CN107893415B - 一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法，涉及工程桩基础技术领域，耐腐蚀微型钢管桩包括钢管桩体、桩尖套筒和混凝土基础，所述桩尖套筒安装于所述钢管桩体的底端，所述钢管桩体的顶端与所述混凝土基础连接；所述钢管桩体包括用于竖直安装在桩孔内的钢管，所述钢管内设有一空腔，所述钢管的外壁上粘贴有FRP布材层，所述钢管的空腔内以及桩孔内用于浇注注浆体。本发明利用FRP布材层作为钢管的防护层，利用不锈钢管连接套筒作为多段钢管的连接件及注浆件，提高微型钢管桩的耐腐蚀能力，同时压力注浆填充空腔后也能起到防腐蚀的作用，使得微型钢管桩能够适应各种复杂环境下的施工操作。
Description
技术领域
本发明涉及工程桩基础技术领域，特别是涉及一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法。
背景技术
微型钢管桩是指直径不大于300mm，长细比不小于30的小直径注浆桩，其具有施工机械小型化、施工效率高及适应地基能力强的特点，在近海工程软土地基处理、边坡加固及基坑支护中得到了越来越多的应用。近海工程场地土层中含有大量的盐分及酸碱物质，会对微型桩基础造成严重的腐蚀，使得桩基础的使用寿命大大减少，并且难以修复。目前，提高桩基础耐腐蚀能力的方法主要有三种途径：一是提高混凝土的性能，比如增加混凝土的密实度、在钢筋混凝土中掺加阻锈剂；二是对钢材进行的防腐处理，比如钢筋或型钢表面涂镀防护层；三是采用电化学防护技术。
以上三种途径分别有不足之处：(1)无论是提高混凝土密实度还是掺加阻锈剂，均是在混凝土不出现裂缝的前提下才能有效阻止外部腐蚀介质的进入，而桩基混凝土往往是带裂缝工作的，这时腐蚀介质容易通过裂缝进入对钢筋造成腐蚀；(2)钢筋或型钢表面涂镀防护层，会明显增加工程造价，防护层在施工过程中易破损且难以修复，破损处一旦出现局部腐蚀，腐蚀后果更为严重；(3)电化学防护技术施工过程复杂，技术要求及成本均大大提高。
因此，提供一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法，以解决现有技术所存在的上述缺点，成为现在亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法，以解决上述现有技术存在的问题，提高钢管微型桩的耐腐蚀能力，使其能够适应各种复杂环境下的施工操作。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种耐腐蚀微型钢管桩，包括钢管桩体、桩尖套筒和混凝土基础，所述桩尖套筒安装于所述钢管桩体的底端，所述钢管桩体的顶端与所述混凝土基础连接；所述钢管桩体包括用于竖直安装在桩孔内的钢管，所述钢管内设有一空腔，所述钢管的外壁上粘贴有FRP布材层，所述钢管的空腔内以及桩孔内用于浇注注浆体。
优选的，所述FRP布材层通过环氧树脂基胶体粘贴于所述钢管的外壁上，所述FRP布材层选用玻璃纤维布、碳纤维布或玄武岩纤维布制成。
优选的，所述FRP布材层的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹有磷尾矿砂。
优选的，所述钢管桩体的钢管设置有多段，多段所述钢管通过由不锈钢制成的连接套筒上下依次进行连接。
优选的，所述连接套筒与相邻的所述钢管螺纹连接，所述桩尖套筒与最下面的所述钢管的底端螺纹连接。
优选的，所述连接套筒内设置有通孔与所述钢管内的空腔相通，所述连接套筒的侧壁上开设有注浆孔。
本发明还提供了一种耐腐蚀微型钢管桩的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、钻孔：根据施工现场土体性质选择钻机进行钻桩孔；
步骤二、钢管桩体制作：将钢管桩体的钢管分成若干段，每段钢管两端加工螺纹，其余部分通过环氧树脂基胶体粘贴FRP布材层，粘贴后再在FRP布材层的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹上磷尾矿砂；
步骤三、连接套筒与桩尖套筒制作：连接套筒两端加工螺纹，侧壁上钻注浆孔，桩尖套筒一端加工螺纹；
步骤四、钢管桩体安装：将钢管分段放入桩孔，并进行临时固定，第一段钢管下端与不锈钢桩尖套筒螺纹连接，上端与连接套筒螺纹连接，就位后利用第一段钢管上端的连接套筒与第二段钢管螺纹连接，依次进行直至所有钢管安装完毕；
步骤五、压力注浆：钢管桩体顶部安装注浆阀，进行压力注浆；
步骤六、基础连接：钢管桩体注浆完毕后与顶端的混凝土基础相连，耐腐蚀微型桩制作完成。
优选的，所述步骤一中设置护壁套筒或采取泥浆护壁措施以防止桩孔塌孔。
优选的，所述步骤五中压力注浆分为两个阶段实施，第一阶段先将钢管及桩孔内空腔注满注浆体，第二阶段加大注浆压力及注浆量，形成水泥固化土层对桩周土层进行固化。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、FRP布材层及不锈钢套筒均具有极强的耐腐蚀能力，将FRP布材层粘贴在钢管表面可以形成一层密实的防护层，提高耐腐蚀能力并且粘贴操作方法简单；
2、FRP布材层表面均匀涂抹环氧树脂基胶体与磷尾矿砂，增强FRP布材表面与水泥浆的结合力，提高钢管桩的整体强度；
3、压力注浆分为两个阶段实施，第一阶段先将钢管及桩孔内空腔注满水泥浆，第二阶段加大注浆压力及注浆量，可以对桩周土层进行固化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明耐腐蚀微型钢管桩的结构示意图；
图2为本发明桩孔结构示意图；
图3为本发明钢管桩体结构示意图；
图4为本发明钢管桩体安装示意图；
图5为本发明第一阶段注浆示意图；
图6为本发明第二阶段注浆示意图；
图7为本发明钢管结构示意图；
图8为本发明连接套筒结构示意图；
图9为本发明桩尖套筒结构示意图；
其中，1为桩孔，2为钢管，3为FRP布材层，4为磷尾矿砂，5为连接套筒，6为桩尖套筒，7为注浆体，8为注浆阀，9为水泥固化土层，10为混凝土基础，11为注浆孔，12为内螺纹，13为外螺纹，14为封口板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种耐腐蚀微型钢管桩及制造方法，以解决现有技术存在的问题，提高钢管微型桩的耐腐蚀能力，使其能够适应各种复杂环境下的施工操作。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明提供一种耐腐蚀微型钢管桩，如图1所示，包括钢管桩体、桩尖套筒6和混凝土基础10，桩尖套筒6安装于钢管桩体的底端，钢管桩体的顶端与混凝土基础10连接；钢管桩体包括用于竖直安装在桩孔1内的钢管2，钢管2采用不锈钢制成，钢管2内设有一空腔，钢管2的外壁上粘贴有FRP布材层3，钢管2的空腔内以及桩孔1内用于浇注注浆体7，注浆体7为水泥浆。
FRP布材层3通过环氧树脂基胶体粘贴于钢管2的外壁上，FRP为纤维增强复合材料，FRP布材层3选用玻璃纤维布、碳纤维布或玄武岩纤维布制成。钢管桩体的钢管2设置有多段，多段钢管2通过由不锈钢制成的环形连接套筒5上下依次进行连接。FRP布材层3及不锈钢均具有极强的耐腐蚀能力，将FRP布材层3粘贴在钢管2表面可以形成一层密实的防护层，提高耐腐蚀能力并且粘贴操作方法简单，可以在加工厂和钢管2以及环形连接套筒5一起制作完成，加工方便。FRP布材层3的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹有磷尾矿砂4，增强FRP布材层3表面与水泥浆的结合力，提高钢管桩的整体强度。
连接套筒5与相邻的上下两个钢管2螺纹连接，桩尖套筒6与最下面一段钢管2的底端螺纹连接，通过螺纹活动连接，方便拆卸更换。连接套筒5内设置有通孔与钢管2内的空腔相通，连接套筒5的侧壁上开设有注浆孔11；不锈钢连接套筒5可以解决钢管2的连接和注浆问题，使得微型钢管桩能够适应各种复杂环境下(施工空间狭窄、土层条件复杂、强腐蚀)的施工操作。
本发明还公开了一种上述耐腐蚀微型钢管桩的制造方法，包括以下步骤：
步骤一、钻孔：根据施工现场土体性质选择适宜的钻机进行钻桩孔1，如图2和图3所示，桩孔1直径Dk不大于300mm，比钢管2直径Dp大100-120mm；可以在桩孔1内设置护壁套筒或采取泥浆护壁措施以防止桩孔1塌孔。
步骤二、钢管桩体制作：将钢管桩体的钢管2分成若干段，每段钢管2两端加工外螺纹13，其余部分通过环氧树脂基胶体粘贴FRP布材层3，粘贴后再在FRP布材层3的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹上磷尾矿砂4；如图7所示，钢管2单段长度为3-6m，直径Dp为80-180mm，壁厚t3为5-8mm、螺纹段壁厚t4为3-5mm，钢管2两端外螺纹13长度S1＝50-70mm；FRP布材层3粘贴层数1-2层；FRP布材层3表面均匀涂抹的抹磷尾矿砂4所用矿砂平均粒径200-250μm，涂抹厚度约为0.5-1.0mm。
步骤三、连接套筒5与桩尖套筒6制作：如图8和9所示，连接套筒5两端加工内螺纹12，与钢管2的外螺纹13螺接，侧壁上钻注浆孔11，桩尖套筒6一端加工内螺纹12，另一端设置封口板14，侧壁上开设注浆孔11，设置注浆孔11方便向钢管2与桩孔1之间的缝隙内浇注注浆体7；
连接套筒5总长度L＝150-200mm，内螺纹12内径与钢管2外螺纹13外径相等，连接套筒5直径Ds稍大于钢管2直径Dp，壁厚t1为5-8mm、螺纹段壁厚t2为3-5mm，螺纹长度L1＝50-70mm，L2不小于30mm，注浆孔11直径L3＝20-30mm；桩尖套筒6总长度为L-L1，封口板14厚度为8-12mm，其余尺寸与连接套筒5相同，钢管2与不锈钢套筒的螺纹规格满足机械装配连接的基本要求。
步骤四、钢管桩体安装：如图4所示，将钢管2分段放入桩孔1，并进行临时固定，第一段钢管2下端与不锈钢桩尖套筒6螺纹连接，上端与连接套筒5螺纹连接，就位后利用第一段钢管2上端的连接套筒5与第二段钢管2螺纹连接，依次进行直至所有钢管2安装完毕；若钢管2与不锈钢套筒之间出现缝隙，可以采用快硬水泥或环氧树脂进行封闭处理。
步骤五、压力注浆：钢管桩体顶部安装注浆阀8，进行压力注浆；压力注浆分为两个阶段实施，如图5和6所示第一阶段先打开注浆阀8将钢管2及桩孔1内空腔注满注浆体7，第二阶段加大注浆压力及注浆量，形成水泥固化土层9对桩周土层进行固化；通过固化后的注浆体7表面与桩孔1壁表面之间的摩阻力实现作用与约束。第一阶段注浆压力为0.2-0.4MPa，浆液注满桩孔1并溢出后停止，间隔10-15分钟后进行第二阶段压力注浆，注浆压力为1.5-2.5MPa，注浆量达到设计要求后停止。
步骤六、基础连接：钢管桩体注浆完毕后与顶端的混凝土基础10相连，耐腐蚀微型桩制作完成，钢管桩体与混凝土基础通过直接埋入实现连接固定，连接强度要符合国家及行业现行技术标准。
本发明耐腐蚀微型钢管桩及制造方法，利用FRP布材层作为钢管的防护层，利用不锈钢连接套筒作为钢管的连接件及注浆件，通过压力注浆而形成耐腐蚀微型钢管桩，提高微型钢管桩的耐腐蚀能力，同时压力注浆填充空腔后也能起到防腐蚀的作用，使得微型钢管桩能够适应各种复杂环境下(施工空间狭窄、土层条件复杂、强腐蚀)的施工操作，能够解决钢管微型桩的耐腐蚀问题，又能够保留微型桩既有的技术优势。
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种耐腐蚀微型钢管桩，其特征在于：包括钢管桩体、桩尖套筒和混凝土基础，所述桩尖套筒安装于所述钢管桩体的底端，所述钢管桩体的顶端与所述混凝土基础连接；所述钢管桩体包括用于竖直安装在桩孔内的钢管，所述钢管内设有一空腔，所述钢管的外壁上粘贴有FRP布材层，所述FRP布材层的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹有磷尾矿砂；所述钢管的空腔内以及桩孔内用于浇注注浆体。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀微型钢管桩，其特征在于：所述FRP布材层通过环氧树脂基胶体粘贴于所述钢管的外壁上，所述FRP布材层选用玻璃纤维布、碳纤维布或玄武岩纤维布制成。
3.根据权利要求1-2任一项所述的耐腐蚀微型钢管桩，其特征在于：所述钢管桩体的钢管设置有多段，多段所述钢管通过由不锈钢制成的连接套筒上下依次进行连接。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀微型钢管桩，其特征在于：所述连接套筒与相邻的所述钢管螺纹连接，所述桩尖套筒与最下面的所述钢管的底端螺纹连接。
5.根据权利要求4所述的耐腐蚀微型钢管桩，其特征在于：所述连接套筒内设置有通孔与所述钢管内的空腔相通，所述连接套筒的侧壁上开设有注浆孔。
6.一种耐腐蚀微型钢管桩的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、钻孔：根据施工现场土体性质选择钻机进行钻桩孔；
步骤二、钢管桩体制作：将钢管桩体的钢管分成若干段，每段钢管两端加工螺纹，其余部分通过环氧树脂基胶体粘贴FRP布材层，粘贴后再在FRP布材层的外表面上通过环氧树脂基胶体均匀涂抹上磷尾矿砂；
步骤三、连接套筒与桩尖套筒制作：连接套筒两端加工螺纹，侧壁上钻注浆孔，桩尖套筒一端加工螺纹；
步骤四、钢管桩体安装：将钢管分段放入桩孔，并进行临时固定，第一段钢管下端与不锈钢桩尖套筒螺纹连接，上端与连接套筒螺纹连接，就位后利用第一段钢管上端的连接套筒与第二段钢管螺纹连接，依次进行直至所有钢管安装完毕；
步骤五、压力注浆：钢管桩体顶部安装注浆阀，进行压力注浆；
步骤六、基础连接：钢管桩体注浆完毕后与顶端的混凝土基础相连，耐腐蚀微型桩制作完成。
7.根据权利要求6所述的耐腐蚀微型钢管桩的制造方法，其特征在于：所述步骤一中设置护壁套筒或采取泥浆护壁措施以防止桩孔塌孔。
8.根据权利要求6所述的耐腐蚀微型钢管桩的制造方法，其特征在于：所述步骤五中压力注浆分为两个阶段实施，第一阶段先将钢管及桩孔内空腔注满注浆体，第二阶段加大注浆压力及注浆量，形成水泥固化土层对桩周土层进行固化。
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