CN105544538A - 一种自锁型管式地桩及埋设方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种自锁型管式地桩及埋设方法，地桩内设有用于容纳立柱的中空腔体，地桩顶部开放，地桩的上部设有变形段，下部设有约束段，地桩底部封闭并设有桩头，在变形段设有至少一个开放槽。所述的地桩采用金属或纤维增强复合材料。把地桩打入土体中，地桩上部变形段在土壤侧压力下向内收缩，形成上小下大自锁结构；在地桩内插入立柱，地桩上部腔体向内收缩将立柱锁紧；或者在地桩的顶端连接抱箍，过抱箍与上部构件物连接；或者地桩通过捆绑直接与上部构件物连接。通过采用变形段与约束段配合的结构，使安装较为简便，由于变形段的变形结构，对土体实现自锁，并能够对立柱实现锁定。纤维增强复合材料的地桩无锈蚀,工作寿命长。

Description

一种自锁型管式地桩及埋设方法

技术领域

本发明涉及土木工程的地桩领域，特别是一种用于支承轻型支架，例如太阳能电池板支架的自锁型管式地桩及埋设方法。

背景技术

早期的地桩系树木或竹子做成,一部分插入土体，一部分外露。插入部分起固定作用，外露部分用于固定其他结构。用于固定篱笆、阻挡滑坡、绑系缆绳、支撑上部结构等。近代的地桩用机器打入土壤，或者在地上挖井，灌注混凝土成桩。

本项专利所涉及的地桩，是一种小型桩体，用于太阳能电站。其作用是在松软沙质土上固定太阳能电池板的支架。因为我国大部份地区的土层干燥，有些地方含沙量多，适合打桩固定。其桩体大约1米长，0.07m直径。因此有两种传统的方法成桩，其一是挖坑填充混凝土，成本大约每个桩300元，这是目前最可靠、最成熟的地桩固定技术，其特点是成本高，完全人工操作，工序复杂；其二是钢质螺旋桩，用机械将带有翼形螺旋外缘的钢桩旋入土地中。其螺旋体在开始起到钻头作用，旋入后，起到抗拔作用，与土体有较强的交联结合，其成本是100元/个。因此，钢桩较混凝土桩，从经济性、以及安装制作的简易性考虑，具有明显的替代性的优势。但是，该结构存在使用较为麻烦的问题，尤其是桩与立柱的连接方式通常采用焊接或螺纹连接，施工效率较低。而且由于西北地区土地盐碱化，南方土壤潮湿，钢桩很快锈蚀，因此亟需一种安装简易、成本依旧比混凝土桩低、并且能抵抗腐蚀的地桩技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种自锁型管式地桩，能够方便地固定立柱，并能快速地安装，并能够起到抗拔、固定的作用，在优选的方案中，能够有较高耐腐蚀性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自锁型管式地桩，地桩内设有中空腔体，地桩顶部开放，地桩的上部设有变形段，下部设有约束段，地桩底部封闭并设有桩头，在变形段设有至少一个开放槽。

所述的开放槽为穿透变形段外壁，顶端开放的槽。

所述的桩头为锥形、“一”字形、“十”字形或螺旋锥形。

在约束段的外壁设有螺旋片。

在约束段的外壁设有沿螺旋状布置的多个防退片，防退片向地桩顶部的方向倾斜。

在地桩的顶部侧壁还设有通孔。

在约束段的内壁还设有楔台，楔台与立柱端头的锥形头成楔紧配合。

在变形段的内壁设有多个成倒钩的锁紧片。

所述的锁紧片凸起于内壁的高度，从上到下逐渐变高，以使变形段在变形后，锁紧片均与立柱的外壁接触；

所述的锁紧片从上到下沿着螺旋分布。

所述的地桩采用金属或纤维增强复合材料。

一种采用上述的自锁型管式地桩的埋设方法，包括以下步骤：

一、把地桩打入土体中，地桩上部变形段在土壤侧压力下向内收缩，形成上小下大自锁结构；

二、在地桩内插入立柱，地桩上部腔体向内收缩将立柱锁紧；

或者在地桩的顶端连接抱箍，通过抱箍与上部构件物连接；

或者地桩通过捆绑直接与上部构件物连接；

通过以上方式实现地桩的埋设。

本发明的原理为：由于开放槽结构的存在，当变形段受到外部压力，会向内变形，以夹持住立柱，并由于自身的变形，形成上部直径小，下部直径较大的结构，从而实现较高的抗拔力。

本发明提供的一种一种自锁型管式地桩及埋设方法，通过采用变形段与约束段配合的结构，使安装较为简便，由于变形段的变形结构，对土体实现自锁，并能够对立柱实现锁定。本发明的抗拔力较大，经测试，对于直径70mm地桩，其抗拔力能够达到10kN，能满足太阳能电站支架的支承需求。在优选的方案中，采用纤维增强复合材料制作的地桩，例如采用玻璃纤维地桩，具有不生锈，抗腐蚀能力强，在西北盐碱地区，以及南方潮湿地区使用时，具有使用寿命长的优势。采用纤维增强复合材料的地桩，较之混凝土桩，其成本低，且安装简便，桩体可以工业化机器大批量生产；较之钢质螺旋桩，具有防腐、抗锈蚀作用。本发明的纤维增强复合材料地桩,每个成本在130~150元左右,比混凝土桩便宜.其成本虽然比钢桩高,但是考虑到无锈蚀特性,其工作寿命长,从整个服役期的经济性以及后期维护费用的角度考虑,本发明具有经济性优势。而且采用纤维增强复合材料的地桩多采用模具制作，能够根据不同的岩土地质特点采用不同的模具，从而降低加工成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明使用时的整体结构示意图。

图2为本发明的立体结构示意图。

图3为本发明在土体内时的立体结构示意图。

图4为本发明优选结构的剖视示意图。

图5为本发明优选结构锁定立柱时的剖视示意图。

图6为本发明另一优选结构的示意图。

图7为本发明另一优选结构的示意图。

图8为本发明桩头优选结构的仰视示意图。

图9为本发明桩头优选结构的仰视示意图。

图10为本发明桩头优选结构的仰视示意图。

图中：地桩1，变形片101，开放槽102，桩头103，楔台104，锁紧片105，通孔106，螺旋片107，防退片108，立柱2，锥形头201，支架3，太阳能电池板4，土体5，变形段B，约束段C。

具体实施方式

如图2、3中，一种自锁型管式地桩，地桩1内设有中空腔体，在部分时候，这个中空腔体内设有立柱2；或者地桩1的顶端，直接与抱箍连接，抱箍直接或通过立柱与上层的支架3连接。

地桩1顶部开放，地桩1的上部设有变形段B，下部设有约束段C，地桩1底部封闭并设有桩头103，在变形段B设有至少一个开放槽102。优选的，本例中的开放槽102为沿着轴向槽。当受到外部压力，开放槽102的宽度变小，从而使变形段B的直径缩小，形成自锁结构。施工时用人力或机械，采用冲击力或静压力，把地桩1打入土体5中，其上部变形段B在土壤侧压力下向内收缩，形成上小下大自锁结构。立柱2插入地桩1内，并由地桩1锁定，对于土体侧压力较小的情况，或者配合设置在变形段B之外的套环结构的抱箍、套管的锁定结构，或者直接以捆绑方式与立柱2连接。将立柱2与支架3固定连接，然后将太阳能电池板4安装在支架3上，如图1中所示。

优选的方案中，所述的地桩1采用金属或纤维增强复合材料。纤维增强复合材料为纤维和树脂胶液固化而成的材料，例如玻璃纤维材料。树脂胶液指已经添加固化剂旳树脂。胶液中也可含有诱发剂、促进剂、或增韧剂。胶液与纤维按重量计算的比例如下：胶液15%至40%；纤维60%至85%。

如图2中，所述的开放槽102为穿透变形段B外壁，顶端开放的槽。优选的设置3-4个。

优选的方案如图2、8~10中，所述的桩头103为锥形、“一”字形、“十”字形或螺旋锥形。由此结构，便于钻进，例如锥形或螺旋锥形的桩头103，螺旋锥形的桩头103还具有提高抗拔力的效果。或者便于抵受一个或两个方向的受力。例如“一”字形、“十”字形的桩头103。

优选的方案如图6中，在约束段C的外壁设有螺旋片107，由此结构，对于砂质土体或工机械设备较少的施工场合，便于钻进，并能够提高抗拔力。

优选的方案如图7中，在约束段C的外壁设有沿螺旋状布置的多个防退片108，防退片108向地桩1顶部的方向倾斜。由此结构，进一步提高地桩1的抗拔力。

优选的方案如图6、7中，在地桩1的顶部侧壁还设有通孔106。由此结构，便于采用工具，例如以钢筋穿入，来转动地桩1。

优选的方案如图4、5中，在约束段C的内壁还设有楔台104，楔台104与立柱2端头的锥形头201成楔紧配合。由此结构，便于固定立柱2的底端，避免立柱2在地桩1内摆动，以免影响支架3的牢固程度。

或者桩头103的内部为一个较小的锥度的盲孔，例如3°的锥度，相应的立柱2的底端也具有一个3°锥度的锥形头201，该结构虽然耗费材料相对较多，但是便于采用模具加工时的脱模操作。

优选的方案如图4、5中，在变形段B的内壁设有多个成倒钩的锁紧片105。由此结构，提高变形段B对立柱2的锁紧力，使立柱2不易被拔出。

优选的方案如图4、5中，所述的锁紧片105凸起于内壁的高度，从上到下逐渐变高，以使变形段B在变形后，锁紧片105均与立柱2的外壁接触。由此结构，进一步提高变形段B对立柱2的锁紧力。而且立柱2不易摆动，且立柱2与地桩1的同心度相对较高。

优选的方案如图4、5中，所述的锁紧片105从上到下沿着螺旋分布。对于采用纤维增强复合材料的方案，多采用拉挤生产线连续生产，该结构便于脱模，以方便制造。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明中记载的技术特征，在不冲突的前提下，能够互相组合使用，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自锁型管式地桩，其特征是：地桩（1）内设有中空腔体，地桩（1）顶部开放，地桩（1）的上部设有变形段（B），下部设有约束段（C），地桩（1）底部封闭并设有桩头（103），在变形段（B）设有至少一个开放槽（102）。

2.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：所述的开放槽（102）为穿透变形段（B）外壁，顶端开放的槽。

3.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：所述的桩头（103）为锥形、“一”字形、“十”字形或螺旋锥形。

4.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：在约束段（C）的外壁设有螺旋片（107）。

5.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：在约束段（C）的外壁设有沿螺旋状布置的多个防退片（108），防退片（108）向地桩（1）顶部的方向倾斜。

6.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：在约束段（C）的内壁还设有楔台（104），楔台（104）与立柱（2）端头的锥形头（201）成楔紧配合。

7.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：在变形段（B）的内壁设有多个成倒钩的锁紧片（105）。

8.根据权利要求7所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：所述的锁紧片（105）凸起于内壁的高度，从上到下逐渐变高，以使变形段（B）在变形后，锁紧片（105）均与立柱（2）的外壁接触；

所述的锁紧片（105）从上到下沿着螺旋分布。

9.根据权利要求1所述的一种自锁型管式地桩，其特征是：所述的地桩（1）采用金属或纤维增强复合材料。

10.一种采用权利要求1~9任一项所述的自锁型管式地桩的埋设方法，其特征是包括以下步骤：

一、把地桩（1）打入土体（5）中，地桩（1）上部变形段（B）在土壤侧压力下向内收缩，形成上小下大自锁结构；

二、在地桩（1）内插入立柱（2），地桩（1）上部腔体向内收缩将立柱（2）锁紧；

或者在地桩（1）的顶端连接抱箍，通过抱箍与上部构件物连接；

或者地桩（1）通过捆绑直接与上部构件物连接；

通过以上方式实现地桩的埋设。