FRP套管与钢管预制装配式组合螺旋桩及成桩方法与流程

本发明涉及一种基础工程用桩基构件，特别是一种frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩，该桩可用于海洋、潮湿、盐渍等恶劣环境工程结构桩基础中；本发明还涉及一种成桩方法。

背景技术：

海洋等高盐腐蚀环境下，钢桩和钢筋混凝土桩的耐久性问题非常突出，因高盐腐蚀环境下土体中含有较高的盐分或者酸性离子，会使得钢管桩快速锈蚀，承载能力会迅速衰减，钢筋混凝土桩中钢筋虽有混凝土的保护，但高氯离子含量环境使得混凝土对钢筋保护作用大大降低，混凝土中钢筋失去混凝土保护后会迅速锈蚀，因此，在高盐腐蚀环境下的桩基础防腐至关重要。

因此，研究具有轻质高强，密封性好，耐腐蚀性好的可以在高盐腐蚀环境下应用能很好的成桩材料可以有效地解决工程中的防腐问题，具有很好的经济和社会效益。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种结构设计巧妙，轻质高强，密封性好，耐腐蚀性好的frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供了前述frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩的成桩方法。

本发明所要解决的技术问题是通过以下的技术方案来实现的。本发明公开了一种frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩，该组合螺旋桩包括若干节桩体连接装配而成；

每节桩体均包括桩身管材及设在端部用于桩体间连接的连接板；

桩身管材包括钢管，在钢管外套有frp管材，frp管材和钢管之间设有成桩用聚合物砂浆容腔；连接板由不锈钢板材制成，连接板上设置有位于中部的板孔和位于边部的连接用槽口，在连接板的一侧板面上还竖向设置有处于成桩用聚合物砂浆容腔内的若干连接钢筋；通过在成桩用聚合物砂浆容腔内浇筑聚合物砂浆，将每一节桩体的frp管材、钢管和上下两端的连接板连成一体；

两段桩体之间的连接均采用销子通过槽口实现安装连接，销子与槽口形状匹配；最底部的桩体为首节桩，其余桩体为加长节桩；在首节桩的桩头上固定安装有桩尖，首节桩的桩身上固定有螺旋叶片；

在每段桩体顶部的连接板上设置有扭矩键槽。

本发明所述的frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩，其进一步优选的技术方案是：所述的桩尖采用钢材制成并与桩尖钢板固定连接；桩尖钢板上设置有槽口，桩尖钢板与首节桩端部的连接板采用销子连接成一整体。

本发明所述的frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩，其进一步优选的技术方案是：销子的形状优选为工字型、z型或框型。

本发明还公开了一种如以上技术方案所述的frp套管与钢管预制装配式组合螺旋桩的成桩方法，其步骤如下：

（1）准备frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩的各个配件，其中首节桩的frp管材和螺旋叶片通过真空导入成型工艺一体化制作；加长节桩frp管材采用缠绕或拉挤成型方式制作；

（2）将桩尖与桩尖钢板焊接固定；

（3）将首节桩的底端部的连接板、frp管材及钢管安装定位，向聚合物砂浆容腔中浇筑聚合物砂浆，将钢管与frp管材间填充密实后，将上端部的连接板放入并进行养护，利用聚合物砂浆的连接能力将钢管、frp管材及连接板三部分形成一个整体；

（4）桩尖钢板与首节桩下端部的连接板之间采用销子连接；

（5）通过施扭连接器和连接板配合，施加扭矩将螺旋叶片切土旋入；

（6）采用步骤（3）方法装配加长节桩，每两段桩的连接均通过连接板上的槽口用销子进行连接；

（7）装配完所有的加长节桩并成桩后，根据需要在钢管内浇筑混凝土。

以上所述的成桩方法中，其进一步优选的技术方案是：步骤（4）中，所述的施扭连接器包括中部设有盘孔的施扭板体，在施扭板体的两侧分别安装有施扭管和施扭外凸键齿，每段桩体顶部的连接板上设置的与施扭外凸键齿配合的扭矩键槽与施扭外凸键齿插入咬合，用于传递扭矩。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩先预制成型，现场组装，成桩时可以充分利用了frp复合材料轻质高强，密封性好，耐腐蚀性好的特点，且钢管内外有聚合物及混凝土的双重保护，钢管不易腐蚀，可在高盐腐蚀环境下安全使用；且成桩操作方便。

2、frp复合材料热膨胀系数与聚合物砂浆材料相近，frp、聚合物砂浆及钢管能很好的协同工作；frp复合材料具有良好的可设计性，螺旋叶片成型方便；其螺旋叶片采用frp复合材料，强度高，切土效率高，便于桩身旋如土体；

3、通过所设的销子与槽口配合连接、扭矩键槽与施扭外凸键齿咬合设置，其连接简单、可靠、方便、工作效率高；桩段间连接装置设置连接筋材，连接质量好，整体刚度大，可实现工厂化生产，现场安装，有利于保证工程质量提高劳动效率和生产施工工业化程度高。

4、钢管内外有聚合物、混凝土填充及frp管材的约束，大大增强了钢管的稳定性和承载能力。

附图说明

图1为本发明组合螺旋桩的一种结构示意图；

图2为桩体的截面结构示意图；

图3桩体间连接结构示意图；

图4为连接板的连接结构示意图；

图5为施扭连接器俯视结构示意图；

图6为施扭连接器剖视结构示意图；

图7为桩尖结构示意图；

图8为销子实现连接板之间的连接的一种结构示意图；

图9为销子实现连接板之间的连接的另一种结构示意图。

具体实施方式

以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。

实施例：

参照图1，一种frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩：该组合螺旋桩包括若干节桩体1连接装配而成；

每节桩体1均包括桩身管材及设在端部用于桩体1间连接的连接板4；连接板4的具体结构见图4所示。在每段桩体1顶部的连接板4上设置有扭矩键槽11。

参照图1和2所示，桩身管材包括钢管6，在钢管6外套有frp管材5，frp管材5和钢管6之间设有成桩用聚合物砂浆容腔7；

参照图3所示，连接板4由不锈钢板材制成，连接板4上设置有位于中部的板孔12和位于边部的连接用槽口9，在连接板4的一侧板面上还竖向设置有处于成桩用聚合物砂浆容腔7内的若干连接钢筋8；通过在成桩用聚合物砂浆容腔7内浇筑聚合物砂浆，将每一节桩体1的frp管材5、钢管6和上下两端的连接板4连成一体；

两段桩体1之间的连接均采用销子10通过配套的槽口9（通过固定两块连接板4）实现安装连接，销子10与槽口9形状匹配；

最底部的桩体1为首节桩，其余桩体1为加长节桩；在首节桩的桩头上固定安装有桩尖2，首节桩的桩身上固定有螺旋叶片3，参照图1和所示；

参照图7所示，所述的桩尖2采用钢材制成并与桩尖钢板17固定连接；桩尖钢板17上也设置有槽口9，桩尖钢板17与首节桩端部的连接板4采用销子10连接成一整体。

参照图3所示，销子10的形状可能为工字型，销子的形状为还可以设计为z型或框型，槽口9的形状与销子10的形状匹配，参照图8和9所示。

frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩的成桩方法，其步骤如下：

（1）准备frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩的各个配件，其中首节桩的frp管材和螺旋叶片通过真空导入成型工艺一体化制作；加长节桩frp管材采用缠绕或拉挤成型方式制作；

（2）将桩尖与桩尖钢板焊接固定；

（3）将首节桩的底端部的连接板、frp管材及钢管安装定位，向聚合物砂浆容腔中浇筑聚合物砂浆，将钢管与frp管材间填充密实后，将上端部的连接板放入并进行养护，利用聚合物砂浆的连接能力将钢管、frp管材及连接板三部分形成一个整体；

（4）桩尖钢板与首节桩下端部的连接板之间采用销子连接；

（5）通过施扭连接器和连接板配合，施加扭矩将螺旋叶片切土旋入；所述的施扭连接器包括中部设有盘孔13的施扭板体15，在施扭板体15的两侧分别安装有施扭管16和施扭外凸键齿14，每段桩体1顶部的连接板4上设置的与施扭外凸键齿14配合的扭矩键槽11与施扭外凸键齿14插入咬合，用于传递扭矩；参照图5和6所示，

（6）采用步骤（3）方法装配加长节桩，每两段桩的连接均通过连接板上的槽口用销子进行连接；

（7）装配完所有的加长节桩并成桩后，根据需要在钢管内浇筑混凝土。

本实施例的frp套管钢管预制装配式组合螺旋桩先预制成型，现场组装，成桩时可以充分利用了frp复合材料轻质高强，密封性好，耐腐蚀性好的特点，且钢管内外有聚合物及混凝土的双重保护，钢管不易腐蚀，可在高盐腐蚀环境下安全使用；且成桩操作方便。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。

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