[发明专利]塑料套管与钢管组合现浇混凝土空心管桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明属于地基工程领域，特别涉及一种塑料套管与钢管组合现浇混凝土管桩及施工方法，既可同时解决混凝土、钢管腐蚀性问题，还可大幅提升桩体的承载能力，适用于水文地质条件差、对地基承载能力要求高的软土地区地基处理工程。

背景技术

复合地基加固方法起源于20世纪60年代，由于能显著改善地基的承载力，减小地基沉降，并有效抑制地基土体侧向变形这一特点而成为一种比较理想的软土地基处理方式。然而，由于复合地基多埋藏于地下，其桩体材料均会面临地下水及地基土对混凝土的腐蚀问题，在沿海地区、盐碱地区该现象更为明显；同时，在干湿交替环境下，混凝土表面易遭到盐类结晶腐蚀，尤其是硫酸盐腐蚀，严重影响混凝土的耐久性。国内外已有众多案例表明，在外界环境的影响下很多混凝土结构都先后出现病害和劣化，并出现了各种不同程度的隐患、缺陷或损伤，导致其安全性、适用性、耐久性逐步降低。

管桩是应用较为普遍的一种复合地基处理方法，包括预应力管桩和非预应力管桩，其中应用最为广泛的是预应力混凝土管桩，它具有单桩承载力高、设计范围广、成桩质量可靠、节省建筑材料等优点。但由于管桩的桩身截面积较小，抵抗侧向变形和外界环境侵蚀的能力较差。钢管桩系指由无缝钢管或经电弧电焊(含螺旋接缝管)所制成之钢管，具有承载能力高、整体性好、施工方便等优点，但其造价较高，腐蚀性问题亦是影响桩身寿命的主要问题。

钢管混凝土桩是在混凝土桩的外侧设钢管，通过外部钢管约束内部混凝土，使得混凝土处于三向应力状态，以改善桩体的强度大大提高，塑性和韧性，主要用于在软土覆盖层很厚的地区建造超高层建筑，以及建造跨水桥梁、码头等对桩身强度要求高的土木工程中。但由于钢管混凝土桩的钢管直接暴露于外界环境中，其腐蚀性问题一直是工程建设过程中需解决的一个难点问题。

另外，为改善混凝土的耐久性，工程界常采用抗腐蚀性好的水泥如矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥等，这些品种的水泥虽具有提高混凝土的耐久性的优点，但其价格较普通硅酸盐水泥要高得多；混凝土外加剂是为改善和调节混凝土的性能而掺加的一种物质，适量添加外加剂对改善混凝土的性能具有一定的作用，但其价格较高，难以大面积使用。

目前已有在桩体外侧设塑料套管的新型桩体结构，如塑料套管混凝土桩，由预制隔水桩尖、螺纹塑料套管、混凝土、桩帽（盖板）等组成，在适宜的工程背景和地质条件下也取得了相对较好的工程效果，但桩体为实心桩，而且桩身直径较小，承载能力较低，抵抗横向变形的能力较差。

综上所述，地基水对桩体材料的耐久性影响很大，防腐蚀混凝土的造价较高，塑料套管混凝土桩承载能力较低，抵抗横向变形能力较差。鉴于此，为了使软土地基处理的方式更加多元化，满足复杂水文地质环境下软土地基处理方式选择的要求，更好的解决混凝土的耐久性问题，进一步改善桩体的力学性能，目前亟需发明一种防腐、耐久、承载能力高的现浇混凝土空心管桩结构及施工方法，以满足地基加固工程，尤其是沿海地区、盐碱地区等特殊地区、特殊环境下提高混凝土耐久性、改善地基加固效果的要求。

发明内容

本发明的目的在于通过组合使用内侧钢管与外侧塑料套管，提供一种塑料套管与钢管组合现浇混凝土空心管桩，在解决混凝土、钢管的腐蚀性问题同时，提高了桩体的水平承载能力，改善了桩体的受力性能。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

一种塑料套管与钢管组合现浇混凝土空心管桩，其特征在于，所述空心管桩主要由外侧塑料套管、内侧钢管、预制隔水桩尖、混凝土填筑桩体、现浇桩顶封闭端组成；预制隔水桩尖设于空心管桩的底部，其顶面沿环向设置有外侧沉管连接槽、塑料套管连接槽和内侧钢管连接槽，分别用于限制外侧沉管、塑料套管和内侧钢管的位置。

在现浇混凝土空心管桩的外侧设塑料套管保护层，可沿纵向将桩体与外界环境隔离，解决了现有钢管混凝土桩易受腐蚀的问题，提高了钢管和混凝土的耐久性；而内侧设钢管，有助于提高桩体的强度和抵抗横向变形的能力，改善桩体的受力性能。预制隔水桩尖设置的三道凹槽可分别将外侧沉管、塑料套管和内侧钢管的位置牢牢固定，再加上现浇桩顶封闭端的全封闭作用，可从两端将桩体与外界环境隔离，进一步防止混凝土、钢管受到腐蚀。

所述预制隔水桩尖设有内侧钢管连接管，内侧钢管连接管通过焊接与内侧钢管固定连接。通过内侧钢管连接管可将预制隔水桩尖与内侧钢管连接更加固定，不易松动。

为了防止水从预制隔水桩尖与桩体的连接处渗入，在塑料套管连接槽和内侧钢管连接槽内安装有止水带。