本發明涉及光伏管樁樁結構體系及其制備，尤其涉及一種帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁及其施工方法。

背景技術：

1、目前市場上的光伏管樁均為先張法預應力混凝土管樁，主要依據國家建筑標準設計圖集23g409《先張法預應力混凝土管樁》而制造的，光伏管樁銷量較大的型號為phc300ф70，管樁主體材料為c80混凝土。但在光伏管樁的長期使用中發現，上述普通管樁在服役過程中易出現如下問題：

2、(1)主要原因是由于c80混凝土需要兩次養護才能達到設計強度，第一次養護為8～12小時的高溫蒸汽養護，第二次養護為高壓高溫養護。

3、(2)在新疆多數地區土壤存在著硫酸鹽含量超標，普通混凝土管樁易遭受侵蝕，壽命難以達到25年的設計壽命。

4、(3)在海洋海底淤泥質表層土壤、沙漠地區表層松散沙層上建設光伏發電站時，由于海洋和沙漠地區風力較大，而光伏面板迎風面較大，使海底淤泥質表層土壤或沙漠地區表層松散沙層在風荷載等水平作用下樁身對樁周土體產生側向壓應力，使土壤結構開裂，如圖1所示。

5、在進一步研究中，現有公開的超高性能混凝土(uhpc)光伏管樁的技術如下：

6、現有技術一

7、現有公開號為cn114575335a的中國專利，該專利提供了一種超高性能混凝光伏管樁，其包括樁體，所述樁體的材料為超高性能混凝土，所述樁體的外壁上設置有多個凸環,多個所述凸環沿所述樁體的軸向分布。

8、現有技術二

9、現有公開號為cn111364451a的中國專利，該專利提供了一種無筋超高性能混凝土預制管樁及施工方法，管樁為薄壁預制管狀結構所述管樁采用超高性能混凝土制成。具體步驟如下:步驟一、拌制符合要求的所述超高性能混凝土；步驟二、采用離心法進行所述管樁的制作；步驟三、運至施工,在所述管樁的上端設置免共振液壓裝置，采用高頻免共振液壓方式進行沉樁。

10、現有技術一和二的缺陷問題是：均為無筋uhpc樁，無筋樁在水平力作用下容易發生剪切破壞，為了提高抗剪承載力，必須加大截面尺寸；

11、現有技術三

12、現有公開號為cn116497798b的中國專利，該專利提供了一種預制裝配式超高性能混凝土大直徑管樁及施工工藝，包括第三混凝土管,第三混凝土管的前端滑動安裝有第二混凝土管,且第二混凝土管的前端滑動安裝有第一混凝土管,第三混凝土管、第二混凝土管和第一混凝土管之間固定安裝有法蘭盤,法蘭盤的內部滑動安裝有螺母，且螺母呈環形分布,強化結構包括定位部件、鋼筋和箍筋,箍筋等距焊接在鋼筋的外圈上,定位部件滑動安裝在鋼筋上,定位部件包括支撐裝置和鎖緊組,鎖緊組固定安裝在支撐裝置的內部且鎖緊組呈環形分布,支撐裝置包括強化支板、中空槽、圓孔、限位圈、通槽和導向腔體。該技術的缺陷問題是：樁主要為uhpc大直徑的長樁，分成3節預制，每節預制樁階段通過法蘭盤連接，導致土抗水平荷載能力不強；

13、通過分析以上已公布的專利可得：

14、(1)現有專利的uhpc樁主要是無配筋結構(現有技術一和二)和普通鋼筋混凝土結構，未有預應力鋼筋混凝土的結構形式。

15、(2)現有無配筋的uhpc光伏樁主要通過uhpc本身的抗拉強度來提供抗拉承載力和抗剪承載力(現有技術一和二)，經過計算發現，在與傳統phc樁相同的截面形式下無法提供足夠的抗拉承載力和抗剪承載力，必須加大截面，這樣就達不到減輕結構自重和降低成本的效果。

16、(3)適應淤泥質軟土地基(海洋)或沙漠沙等環境的光伏管樁沒有涉及，通常采用不考慮淤泥質軟土地基(海洋)或沙漠沙的作用，導致樁很長，從而成本較高。現有技術均沒涉及在海洋、沙漠等淤泥、沙漠沙等基礎中考慮其承載力的方法；且現有技術均只考慮樁自身的承載力，沒有考慮樁土相互作用。

技術實現思路

1、為了克服或緩解以上一個或多個技術問題，本發明目的是提供一種帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁及其施工方法。

2、本發明提供了如下的技術方案：

3、一種帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁，其包括柱狀中空的樁身，所述樁身外固定設有法蘭盤體，所述法蘭盤體通過設于所述樁身上的限位裝置固定在所述樁身上；所述樁身采用uhpc澆筑成型；所述法蘭盤體位于入土部分和外露部分的交界處，用于定位與約束土體開裂。

4、根據一些實施方式，所述樁身采用預應力鋼筋和箍筋作為骨架澆筑；所述法蘭盤體采用配筋uhpc制備。

5、根據一些實施方式，所述法蘭盤體的外徑是所述樁身的直徑4倍及以上，但不超過相鄰樁身之間的凈距。

6、根據一些實施方式，所述樁身的直徑d為300mm～500mm，壁厚為40mm～70mm；所述法蘭盤體的盤體半徑r為900mm-1800mm。

7、根據一些實施方式，所述uhpc的強度等級選用rpc100～rpc120，添加體積含量為0.5％～1.2％的微細鋼纖維；采用離心法制作時初凝時間控制在30min～40min，6h蒸汽養護后的強度不小于80mpa。

8、根據一些實施方式，所述預應力鋼筋采用消除應力鋼絲，直徑為5mm～8mm，極限抗拉強度為1670mpa和1860mpa，張拉抗拉控制應力為75％抗拉強度；所述螺旋箍筋采用冷拔鋼絲，直徑為5mm～8mm，抗拉強度不小于600mpa。

9、另一方面，本發明還提供了一種上述帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁的施工方法，其包括以下步驟：

10、s1：離心法制作樁身，所述樁身采用預應力鋼筋和箍筋作為骨架，采用離心法進行制作；

11、s2：法蘭盤體預制，采用配筋uhpc制備法蘭盤體；

12、s3：現場安裝，包括以下步驟：

13、s31：通過擠壓或開孔后插入方式將樁身安裝至設計高程，并確保限位裝置入土不小于1cm；

14、s32：將法蘭盤體在樁身頂部穿過，并落至土體表層；

15、s33：法蘭盤體與樁身之間的間隙采用環氧樹脂、uhpc或水下水泥進行適當填充。

16、根據一些實施方式，采用所述離心法制作樁身包括以下步驟：

17、s11：制作鋼筋籠，先將預應力鋼筋調直和端部墩粗，隨后安裝在滾焊機上，滾焊機自動將螺旋箍筋按照設計間距滾焊在預應力鋼筋上，并將制作好的鋼筋籠吊裝擺放在打開的模具中；

18、s12：澆筑和鋪設混凝土，攪拌uhpc并運輸至模板位置澆筑，攪拌好的uhpc的塌落度為40cm～50cm，在30min-40min內將uhpc布置在模具內；

19、s13：合模，吊裝蓋上頂模，并將模具周圍的螺母擰緊；

20、s14：離心成型，將合模后的模具吊裝到離心機上，離心分為2個階段，第一階段為慢速階段，離心時間為1min～3min，離心加速度為0.8g～1.2g，將uhpc均勻布置在模具內；第二階段為快速階段，離心時間為5min～8min，離心加速度為5g～8g，將uhpc壓緊壓實；

21、s15：靜停，將uhpc吊裝到開蓋的蒸養池中靜停，靜停時的環境溫度應在10℃以上、相對濕度60％以上，靜停時間不應少于1h；

22、s16：蒸汽養護，升溫速度不應大于20℃/h，保持恒溫(90℃±5℃)2h直至同條件養護試件的抗壓強度達到80mpa；再以不超過25℃/h的降溫速度降至構件表面溫度與環境溫度之差不大于20℃的溫度范圍內，養護過程的環境相對濕度應保持在95％以上；

23、s17：拆模，得制成的樁身。

24、根據一些實施方式，預制所述法蘭盤體包括以下步驟：

25、s21：制作鋼筋籠，先將hrb400鋼筋按設計要求制作成圓盤，并將制作好的鋼筋籠按設計位置擺放在模具中；

26、s22：澆筑混凝土，攪拌uhpc并運輸至模板位置澆筑，攪拌好的uhpc的塌落擴展度不小于550mm,由于為自流密實不需要振搗；

27、s23：靜停，將uhpc吊裝到開蓋的蒸養池中靜停，靜停時的環境溫度應在10℃以上、相對濕度60％以上，靜停時間不應少于1h；

28、s24：蒸汽養護，升溫速度不應大于20℃/h，保持恒溫(90℃±5℃)2h直至同條件養護試件的抗壓強度達到80mpa；再以不超過25℃/h的降溫速度降至構件表面溫度與環境溫度之差不大于20℃的溫度范圍內，養護過程的環境相對濕度應保持在95％以上；

29、s25：拆模，得制成的法蘭盤體。

30、相比于現有技術，本發明具備以下有益效果：

31、1、本發明提供的帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁，其uhpc管樁采用離心法施工，一次常規蒸汽后強度即可達到設計強度，不需要二次、高壓等額外工藝措施，實現采用現有的生產線生產的uhpc管樁質量可靠和可控，成本不高于普通混凝土管樁；uhpc優異的耐久性，實現光伏管樁在海洋氯鹽或沙漠硫酸鹽環境下的免維護；

32、2、本發明提供的帶法蘭盤體的uhpc光伏管樁，與現有技術三的通過法蘭連接預制樁的作用不同，本發明是通過法蘭盤體約束淤泥質軟土地基(海洋)或松散質沙漠沙，提高淤泥質或松散質土層的樁周阻抗力，從而實現光伏管樁的長度可以縮短從而減低建設成本或在不減少樁長的條件下大幅提升抵抗風(浪)荷載等水平作用的能力，適用于海底或沙漠地區的光伏建設。另外，法蘭盤體也可以減少海床的沖刷、及沙漠地區表面固沙；

33、3.法蘭盤體和uhpc樁身分開預制，再進行裝配，通過樁身的限位裝置保證法蘭盤體的位置并良好的約束土壤。另，分體式結構也非常方便運輸與安裝；

34、4.uhpc管樁采用離心法制作，對于現有普通混凝土管樁廠的設備都可以使用，但uhpc的初凝時間必須嚴格控制30min～40min使工廠不需要調整生產線及生產設備。為了充分利用現有管樁廠的生產設備，現有的光伏管樁都是采用離心法施工，從加水攪拌開始至離心成型去蒸壓，時間控制在30-40min，而正常uhpc的初凝時間在2h以上，這樣需要在uhpc中加入18-20kg/m3的無堿速凝劑，這樣材料使uhpc的初凝時間必須嚴格控制30min～40min，從而現有工廠不需要更換生產線，直接使用現有設備進行生產。

35、5.uhpc管樁混凝土用量少，從而節約了資源減少了浪費。