專利名稱：一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于土木工程、橋梁工程、港口工程樁基礎(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，預(yù)應(yīng)力混凝土管樁憑借強度高、耐久性好、抗腐蝕能力強、抗?jié)B能力高的優(yōu)點在海工基礎(chǔ)處理中得到廣泛應(yīng)用。但其抗彎承載力遠低于鋼管樁，斜樁斜率小，不能承受較大的水平荷載，而且在擊打次數(shù)較大的情形下，容易出現(xiàn)樁身開裂以及樁頂破壞的現(xiàn)象。預(yù)應(yīng)力UHPFRC管樁采用超高性能纖維改性水泥基復(fù)合材料(UHPFRC)取代了普通混凝土作為基體材料。UHPFRC材料不僅具有高強度、高韌性性能及高抗碳化、抗氯離子侵蝕、抗凍融等耐久性能，而且在彎曲荷載作用下表現(xiàn)為多裂縫發(fā)展的變形硬化特征。其抗壓強度為8(T120 MPa ；極限拉應(yīng)變達0. 002、. 0035 ；耐久性能試驗結(jié)果表明，經(jīng)過6個月的碳化實驗，其碳化深度保持為0 mm;按照ASTM C 1202規(guī)范進行抗氯離子侵蝕實驗，抗侵蝕結(jié)果為2庫倫；經(jīng)凍融循環(huán)600次后，基體材料的彈性模量保持在989Γ100%。相比于普通預(yù)應(yīng)力混凝土管樁，預(yù)應(yīng)力UHPFRC管樁的抗裂性能和抗擊打能力得到一定的提高，滿足了沉樁的抗沖擊要求，以及在正常運行條件下的耐久性要求。但是在一些特殊情況下，受拉邊緣的拉應(yīng)變可能超過UHPFRC的極限拉應(yīng)變，則會出現(xiàn)開裂現(xiàn)象，裂縫寬度甚至超過《港工混凝土設(shè)計規(guī)范》以及《混凝土耐久性設(shè)計規(guī)范》規(guī)定預(yù)應(yīng)力混凝土管樁的裂縫寬度限值，這將對樁體帶來耐久性方面的問題。因此，有必要提高樁體的裂縫控制能力以保證特殊情況下的安全可靠。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，能充分提高管樁的延性、沖擊韌性及耐久性能。本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節(jié)； 其中，各管節(jié)包括主體，并在主體外側(cè)設(shè)有控裂防護層，在樁頂管節(jié)頂部外圍設(shè)有鋼板環(huán)箍，樁底管節(jié)底端設(shè)有法蘭盤，管壁內(nèi)配有螺旋箍筋，并設(shè)置預(yù)留孔道，通過張拉穿過所述預(yù)留孔道的縱向預(yù)應(yīng)力筋將各管節(jié)拼接為一體，所述預(yù)留孔道在縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后通過注壓水泥凈漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節(jié)法蘭盤通過焊接連接，并在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設(shè)有加勁板。所述主體的材料可采用超高性能纖維改性水泥基復(fù)合材料UHPFRC，它由砂漿基體內(nèi)摻加增強纖維構(gòu)成，增強纖維為短鋼纖維，其體積摻量為UHPFRC總體積的廣2%，直徑為0.2 0.5 mm、長度為13 15 mm、彈性模量為800 1800 MPa ；砂漿基體的組分重量比為 水泥硅灰硅微粉細骨料減水劑水=1 (0. Γ0. 25) (0. Γ0. 3) (1. (Tl. 2) (0.01 0.04): (0.2 0.35)；其中，細骨料由細砂與中砂組成，質(zhì)量比為1 9 7: 3，硅微粉可以用石英粉或石灰石粉替代。
3[0008]所述控裂防護層的材料可采用超高韌性水泥基復(fù)合材料UHTCC，它由短纖維和砂漿基體組成，摻加的短纖維種類為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維中的一種或幾種，體積摻量為UHTCC總體積的廣3% ；砂漿基體的組分重量比為水泥水精細骨料 粉煤灰硅灰?；郀t礦渣偏高嶺土 = 1: (0.27 2. 2): (0 3) ((Γ6.9): (0^0.3) (0、. 55) :((Γθ. 4)，精細骨料的最大粒徑不大于0.5 mm;精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零；與此同時，還可以根據(jù)實際需要摻加適量的化學(xué)外加劑，如0. 2% 3%的減水劑、0. 059Γ0. 3%的消泡劑、0. 003% 0. 02%的引氣劑、0. 03% 0. 3%的增稠劑等。所述UHPFRC的拉應(yīng)變?yōu)?. 1% 0. 5%，抗壓強度為80 120 MPa,抗拉強度為8 12 MPa ；UHTCC的拉應(yīng)變?yōu)?%以上，抗壓強度為30 60 MPa，抗拉強度為3 6 MPa0所述預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁的樁徑為1200 1400 mm，壁厚為130 150 mm。所述預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁的主體厚度為9(T120 mm，控裂防護層厚度為3(Γ50 mm。所述鋼板環(huán)箍的設(shè)置范圍為樁頂30(T500 mm，其厚度為3、mm ；所述鋼管樁尖，其長度為0. 6^1. 2 m,內(nèi)徑與管樁內(nèi)徑相同。由于采用本實用新型的技術(shù)方案，本實用新型不僅提高了樁體的抗裂、控裂能力、 承載能力、以及抗腐蝕能力，保證了沉樁過程中樁身的完整性，而且顯著降低了日常運行期間的維護費用，延長了管樁的使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟效益。與普通大管樁和PHC樁相比，其耐久性能，能夠抵抗浪濺區(qū)海水的往復(fù)沖擊作用，并且能夠避免在沉樁過程中由于錘擊作用而出現(xiàn)樁頂破壞以及樁身開裂等缺陷。與鋼管樁相比，能夠抵抗海洋環(huán)境下的腐蝕作用，而且免除日常維護，其使用壽命甚至可達100年。其次，在管樁端部設(shè)置一段鋼管樁尖，可以有效提高其貫入能力，能夠穿越比較密實的土層。因此，本實用新型具有優(yōu)良的力學(xué)性能、沖擊韌性、耐久性能可使其廣泛應(yīng)用于耐久性要求很高的海洋以及江河等環(huán)境的地基處理。

圖1為本實用新型管樁的軸向截面示意圖。圖2為圖1的A-A剖視圖。圖3為本實用新型管樁樁頂放大示意圖。圖4為圖1的B-B剖視圖。圖中1 縱向預(yù)應(yīng)力鋼筋；2 主體；3 控裂防護層；4 螺旋箍筋；5 鋼板環(huán)箍； 6 鋼管樁尖；7 預(yù)留孔道；8 法蘭盤；9 加勁板；10 管壁。
具體實施方式
參照附圖。本實用新型所提供的一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁包括鋼管樁尖6和若干個管節(jié)；其中，各管節(jié)包括主體2，并在主體外側(cè)設(shè)有控裂防護層3，在樁頂管節(jié)頂部外圍設(shè)有鋼板環(huán)箍5，樁底管節(jié)底端設(shè)有法蘭盤8，管壁內(nèi)配有螺旋箍筋4，并設(shè)置預(yù)留孔道7，通過張拉穿過預(yù)留孔道7的縱向預(yù)應(yīng)力筋1將各管節(jié)拼接為一體，所述預(yù)留孔道7在縱向預(yù)應(yīng)力筋1張拉完成后通過注壓水泥凈漿填充密實，鋼管樁尖6與樁底管節(jié)法蘭盤8通過焊接連接，并在鋼管樁尖6與法蘭盤8的相交部位設(shè)有加勁板9。所述主體的材料可采用超高性能纖維改性水泥基復(fù)合材料UHPPRC，它由砂漿基體內(nèi)摻加增強纖維構(gòu)成，增強纖維為短鋼纖維，其體積摻量為UHPFRC總體積的廣2%，直徑為0. 2 0. 5 mm、長度為13 15 mm、彈性模量為800 1800 MPa ；砂漿基體的組分重量比為 水泥硅灰硅微粉細骨料減水劑水=1 (0. Γ0. 25) (0. Γ0. 3) (1. (Tl. 2) (0.01 0.04): (0.2 0.35)；其中，細骨料由細砂與中砂組成，質(zhì)量比為1: 9 7: 3，硅灰和硅微粉中的SW2含量均在92%以上，硅微粉可以用石英粉或石灰石粉替代。所述控裂防護層的材料可采用超高韌性水泥基復(fù)合材料UHTCC，它由短纖維和砂漿基體組成，摻加的短纖維種類為聚乙烯醇纖維、聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維中的一種或幾種，體積摻量為UHTCC總體積的廣3% ；砂漿基體的組分重量比為水泥水精細骨料 粉煤灰硅灰?；郀t礦渣偏高嶺土 = 1: (0.27 2. 2): (0 3) ((Γ6.9): (0^0.3) (0、. 55) :((Γθ. 4)，精細骨料的最大粒徑不大于0.5 mm;精細骨料、粉煤灰、硅灰、?；郀t礦渣、偏高嶺土的重量不同時為零，與此同時，還可以根據(jù)實際需要摻加適量的化學(xué)外加劑，如0. 2% 3%的減水劑、0. 059Γ0. 3%的消泡劑、0. 003% 0. 02%的引氣劑、0. 03% 0. 3%的增稠劑等。所述UHPFRC的拉應(yīng)變?yōu)?. 1% 0. 5%，抗壓強度為80 120 MPa,抗拉強度為8 12 MPa ；UHTCC的拉應(yīng)變?yōu)?%以上，抗壓強度為30 60 MPa，抗拉強度為4 6 MPa0所述管樁的樁徑為1200 1400 mm,壁厚為130 150 mm,管樁主體2厚度為90 120 mm，控裂防護層3厚度為30 50 mm。所述管樁在樁體頂部設(shè)置鋼板環(huán)箍5，保證樁頂在錘擊作用下不發(fā)生局部破，其設(shè)置范圍為樁頂30(T500 mm，其厚度為;Γ5 mm ；其次，在樁底管節(jié)設(shè)置一段鋼管樁尖6，提高管樁穿越密實的土層的能力，其長度為0. 6^1. 2 m,內(nèi)徑與管樁內(nèi)徑相同。本實用新型所提供的預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁的實施例參數(shù)如下外徑1200 mm，內(nèi)徑910 mm，控裂防護層3厚30 mm，控裂防護層3厚115 mm，預(yù)留 16 孔，預(yù)留孔直徑 40 _，每孔配筋 2 Φ sI X 7，直徑為 15.2 mm，/#=1860 MPa, Zuk=IOO MPa (/uk SUHPFRC的標(biāo)準(zhǔn)抗壓強度)。設(shè)置1 m長的鋼管樁尖，其內(nèi)徑和壁厚分別為910 mm、16 mm ;ri、r3分別為管樁內(nèi)徑、外徑，r2為外層UHTCC與內(nèi)層UHPFRC之間的界面位置的半徑。
權(quán)利要求1.一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，其特征在于所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節(jié)；其中，各管節(jié)包括主體，并在主體外側(cè)設(shè)有控裂防護層，在樁頂管節(jié)頂部外圍設(shè)有鋼板環(huán)箍， 樁底管節(jié)底端設(shè)有法蘭盤，管壁內(nèi)配有螺旋箍筋，并設(shè)置預(yù)留孔道，通過張拉穿過所述預(yù)留孔道的縱向預(yù)應(yīng)力筋將各管節(jié)拼接為一體，所述預(yù)留孔道在縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后通過注壓水泥凈漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節(jié)法蘭盤通過焊接連接，并在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設(shè)有加勁板。
2.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，其特征在于所述疊合大直徑管樁的樁徑為1200^1400 mm，壁厚為130 150 mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力復(fù)合材料疊合大直徑管樁，其特征在于所述疊合大直徑管樁的主體厚度為9(T120 mm，控裂防護層厚度為30飛0 mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，其特征在于所述鋼板環(huán)箍的設(shè)置范圍為樁頂300 500 mm，其厚度為3 5 mm。
5.如權(quán)利要求1所述的一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，其特征在于所述鋼管樁尖，其長度為0. 6^1. 2 m,內(nèi)徑與管樁內(nèi)徑相同。
專利摘要本實用新型提供了一種預(yù)應(yīng)力疊合大直徑管樁，所述管樁包括鋼管樁尖和若干個管節(jié)；其中，各管節(jié)包括主體，并在主體外側(cè)設(shè)有控裂防護層，在樁頂管節(jié)頂部外圍設(shè)有鋼板環(huán)箍，樁底管節(jié)底端設(shè)有法蘭盤，管壁內(nèi)配有螺旋箍筋，并設(shè)置預(yù)留孔道，通過張拉穿過所述預(yù)留孔道的縱向預(yù)應(yīng)力筋將各管節(jié)拼接為一體，所述預(yù)留孔道在縱向預(yù)應(yīng)力筋張拉完成后通過注壓水泥凈漿填充密實，鋼管樁尖與樁底管節(jié)法蘭盤通過焊接連接，并在鋼管樁尖與法蘭盤的相交部位設(shè)有加勁板。本實用新型能充分提高管樁的延性、沖擊韌性及耐久性能。
文檔編號E02D31/06GK202247860SQ20112026849
公開日2012年5月30日 申請日期2011年7月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月26日
發(fā)明者侯利軍, 徐世烺, 李慶華 申請人:杭州固華復(fù)合材料科技有限公司