CN214737985U - 一种复合管桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合管桩，涉及海工工程技术领域。该复合管桩包括外包件；钢管，钢管至少部分被外包件包覆；其中，外包件由超高性能混凝土形成。本实用新型的复合管桩通过在钢管的外表面分区段包覆外包件，即在腐蚀性强的区段包覆外包件，而腐蚀性较弱的区段可以选择性的不包覆外包件，既有效提高了复合管桩的耐腐蚀性，又满足了经济性要求。

Description

一种复合管桩

技术领域

本实用新型涉及海工工程技术领域，更具体的，涉及一种复合管桩。

背景技术

复合管桩作为建筑承重基础可应用于跨海桥梁、码头或海岛上，并设置于海洋环境内。复合管桩包括钢管，由于钢管的耐腐蚀性能差，需要对其施加防腐措施以阻止海水或腐蚀性空气对钢管的侵蚀。

相关复合管桩的防腐措施包括电极防护、预留钢管侵蚀厚度和钢管表面敷设耐腐蚀性材料等。电极防护虽然防护效果明显且成本低廉，但存在驱动电位不足、保护电流只能控制在较小的范围内以及使用寿命时间有限等问题；预留钢管侵蚀厚度不仅防腐性能较差，而且较大的用钢量使得成本较高；相关的敷设耐腐蚀性材料采用在钢管表面全部敷设耐腐蚀材料，虽然防护效果较好，但是耗材大，导致成本高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种复合管桩，以解决如何提高复合管桩耐腐蚀性的同时满足经济性要求的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

本实用新型提供一种复合管桩，包括：外包件；钢管，所述钢管至少部分被所述外包件包覆；其中，所述外包件由超高性能混凝土形成。

进一步地，所述钢管包括主体和与主体一体成型的连接部，所述主体与所述连接部共轴线，所述连接部位于所述主体的一端或两端；其中，所述外包件包括包覆所述主体的外表面的第一外包件。

进一步地，所述钢管包括第一钢管和第二钢管，所述第二钢管与所述第一钢管共轴线；所述第一钢管的连接部与所述第二钢管的连接部固定连接，所述第一钢管的连接部的厚度大于所述第一钢管的主体的厚度，所述第二钢管的连接部的厚度大于所述第二钢管的主体的厚度。

进一步地，所述外包件还包括包覆所述连接部的外表面第二外包件。

进一步地，所述第一外包件和所述第二外包件连接。

进一步地，所述复合管桩还包括：纵筋，沿平行于所述轴线方向设置在所述第一外包件内；剪力钉，设置在所述第一外包件内，并与所述纵筋间隔设置，且与所述主体固定连接。

进一步地，所述复合管桩还包括：第一连接筋，所述第一连接筋的一端沿平行于所述轴线方向设置在所述第一外包件内，所述第一连接筋的另一端设置在所述第二外包件内；第二连接筋，沿平行于所述轴线方向设置在所述第二外包件内，并与所述第一连接筋的所述另一端连接；固定钉，包括第一固定钉和第二固定钉，所述第一固定钉设置在所述第一外包件内，并与所述第一连接筋间隔设置，且与所述主体固定连接；所述第二固定钉设置在所述第二外包件内，并与所述第二连接筋间隔设置，且与所述连接部固定连接。

进一步地，所述复合管桩还包括第一箍筋，与所述纵筋相邻设置，围绕所述主体设置在所述第一外包件内。

进一步地，所述复合管桩还包括第二箍筋，与所述第一连接筋和所述第二连接筋均相邻设置，围绕所述钢管设置在所述第一外包件内和所述第二外包件内。

进一步地，所述外包件的厚度为4-7cm。

本实用新型提供一种复合管桩，包括钢管和外包件。其中，钢管至少部分被外包件包覆。本实用新型的复合管桩通过在钢管的外表面分区段包覆外包件，即在腐蚀性强的区段包覆外包件，而腐蚀性较弱的区段可以选择性的不包覆外包件，既有效提高了复合管桩的耐腐蚀性，又满足了经济性的要求。

附图说明

图1为本实用新型实施例的复合管桩结构示意图；

图2为本实用新型实施例的复合管桩在一个视角下的局部剖视图；

图3为另一种复合管桩在一个视角下的局部剖视图；

图4为本实用新型实施例的复合管桩在另一个视角下的局部剖视图；

图5为另一种复合管桩在另一个视角下的局部剖视图；

附图标记说明：

1-外包件，11-第一外包件，12-第二外包件，13-纵筋，14-剪力钉，15-第一连接筋，16-第二连接筋，17-固定钉，171-第一固定钉，172-第二固定钉，18-第一箍筋，19-第二箍筋，2-钢管，2a-主体，2b-连接部，21-第一钢管，22-第二钢管，3-水面线，4-最大侵蚀线，C-承台

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在具体实施例中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，例如通过不同的具体技术特征的组合可以形成不同的实施例和技术方案。为了避免不必要的重复，本实用新型中各个具体技术特征的各种可能的组合方式不再另行说明。

在以下的描述中，所涉及的术语“第一\第二”仅仅是区别不同的对象，不表示二者之间具有相同或联系之处。应该理解的是，所涉及的方位描述“上方”、“下方”均为正常使用状态时的方位。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。术语“连接”在未特别说明的情况下，既包括直接连接也包括间接连接。术语“厚度”表示相对的具有较大面积的两个面之间的距离。“相邻”的含义是指对应的两部件相接触或者虽未接触但是两部件之间的间隙宽度远小于两部件中任一部件的宽度。

本实用新型提供的一种复合管桩，可以作为承重基础应用于桥梁、码头、海岛等海工工程。需要说明的是，本实用新型的应用场景类型并不对本实用新型的复合管桩产生限定。本实用新型以复合管桩应用在海洋环境中为例进行说明。

本实用新型的实施例以复合管桩应用在桥梁工程为例，如图1所示，复合管桩与承台C固定连接作为桥梁的承重基础插入海域内。复合管桩包括外包件1和钢管2。具体的，钢管2的数量任意，可以是一个，也可以是多个，可根据实际工程需要设定，对于深度较浅的海域，可以采用单根钢管2，对于较深的海域可以采用多根钢管2首尾拼接的方式形成承重基础，同时多根管拼接也比较方便施工作业。钢管2的截面形状任意，可以是圆形，也可以是矩形，还可以是多边形，需要说明的是，截面是指与钢管2长度延伸方向垂直的面。在示例性的实施例中，采用截面为圆形的钢管2进行后续说明。钢管2可以是实心的柱体，也可以具有一定壁厚的空心柱体，考虑到经济性，本实施例中采用具有一定壁厚的空心柱体做后续阐述。

如图1所示，钢管2至少部分被外包件1包覆。具体的，钢管2在海水等具有腐蚀性的恶劣环境中，在海水长期持续的侵蚀作用下，钢管2易被破坏而影响其支撑的承载能力。外包件1作为一种耐腐蚀性好的材料包覆在钢管2的外表面，可以保护钢管2免受外界环境的侵蚀。此外，管桩需要足够的结构强度承受承台C以及梁体的重力作用，外包件1具有一定的厚度，包覆于钢管2外表面，可以参与结构受力，与钢管2一同分担来自管桩以上结构物的重力作用。沿海水的深度方向，各区段的腐蚀性不同。可以结合海水各区段的腐蚀情况，在海水腐蚀性较严重的区段，对应地在钢管2的外表面包覆外包件1，在腐蚀性较弱的区段选择性的不包覆外包件1，使钢管2的外表面直接裸露与海水接触，在其它的应用场景中，钢管2的外表面直接裸露与土层或岩层接触。即所述的钢管2至少部分被包覆外包件1。这样，既能有效提高钢管2的耐腐蚀性，又能避免钢管的全部表面都包覆外包件1而影响经济性。如图1所示，在海域的水面线3至最大侵蚀线4的区段，均包覆了外包件1，在海域深度的底部等腐蚀性较弱的区段，则未包覆外包件1。

外包件1由超高性能混凝土形成。具体的，超高性能混凝土，简称UHPC(Ultra-HighPerformance Concrete)，UHPC是一种超高强、高韧性、高耐久性和体积稳定性良好的水泥基复合材料。具有极低的渗透性、较高的抗环境介质侵蚀能力和良好的耐磨性。这种材料能适应海洋恶劣的环境，有效地阻止海水、腐蚀性空气对钢管的侵蚀，显著提高复合管桩的耐腐蚀性能。

本实用新型实施例的复合管桩通过在钢管的外表面分区段包覆UHPC，即在腐蚀性强的区段包覆UHPC，而腐蚀性较弱的区段选择性的不包覆UHPC，既有效提高了复合管桩的耐腐蚀性，又保证了经济性。

在一些实施例中，如图2所示，钢管2包括主体2a和与主体2a一体成型的连接部2b，主体2a与连接部2b共轴线，连接部2b位于主体2a的一端或两端。具体的，为保证钢管2的结构强度，满足使用的稳定可靠性，主体2a和连接部2b一体成型设置。具体的，主体和连接部都为轴对称结构，主体2a的中心轴线和连接部2b的中心轴线重合，使各部件之间能够均匀承力，有效降低钢管2的倾覆风险。依工程实际需要，连接部2b可以设置在主体2a的一端，也可以在主体2a的两端，如图2所示，上方钢管2的连接部2b位于钢管2的下端，下方钢管2的连接部2b位于钢管2的上端。

如图2所示，外包件1包括包覆主体2a的外表面的第一外包件11。具体的，第一外包件11沿主体2a的长度方向敷设于主体2a的外表面，连接部2b的外表面可以不敷设外包件1，保持外表面裸露。

通过在钢管的主体区段的外表面包覆外包件，而钢管的连接部区段的外表面选择性裸露，实现钢管的外表面分区段包覆外包件，结构简单易于施工，既可以提高复合管桩的耐腐蚀性，又满足了经济性的要求。

在一些实施例中，如图2所示，钢管2包括第一钢管21和第二钢管22，第二钢管22与第一钢管21共轴线。具体的，对于海域深度较深的情况，施工器械难以将单根较长的钢管2下放至海域内，并且生产单根较长的钢管2难度也较大。对此，可以采用多根钢管2进行首尾拼接的方式形成能满足海域深度的钢管2，以降低钢管2对工艺生产的要求，同时也降低了在海域内对复合管桩进行施工作业的难度。如图2所示，由第一钢管21和第二钢管22首尾相连形成了钢管2。

如图2所示，第一钢管21的连接部2b与第二钢管22的连接部2b固定连接。具体的，两根钢管2通过连接部2b使第一钢管21和第二钢管22固定连接。第一钢管21的连接部2b的厚度大于第一钢管21的主体2a的厚度，第二钢管22的连接部2b的厚度大于第二钢管22的主体2a的厚度。具体的，连接部2a未包覆外包件1，是裸露状态，经过日积月累的侵蚀作用，连接部2b的厚度会逐渐减小，需要说明的是，厚度是指相对的具有较大面积的两个面之间的距离。例如，对于具有一定壁厚的圆柱形钢管，厚度是指钢管的内壁面与外壁面之间沿径向方向的距离。连接部2b厚度的减薄会降低钢管2的受力面积，影响其承重性能。可以采取适当增加连接部2b的厚度，将所增加的厚度作为连接部2b的侵蚀厚度，保证连接部2b的结构强度。增加的厚度值设计可根据钢管每年的侵蚀量与钢管2的使用年限预估设计得到。

通过增加连接部的厚度，将所增加的厚度部分作为侵蚀厚度，一方面满足连接部的耐腐蚀性要求，另一方面提高连接部的结构强度。钢管一部分包覆外包件，未包覆外包件的部分对钢管管壁加厚，二者相结合的方式极大提高了经济性。

在另一些实施例中，如图3所示，外包件1还包括包覆连接部2b的外表面第二外包件12。具体的，第一外包件11可以通过工厂预制的方式提前包覆于钢管2的主体2a外表面，连接部2b先保持裸露状态，施工时将包覆有第一外包件11的钢管下放至海域内，并与其它钢管2相邻的连接部2b固定连接，第二外包件12可以采用现场浇筑的方式形成，将超高性能混凝土浇筑于连接部2b裸露的外表面，保护连接部2b不受侵蚀。通过第二外包件包覆连接部，使连接部处于具有腐蚀性的环境中也保护其自身免受侵蚀，并且预制第一外包件和现浇第二外包件的施工方式可以极大缩减工程施工的作业量和降低施工难度。

在另一些实施例中，如图3所示，第一外包件11和第二外包件12连接。具体的，可以将现浇的第二外包件12和预制的第一外包件11连接而形成一个整体。同时也可以进一步提高复合管桩的耐腐蚀性。

在一些实施例中，如图2所示，复合管桩还包括纵筋13和剪力钉14，纵筋13沿平行于轴线方向设置在第一外包件11内。具体的，纵筋13可以是长条形钢筋，沿钢管2的轴线方向设置于第一外包件11内，如图4所示，纵筋13可以有多条，多条纵筋13沿主体2a的周向间隔设置。第一外包件11由于其包覆的面积比较大，整体强度较弱，在其内部预埋纵筋13，可以提高第一外包件11的强度和延伸性，降低第一外包件11破碎的风险。剪力钉14设置在第一外包件11内，并与纵筋13间隔设置，且与主体2a固定连接。具体的，剪力钉14可有多个，沿轴线方向间隔设置，如图4所示，剪力钉14可以围绕主体2a间隔设置。剪力钉14的一端与主体2a固定连接，这样可以将第一外包件11牢固的依附于主体2a的外表面上，提高二者之间连接的紧密性，降低第一外包件11与主体2a之间随使用年限的增加而逐渐脱层的风险。通过在第一外包件内设置纵筋提高第一外包件的整体强度，并通过设置剪力钉加强第一外包件和主体之间的连接关系。

在另一些实施例中，如图3所示，复合管桩还包括第一连接筋15、第二连接筋16和固定钉17。第一连接筋15的一端沿平行于轴线方向设置在第一外包件11内，第一连接筋15的另一端设置在第二外包件12内。具体的，第一连接筋15可以是长条形钢筋，沿钢管2的轴线方向设置，第一连接筋15的一部分位于第一外包件11内，另一部分伸入第二外包件12内。第一连接筋15可以有多条，多条第一连接筋15沿钢管2的周向间隔设置。第一连接筋15可以提高第一外包件11在轴线方向上的结构强度，并且伸入至第二外包件12的部分第一连接筋15可以加强第一外包件11和第二外包件12之间的连接。

如图3所示，第二连接筋16沿平行于轴线方向设置在第二外包件12内，并与第一连接筋15的另一端连接。具体的，第二连接筋16与第一连接筋15在形状与结构上大致相同，第二连接筋16可以通过焊接的方式连接两端的第一连接筋15。一方面，第二外包件12内预埋的第二连接筋16能够提高第二外包件12的在轴线方向的结构强度，另一方面，第二连接筋16与第一连接筋15的连接还可以进一步加强第一外包件11和第二外包件12之间的连接。

如图3所示，固定钉17包括第一固定钉171和第二固定钉172，第一固定钉171设置在第一外包件11内，并与第一连接筋15间隔设置，且与主体2a固定连接。具体的，第一固定钉171可有多个，沿轴线方向间隔设置，如图5所示，第一固定钉171可以围绕主体2a间隔设置。第一固定钉171的一端与主体2a固定连接，这样可以将第一外包件11牢固的依附于主体2a的外表面上，提高二者之间连接的紧密性，降低第一外包件11与主体2a之间随使用年限的增加而逐渐脱层的风险。第二固定钉172设置在第二外包件12内，并与第二连接筋16间隔设置，且与连接部2b固定个连接。同样的，第二固定钉172也可以有多个，设置方式可参考第一固定钉，第二固定钉172可以加强第二外包件12与连接部2b之间的连接。

通过在外包件内设置连接筋和固定钉，连接筋能够整体提高外包件沿轴线方向的结构强度，固定钉可以加强外包件与钢管之间的连接以及各区段外包件之间的连接。该设置方式结构简单，易于施工作业。

在一些实施例中，如图2和图4所示，复合管桩还包括第一箍筋18，与纵筋13相邻设置，围绕主体2a设置在第一外包件11内。需要说明的是，相邻是指对应的两部件相接触或者虽未接触但是两部件之间的间隙宽度远小于两部件中任一部件的宽度。也就是说，第一箍筋18和纵筋13之间可以是相连接的关系，也可以保持一定的间隙。具体的，第一箍筋18的形状可根据钢管2的形状设定，本实施例中的钢管2是圆柱形钢管2，对应地，如图4所示，第一箍筋18可以是圆环形的钢筋围绕主体2a设置。第一箍筋18可以有多个，沿主体2a的轴线方向间隔设置，第一箍筋18可以进一步提高第一外包件11在周向方向的结构强度。通过设置在第一外包件内设置第一箍筋，与纵筋交织形成钢筋网，大大提升第一外包件的强度和延伸性。

在另一些实施例中，如图3所示，复合管桩还包括第二箍筋19，与第一连接筋15和第二连接筋16均相邻设置，围绕钢管2设置在第一外包件11内和第二外包件12内。具体的，第二箍筋19的布置方式可以参考第一箍筋18。通过在外包件内设置第二箍筋，与连接筋交织形成钢筋网，可以提升外包件的整体强度和延伸性。

在一些实施例中，外包件1的厚度为4-7cm。具体的，外包件1的厚度可根据外界环境的恶劣程度和侵蚀能力设定，厚度越大，抗侵蚀能力越强，但相应的成本也会越高，厚度越小，抗侵蚀能力会较弱，但成本低廉。在示例性的实施例中，外包件1的厚度可以为4-7cm，既能满足复合钢管抗侵蚀的要求，也可以控制成本。

在另一些实施例中，复合管桩还可以应用于非水域或海域的环境中，例如，复合管桩可以作为建筑物的承重基础应用在具有充满腐蚀性气体的环境中。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种复合管桩，其特征在于，包括：

外包件，所述外包件包括第一外包件以及包覆连接部的外表面第二外包件；钢管，所述钢管包括主体和与主体一体成型的连接部，所述钢管至少部分被所述外包件包覆；

其中，所述外包件由超高性能混凝土形成。

2.如权利要求1所述的复合管桩，其特征在于，所述主体与所述连接部共轴线，所述连接部位于所述主体的一端或两端；其中，所述外包件包括包覆所述主体的外表面的第一外包件。

3.如权利要求2所述的复合管桩，其特征在于，

所述钢管包括第一钢管和第二钢管，所述第二钢管与所述第一钢管共轴线；

所述第一钢管的连接部与所述第二钢管的连接部固定连接，所述第一钢管的连接部的厚度大于所述第一钢管的主体的厚度，所述第二钢管的连接部的厚度大于所述第二钢管的主体的厚度。

4.如权利要求1所述的复合管桩，其特征在于，所述第一外包件和所述第二外包件连接。

5.如权利要求2所述的复合管桩，其特征在于，所述复合管桩还包括：

纵筋，沿平行于所述轴线方向设置在所述第一外包件内；

剪力钉，设置在所述第一外包件内，并与所述纵筋间隔设置，且与所述主体固定连接。

6.如权利要求1所述的复合管桩，其特征在于，所述复合管桩还包括：

第一连接筋，所述第一连接筋的一端沿平行于轴线方向设置在所述第一外包件内，所述第一连接筋的另一端设置在所述第二外包件内；

第二连接筋，沿平行于所述轴线方向设置在所述第二外包件内，并与所述第一连接筋的所述另一端连接；

固定钉，包括第一固定钉和第二固定钉，所述第一固定钉设置在所述第一外包件内，并与所述第一连接筋间隔设置，且与所述主体固定连接；所述第二固定钉设置在所述第二外包件内，并与所述第二连接筋间隔设置，且与所述连接部固定连接。

7.如权利要求5所述的复合管桩，其特征在于，所述复合管桩还包括第一箍筋，与所述纵筋相邻设置，并围绕所述主体设置在所述第一外包件内。

8.如权利要求6所述的复合管桩，其特征在于，所述复合管桩还包括第二箍筋，与所述第一连接筋和所述第二连接筋均相邻设置，并围绕所述钢管设置在所述第一外包件内和所述第二外包件内。

9.如权利要求1所述的复合管桩，其特征在于，所述外包件的厚度为4-7cm。

Images