CN104264666B - 一种变径全螺纹桩及其成桩工法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种变径全螺纹桩及其成桩工法，包括上部桩芯（2），所述上部桩芯一端连接有下部桩芯（3）；在所述上部桩芯上一次成型有上部螺纹桩螺纹（1），在所述下部桩芯上一次成型有下部螺纹桩螺纹（4）；所述上部螺纹桩螺纹和上部桩芯组成上部桩身；所述下部桩芯和下部螺纹桩螺纹组成下部桩身；其中，所述下部桩身的直径不小于所述上部桩芯的直径。一种变径全螺纹桩及其成桩工法将不同直径的桩芯固定在一起，并在桩芯上一次成型有外螺纹，使得该一种变径全螺纹桩及其成桩工法最大限度的提高了灌注桩的承载力，并且其成桩工艺简单、成桩速度快；挤土成桩时出土少，造价低廉、节能环保，适合在建筑工程领域推广。

Description

一种变径全螺纹桩及其成桩工法
技术领域
本发明涉及一种螺纹桩，具体是一种变径全螺纹桩及其成桩工法，属于建筑工程领域。
背景技术
螺纹式异形桩在国外已有多年的发展历史。于1966年由法国人研制而出，于1971年由美国科学家提出螺纹桩a理论，其指出桩与土形成螺丝咬合时，桩承载力可达到传统桩型摩擦结合的1-5倍。因此，螺纹桩发明出后被广泛应用在建筑工程上。
专利号为96119602.5的专利公开了一种灌注螺纹桩成桩工艺。但是在实践中，因桩身强度不足造成螺丝桩桩体破坏，不能够实现螺纹桩承载高强度承载力。而且，桩承载力小于同等条件下的长螺旋灌注桩，因为传统灌注桩极限荷载时的土破坏变为桩破坏。
专利号为03128265.2的专利公开了一种半螺丝桩及其成桩方法，该专利提出一种上部直杆、下部螺纹的半螺丝桩体结构。虽然上部直杆下部螺纹的结构能够满足并且符合桩身附加应力的变化规律，但是上部直杆部分相比传统的灌注桩没有提高承载力的优势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种变径全螺纹桩及其成桩工法，该桩型为桩身外径上大下小的全螺纹桩型，能够有效提高桩身承载力。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种变径全螺纹桩及其成桩工法，包括上部桩芯，所述上部桩芯一端连接有下部桩芯；在所述上部桩芯上一次成型有上部螺纹桩螺纹，在所述下部桩芯上一次成型有下部螺纹桩螺纹；所述上部螺纹桩螺纹和上部桩芯组成上部桩身；所述下部桩芯和下部螺纹桩螺纹组成下部桩身；其中，所述下部桩身的直径不小于所述上部桩芯的直径。
进一步，所述上部桩芯的长度比所述下部桩芯的长度长。
进一步，所述上部桩芯的长度比所述下部桩芯的长度短。
进一步，所述上部桩芯的长度与所述下部桩芯的长度相等。
进一步，所述上部桩芯和下部桩芯一次成型并且固定连接在一起。
进一步，所述上部螺纹桩螺纹是上部桩芯的外螺纹；所述下部螺纹桩螺纹是所述下部桩芯的外螺纹。
变径全螺纹桩成桩工法：第一，采用大扭矩螺旋钻机，使变径全螺纹桩钻具顺时针旋转，同步钻进至设计桩底标高；第二，当桩孔形成全螺纹桩孔并到达设计桩底标高后，钻具逆时针旋转并同步提钻，同时利用混凝土传送泵，连续泵送混凝土，从而形成下部桩芯直径基本等于钻具芯杆直径和下部桩身直径基本等于钻具螺旋段外径的下部螺纹桩体；第三，当钻具提升至设计变径处时，从钻具上弹出至少一个伸缩凸块，同时钻具由逆时针旋转变为顺时针旋转，并提升钻具，其中弹出的至少一个伸缩凸块在圆柱桩孔上形成至少一道螺纹，其中螺纹厚度基本等于伸缩凸块部分厚度，嵌入土体深度基本等于凸块长度；第四，顺时针旋转提钻的同时利用混凝土传送泵，连续泵送混凝土形成上部桩芯直径基本等同于钻具螺旋段外径的螺纹桩体。
混凝土浇灌完毕后，可插入制作好钢筋笼，从而形成钢筋混凝土变径全螺纹桩。
所述工法第三步中的凸块是钻具芯杆上弹出的伸缩滑块。
所述工法第三步中的凸块是固定连接在钻具螺纹上的凸起
本发明的有益效果：该一种变径全螺纹桩及其成桩工法将不同直径的桩芯固定在一起，并在桩芯上一次成型有外螺纹，使得该一种变径全螺纹桩及其成桩工法最大限度的提高了灌注桩的承载力，并且其成桩工艺简单、成桩速度快；挤土成桩时出土少，造价低廉、节能环保，适合在建筑工程领域推广。根据计算以及实践，螺纹桩螺片达到一定厚度，桩受力状态下螺片不被破坏时，桩螺片嵌入土体深度与螺纹桩承载力成正比关系，因此本发明相比较浅螺纹桩在节约混凝土用量的同时可以提供更大桩承载力。
附图说明
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明钻具结构示意图；
图中：1、上部螺纹桩螺纹，2、上部桩芯，3、下部桩芯，4、下部螺纹桩螺纹，5、伸缩滑块，6、凸起，7、钻具。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示：一种变径全螺纹桩及其成桩工法，包括上部桩芯2，上部桩芯2下端连接有下部桩芯3，所述上部桩芯2和所述下部桩芯3一次成型并且固定连接在一起。在上部桩芯2外表面一次成型有上部螺纹桩螺纹1，在下部桩芯3外表面一次成型有下部螺纹桩螺纹4。所述上部螺纹桩螺纹1和上部桩芯2组成上部桩身，所述下部桩芯3和下部螺纹桩螺纹4组成下部桩身。所述下部桩身的截面直径不小于所述上部桩芯2的截面直径。所述上部桩芯2的长度可以比下部桩芯3的长度长，也可以比下部桩芯3的长度短，又可以与下部桩芯3的长度相等。即变径全螺纹桩的上部桩芯2和下部桩芯3的长度比例可按照附加应力对桩身的强度要求任意调节。附属在上部桩芯2上的上部螺纹桩螺纹1是外螺纹；附属在下部桩芯3上的下部螺纹桩螺纹4是外螺纹。
成桩工法：首先，采用大扭矩螺旋钻机，使变径全螺纹桩钻具顺时针旋转，同步钻进至设计桩底标高，其中钻具旋转一圈，钻进深度为一个螺片间距；其次，当桩孔形成全螺纹桩孔后，并到达设计桩底标高，钻具逆时针旋转并同步提钻，其中钻具旋转一圈，提升一个螺片间距，同时利用混凝土传送泵连续泵送混凝土，从而形成下部桩芯直径基本等于钻具芯杆直径和下部桩身直径基本等于钻具螺旋段外径的下部螺纹桩体；然后，当钻具提升至设计变径处时，从钻具上弹出至少一个伸缩凸块，同时钻具由逆时针旋转变为顺时针旋转，并提升钻具，从而将第一步顺时针旋转时形成的螺纹桩孔扫螺，钻具将钻具螺片与螺纹桩孔螺丝咬合的土体剪切破坏，螺片间充满剪切下的土体，从而形成直径为钻具外径的圆柱桩孔，其中弹出的至少一个伸缩凸块在圆柱桩孔上形成至少一道螺纹，其中螺纹厚度基本等于伸缩凸块分厚度，嵌入土体深度基本等于凸块长度，或者在钻具外螺纹上固定至少一个凸出部分，从而使得上部螺纹桩螺纹厚度基本等于凸出部分厚度，嵌入土体深度基本等于凸出凸块长度；最后，顺时针旋转提钻的同时利用混凝土传送泵连续泵送混凝土，形成上部桩芯直径基本等同于钻具螺旋段外径的螺纹桩体。混凝土浇灌完毕后可插入制作好钢筋笼，从而形成钢筋混凝土变径全螺纹桩。其中，经推算以及实践证实，当钻具下部固定一个或多个凸起部分时，下部桩身直径略大于或基本等同于钻具螺旋段外径。所形成变径全螺纹桩下部桩身直径不小于上部桩芯直径，并且上部桩芯直径等基本同于钻具螺旋段不含凸起或伸缩滑块部分直径。
变径全螺纹桩克服了国内外各种螺旋异形桩的问题和不足，提供了一种桩轴向截面构造，依据桩身附加应力上大下小的规则，分为上粗下细两部分的全螺纹异形桩。相比传统的灌注桩以及各类现有螺旋异形桩，提高了1-2倍承载力，混凝土用量减少了30％，有效提高了工作效率，节约资源。
相比较传统灌注桩与桩侧土体摩擦结合方式，全螺丝桩与桩侧土体螺丝咬合方式可以提高1-5倍的承载力。并且起不仅解决了传统全螺纹桩虽桩体与土体咬合方式为螺纹式咬合，大大的提高了土体承载力，但因芯杆截面积(桩体实际受力截面)小导致由桩破坏而无法真正提高桩承载力的问题。上部增大直径的螺纹桩体完全满足了上大下小的桩附加应力对桩体受力强度要求，并克服了螺杆桩(半螺纹桩)，上部直杆段桩体，虽然加大了桩受力截面积，满足了附加应力对桩身强度的要求，但桩身直杆段，相比较传统灌注桩没有提升承载力的难题，在减少混凝土用量的同时，极大的提高了桩的承载力。本桩型不仅适用于建筑工程领域，还适用于桥梁铁路建设等基础工程领域。

Claims (7)

1.一种变径全螺纹桩，其特征在于：包括上部桩芯(2)，所述上部桩芯(2)一端连接有下部桩芯(3)；在所述上部桩芯(2)上一次成型有上部螺纹桩螺纹(1)，在所述下部桩芯(3)上一次成型有下部螺纹桩螺纹(4)；所述上部螺纹桩螺纹(1)和上部桩芯(2)组成上部桩身；所述下部桩芯(3)和下部螺纹桩螺纹(4)组成下部桩身；其中，所述下部桩身的直径不小于所述上部桩芯(2)的直径；所述上部桩芯(2)和下部桩芯(3)一次成型并且固定连接在一起；所述上部螺纹桩螺纹(1)是所述上部桩芯(2)的外螺纹；所述下部螺纹桩螺纹(4)是所述下部桩芯(3)的外螺纹；所述上部螺纹桩螺纹(1)与所述下部螺纹桩螺纹(4)方向相反；所述变径全螺纹桩为桩身外径上大下小的全螺纹桩型。
2.根据权利要求1所述的一种变径全螺纹桩法，其特征在于：所述上部桩芯(2)的长度比所述下部桩芯(3)的长度长。
3.根据权利要求1所述的一种变径全螺纹桩，其特征在于：所述上部桩芯(2)的长度比所述下部桩芯(3)的长度短。
4.根据权利要求1所述的一种变径全螺纹桩，其特征在于：所述上部桩芯(2)的长度与所述下部桩芯(3)的长度相同。
5.一种变径全螺纹桩的成桩工法，其特征在于:
1)采用大扭矩螺旋钻机，使变径全螺纹桩钻具顺时针旋转，同步钻进至设计桩底标高；
2)当桩孔形成全螺纹桩孔后并到达设计桩底标高后，逆时针同步提钻，同时利用混凝土传送泵连续泵送混凝土，从而形成下部桩芯直径基本等于钻具芯杆直径和下部桩身直径基本等于钻具螺旋段外径的下部螺纹桩体；
3)当钻具提升至设计变径处时，从钻具上弹出至少一个凸块，同时钻具由逆时针旋转变为顺时针旋转，并提升钻具，其中弹出的至少一个凸块在圆柱桩孔上形成至少一道螺纹，其中螺纹厚度基本等于凸块的厚度，嵌入土体深度基本等于凸块长度；
4)顺时针旋转提钻的同时利用混凝土传送泵连续泵送混凝土，形成上部桩芯直径基本等同于钻具螺旋段外径的螺纹桩体。
6.根据权利要求5所述的一种变径全螺纹桩的成桩工法，其特征在于：所述工法第三步中的凸块是钻具芯杆上弹出的伸缩滑块。
7.根据权利要求5所述的一种变径全螺纹桩的成桩工法，其特征在于：所述工法第三步中的凸块是固定连接在钻具螺纹上的凸起。
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