一种新型混凝土防腐基桩及其施工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种新型混凝土防腐基桩及其施工工艺，包括中心混凝土桩，所述混凝土桩的外围设有由防腐土料制成的具有一定密实度的防护套层，用以隔离混凝土桩与地基腐蚀性土壤，所述防护套层是与混凝土桩的结构尺寸相适配的同轴空心桩套结构。采用“桩中桩”的基桩结构设计，有效克服了现有混凝土基桩防腐护层的防腐效果受防腐材料自身性能缺陷的限制，其能够在腐蚀性地基中形成隔离屏障，阻止或延缓腐蚀性盐溶液的渗流迁移，防腐效果更佳；并且将基桩防腐与地基处理作业有效结合，既实现了安全可靠的防腐效果，同时又提高了地基的承载性能，加快了施工进度；此外原材料价格低廉、获取便捷，施工简单、易于实现。

【技术实现步骤摘要】
一种新型混凝土防腐基桩及其施工工艺
本专利技术属于岩土工程设计
，涉及一种混凝土基桩防腐结构，具体指一种应用于腐蚀性土环境中的混凝土防腐基桩及其施工工艺。
技术介绍
近年来，我国的投资建设不断地向西北内陆与滨海地区扩展，尤其是道路桥梁、送电工程等，频繁穿越此类地区。而西北内陆与滨海地区多腐蚀性土壤分布，以盐渍土为主。盐渍土是一种融陷性、膨胀性、腐蚀性土，对工程建设的常用材料混凝土而言，其腐蚀性危害尤为突出。滨海地区因卤水侵入使土壤氯盐含量较高，混凝土危害主要来源于氯盐的威胁；内陆地区盐渍土盐类众多，包括氯盐、硫酸盐、碳酸盐等，对混凝土的危害较为复杂。盐渍土对混凝土的腐蚀类型主要有结晶类、分解类和结晶分解复合类，具体为Cl-、SO24-等易溶盐通过混凝土的空隙和裂隙，在水分的运输作用下与混凝土发生物理化学反应，生成物膨胀分解水泥水化反应产生的胶结物质，使混凝土麻坑遍布，骨料脱落，钢筋外漏并遭受腐蚀。除此之外，此类地区气候环境恶劣，冻融循环现象明显，造成腐蚀作用加剧。因此，对该类地区的地下建筑结构混凝土采取有效的防腐措施非常必要。基桩是该地区道路桥梁等建筑结构常用的基础形式，与土壤相互作用紧密，是盐渍土腐蚀的主要威胁对象，其耐久性关系到道路桥梁的正常使用和安全性能，因而基桩的防腐结构设计显得十分重要。目前，针对基桩防腐涌现出了多种设计方法和措施，主要表现在三个方面：1)隔离防腐技术，用物理手段将桩身混凝土与外界腐蚀环境隔离开，阻止盐类或者水体与混凝土直接接触，按隔离防腐材料分为钢护筒隔离、防腐袋隔离及涂层隔离三种形式。2)密实防腐技术，添加膨胀剂阻止混凝土中的微裂缝隙给水分和腐蚀性盐类迁移提供便利条件，或者掺入矿渣、硅灰及粉煤灰等掺合料提高混凝土的密实度，达到抗盐类侵蚀的目的。3)钢筋阻锈技术，仅仅通过涂刷环氧树脂对钢筋进行保护，因不能有效保护面层混凝土而很少采用，或应用在腐蚀性较小的情况下。以上基桩防腐设计的特征可以总结为三个层次：1)隔，即隔断盐分与混凝土以及钢筋直接接触的途径；2)阻，即阻止盐分向混凝土内渗透的速率；3)缓，即减缓混凝土和钢筋受蚀的速度，使其在设计年限内能够正常使用。现有的防腐设计均是单一采用三个层次中的某一思想，除存在防腐结构单一、施工工艺复杂及防腐效果不理想等问题外，还易受防腐材料自身性能缺陷的限制，如钢套筒的防腐处理，涂层、防腐袋的降解老化等。因此，亟需研究防腐效果更加优良的基桩防腐结构，以提高盐渍土腐蚀环境中混凝土基桩的防腐效果，保证混凝土基桩的使用寿命及使用安全性能。
技术实现思路
针对上述技术问题，本专利技术提供了一种新型混凝土防腐基桩及其施工工艺，采用“桩中桩”的结构设计，在显著增强混凝土基桩防腐效果的同时，提升了基桩的承载性能，并且克服了现有基桩的防腐效果受防腐材料自身或工艺缺陷制约的问题。本专利技术通过以下技术方案来实现：一种新型混凝土防腐基桩，包括中心混凝土桩，所述混凝土桩的外围设有由防腐土料制成的具有一定密实度的防护套层，用以隔离混凝土桩与地基腐蚀性土壤，所述防护套层是与混凝土桩的结构尺寸相适配的同轴空心桩套结构。作为本案的优化方案，所述防护套层的底部为防腐土料制成的桩底封层，桩底封层与防护套层为一体式结构，将混凝土桩的底面与地基腐蚀性土壤隔离。作为本案的优化方案，所述防护套层土的密实度要求为平均压实系数作为本案的优化方案，所述防腐土料为素土、灰土或水泥土；所述素土适用于各类盐环境中的基桩防腐，素土为不含渗水杂质和有机质的粉质粘土；灰土适用于氯盐环境中的基桩防腐，是由熟石灰与所述素土按体积比2:8的比例混合，其中熟石灰的粒径不大于5mm；水泥土适用于硫酸盐环境中的基桩防腐，是由水泥与所述素土按体积比2:8的比例混合，水泥选用出厂不超过3个月的标准水泥；上述防腐土料的含水率均为最优含水率。作为本案的优化方案，所述防护套层的长度、厚度及土料类型根据地基土的腐蚀范围、基桩防腐等级和腐蚀类型选取。作为本案的优化方案，所述防护套层是由防腐土料经钻孔夯扩挤密法制得。作为本案的优化方案，所述混凝土桩的地表外露段，以及地表外露段向地下的过渡段涂有防腐涂层。一种新型混凝土防腐基桩的施工工艺，包括以下步骤；S1：根据设计防护套层的尺寸选取适宜直径的钻孔机，在基桩位置处预钻成孔至设计深度，形成预钻孔；S2：将松散防腐土料分次填入预钻孔，每次填料后，按照密实度控制要求将夯锤提至目标高度下落，夯击土料形成防腐夯扩桩段，并依此逐段夯扩至地表处，形成与防护套层对应的实体桩；其中，每次填料的高度和夯锤夯击次数根据现场试夯确定；S3：在上述实体桩的中心位置按照混凝土桩的尺寸挖/钻出中心桩孔，形成防护套层；S4：在中心桩孔内垂直放入钢筋笼，并通过混凝土导管向中心桩孔内浇筑混凝土，浇筑完毕待混凝土终凝后，在混凝土桩的外露段以及外露段向地下过渡段表层涂刷防腐涂层。作为本案的优化方案，上述步骤2中，填料过程中依据地基土壤的腐蚀种类分段填入不同的防腐土料。作为本案的优化方案，上述步骤3中，挖/钻中心桩孔时根据桩底地基土壤的腐蚀情况，预留中心混凝土桩的桩底封层。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术采用“桩中桩”的结构设计形式在混凝土桩的外围设置土性防护套层，防腐效果更佳：可根据地基土腐蚀种类的不同，选择相应的防腐土料和配比，应用范围灵活且广泛；能够综合实现隔、阻、缓的防腐效果，从而解决了传统防腐技术思想单一导致的效果不理想、结构灵活性低等问题。2、防腐效果良好且始终如一，能够最大限度地满足混凝土基桩使用寿命期间的防腐要求。土性套层在腐蚀性地基中形成隔离屏障，阻止或延缓腐蚀性盐溶液的渗流迁移，防腐土料自身也不会因长期受蚀而出现结块、软化等不稳定问题，有效克服了传统基桩防腐措施易受防腐材料自身性能或工艺缺陷的限制，避免了长期条件下防腐效果骤减的问题。3、传统防腐设计多使用新材料，造价昂贵、取材不易且施工要求较高，并且易受外力因素影响，诸如防腐袋在硬物刮刺、强力拉扯时出现孔洞，涂层在桩土相对位移、桩身收缩时断裂等；此外，传统“先桩后防腐”的施工工艺顺序也易造成薄弱接触面，影响基桩的防腐效果；本专利技术中的防腐土料获取便捷、价格低廉，防腐结构先于混凝土基桩施工的工艺顺序使得接触面紧密连接，防腐效果受外界因素影响小，经济有效且易于实现。4、在土性防护套层的施工过程中，能够将基桩防腐与地基处理作业有效结合，二者相辅相成。地基处理时可同时进行大直径防护套层的实施，防护套层具有一定的密实度和承载能力，既实现了安全可靠的防腐效果，同时又提高了地基的承载性能，防腐措施亦即地基处理措施，解决了传统地基处理与基桩防腐作业分别进行，施工用时长、防护套层功能单一的问题。附图说明图1为本专利技术新型混凝土防腐基桩的结构示意图；图2为图1的俯视图；图3为本专利技术新型混凝土防腐基桩的施工示意图1；图4为本专利技术新型混凝土防腐基桩的施工示意图2；图5为本专利技术新型混凝土防腐基桩的施工示意图3；图中：1-混凝土桩，2-防护套层，3-桩底封层，4-防腐涂层，5-钢筋笼，6-防腐土料，7-预钻孔，8-夯锤，9-混凝土导管，10-中心桩孔。具体实施方式下面将结合附图及实施例对本专利技术及其效果作进一步阐述。如图1、2所示，一种新型混凝土防腐基桩，包括中心混凝土桩1，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型混凝土防腐基桩，包括中心混凝土桩，其特征在于：所述混凝土桩(1)的外围设有由防腐土料(6)制成的具有一定密实度的防护套层(2)，用以隔离混凝土桩(1)与地基腐蚀性土壤，所述防护套层(2)是与混凝土桩(1)的结构尺寸相适配的同轴空心桩套结构。

【技术特征摘要】
1.一种新型混凝土防腐基桩，包括中心混凝土桩，其特征在于：所述混凝土桩(1)的外围设有由防腐土料(6)制成的具有一定密实度的防护套层(2)，用以隔离混凝土桩(1)与地基腐蚀性土壤，所述防护套层(2)是与混凝土桩(1)的结构尺寸相适配的同轴空心桩套结构。2.根据权利要求1所述的新型混凝土防腐基桩，其特征在于：所述防护套层(2)的底部为防腐土料(6)制成的桩底封层(3)，桩底封层(3)与防护套层(2)为一体式结构，将混凝土桩(1)的底面与地基腐蚀性土壤隔离。3.根据权利要求1所述的新型混凝土防腐基桩，其特征在于：所述防护套层(2)土的密实度要求为平均压实系数4.根据权利要求1-3任一所述的新型混凝土防腐基桩，其特征在于：所述防腐土料(6)为素土、灰土或水泥土；所述素土适用于各类盐环境中的基桩防腐，素土为不含渗水杂质和有机质的粉质粘土；灰土适用于氯盐环境中的基桩防腐，是由熟石灰与所述素土按体积比2:8的比例混合，其中熟石灰的粒径不大于5mm；水泥土适用于硫酸盐环境中的基桩防腐，是由水泥与所述素土按体积比2:8的比例混合，水泥选用出厂不超过3个月的标准水泥；上述防腐土料(6)的含水率均为最优含水率。5.根据权利要求4所述的新型混凝土防腐基桩，其特征在于：所述防护套层(2)的长度、厚度及土料类型根据地基土的腐蚀范围、基桩防腐等级和腐蚀类型选取。6.根据权利要求1所述的新型混凝土防腐基桩...

【专利技术属性】
技术研发人员：张豫川，姚永国，朱克文，杨琴，高飞，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃,62