CN101343871A - 具有高耐久性保护层的复合桩及其制作和施工方法 - Google Patents

Abstract

一种具有高耐久性保护层的复合桩，其结构如下：该复合桩由高耐久性保护层包裹核心承力结构组成，保护层材料选用塑料及其改性产品、沥青及其砂浆或混凝土、碱激发材料及其砂浆或混凝土、地聚合物及其砂浆或混凝土、活性粉末混凝土、纤维增强水泥基材料、树脂砂浆或混凝土；其制作和施工采用6类方式：(1)保护层和核心结构同时现浇的同时现浇类；(2)现浇保护层护壁，再现浇核心结构的现浇护壁现浇类；(3)预制保护层套筒，沉筒后现浇核心结构的预制套筒现浇类；(4)预制保护层套筒，以其作为外模板，预制核心结构的预制套筒预制类；(5)预制核心结构，以其作为内模板，预制保护层套筒的预制核心预制类；(6)保护层和核心结构同时浇注预制的同时现浇预制类。

Description

具有高耐久性保护层的复合桩及其制作和施工方法

(一)技术领域：

本发明提供一种具有高耐久性保护层的复合桩及其制作和施工方法，它涉及一种提高普通桩基础结构耐久性的新材料和新工艺，属于土木工程中的土木工程材料和施工技术领域。

(二)背景技术：

在近海、沿海及填海造地的场地和西部盐渍土场地进行基础设施建设时，经常需要采用现浇或预制的钢筋混凝土桩、素混凝土桩、钢管混凝土桩等桩基础。因为这些场地的土中含有大量对混凝土和钢筋有腐蚀性的盐分，对桩基础的耐久性造成极大威胁，所以很多此类环境中的结构物使用寿命仅十几年甚至几年。由于上部结构施工完成后，桩基础几乎不可能再进行修复，因此，桩基础的耐久性决定了基础设施的服务寿命。如何提高桩基础的耐久性是迫切需要解决的问题。

目前，人们主要从桩体混凝土的配合比和浇注的密实度两个方面改善桩基础整体的耐久性，试图以改善桩体整体混凝土材料的性能来满足承载力和耐久性两方面的功能需求。事实上，很难采用一种材料同时满足多种功能的需要，采用采用多种材料的复合已成为当今材料领域的重要趋势。

为了使桩基整体混凝土在已满足承载力要求的基础上进一步提高其耐久性，不得不大幅度的提高工程造价和施工技术难度。然而，目前的材料和施工水平很难使桩整体的混凝土达到满意的效果。事实上，对于桩基础的耐久性，核心问题要解决桩基础表面一定厚度材料的耐久性，提高桩身核心部分混凝土的耐久性对桩基整体耐久性没有作用。

另一方面，目前已经开发出一些具有高耐久性的建筑材料，例如：碱激发胶凝材料及其砂浆或混凝土、地聚合物及其砂浆或混凝土、活性粉末混凝土、EEC、聚合物(树脂)砂浆或混凝土、沥青基混凝土及其改性材料等。但是，这些材料或尚不适合用于结构材料，或需要特殊的工艺，或价格较高，因而难以作为混凝土桩的承受荷载的材料。

本发明提出在钢筋混凝土桩、素混凝土桩、钢管混凝土桩等桩基础表面设置具有高耐久性材料面层构成复合桩，分别以结构材料和耐久性材料各自应对混凝土桩基的承载力与耐久性的功能要求。从而，对于桩基核心承力结构部分可按照国家桩基础及相关规范进行采用低成本材料进行设计和制作；如采用素混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土等现有桩采用的材料。该外层高耐久性之保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计，因此这部分材料不一定需要具备结构材料的特性；同时由于材料用量少等原因，可以采用特殊工艺实现。外层高耐久性保护层可以采用如下其材料：碱激发胶凝材料及其砂浆或混凝土、地聚合物及其砂浆或混凝土、活性粉末混凝土、EEC、聚合物(树脂)砂浆或混凝土、沥青及其改性材料、塑料等。该复合桩可以采用下述方法实现：可采用在桩孔内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料的方法；可采用先将高耐久性外层混凝土预制成套筒，将套筒植入地中，清除套筒内土后浇筑核心部分混凝土的方法；可采用先将高耐久性外层混凝土预制成筒形外模板，在其中浇筑核心材料制成预制复合桩；可采用先按承力要求预制核心混凝土桩，待其硬化后在其外浇筑制作高耐久性外层混凝土；在模板内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料的方法制成预制复合桩。

(三)发明内容：

本发明的目的是提供一种具有高耐久性保护层的复合桩及其制作和施工方法，该桩具有高耐久性保护层，使桩体免受环境腐蚀，从而大幅度提高桩体和其上部结构的使用寿命。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩FZ，由核心承力结构H和高耐久性保护层B两部分组成，见图1所示，高耐久性保护层B包裹核心承力结构H，保护核心承力结构H，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层B和核心承力结构H之间的连接是通过胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构H部分可以是素混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土等现有桩常采用的材料；其配筋、截面形式和构造与现有钢筋混凝土桩相同(具体见国家现行桩基础及相关规范)，可根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计；其横截面形状可以是圆形、矩形、环形等现有复合桩基采用的各种形状，见图2所示。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层B，其材料、厚度与构造取决于工程对耐久性要求；高耐久性保护层B的材料可以选用工程塑料及其改性产品、碱激发胶凝材料及其砂浆或混凝土、地聚合物及其砂浆或混凝土、活性粉末混凝土、工程纤维增强水泥基材料(ECC)、树脂砂浆或混凝土、沥青及其砂浆或混凝土等。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层B可以根据选用的高耐久性材料性质采用现场搅拌现浇、工厂预制等制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工方法可以采用如下6类方式实现：

一、同时现浇类

该类制作和实施方式为，在桩孔内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料，在两种材料硬化以前的适当时刻拔除分隔装置，现浇有耐久性保护层的复合桩。该类方式包含以下2种实施方法。

(1)实施方法1：

第一步：制备高耐久性胶凝材料和混凝土；

第二步：按现有桩基施工中的成孔方式成孔，所成孔如图3所示；

第三步：在桩孔内设置一分隔核心部分和外层的套筒，如图4所示；

第四步：桩底(套筒内和套筒与孔壁之间的桩底部分)浇注一定厚度的高耐久性材料，保护桩底，如图5所示；

第五步：套筒内浇注混凝土，套筒和桩孔壁之间浇注耐久性材料，如图6所示；

第六步：在混凝土和耐久性材料终凝之前的适当时刻将套筒拔除，使内外部分混凝土结合硬化在一起，从而完成具有耐久性保护层的复合桩的施工。

(2)实施方法2：

第一步：现场制备高耐久性保护层之材料；

第二步：在原沉管灌注桩沉管设备内加一环管，制作成有双层套管的沉管设备，如图7所示；

第三步：静压、振动或捶击等方式沉入双层套管至设计标高，如图8所示；

第四步：桩底(内管内和内外管之间的桩底部分)浇注一定厚度的高耐久性保护层材料，保护桩底，如图9所示；

第五步：内外管之间灌注高耐久性保护层材料，内管灌注混凝土，按普通振动沉管灌注桩施工工艺，边灌注，边振动，边提升，如图10所示。

二、现浇护壁现浇类

该类实施方式为，现浇高耐久性保护层材料护壁，在护壁保护下挖土，在护壁内现浇核心混凝土。该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：现场制备高耐久性胶凝材料和混凝土(或购买商品耐久性胶凝材料和商品混凝土)；

第二步：人工挖孔，用高耐久性保护层材料在孔壁设置围护结构和止水帷幕，同时作为高耐久性保护层，如图11所示；

第三步：待挖至桩底时灌注核心部分混凝土和其他材料。

三、预制套筒现浇类

该类实施方式为，预制耐久性材料套筒，将套筒植入地中，在套筒内现浇核心混凝土。该类方式包含以下3种实施方法。

(1)实施方法1：

第一步：使用高耐久性保护层材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内、外表面凹凸不平，外截面与复合桩外截面相同，内截面与核心承载力桩外截面相同，如图12所示；

第二步：使用振动、静压、锤击或先钻挖一定深度，其直径是套筒内径，然后将筒压下，连续施工等方式将套筒端头植入地中一定长度，然后挖去套筒内的土，然后继续沉管一定长度；

第三步：重复沉管→挖土→沉管→挖土......，边挖土、边沉桩；

第四步：套筒全部植入地中，并全部清除套筒内土后，浇筑或填充核心部分材料。

(2)实施方法2：

第一步：预制高耐久性锥形桩头、高耐久性保护层套筒(套筒内、外表面凹凸不平)以及钢套管，高耐久性套管外截面与复合桩外截面相同，内截面与钢套筒外截面相同，桩头上安置内层钢套管和外层耐久性套管，两层套管之间紧密临近，连接(钢管不拔除作为受力结构，如第三步a所述)或不连接(钢管拔除，如第三步b所述)，三部分构成成孔设备，如图13所示；

第二步：使用振动、静压、锤击等方式将第一步中的成孔设备植入地中至设计标高，如图14所示；

第三步a：拔除钢套管，耐久性桩头和耐久性套管留在地中；

第三步b：钢套管也可以不拔除，直接作为桩的受力结构。

第四步：灌注核心部分材料。

(3)实施方法3：

第一步：使用高耐久性材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内表面凹凸不平，外截面与复合桩外截面相同，内截面与核心承载力桩外截面相同，如图12所示；

第二步：泥浆护壁，湿作业成桩孔，如图3所示；

第三步：使用振动、静压、锤击等方式将预制好的耐久性保护层套筒植入桩孔中，如图15所示；

第四步：水下灌注核心部分材料。

四、预制套筒预制类

该类实施方式为，预制耐久性材料套筒，以该套筒作为外模板，在套筒内浇筑核心混凝土，预制有耐久性保护层的复合桩。该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：使用高耐久性材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内表面凹凸不平，如图12所示；

第二步：以预制好的高耐久性保护层套筒作为外模板，在其中浇筑核心材料制成预制复合桩；

第三步：采用静压、振动或捶击等方式将预制复合桩植入地中。

五、预制核心预制类

该类实施方式为，预制核心承力部分结构，以该部分结构作为内模板，在其表面设置耐久性材料，预制有耐久性保护层的复合桩。该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：按承力要求预制核心混凝土桩，该桩外表面凹凸不平；

第二步：待预制的核心混凝土桩硬化后，在其外浇筑高耐久性材料，制作高耐久性外层，从而完成复合桩的预制；

第三步：采用静压、振动或捶击等方式将预制复合桩植入地中。

六、同时现浇预制类。

该类实施方式为，在桩模板内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料，在两种材料硬化前的适当时刻拔除分隔装置，预制有耐久性保护层的复合桩。该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：在模板内设置一临时分隔套筒；

第二步：在分隔套筒内浇注核心混凝土，在套筒和模板之间浇注高耐久性面层材料；

第三步：在两种材料硬化前的适当时刻拔除分隔装置。

本发明的优点及功效：

本发明具有如下优点及功效(1)可以大幅度的提高腐蚀环境中的桩基础的耐久性，从而提高桩基础和上部结构的服役年限；(2)可以大幅度降低实现桩基础耐久性的成本和技术难度。

(四)附图说明：

图1a复合桩组成图    图1b图1a之1-1剖面图    图1c图1a之2-2剖面图

图2a复合桩圆形横截面YXSC示意图    图2b复合桩方形横截面FXSC示意图

图2c复合桩圆环横截面YHSC示意图    图2d复合桩方环横截面FHSC示意图

图3复合桩桩孔图    图4复合桩桩孔内设置分隔套筒

图5高耐久性材料保护桩底(分隔套管)    图6分隔套筒内外灌浆

图7双层套管设备示意图    图8沉管入地(双层套管)

图9高耐久性材料保护桩底(双层套管)    图10双层套管注浆

图11高耐久性材料护壁人工挖孔    图12预制耐久性套筒

图13三部件沉管设备示意图    图14沉管入地(三部件沉管设备)

图15预制耐久性套筒入地    图16螺旋钻湿作业成孔图

图17桩孔内设置分隔套筒及注浆管    图18聚合物(树脂)混凝土保护桩底

图19拔管灌浆    图20拔除分隔套筒后成复合桩    图21振动沉入双层套管

图22振碱激发水泥混凝土保护桩底(双层套管)    图23振动拔管注浆

图24a地聚合物基混凝土护壁下挖土    图24b支模板，浇注地聚合物基混凝土

                                        护壁

图25地聚合物基混凝土保护桩底    图26地聚合物基混凝土保护层复合桩

图27在沥青砂浆护壁保护下挖土    图28沥青砂浆保护桩底

图29沥青砂浆保护层复合桩

图30a、图30b--静压高耐久性预制套筒入地示意图及3-3剖面图

图30c、图30d--螺旋钻机掏土，连接下节套筒并压入图及4-4剖面图

图31地聚合物混凝土保护桩底    图32地聚合物混凝土保护层复合桩

图33拔除钢管    图34在钢管内浇注混凝土    图35ECC预制套筒

图36泥浆护壁    图37沉入ECC预制套筒

图38ECC套筒内地聚合物混凝土保护桩底    图39ECC套筒内浇注混凝土

图40预制塑料套筒    图41预制塑料套筒浇注混凝土

图42静压桩施工工艺示意图    图43预制核心钢筋混凝土结构

图44预制核心结构外浇注沥青混凝土    图45外模板-内套筒图

图46在套管和模板之间浇注地聚合物混凝土示意图

图中标号及符号说明如下：

FZ--复合桩    H--核心承力结构    B--高耐久性保护层

S--核心部分和高耐久性保护层之间凹凸不平接触面

YXSC---桩圆形横截面    FXSC---桩方形横截面    YHSC---桩圆环横截面

FHSC--桩方环横截面    ECC--工程纤维增强水泥基材料

(五)具体实施方式：

实施例一：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是素混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，直径800mm，混凝土强度等级C20。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用聚合物(树脂)混凝土。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层施工时，聚合物(树脂)混凝土现浇。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：制备聚合物(树脂)混凝土；

第二步：螺旋钻湿作业成孔，如图16所示；

第三步：在桩孔内设置一分隔核心部分和外层的套筒，如图17所示；

第四步：桩底(套筒内和套筒与孔壁之间的桩底部分)浇注200mm厚的高聚合物(树脂)混凝土，保护桩底，如图18所示；

第五步：套筒内浇注混凝土，套筒和桩孔壁之间浇注聚合物(树脂)混凝土，如图19所示；

第六步：在混凝土和聚合物(树脂)混凝土终凝之前的适当时刻将套筒拔除，使内外部分混凝土结合硬化在一起，从而完成具有耐久性保护层的复合桩的施工，如图20所示。

实施例二：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。

具有高耐久性保护层的复合桩，耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是普通钢筋混凝土材料；其配筋、截面形式和构造根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，直径300mm，素混凝土桩，混凝土强度等级C20；外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计，厚度50mm。

高耐久性保护层的材料选用碱激发水泥基混凝土。

具有高耐久性保护层的复合桩，碱激发水泥基混凝土采用现场搅拌现浇制作方式。根据耐久性要求，该碱激发水泥的原料配比为矿渣∶氢氢化钠∶石膏(二水石膏)∶水∶砂(细度为2.1)＝1∶0.05∶0.2∶0.40∶1.75。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工步骤如下：

第一步：现场制备高耐久性碱激发水泥基混凝土；

第二步：在原沉管灌注桩沉管设备内加一环管，制作成有双层套管的沉管设备，如图7所示。该设备外管直径400mm，内管直径300mm；

第三步：振动沉入双层套管至设计标高，如图21所示；

第四步：桩底(内管内和内外管之间的桩底部分)浇注200mm厚度的高耐久性碱激发水泥基混凝土，保护桩底，如图22所示；

第五步：内外管之间灌注碱激发水泥基混凝土，内管灌注混凝土，按普通振动沉管灌注桩施工工艺，边灌注，边振动，边提升，如图23所示，注浆、提升时，内外筒之间碱激发水泥基混凝土标高高于内筒混凝土标高，内筒混凝土标高高于筒底端标高，保证桩体内部核心为混凝土，外层为碱激发水泥基混凝土。

实施例三：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分为钢筋混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，直径1300mm，混凝土强度等级C20，通长配

二级钢筋，普通圆形箍筋，间距200mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用地聚合物基混凝土，厚度为100mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层材料现场搅拌现浇。根据耐久性要求，地聚合物基胶凝材料的原材料配比为偏高岭土∶粉煤灰∶水玻璃激发剂＝1∶0.43∶0.029，细砂的体积掺量分别占胶凝材料的32.5％；制备工艺为将偏高岭土、粉煤灰和砂一起干拌3min后加入水玻璃，慢搅3min，快搅1min，完成材料制备。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工步骤如下：

第一步：现场制备高耐久性胶凝材料；

第二步：人工挖孔1m，支护壁模板，将制备好的地聚合物基混凝土浇注于护壁模板内，振捣，该护壁作为围护结构和止水帷幕，同时作为耐久性保护层，如图24所示；

第三步：护壁的地聚合物基混凝土达到一定强度后，在护壁保护继续向下人工挖孔1m；

第四步：重复第二步、第三步，直至桩底设计标高；

第五步：挖至桩底设计标高后，桩底浇注200mm地聚合物基混凝土保护桩底，如图25所示；

第六步：安放钢筋笼，灌注核心部分混凝土，如图26所示。

实施例四：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分为钢筋混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，直径1300mm，混凝土强度等级C20，通长配二级钢筋，普通圆形箍筋，间距200mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用高流动度沥青砂浆，厚度为100mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，高流动度沥青砂浆材料现场搅拌现浇。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工步骤如下：

第一步：现场制备高流动度沥青砂浆；

第二步：人工挖孔1m，支护壁模板，喷射高流动度沥青砂浆护壁，该护壁作为围护结构和止水帷幕，同时作为耐久性保护层，如图27所示；

第三步：护壁的地聚合物基混凝土达到一定强度后，在护壁保护继续向下人工挖孔1m；

第四步：重复第二步、第三步，直至桩底设计标高；

第五步：挖至桩底设计标高后，桩底浇注200mm地聚合物混凝土保护桩底，如图28所示；地聚合物混凝土配合比与具体实施方式3相同；

第六步：安放钢筋笼，灌注核心部分混凝土，如图29所示。

实施例五：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分可以是钢筋混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，核心材料直径400mm，配置

二级钢筋，螺旋箍筋，间距200mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用RPC材料。该RPC材料配比为水泥(P.O42.5)∶硅灰(SiO₂含量92％)∶粉煤灰(一级灰)∶砂(河砂，粒径范围0.25-0.65mm)∶水∶减水剂(减水率30％)∶＝1∶0.5∶1.4∶2.5∶0.5∶0.026。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性RPC预制套筒采用工厂预制的制作方式。制备工艺为将各材料混合后搅拌5min。将搅拌合物浇注于钢模内，振捣2-3min，高温高压养护，即可得到成品RPC预制套筒。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：工厂预制RPC保护层圆形套筒，内径400mm，外径420mm，该套筒内、外表面凹凸不平，如图12所示；

第二步：使用振动沉桩方式将套筒端头植入地中2m，然后螺旋钻挖去套筒内的土，然后再沉管2m，如图30所示；

第三步：重复沉管→挖土→沉管→挖土......，边挖土、边沉桩；

第四步：套筒全部植入地中至设计标高，并全部清除套筒内土后，桩底浇注200mm厚地聚合物基混凝土保护桩底，如图31所示。该地聚合物基混凝土的制备方法与实施方式三中的制备方法相同；

第五步：安放钢筋笼，浇筑核心部分混凝土，如图32所示。

实施例六：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分可以是钢管混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，核心钢管混凝土结构直径300mm，钢管壁厚10mm，管内混凝土材料强度等级C60级。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用工程塑料。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层采用工厂预制的制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：工厂加工制作高耐久性锥形桩头、塑料保护层套筒(套筒内表面凹凸不平)以及钢套管，高耐久性套管外截面与复合桩外截面相同，内截面与钢套筒外截面相同，桩头上安置内层钢套管和外层耐久性套管，两层套管之间紧密临近并用结构胶连接，三部分构成成孔设备，如图13所示；

第二步：使用锤击方式将第一步中的成孔设备植入地中至设计标高，如图14所示；

第三步：拔除钢管，桩头和塑料保护套筒留在地中如图33所示；

第四步：在塑料保护套筒内灌注混凝土，如图34所示。

实施例七：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分可以是钢筋混凝土材料；根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，圆形截面，核心部分直径400mm，混凝土强度等级为C20，配

二级钢筋，螺旋箍筋，间距200mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用ECC，其原材料配比为水泥(P.O32.5)∶粉煤灰(二级灰)∶硅粉(德国PP1 TU型)∶水∶高效减水剂(减水率30％)∶砂(天然河砂，粒径0.08-0.63mm)＝1∶0.90∶0.075∶0.82∶0.02∶2.56，纤维(直径0.1mm)的体积掺量为1.5％。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层是工厂预制的制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：使用高耐久性材料，工厂加工预制成ECC保护层套筒，套筒壁厚50mm。该套筒内表面凹凸不平，外截面与复合桩外截面相同，内截面与核心承载力桩外截面相同。如图35所示。制备工艺包括：首先将砂、水泥、粉煤灰、硅粉干拌2min，加入水和高效减水剂后再搅拌2min，再加入纤维搅拌5min，即得到拌合物；将拌合物放入钢模内，压密，折模，养护28d，即完成ECC套筒的制作；

第二步：泥浆护壁，钻孔湿作业成桩孔至设计标高，孔径500mm，如图36所示；

第三步：使用静压的方式将预制好的ECC保护层套筒植入桩孔中，至桩孔底，如图37所示；

第四步：桩底浇注200mm厚地聚合物基混凝土保护桩底，如图38所示；

第五步：安放钢筋笼，水下灌注核心部分混凝土，如图39所示。

实施例八：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是钢筋混凝土材料，根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，400mm×400mm方形截面，混凝土强度等级为C40级，配

二级钢筋，普通方形箍筋，间距200mm；

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用工程塑料，壁厚20mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，高耐久性保护层为工厂预制的制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：工厂加工预制成工程塑料保护层套筒，方环截面，外截面为420mm×420mm，内截面为400mm×400mm，该套筒内表面凹凸不平，如图40所示；

第二步：以预制好的塑料保护层套筒作为外模板，在其中浇筑核心混凝土材料制成预制复合桩，如图41所示；

第三步：采用静压的方式将预制复合桩植入地中，如图42所示。

实施例九：

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是钢筋混凝土材料，根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，400mm×400mm方形截面，混凝土强度等级为C40级，配

二级钢筋，普通方形箍筋，间距200mm；

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用沥青混凝土，壁厚40mm。

具有高耐久性保护层的复合桩，沥青混凝土预制套筒采用工厂预制的制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：按承力要求预制400mm×400mm核心混凝土桩，该桩外表面凹凸不平，如图43所示；

第二步：待预制的核心混凝土桩硬化后，在其外浇筑沥青混凝土材料并养护，制作高耐久性外层，从而完成复合桩的预制，如图44所示；

第三步：采用振动的方式将预制复合桩植入地中，如图42所示。

实施例十：

在模板内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料的方法制成预制复合桩。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其结构组成如下：

具有高耐久性保护层的复合桩，由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成(见图1所示)，高耐久性保护层包裹核心承力结构，保护承力结构，使其免受环境腐蚀。高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接为两种材料之间的胶结、摩擦、咬合的连接方式。

具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是钢筋混凝土材料，根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计，400mm×400mm方形截面，混凝土强度等级为C40级，配二级钢筋，普通方形箍筋，间距200mm；

具有高耐久性保护层的复合桩，外层高耐久性保护层，其材料、厚度与构造按耐久性要求设计；高耐久性保护层的材料选用地聚合物混凝土，壁厚40mm。地聚合物混凝土配合比与具体实施方式3相同；

具有高耐久性保护层的复合桩，采用预制的制作方式。

本发明一种有高耐久性保护层的复合桩，其制作和施工工艺步骤如下：

第一步：在400mm×400mm的模板内设置一320mm×320mm的分隔方形钢套管，如图45所示；；

第二步：在分隔套管内设置钢筋，浇注混凝土；在套管和模板之间浇注地聚合物混凝土，如图46所示；

第三步：在内部混凝土和外部地聚合物混凝土硬化前30min，拔除分隔套管；

第四步：采用振动的方式将预制复合桩植入地中，如图42所示。

Claims (8)

1.一种具有高耐久性保护层的复合桩，其特征在于：其结构组成如下：

该具有高耐久性保护层的复合桩，是由核心承力结构和高耐久性保护层两部分组成；该高耐久性保护层包裹核心承力结构，高耐久性保护层和核心承力结构之间的连接是通过胶结、摩擦、咬合的连接方式；

该具有高耐久性保护层的复合桩，其核心承力结构部分是素混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土这些现有桩常采用的材料；其配筋、截面形式和构造与现有钢筋混凝土桩相同，可根据国家现行桩基础及相关规范按承载力要求进行设计；其横截面形状是现有复合桩基常采用的圆形、矩形、环形；

该具有高耐久性保护层的复合桩，其外层高耐久性之保护层，其材料、厚度与构造取决于工程对耐久性要求；高耐久性保护层的材料选用工程塑料及其改性产品、碱激发胶凝材料及其砂浆或混凝土、地聚合物及其砂浆或混凝土、活性粉末混凝土、工程纤维增强水泥基材料、树脂砂浆或混凝土、沥青及其砂浆或混凝土。

2.根据权利要求1所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，高耐久性保护层可以根据选用的高耐久性材料性质采用现场搅拌现浇、工厂预制的制作方式，其特征在于：其制作和施工方法采用如下6类方式进行：

一、同时现浇类：

该类制作和实施方式为，在桩孔内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料，在两种材料硬化以前的适当时刻拔除分隔装置，现浇有耐久性保护层的复合桩；

二、现浇护壁现浇类：

该类实施方式为，现浇高耐久性保护层材料护壁，在护壁保护下挖土，在护壁内现浇核心混凝土；

三、预制套筒现浇类：

该类实施方式为，预制耐久性材料套筒，将套筒植入地中，在套筒内现浇核心混凝土；

四、预制套筒预制类：

该类实施方式为，预制耐久性材料套筒，以该套筒作为外模板，在套筒内浇筑核心混凝土，预制有耐久性保护层的复合桩；

五、预制核心预制类：

该类实施方式为，预制核心承力部分结构，以该部分结构作为内模板，在其表面设置耐久性材料，预制有耐久性保护层的复合桩；

六、同时现浇预制类：

该类实施方式为，在桩模板内设置一临时分隔装置，分别浇筑核心混凝土和高耐久性面层材料，在两种材料硬化前的适当时刻拔除分隔装置，预制有耐久性保护层的复合桩。

3.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“同时现浇类”，该类制作和实施方式包含以下2种实施方法：(1)实施方法1：

第一步：制备高耐久性胶凝材料和混凝土；

第二步：按现有桩基施工中的成孔方式成孔；

第三步：在桩孔内设置一分隔核心部分和外层的套筒；

第四步：套筒内和套筒与孔壁之间的桩底部分浇注预定厚度的高耐久性材料，保护桩底；

第五步：套筒内浇注混凝土，套筒和桩孔壁之间浇注耐久性材料；

第六步：在混凝土和耐久性材料终凝之前的预定时刻将套筒拔除，使内外部分混凝土结合硬化在一起，从而完成具有耐久性保护层的复合桩的施工；

(2)实施方法2：

第一步：现场制备高耐久性保护层之材料；

第二步：在原沉管灌注桩沉管设备内加一环管，制作成有双层套管的沉管设备；

第三步：静压、振动或捶击等方式沉入双层套管至设计标高；

第四步：内管内和内外管之间的桩底部分浇注一定厚度的高耐久性保护层材料，保护桩底；

第五步：内外管之间灌注高耐久性保护层材料，内管灌注混凝土，按普通振动沉管灌注桩施工工艺，边灌注，边振动，边提升。

4.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“现浇护壁现浇类”，该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：现场制备高耐久性胶凝材料和混凝土，或购买商品耐久性胶凝材料和商品混凝土；

第二步：人工挖孔，用高耐久性保护层材料在孔壁设置围护结构和止水帷幕，同时作为高耐久性保护层；

第三步：待挖至桩底时灌注核心部分混凝土和其他材料。

5.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“预制套筒现浇类”，该类制作和实施方式包含以下3种实施方法：

(1)实施方法1：

第一步：使用高耐久性保护层材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内、外表面凹凸不平，外截面与复合桩外截面相同，内截面与核心承载力桩外截面相同；

第二步：使用振动、静压、锤击或先钻挖一定深度，其直径是套筒内径，然后将筒压下，连续施工等方式将套筒端头植入地中一定长度，然后挖去套筒内的土，然后继续沉管一定长度；

第三步：重复沉管→挖土→沉管→挖土......，边挖土、边沉桩；

第四步：套筒全部植入地中，并全部清除套筒内土后，浇筑或填充核心部分材料；

(2)实施方法2：

第一步：预制高耐久性锥形桩头、高耐久性保护层套筒以及钢套管，高耐久性套管外截面与复合桩外截面相同，内截面与钢套筒外截面相同，桩头上安置内层钢套管和外层耐久性套管，两层套管之间紧密临近，连接或不连接三部分构成成孔设备；

第二步：使用振动、静压、锤击等方式将第一步中的成孔设备植入地中至设计标高；

第三步a：拔除钢套管，耐久性桩头和耐久性套管留在地中；

第三步b：钢套管不拔除，直接作为桩的受力结构；

第四步：灌注核心部分材料；

(3)实施方法3：

第一步：使用高耐久性材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内表面凹凸不平，外截面与复合桩外截面相同，内截面与核心承载力桩外截面相同；

第二步：泥浆护壁，湿作业成桩孔；

第三步：使用振动、静压、锤击、掏土套管跟进方式将预制好的耐久性保护层套筒植入桩孔中；

第四步：水下灌注核心部分材料。

6.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“预制套筒预制类”，该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：使用高耐久性材料，工厂加工预制成高耐久性保护层套筒，该套筒内表面凹凸不平；

第二步：以预制好的高耐久性保护层套筒作为外模板，在其中浇筑核心材料制成预制复合桩；

第三步：采用静压、振动或捶击方式将预制复合桩植入地中。

7.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“预制核心预制类”，该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：按承力要求预制核心混凝土桩，该桩外表面凹凸不平；

第二步：待预制的核心混凝土桩硬化后，在其外浇筑高耐久性材料，制作高耐久性外层，从而完成复合桩的预制；

第三步：采用静压、振动或捶击方式将预制复合桩植入地中。

8.根据权利要求2所述的一种具有高耐久性保护层的复合桩的制作和施工方法，其特征在于：所述的“同时现浇预制类”，该类制作和实施方式的方法如下：

第一步：在模板内设置一临时分隔套筒；

第二步：在分隔套筒内浇注核心混凝土，在套筒和模板之间浇注高耐久性面层材料；

第三步：在两种材料硬化前。

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