CN107366283A - 一种输电线路预制管桩防腐设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路预制管桩防腐设计方法，该方法由步骤一，预制管桩选用；步骤二，管桩灌芯；步骤三，桩顶钢板封口；步骤四，桩顶外围加设桩身护筒四部分组成。可解决预制管桩基础在中高～强腐蚀地下水环境的防腐蚀问题，管桩基础的耐久性和安全得以保证。

Description

一种输电线路预制管桩防腐设计方法

技术领域

本发明涉及输电线路管桩技术领域，具体涉及一种输电线路预制管桩防腐设计方法。

背景技术

由于输电线路存在着腐蚀性地质条件，尤其是干湿交替地质环境和中等及以上腐蚀性地质条件比较普遍，管桩要有耐久性，特别是对作为基础部份的桩基材料的抗腐蚀性提出了相应的研究。

预制管桩是一种应用范围非常广泛的桩基材料，对于管桩的抗腐蚀性问题，有过多种的处置方法；

(1) 在管桩外表涂刷防腐材料，如CN201110095464.1公开的一种电力钢管铁塔用钢管 桩的防腐蚀方法，例如沥青、环氧树脂等，但是在沉桩的过程中，由于管桩表层与土壤的磨擦，导致防腐材料脱落，影响了效果，而这种方法在运输过程中也十分不安全。

(2) 在管桩混凝土中掺入各种复合阻锈剂的方法，如CN200610124031.3公开的一 种大流动性超高强混凝土，来提高混凝土的抗腐蚀性，但由于管桩生产工艺采用了高压蒸养，在高压蒸养的过程中，掺入的复合阻锈剂的功效被破坏，其抗腐蚀性功能几乎丧失。

发明内容

本发明主要针对现有技术存在问题和不足而提出一种输电线路预制管桩防腐设计方法，提高预制管桩的防腐蚀性能，确保预制管桩的耐久性。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种输电线路预制管桩防腐设计方法：

步骤一，采用PHC桩；

步骤二，管桩全长灌芯；

步骤三，桩顶钢板封口

步骤四，桩顶外围加设桩身护。

所述固步骤一，采用PHC桩，壁厚不小于125mm，AB及以上型号，外径不小于500mm，带混凝土桩尖的管桩。

步骤二，管桩系空心预制桩,壁厚125mm，荷载作用下受力复杂，不利于抗腐蚀。要求采用C20细石混凝土从管底由下而上压力灌注，其受力状态接近实心灌注桩，这样一来既提高管桩基础的刚度和耐久性，也提高了管桩的防腐蚀能力。

步骤三，对最上节的管桩，在桩顶用4mm厚、直径大于桩外径60mm的圆形钢板封口。防止地下水从桩顶和桩底部进入桩芯内。

步骤四，考虑到地下水在干湿交替条件下对管桩中的钢筋具强腐蚀性，在桩顶1.0m左右范围设置150mm厚的钢筋混凝土护筒，护筒与管桩的接触面应清理干净，涂刷新旧混凝土界面剂。目的是加大桩身钢筋的保护层厚度，防止在干湿交替环境下桩身钢筋受地下水的强腐蚀作用。

所述PHC桩包括空心管桩和桩头，所述空心管桩包括上管桩和下管桩，所述上管桩外径大于下管桩的外径，所述下管桩外部设置螺旋，所述下管桩上设置扩桩装置，所述扩桩装置包括设置在下管桩同一圆周对称位置的两个弧形凹槽，所述弧形凹槽底部铰接与弧形凹槽相匹配的环形钢板，所述环形钢板尾端伸出所述弧形凹槽，所述环形钢板并入弧形凹槽的方向与螺旋的旋入方向一致。

进一步的，所述上管桩和下管桩长度比为1：4-5。

进一步的，所述扩桩装置为多个。

进一步的，所述桩头为圆锥型结构。

进一步的，所述螺旋延伸至桩头上。

进一步的，所述空心管桩为钢筋混凝土管桩，所述混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥260-280份，煤灰粉50-60份，硅粉15-25份，砂720-860份，石子90-1000份，水140-180份，聚羧酸减水剂5-9份，钢纤维10-15份，玻璃纤维10-15份，聚醋酸乙烯乳液20-30份，异丁基三乙氧基硅烷2-6份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷1-3份，松香皂0.2-0.5份，甲基纤维素钠4-8份。

进一步的，所述石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%，所述砂为细沙。

本发明的有益效果是：

1、本发明公开一种架空输电线路用混凝土预制管桩，包括空心管桩和桩头，其中空心管桩为空心结构，管桩内填充钢筋混凝土，采用空心结构可以减少重量，降低造价；桩头为圆锥型结构，更容易旋入地面以下。

2、空心管桩包括上管桩和下管桩，其中上管桩和下管桩内径空心内径相同，且上管桩外径大于下管桩的外径，采用这种结构能降低地基沉降，提高管桩刚度，且还能节省后续混凝土的使用量，降低预制管桩的造价。

3、下管桩外部设置螺旋，螺旋可以是混凝土肋，与预制管桩一体成型，也可以是混凝土内设置合金板，强度更高，通过旋转即可将本发明旋入地面以下。

4、下管桩上设置扩桩装置，扩桩装置可以是多个。扩桩装置包括设置在下管桩同一圆周对称位置上的弧形凹槽，而弧形凹槽底部铰接与弧形凹槽相匹配的环形钢板，其中环形钢板尾端伸出弧形凹槽，而环形钢板并入弧形凹槽的方向与螺旋旋入地面的方向一致。沿着螺旋的方向将本发明旋入地面以下，由于环形钢板并入弧形凹槽的方向与螺旋旋入地面的方向一致，因此环形钢板并入弧形凹槽中，呈收缩状态，将本发明打入地面以下后，反方向旋转几圈，由于环形钢板尾端伸出弧形凹槽外，在本发明周围土体或其他石块等作用下，环形钢板展开，增加了本发明与土体的接触面积，能大大提高本发明的承载力和抗拉拔作用。

5、由于上管桩的外径大于下管桩，因此为确保预制管桩旋入地面容易，且能节约混凝土，达到降低地基沉降的作用，上管桩和下管桩长度比设定为1：4-5。

6、本发明空心管桩为钢筋混凝土管桩，本发明为增强混凝土的强度和抗腐蚀性能，对混凝土进行了改性。混凝土在添加有煤灰粉和硅粉，硅酸盐水泥与煤灰粉和硅粉混合，能够起到增加密实度、改善界面结构以及减少用水量的效果，硅粉中的活性氧化硅、活性氧化铝等水泥水化析出的氢氧化钙和水泥中的石膏发生二次水化反应，能增加混凝土的强度，减少混凝土裂纹增产生。

7、钢纤维和玻璃纤维在混凝土中均匀分布，能够在混凝土内部形成三维交错的支撑网络，一方面能增加混凝土的强度和抗冲击性能，另一方面还能减少裂纹。

8、异丁基三乙氧基硅烷添加在混凝土中，可穿透混凝土胶结性表面，渗透到混凝土内部与暴露在酸性或碱性环境中的空气及基底中的水分子发生化学反应，形成斥水处理层，从而抑制水分进入到基底中，具能增加斥水处理层与机体的作用，增强防水防腐蚀作用，且异丁基三乙氧基硅烷和3-氨基丙基三乙氧基硅烷按重量比2：1混合时，防水防腐蚀性能最好。

聚醋酸乙烯乳液能与混凝土的水化产物在混凝土浆体内部形成空间网络结构，填充了浆体中的毛细孔和大孔，使混凝土浆体孔径变小，从而降低混凝土的体积密度，延长混凝土的凝结时间，增强混凝土的抗折强度、粘结强度和抗渗

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步描述：

图1为本发明实施例一的结构示意图；

图2为本发明实施例一中弧形凹槽与环形钢板的连接结构图；

图3为本发明实施例二的结构示意图；

图4为本发明的固定连接机构侧视结构示意图；

图5为本发明的固定连接机构俯视结构示意图。

图中：1-空心管桩，2-桩头，3-上管桩，4-下管桩，5-螺旋，6-弧形凹槽哦啊，7-环形钢板。

具体实施方式

下面结合图1、图2对本发明技术方案进一步展示，具体实施方式如下：

实施例一

一种输电线路预制管桩防腐设计方法：

步骤一，采用PHC桩；

步骤二，管桩全长灌芯；

步骤三，桩顶钢板封口

步骤四，桩顶外围加设桩身护。

所述固步骤一，采用PHC桩，壁厚不小于125mm，AB及以上型号，外径不小于500mm，带混凝土桩尖的成品管桩。

步骤二，管桩系空心预制桩,壁厚125mm，荷载作用下受力复杂，不利于抗腐蚀。要求采用C20细石混凝土从管底由下而上压力灌注，其受力状态接近实心灌注桩，这样一来既提高管桩基础的刚度和耐久性，也提高了管桩的防腐蚀能力。

步骤三，对最上节的管桩，在桩顶用4mm厚、直径大于桩外径60mm的圆形钢板封口。防止地下水从桩顶和桩底部进入桩芯内。

步骤四，考虑到地下水在干湿交替条件下对管桩中的钢筋具强腐蚀性，在桩顶1.0m左右范围设置150mm厚的钢筋混凝土护筒，护筒与管桩的接触面应清理干净，涂刷新旧混凝土界面剂。目的是加大桩身钢筋的保护层厚度，防止在干湿交替环境下桩身钢筋受地下水的强腐蚀作用。

如图1-2所示，所述PHC桩包括空心管桩1和桩头2，其中空心管桩1为空心结构，断面为圆形，其中管桩内填充钢筋混凝土，采用空心结构可以减少重量，降低造价；桩头2为圆锥型结构，更容易旋入地面以下。

空心管桩1包括上管桩3和下管桩4，其中上管桩3和下管桩4内径空心内径相同，且上管桩3外径大于下管桩4的外径，采用这种结构能降低地基沉降，提高管桩刚度，且还能节省后续混凝土的使用量，降低预制管桩的造价。

下管桩4外部设置螺旋5，螺旋可以是混凝土肋，与预制管桩一体成型，也可以是混凝土内设置合金板，强度更高，通过旋转即可将本发明旋入地面以下。下管桩4上设置扩桩装置，扩桩装置可以是多个，本实施例中是两个。扩桩装置包括设置在下管桩4同一圆周对称位置上的弧形凹槽6，本实施例中弧形凹槽为两个，而弧形凹槽6底部铰接与弧形凹槽6相匹配的环形钢板7，其中环形钢板7尾端伸出弧形凹槽6，而环形钢板7并入弧形凹槽6的方向与螺旋5旋入地面的方向一致。

由于上管桩3的外径大于下管桩4，因此为确保预制管桩旋入地面容易，且能节约混凝土，达到降低地基沉降的作用，本实施例中上管桩3和下管桩4长度比为1：4。

所述固定连接机构包括与上管桩3配合的两个上弧形夹体8和与下管桩4配合的两个下弧形夹体9，两个上弧形夹体套在上管桩上通过螺栓10固定，两个下弧形夹体套在下管桩上通过螺栓固定，上弧形夹体和下弧形夹体上设有相对应的通孔，连接螺栓7穿过通孔将上弧形夹体和下弧形夹体固定牢固。

使用本发明时，沿着螺旋5的方向将本发明旋入地面以下，由于环形钢板7并入弧形凹槽6的方向与螺旋5旋入地面的方向一致，因此环形钢板7并入弧形凹槽6中，在最后阶段，反方向旋转几圈，由于环形钢板7尾端伸出弧形凹槽6外，在本发明周围土或其他石块等作用下，环形钢板7展开，增加了本发明与土体的接触面积，能大大提高本发明的承载力和抗拉拔作用。

其中空心管桩1为钢筋混凝土管桩，混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥260份，煤灰粉50份，硅粉25份，砂720份，石子900份，水140份，聚羧酸减水剂9份，钢纤维10份，玻璃纤维15份，聚醋酸乙烯乳液20份，异丁基三乙氧基硅烷2份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷1份，松香皂0.2份和甲基纤维素钠7份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例2与实施例1的结构基本相同，不同之处在于：如图3所示，螺旋5延伸至桩头2上，入桩更容易，且本实施例中上管桩3和下管桩4长度比为1：5。

其中混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥265份，煤灰粉52份，硅粉24份，砂740份，石子920份，水145份，聚羧酸减水剂8份，钢纤维11份，玻璃纤维14份，聚醋酸乙 烯乳液22份，异丁基三乙氧基硅烷3份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷2份，松香皂0.3份和甲基纤维素钠8份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例3

实施例3预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥270份，煤灰粉54份，硅粉22份，砂750份，石子940份，水150份，聚羧酸减水剂7份，钢纤维12份，玻璃纤维13份，聚醋酸乙烯乳液24份，异丁基三乙氧基硅烷3份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份，松香皂0.4份和甲基纤维素钠6份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例4

实施例4预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥275份，煤灰粉55份，硅粉20份，砂760份，石子950份，水160份，聚羧酸减水剂6份，钢纤维13份，玻璃纤维12份，聚醋酸乙烯乳液25份，异丁基三乙氧基硅烷4份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷2份，松香皂0.2份和甲基纤维素钠5份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例5

实施例5预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥280份，煤灰粉56份，硅粉18份，砂780份，石子980份，水165份，聚羧酸减水剂5份，钢纤维14份，玻璃纤维11份，聚醋酸乙烯乳液28份，异丁基三乙氧基硅烷5份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份，松香皂0.3份和甲基纤维素钠4份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例6

实施例6预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥260份，煤灰粉58份，硅粉16份，砂800份，石子1000份，水170份，聚羧酸减水剂9份，钢纤维15份，玻璃纤维10份，聚醋酸乙烯乳液30份，异丁基三乙氧基硅烷6份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷2份，松香皂0.4份和甲基纤维素钠8份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例7

实施例7预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥270份，煤灰粉60份，硅粉15份，砂850份，石子900份，水180份，聚羧酸减水剂8份，钢纤维10份，玻璃纤维15份，聚醋酸乙烯乳液25份，异丁基三乙氧基硅烷4份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份，松香皂0.5份和甲基纤维素钠7份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

实施例8

实施例8预制管桩的结构与实施例1相同，不同之处在于：混凝土由以下重量份数的原料制成：硅酸盐水泥280份，煤灰粉60份，硅粉15份，砂860份，石子1000份，水175份，聚羧酸减水剂7份，钢纤维11份，玻璃纤维14份，聚醋酸乙烯乳液28份，异丁基三乙氧基硅烷5份，3-氨基丙基三乙氧基硅烷3份，松香皂0.3份和甲基纤维素钠6份。

其中石子粒径为10-15mm，含泥量≤2%。

性能测试

将实施例1-8制备的成型的10cm×10cm×10cm混凝土试件，分成8组，每个实施例对应一组，每组两个试件，这些试件在标准条件下养护28天后，取出洗净在干燥箱中75±5℃条件下烘16小时，然后将每组的一个试件放入2%氯化钠溶液中，另一个试件放入水中，浸泡6个月；六个月后，取出试件洗净，烘16小时，分别测定强度，腐蚀系数为试件在2%氯化钠溶液强度与水中的强度之比。按照《普通混凝土力学性能试验方法》GBJ81-85测定实施例1-8制备的混凝土的抗压强度和抗折强度。测试结果见表1。

表1 混凝土的性能测试

由表1可见，本发明实施例1-8制备的混凝土的抗压强度为86.1-100.2MPa，抗折强度为13.9-19.2MPa，腐蚀系数为0.88-0.94，强度高，耐腐蚀性能优异。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：

步骤一，采用PHC桩；

步骤二，管桩全长灌芯；

步骤三，桩顶钢板封口；

步骤四，桩顶外围加设桩身护。

2.如权利要求1所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：所述PHC桩包括空心管桩和桩头，所述空心管桩包括上管桩和下管桩，所述上管桩外径大于下管桩的外径，所述下管桩外部设置螺旋，所述下管桩上设置扩桩装置，所述扩桩装置包括设置在下管桩同一圆周对称位置的两个弧形凹槽，所述弧形凹槽底部铰接与弧形凹槽相匹配的环形钢板，所述环形钢板尾端伸出所述弧形凹槽，所述环形钢板并入弧形凹槽的方向与螺旋的旋入方向一致。

3.如权利要求2所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：壁厚不小于125mm，AB及以上型号。

4.如权利要求3所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：外径不小于500mm。

5.如权利要求4所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：带混凝土桩尖的管桩。

6.如权利要求5所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：所述扩桩装置为多个。

7.如权利要求6所述的输电线路预制管桩防腐设计方法，其特征在于：所述桩头为圆锥型结构。