一种钢管桩桩帽结构及提高钢管桩耐腐蚀性的施工方法与流程

本发明涉及港口工程的钢管桩码头及外海水工建筑物钢管桩基础的设计领域，特别涉及一种提高钢管桩在浪溅区、水位变动区耐腐蚀性的桩帽结构及施工方法。

背景技术：

钢管桩结构是港口码头工程及外海水工建筑物工程经常采用的结构形式之一。一般的构造通常在钢管桩所处的浪溅区、水位变动区段另外增加一定的壁厚作为钢管桩在使用期预留的腐蚀厚度，同时钢管桩外侧还要采取除锈、喷涂防腐涂料设置阴极保护等措施。当一根钢管桩的壁厚不同时，桩基焊接加工复杂且用钢量大，当沉桩完成后通常采用水上支模板现浇矩形桩帽结构，其施工工序较多，混凝土用量较大，且受水文气象、地质条件和人为因素影响，现浇桩帽混凝土施工质量一般较预制桩帽稍差。

某些工程项目特别是海外的码头工程，与国内桩基码头在结构设计上常有不同之处，世界上一些地区的桩基码头习惯于采用码头结构纵向分段很长(100～200m甚至更长)的全直桩的钢管桩结构。根据国、内外钢管桩码头的建设经验，处于浪溅区和水位变动区段的钢管桩尽管采取了除锈、喷涂防腐涂料、阴极保护等防护措施后还是非常容易发生严重的锈蚀问题，是钢管桩结构最容易锈蚀损坏的薄弱环节。码头竣工运营后如果对浪溅区和水位变动区段进行桩基腐蚀后的维修工作，码头停止运营时间较长，维修效果也不尽理想，增加了码头的维护和运营成本。为适应海、内外海上工程的建设，强化港口工程及外海水工建筑物钢管桩在浪溅区、水位变动区段的防腐蚀耐久性设计，减少或者杜绝钢管桩码头及外海水工建筑物在运营期间的桩基维修工作，提高码头的运营效率，有必要对现有钢管桩设计在浪溅区和水位变动区段的防腐蚀措施做进一步的增强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种提高钢管桩在浪溅区、水位变动区耐腐蚀性的桩帽结构及施工方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种钢管桩桩帽结构，包括钢管桩，预制桩帽及钢筋混凝土套管，混凝土套管(底端四周)与钢管桩缝隙之间封堵胶泥缠绕土工布，钢筋混凝土套管和钢管桩之间缝隙内压力灌注防腐材料环氧树脂砂浆，提高钢管桩在浪溅区和水位变动区段的防腐能力。

空隙内注浆压力等技术要求可参照《水运工程混凝土设计规范》jts151-2011和《水运工程混凝土施工规范》jts202-2011中有关后张预应力梁注浆的要求施工。

钢筋混凝土套管的竖向长度h1可根据当地的水文气象、地质条件以及码头的使用要求按照《港口工程桩基规范》(jts167-4-2012)的6.3防腐蚀相关条款和《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》(jts153-3)的规定确定。桩帽厚度h2可根据纵横梁安装时桩帽受力由计算确定。

本发明的有益效果是：可有效地防止钢管桩在浪溅区、水位变动区段发生严重锈蚀的问题，其结构形式简单、易于操作，施工质量有保证。采用该钢管桩耐腐蚀桩帽结构与传统的现浇钢筋混凝土桩帽相比其造价比，以一根桩径1.5m壁厚18mm的桩基为例进行比较为1:1.04；

该发明即保证码头以及外海水工建筑物钢管桩结构的安全可靠又可提高钢管桩在浪溅区和水位变动区段的耐腐蚀性，减少或者杜绝该区段钢管桩在码头运营期间腐蚀后的维修工作，提高码头的运营效率。采用本发明后，钢管桩在浪溅区、水位变动区段的使用寿命一般不少于50年。本发明在港口工程的钢管桩码头和外海水工建筑物钢管桩结构中具有现实的推广意义；

采用本发明后，钢管桩结构在浪溅区和水位变动区段不需要另外增加钢管桩的耐腐蚀壁厚。可不进行钢管桩防腐涂装和阴极保护。虽然多年的实践证明，港口工程以及外海水工建筑物工程中，处在浪溅区和水位变动区段以下水中和地基土壤中的钢管桩锈蚀非常缓慢，通常此范围的钢管桩仍需按照结构的设计要求采取相应的防腐涂装和阴极保护等措施。

附图说明

图1是本发明桩帽结构的平面安装图；

图2是本发明桩帽结构的安装断面图；

图3是本发明预制桩帽断面图；

图4是本发明预制桩帽平面图；

图5-1、5-2是本发明钢管桩结构图、断面图；

图6是桩帽上部码头纵、横梁现浇接头混凝土结构平面图。

图中：

1、钢管桩2、预制桩帽及钢筋混凝土套管

3、钢管桩内灌芯混凝土4、混凝土套管底封闭胶泥和缠绕土工布层

5、桩帽顶防腐注浆孔6、防腐注浆

7、钢管桩内预埋主钢筋8、钢管桩内主钢筋外侧箍筋

9、现浇桩帽接头混凝土10、预制横梁

11、预制纵梁12、纵横、梁现浇接头混凝土。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

如图1至图6所示，一种钢管桩桩帽结构，包括钢管桩，预制桩帽及钢筋混凝土套管，混凝土套管(底端四周)与钢管桩缝隙之间封堵胶泥缠绕土工布，钢筋混凝土套管和钢管桩之间缝隙内压力灌注防腐材料(环氧树脂砂浆)，提高钢管桩在浪溅区和水位变动区段的防腐能力。

预制钢管桩1是根据设计要求施打在海中的其中一根码头桩基。预制桩帽及钢筋混凝土套管2，是套在钢管桩顶部的桩帽结构，其作用是便于码头纵、横梁两端安放在桩帽上。钢管桩内灌芯混凝土3，是钢管桩码头通常设在桩顶一定范围内的灌芯混凝土，其作用是通过预埋钢筋使桩基和码头上部结构相连接。混凝土套管底封闭胶泥和缠绕土工布4，其主要目的是封堵钢管桩和混凝土套管之间的缝隙，防止灌注防腐材料时产生漏浆现象。然后通过桩帽顶防腐注浆孔5，向钢管桩和混凝土套管之间的缝隙进行防腐注浆6，防腐注浆材料为环氧树脂砂浆。

钢管桩内预埋主钢筋7和钢管桩内主钢筋外侧箍筋8，是预埋在钢管桩内灌芯混凝土3中的钢筋，其作用是通过钢筋的外伸部分与预制横梁10，预制纵梁11两端的外伸钢筋进行绑扎。预制横梁10，预制纵梁11是根据设计要求安装在预制桩帽及钢筋混凝土套管2上部的码头梁系结构，其端部留有的外伸钢筋与钢管桩内预埋主钢筋7的外伸部分进行绑扎，通过现浇桩帽接头混凝土9和纵横、梁现浇接头混凝土12将桩基和其上部梁系结构连接成刚性节点。

空隙内注浆压力等技术要求可参照《水运工程混凝土设计规范》jts151-2011和《水运工程混凝土施工规范》jts202-2011中有关后张预应力梁注浆的要求施工。

钢筋混凝土套管的竖向长度h1可根据当地的水文气象、地质条件以及码头的使用要求按照《港口工程桩基规范》(jts167-4-2012)的6.3防腐蚀相关条款和《海港工程钢结构防腐蚀技术规范》(jts153-3)的规定确定。桩帽厚度h2可根据纵横梁安装时桩帽受力由计算确定。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种钢管桩桩帽结构，包括预制钢管桩和码头梁，预制钢管桩内预埋主钢筋且灌芯混凝土，主钢筋外侧设有箍筋；码头梁由预制横梁、预制纵梁形成，码头纵、横梁现浇接头混凝土，在预制钢管桩顶部设有预制桩帽及钢筋混凝土套管，并通过预制钢管桩内灌芯混凝土和现浇桩帽接头混凝土与预制钢管桩刚性连接，钢筋混凝土套管在底端周部与预制钢管桩的缝隙之间封堵胶泥并在胶泥上缠绕土工布层，预制桩帽的顶部预设有防腐注浆孔。防腐材料通过防腐注浆孔注入钢管桩和钢筋混凝土套管之间的缝隙内。本发明有益效果是：钢管桩结构在浪溅区和水位变动区段不需要另外增加钢管桩的耐腐蚀壁厚；可不进行钢管桩防腐涂装和阴极保护。

技术研发人员：金志良;金璐;张建红;叶祥记;王翔;王伟;张玉萍;原娟;邹青;高万国
受保护的技术使用者：中交第一航务工程勘察设计院有限公司
技术研发日：2018.07.18
技术公布日：2018.11.06