[发明专利]纤维增强复合深水桥梁混合桩施工方法及其混合桩

说明书

技术领域

本发明涉及一种桥梁基础技术，尤其涉及一种纤维增强复合深水桥梁混合桩施工方法及其混合桩。

背景技术

目前，桥梁以及基础设施行业在腐蚀环境中出现了很严重的问题，传统的钢筋混凝土桩或木桩在正常环境条件使用年限可达到设计要求，但在潮湿或者有着风暴潮汐作用的滨海环境中会加速钢筋的锈蚀，混凝土退化。随着国家经济建设的发展，许多深水中需建大型桥梁，从而产生海水腐蚀性的问题。这些桥梁的基础型式多采用超长大直径钻孔灌注桩。在常规设计中，护筒只起到保护桩身作用，一般是不考虑参与受力的，将有护筒的桩段当成与下部的钢筋混凝土桩段一样设计。

深水桥梁桩基施工方法，采用纤维增强复合桩，即FRP管混合桩，运用新颖的方法进行施工，在沉桩的过程中FRP复合桩起到护筒的作用。在桩基使用过程中，FRP管既有优异的耐腐蚀性能，保护内部桩体，又能约束内部桩体，提高混凝土桩体的承载性能。

FRP管混合桩基础相对于传统桩基础，它不仅能够承受竖向荷载，还能承受水平荷载，更能长久的保持良好的承载性能，具有优越的受力特性和经济性能。当FRP护管的长度超过河水冲刷线以后，桩体实际上形成了“上大下小”的变截面大直径混合桩：即上部为类似于FRP或FRP钢管混凝土桩、下部为钢筋混凝土桩的混合桩身；另外，在护筒范围内，由于护筒的环箍效应，该段桩体将呈现出钢管-混凝土组合结构的承载特性，其竖向和水平承载能力都有了明显的提高。

国内外已有将FRP板桩用于实际工程的例子，但是FRP管混合桩基础还没有得到应用。

发明内容

本发明提供一种纤维增强复合深水桥梁混合桩施工方法及其混合桩，由本发明得到的桥梁基础或混合桩能够提高承载力且耐腐蚀。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的一种纤维增强复合深水桥梁混合桩施工方法，包括以下步骤：

①将钢板卷制成筒，并进行焊接形成钢管，

②将碳纤维增强塑料即FRP粘贴于钢管外侧，形成FRP管，并与钢管成为一体形成FRP复合管，再将FRP复合管就位并固定，

③采用振动或锤击将FRP复合管安装到桥梁桩基预定位置，

④在管内钻孔达到设计深度，将绑扎好的钢筋笼置于孔内，所述FRP复合管兼做钻孔护筒，

⑤浇筑混凝土，形成内部钢筋混凝土，所述内部钢筋混凝土与FRP复合管一起构成混合桩。

本发明所述混合桩，包括内置钢筋笼的混凝土桩身，在混凝土桩身的外部套设钢管，在钢管的外部套设FRP管。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

深水桥梁桩基施工方法，是针对传统钢筋混凝土桩基础在大型深水桥梁中的施工方法，在沉桩过程中可能遇到海水侵蚀、混凝土难以凝固达到预定强度等等问题，应用纤维增强塑料FRP(Fiber Reinforced Polymer，简称为FRP)管混合桩基的施工方法。FRP管混合桩是一种用于深水桥梁的基础形式，它以普通钢筋混凝土或钢管混凝土桩为原型，在桩外部增设FRP管，利用粘结剂如环氧树脂水下粘结剂使其成为整体，形成耐腐蚀性能良好的基础结构形式。其截面形式如图1所示。当超过河水冲刷线之后，截面如图2所示。

1、该施工方法应用了一种纤维增强复合管，即FRP外管。

纤维增强复合管，FRP管既能在施工过程中作为钻孔护筒，又能在使用过程中起到防腐保护内部桩身，并能约束内部钢管混凝土桩身，提高桩承载能力。

2、FRP管具有良好的耐腐蚀性能，保证混合桩在深水基础中使用寿命达到设计要求。

传统的普通钢筋混凝土桩在正常环境条件下使用年限可达到设计要求，但在某些恶劣环境条件下钢筋混凝土会锈蚀。混凝土结构中钢筋锈蚀的主要原因有：

(1)因混凝土保护层过薄或密实性较差，空气中的二氧化碳渗入保护层，使保护层碳化，钢筋锈蚀，混凝土胀裂。

(2)氯离子腐蚀。当由于施工原因混凝土中加入了外加剂，或冬季为防止混凝土桥梁、路面结冰而撒盐等，都会导致氯离子与钢筋和混凝土发生复杂的电化学反应，从而导致钢筋锈蚀，混凝土顺筋胀裂，结构失效。

(3)混凝土结构处于侵蚀性和暴露环境，导致钢筋提前锈蚀。

大型深水桥梁基础处于海水环境中，海水中存在着大量的氯离子。根据上述原因，我们可推断其中的桩基础会因钢筋混凝土的腐蚀存在非常重要的耐久性的问题。