,加勁肋板橫向呈環(huán)形等間隔均勻布設(shè)。外側(cè)塑料套管優(yōu)選用耐腐蝕性好的PVC、PE、HDPE或PP材質(zhì)制成,塑料套管可沿縱向?qū)扼w混凝土、內(nèi)側(cè)鋼管與外界環(huán)境隔離。內(nèi)側(cè)鋼管和外側(cè)沉管均可采用大直徑直縫鋼管,內(nèi)側(cè)鋼管的頂部焊接有便于起吊的支撐環(huán),外側(cè)沉管由直徑略大于塑料套管的兩個半圓分離式鋼管組成。本實用新型的塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁的施工方法,主要施工步驟包括:步驟一、根據(jù)設(shè)計要求清理現(xiàn)場,并在指定位置布設(shè)打樁機(jī);步驟二、根據(jù)塑料套管與內(nèi)側(cè)鋼管間的距離要求用防腐蝕混凝土預(yù)制預(yù)制隔水樁尖,先將內(nèi)側(cè)鋼管插入內(nèi)側(cè)鋼管連接槽,再將外側(cè)塑料套管插入塑料套管連接槽內(nèi);步驟三、將與預(yù)制隔水樁尖連接好的塑料套管及內(nèi)側(cè)鋼管吊起后,用外側(cè)沉管將其抱牢,并沿縱向采取輔助閉合措施;外側(cè)沉管的底部與預(yù)制隔水樁尖的外側(cè)沉管連接槽連接;步驟四、采用打樁機(jī)將外側(cè)沉管、預(yù)制隔水樁尖及內(nèi)側(cè)鋼管同時打入地基中,樁尖應(yīng)進(jìn)入硬土層內(nèi);步驟五、振動上拔外側(cè)沉管,將塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管留在地基內(nèi)部;步驟六、在導(dǎo)管配合下,向由外側(cè)塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管圍合而成的環(huán)形空間內(nèi)灌注混凝土,并采用小型振搗棒振搗;步驟七、根據(jù)現(xiàn)澆樁頂封閉端的尺寸要求在混凝土填筑樁體的頂部支設(shè)模板,并安置樁頂封閉端豎向插筋和樁頂封閉端橫向鋼筋,隨后用防腐蝕混凝土澆筑現(xiàn)澆樁頂封閉端。本實用新型具有以下特點和有益效果:(I)樁體外側(cè)設(shè)塑料套管、樁體底部的預(yù)制隔水樁尖,以及現(xiàn)澆樁頂封閉端可從3個方向?qū)扼w與外界環(huán)境隔離,提高了樁體的耐久性,在一定程度上解決了鋼管、混凝土的腐蝕性問題。(2)樁體外側(cè)的塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管可兼做樁體混凝土澆筑的模板,可提高混凝土的澆筑質(zhì)量,節(jié)省工程造價。(3)在樁體內(nèi)側(cè)設(shè)鋼管,并輔以橫向加筋肋板,有助于大幅提升樁體的強度和抵抗橫向變形的能力。(4)采用圓管形樁身,可充分利用環(huán)形結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。本實用新型通過外側(cè)塑料套管、預(yù)制隔水樁尖和內(nèi)置式頂部封閉端三個方向?qū)扼w與外界環(huán)境隔離,克服了混凝土、鋼管的腐蝕問題,同時通過在樁體內(nèi)側(cè)設(shè)置鋼管,提高了樁體的強度和水平承載能力,改善了樁體的受力性能,具有經(jīng)濟(jì)實用的優(yōu)點。

      圖1是塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁結(jié)構(gòu)的剖面圖;圖2是圖1沿A-A線的樁體未剖到加筋肋板的剖視圖;圖3是圖1沿B-B線的樁體頂部內(nèi)置式封閉端的剖視圖;圖4是圖1沿C-C線的樁體剖到加筋肋板的剖視圖;圖5是圖1沿D-D線的樁尖頂部剖視圖;圖6是塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁施工工藝圖。圖中:1一塑料套管;2—混凝土填筑樁體;3—橫向加筋肋板;4一內(nèi)側(cè)鋼管;5—預(yù)制隔水樁尖;6—現(xiàn)燒樁頂封閉端;7—樁頂封閉端豎向插筋;8—樁頂封閉端橫向鋼筋;9一內(nèi)側(cè)鋼管連接管;10—外側(cè)沉管連接槽;11 一塑料套管連接槽;12—外側(cè)沉管;13—內(nèi)側(cè)鋼管連接槽;14一止水帶;15—軟弱土層;16—持力層。
      具體實施例沉管與連接管、肋板間的焊接施工技術(shù)要求,耐腐蝕混凝土的設(shè)計及施工要求,樁體混凝土施工技術(shù)要求等,本實施方式中不再累述,重點闡述本實用新型涉及結(jié)構(gòu)的實施方式。圖1是塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁結(jié)構(gòu)的剖面圖,圖2是圖1沿A-A線的樁體未剖到加筋肋板的剖視圖,圖3是圖1沿B-B線的樁體頂部內(nèi)置式封閉端的剖視圖,圖4是圖1沿C-C線的樁體剖到加筋肋板的剖視圖,圖5是圖1沿D-D線的樁尖頂部剖視圖。如圖1-圖5所示的塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁,由塑料套管1、混凝土填筑樁體2、內(nèi)側(cè)鋼管4、預(yù)制隔水樁尖5、現(xiàn)澆樁頂封閉端6組成。外側(cè)塑料套管I的外徑為800mm,選用壁厚IOmm的PVC管,承受壓力大于1.5MPa,應(yīng)具有優(yōu)異的耐酸、耐堿、耐腐蝕性,各項參數(shù)應(yīng)滿足現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范之要求。內(nèi)側(cè)鋼管4的外徑為600mm,采用無縫鋼管。鋼材的強度等級為Q345,厚度10mm,尺寸規(guī)格滿足規(guī)范現(xiàn)行相關(guān)規(guī)范之要求。在鋼管的外壁上每隔500mm設(shè)一組橫向加勁肋板3,肋板長50mm,寬20mm,厚20mm,強度等級為Q235 ;加勁肋板3呈環(huán)形等間距布設(shè)。外側(cè)沉管12的外徑為850mm,由兩個半圓分離式鋼管組成,鋼材的強度等級為Q345,厚度為20mm,鋼管尺寸規(guī)格滿足規(guī)范現(xiàn)行現(xiàn)行規(guī)范之要求?,F(xiàn)澆樁頂封閉端6的直徑為1000mm,呈“T”形,其中在樁體外側(cè)部分的高度為250mm,在樁體內(nèi)側(cè)部分的高度為350mm,采用耐腐混凝土澆筑,混凝土強度等級為C30 ;現(xiàn)澆樁頂封閉端6與下部樁體混凝土之間沿環(huán)形均勻布設(shè)15根長為500_的樁頂封閉端豎向插筋7,豎向插筋7插入樁體混凝土的深度為300mm ;同時,在現(xiàn)燒樁頂封閉端6內(nèi)沿橫向設(shè)2層環(huán)形樁頂封閉端橫向鋼筋8,每層3根,與豎向插筋7焊接連接;樁頂封閉端豎向插筋7與樁頂封閉端橫向鋼筋8均采用HRB335的螺紋鋼筋,鋼筋直徑為16mm。預(yù)制隔水樁尖5設(shè)于空心管樁的底部,采用耐腐混凝土預(yù)制,混凝土強度等級為C40,預(yù)制隔水樁尖5底面與豎直方向的夾角為45° ;在預(yù)制隔水樁尖5預(yù)埋入外徑為650mm的內(nèi)側(cè)鋼管連接管9,埋入深度為150mm,外露高度為100mm。預(yù)制隔水樁尖5的頂面沿環(huán)向設(shè)置3條深30mm,寬25mm的連接凹槽,即外側(cè)沉管連接槽10、塑料套管連接槽11和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽13,分別用于限制內(nèi)側(cè)鋼管4、塑料套管
      1、外側(cè)沉管12的位置;止水帶14預(yù)鋪于各凹槽內(nèi),尺寸與凹槽尺寸相同,物理性能滿足規(guī)范現(xiàn)行規(guī)范之要求。塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁結(jié)構(gòu)的施工過程如圖6所示,包括:步驟一、根據(jù)設(shè)計要求清理現(xiàn)場,并按矩形布設(shè)樁位。步驟二、在樁底預(yù)制隔水樁尖5頂面的塑料套管連接槽11和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽13內(nèi)安裝止水帶14 ;將內(nèi)側(cè)鋼管4在引繩的牽引下與底部預(yù)制隔水樁尖5的內(nèi)側(cè)鋼管連接槽13連接,再采用焊接方式將內(nèi)側(cè)鋼管4與內(nèi)側(cè)鋼管連接管9連接牢固;將塑料套管I套于內(nèi)側(cè)鋼管4的外側(cè),并在引繩的牽引下與底部預(yù)制隔水樁尖5的塑料套管連接槽11連接。步驟三、將與預(yù)制隔水樁尖5連接好的塑料套管I及內(nèi)側(cè)鋼管4通過預(yù)設(shè)支撐環(huán)吊起后,將分離式的外側(cè)沉管12閉合將其抱牢,并沿縱向每隔2m設(shè)一道綁扎鋼索;外側(cè)沉管12的底部與預(yù)制隔水樁尖5頂部的外側(cè)沉管連接槽10連接。步驟四、采用普通打樁機(jī),將塑料套管1、內(nèi)側(cè)鋼管4、外側(cè)沉管12連同預(yù)制隔水樁尖5同時打入地基中,樁尖進(jìn)入持力層16內(nèi)。步驟五、振動上拔外側(cè)沉管12。步驟六、在導(dǎo)管配合下,向由外側(cè)塑料套管I和內(nèi)側(cè)鋼管4圍合而成的環(huán)形空間內(nèi)灌注混凝土,并采用小型振搗棒振搗,形成混凝土樁體2。步驟七、根據(jù)現(xiàn)澆樁頂封閉端6的尺寸要求在混凝土填筑樁體2的頂部支設(shè)模板,并安置樁頂封閉端豎向插筋7和樁頂封閉端橫向鋼筋8,隨后用防腐蝕混凝土澆筑現(xiàn)澆樁頂封閉端6。
      權(quán)利要求1.一種塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁,其特征在于,所述空心管樁主要由外側(cè)塑料套管、內(nèi)側(cè)鋼管、預(yù)制隔水樁尖、混凝土填筑樁體、現(xiàn)澆樁頂封閉端組成;預(yù)制隔水樁尖設(shè)于空心管樁的底部,其頂面沿環(huán)向設(shè)置有外側(cè)沉管連接槽、塑料套管連接槽和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽,分別用于限制外側(cè)沉管、塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管的位置。
      2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,所述預(yù)制隔水樁尖設(shè)有內(nèi)側(cè)鋼管連接管,內(nèi)側(cè)鋼管連接管通過焊接與內(nèi)側(cè)鋼管固定連接。
      3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,所述塑料套管連接槽和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽內(nèi)安裝有止水帶。
      4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,所述現(xiàn)澆樁頂封閉端采用防腐蝕混凝土澆筑,在與下部混凝土填筑樁體的連接處沿環(huán)形均勻布設(shè)豎向鋼筋和橫向鋼筋,該豎向鋼筋與橫向鋼筋之間可采用焊接連接或綁扎連接。
      5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,所述內(nèi)側(cè)鋼管外壁焊接有加勁肋板,加勁肋板環(huán)形等間隔均勻布設(shè)。
      6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,外側(cè)塑料套管由耐腐蝕性的PVC、PE、HDPE或PP材質(zhì)制成。
      7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空心管樁,其特征在于,內(nèi)側(cè)鋼管和外側(cè)沉管采用大直徑直縫鋼管,內(nèi)側(cè)鋼管的頂部焊接有便于起吊的支撐環(huán),外側(cè)沉管由直徑略大于塑料套管的兩個半圓分離式鋼管組成。
      專利摘要本實用新型涉及一種塑料套管與鋼管組合現(xiàn)澆混凝土空心管樁,其特征在于,所述空心管樁主要由外側(cè)塑料套管、內(nèi)側(cè)鋼管、預(yù)制隔水樁尖、混凝土填筑樁體、現(xiàn)澆樁頂封閉端組成;預(yù)制隔水樁尖設(shè)于空心管樁的底部,其頂面沿環(huán)向設(shè)置有外側(cè)沉管連接槽、塑料套管連接槽和內(nèi)側(cè)鋼管連接槽,分別用于限制外側(cè)沉管、塑料套管和內(nèi)側(cè)鋼管的位置。本實用新型通過外側(cè)塑料套管、預(yù)制隔水樁尖和現(xiàn)澆樁頂封閉端三個方向?qū)扼w與外界環(huán)境隔離,克服了混凝土、鋼管的腐蝕性問題,同時通過在樁體內(nèi)預(yù)設(shè)鋼管,可大幅提升樁體的承載能力。
      文檔編號E02D5/60GK203066063SQ20132005136
      公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
      發(fā)明者鄭開榮, 鄭乾濤, 陳錫崇, 王冬冬, 陳朝暉, 高士巍, 鄭海燕, 汪紹峰, 王懷漢 申請人:浙江華光市政建設(shè)有限公司
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