CN107653875B - 一种钢管混凝土桩 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢管混凝土桩，包括外钢管、加载板和钻头，所述外钢管的顶部外壁设有外螺纹，底部内壁设有内螺纹；所述外钢管的外壁且位于所述外螺纹和所述内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片；所述外钢管的顶部外壁且位于所述外螺纹下方的位置固定焊接有固定环；所述外钢管的顶部通过外螺纹与所述加载板螺纹连接，同时所述加载板与所述固定环可拆卸地固定连接；所述外钢管内部中心固定有内钢管。本发明能够轻松地旋转地打入地面。

Description

一种钢管混凝土桩
技术领域
本发明涉及钢管混凝土桩。
背景技术
钢管混凝土桩是一种具有较高承载力、较高塑性、韧性、施工方便等特点的组合结构。目前，一般是先将混凝土灌入钢管内，再将整体锤击打入地面或者挖孔后再回填土，费时费力并容易出现回填土不够密实的情况，尤其当打桩发生偏斜时，调整或者取出更加麻烦。因此，如果设计合适、简单旋进式钢管混凝土桩，能极大地提高施工效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钢管混凝土桩，能够轻松地旋转地打入地面。
实现上述目的的技术方案是：
一种钢管混凝土桩，包括外钢管、加载板和钻头，其中，
所述外钢管的顶部外壁设有外螺纹，底部内壁设有内螺纹；
所述外钢管的外壁且位于所述外螺纹和所述内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片；
所述外钢管的顶部外壁且位于所述外螺纹下方的位置固定焊接有固定环；
所述外钢管的顶部通过外螺纹与所述加载板螺纹连接，同时所述加载板与所述固定环可拆卸地固定连接；
所述固定环沿环心等间距地开有三个弧形孔，每个所述弧形孔上开有限位螺母孔，该限位螺母孔将所述弧形孔分隔为旋进段和限位段；
所述加载板上开有用于承载钻杆的十字形通孔；
所述加载板底面边沿延伸有环形壁，该环形壁内设有与所述外螺纹契合的内螺纹；
所述环形壁底部沿环形方向等间距地设有三个与所述固定环的所述弧形孔一一对应的弧形块，每个所述弧形块的长度等于所述弧形孔的限位段的长度；
所述加载板与所述外钢管螺纹连接时，所述弧形块随所述加载板向下旋转而依次进入对应所述弧形孔的旋进段和限位段，所述弧形块与对应所述弧形孔的限位段契合以后在所述限位螺母孔中旋入限位螺母；
所述外钢管底部侧壁且位于所述内螺纹的位置开有多对水平的通孔；
所述外钢管的底端通过内螺纹螺纹连接所述钻头；
所述钻头侧壁开有多个水平的贯通孔，所述钻头与所述外钢管连接到位后，每个所述贯通孔连通一对所述通孔；
每个所述贯通孔以及与之相通的一对所述通孔之间贯穿一根紧固螺栓，该紧固螺栓两端螺纹连接紧固螺母；
所述外钢管内部中心固定有内钢管。
根据上述技术方案，利用螺纹叶片能有效减少阻力，同时有效保持整体的直线度，起到一定的稳定、导向作用。同时，利用固定环可拆卸连接的方式，加强紧固的同时进行有效限位，方便旋出钢管，因为螺纹连接方向和旋入地面时的旋转方向一致。钻头利用贯通孔和紧固螺栓的方式，简单并能有效地保持整体联动。限位螺母孔配合限位螺母，在钢管反向旋转时进行限位，防止加载板和外钢管之间脱落。
优选的，所述内钢管侧壁通过至少两个固定环座焊接连接所述外钢管的内壁；
所述内钢管侧壁开有多对钢筋插孔和多个混凝土孔，每对钢筋插孔穿过一根钢筋，该钢筋的两端焊接于所述外钢管的内壁；
所内钢管底端与所述钻头表面相触；
可以自所述外钢管顶部灌入现场制作的混凝土。
根据上述技术方案，通过内钢管及其连接方式的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。通过混凝土孔和钢筋插孔的设计，使得内钢管内外的混凝土连接为整体，加强强度。
优选的，所述外钢管的内壁沿水平圆形方向等间距地焊接有4列支撑杆组；
所述内钢管内壁沿水平圆形方向等间距地布置4块弧形板；
每列支撑杆组沿竖直方向等间距地焊接多根水平支撑杆；
每根所述水平支撑杆穿过并焊接于所述内钢管的侧壁，同时焊接于对应的所述弧形板的竖直的中心线上；
所述内钢管底端与所述钻头表面相触；
可以自所述外钢管顶部向所述内钢管内灌入回收的混凝土块和自密实混凝土；
可以自所述外钢管顶部向其内壁与所述内钢管外壁之间的空间灌入现场制作的混凝土。
根据上述技术方案，通过内钢管和支撑杆组的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。利用弧形板和支撑杆组的连接，起到加劲肋的作用，当钢管受到沿钢管颈向外力时，可以有效阻止钢管径向变形，加强强度的同时可以一定程度上减少钢管壁厚。同时，在内钢管内灌入回收的混凝土块，并利用自密实混凝土混合，实现回收混凝土的再生利用，有效降低成本。
优选的，所述钻头包括圆柱形钻头本体，
所述钻头本体的上部侧壁设有与所述外钢管的内螺纹相互契合的外螺纹，并且上部侧壁开有与所述外钢管的多对通孔一一对应的多个贯通孔；
所述钻头本体的下部侧壁沿圆周方向等间距地设有多个竖直的稳定翼；
所述钻头本体的底部中心设有由硬质合金材料制成的钻尖，环绕该钻尖环形阵列地设有四个切削刀翼，每个切削刀翼上设有多个切削齿；
所述钻头本体的底部边沿等间距地设有多个切削齿；
所述钻尖包括定位尖、四个边界棱和四个辅助切削刃；
所述定位尖位于中心位置，并且高于所述切削刀翼；
四个所述边界棱自所述定位尖延伸至所述钻尖底部边沿，并且环绕所述定位尖等间距分布；
每相邻两个所述边界棱之间形成内凹的界面，该内凹的界面中间位置固定有辅助切削刃。
根据上述技术方案，通过稳定翼的设计增加竖直稳定性，旋转时能有效导向。钻尖采用硬质合金材料能有效针对硬质土地。环形阵列布置的切削刀翼和切削齿使钻头头部保持环形结构，旋转时保持圆形轨迹，提高切削稳定性和掘进速度。定位尖起到定位中心的作用，同时配合内凹的界面，凸显与定位尖的距离，加强定位和导向作用。
优选的，所述加载板的上表面沿所述十字形通孔的边沿开设第一十字形凹槽；
所述钻头本体的顶部中心位置开有与所述十字形通孔一样尺寸的第二十字形凹槽；
钻杆的上部固定有与所述第一十字形凹槽契合的第一十字形凸块，钻杆的底端固定有与所述第二十字形凹槽契合的第二十字形凸块；
所述加载板上设有容钻杆顶部穿过的旋盖。
根据上述技术方案，通过上下凸块一起转动，提高加载板和钻头的上下协调性，使得打桩稳定。通过对上凸块直接限位的旋盖，对下凸块间接限位，防止钻杆上下窜动。
优选的，所述螺纹叶片的半径与所述固定环的半径相等；
所述螺纹叶片边沿开有锯齿状刃口，该锯齿状刃口以所述螺纹叶片所处的螺纹平面为准向下倾斜30度。
根据上述技术方案，通过将螺纹叶片的半径设计为固定环的半径，提升稳定性。通过设计向下倾斜30度的锯齿状刃口，提升挖掘速度，对硬质土层有一定作用。
优选的，所述外钢管的外壁表面涂有防锈涂层，所述防锈涂层的组合成分以及质量分数表示为：丙烯酸酯和苯乙烯共聚物90份，氯化石蜡2份，亚磷三苯酯2份，受阻胺光稳定剂1份，醋酸丁酯45份，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物25份。
根据上述技术方案，能有效提高钢管外壁的防锈和防腐蚀能力。
优选的，所述外钢管侧壁开有多个排气孔和溢出孔。
根据上述技术方案，通过外钢管侧壁开设的排气孔，能有效提高混凝土的密实度，通过溢出孔中砂浆的溢出度，初步判断密实度。
附图说明
图1是本发明的钢管混凝土桩的结构图；
图2是本发明中固定环的俯视图；
图3是本发明中加载板的俯视图；
图4是本发明中钻头和外钢管的连接图；
图5是本发明中钻头的结构图；
图6是本发明中钻头仰视图；
图7是本发明中一种内钢管的结构图；
图8是本发明中另一种内钢管的结构图；
图9是图8的俯视图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1至图9，本发明的钢管混凝土桩，包括外钢管1、加载板2、钻头3和内钢管。
外钢管1的顶部外壁设有外螺纹，底部内壁设有内螺纹。外钢管1的外壁且位于外螺纹和内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片5。利用螺纹叶片能有效减少阻力，同时有效保持整体的直线度，起到一定的稳定、导向作用。外钢管1的顶部外壁且位于外螺纹下方的位置固定焊接有固定环6。
螺纹叶片5的半径与固定环6的半径相等，提升稳定性。螺纹叶片5边沿开有锯齿状刃口，该锯齿状刃口以螺纹叶片5所处的螺纹平面为准向下倾斜30度，提升挖掘速度，对硬质土层有一定作用。
外钢管1的顶部通过外螺纹与加载板2螺纹连接，同时加载板2与固定环6可拆卸地固定连接。固定环可拆卸连接的方式，加强紧固的同时进行有效限位，方便旋出钢管，因为螺纹连接方向和旋入地面时的旋转方向一致。
固定环6沿环心等间距地开有三个弧形孔61，每个弧形孔61上开有限位螺母孔611，该限位螺母孔611将弧形孔61分隔为旋进段612和限位段613。加载板2上开有用于承载钻杆的十字形通孔21。加载板2底面边沿延伸有环形壁22，该环形壁22内设有与外螺纹契合的内螺纹。环形壁22底部沿环形方向等间距地设有三个与弧形孔61一一对应的弧形块，每个弧形块的长度等于限位段613的长度。
加载板2与外钢管1螺纹连接时，弧形块随加载板2向下旋转而依次进入对应弧形孔61的旋进段612和限位段613，弧形块与对应限位段613契合以后在限位螺母孔611中旋入限位螺母。
外钢管1底部侧壁且位于内螺纹的位置开有多对水平的通孔；外钢管1的底端通过内螺纹螺纹连接钻头3；钻头3侧壁开有多个水平的贯通孔，钻头3与外钢管1连接到位后，每个贯通孔连通一对通孔；每个贯通孔以及与之相通的一对通孔之间贯穿一根紧固螺栓31，该紧固螺栓31两端螺纹连接紧固螺母32。钻头3利用贯通孔和紧固螺栓的方式，简单并能有效地保持整体联动。限位螺母孔配合限位螺母，在钢管反向旋转时进行限位，防止加载板2和外钢管1之间脱落。
钻头4一般为圆锥状，为增加掘进和定位能力，本实施例中的钻头3包括圆柱形钻头本体33，钻头本体33的上部侧壁设有与外钢管1的内螺纹相互契合的外螺纹，并且上部侧壁开有与外钢管1的多对通孔一一对应的多个贯通孔；钻头本体33的下部侧壁沿圆周方向等间距地设有多个竖直的稳定翼34；钻头本体34的底部中心设有由硬质合金材料制成的钻尖35，环绕该钻尖35环形阵列地设有四个切削刀翼36，每个切削刀翼上设有多个切削齿361；钻头本体33的底部边沿等间距地设有多个切削齿；钻尖35包括定位尖351、四个边界棱352和四个辅助切削刃353；定位尖351位于中心位置，并且高于切削刀翼36；四个边界棱352自定位尖351延伸至钻尖35底部边沿，并且环绕定位尖351等间距分布；每相邻两个边界棱352之间形成内凹的界面，该内凹的界面中间位置固定有辅助切削刃353。通过稳定翼34的设计增加竖直稳定性，旋转时能有效导向。钻尖35采用硬质合金材料能有效针对硬质土地。环形阵列布置的切削刀翼36和切削齿使钻头头部保持环形结构，旋转时保持圆形轨迹，提高切削稳定性和掘进速度。定位尖351起到定位中心的作用，同时配合内凹的界面，凸显与定位尖的距离，加强定位和导向作用。
加载板2的上表面沿十字形通孔21的边沿开设第一十字形凹槽23；钻头本体33的顶部中心位置开有与十字形通孔21一样尺寸的第二十字形凹槽37；钻杆的上部固定有与第一十字形凹槽23契合的第一十字形凸块，钻杆的底端固定有与第二十字形凹槽37契合的第二十字形凸块；加载板2上设有容钻杆顶部穿过的旋盖24。通过上下凸块一起转动，提高加载板2和钻头3的上下协调性，使得打桩稳定。通过对上凸块直接限位的旋盖24，对下凸块间接限位，防止钻杆上下窜动。
外钢管1内部中心固定有内钢管。钻杆自各内钢管中心部分探入，避开各钢筋或者弧形板，所以一开始各钢筋横叉方向避开中心位置。
本发明的内钢管有两种结构，一种如图7所示：
内钢管4侧壁通过至少两个固定环座41焊接连接外钢管1的内壁；内钢管4侧壁开有多对钢筋插孔和多个混凝土孔42，每对钢筋插孔穿过一根钢筋43，该钢筋43的两端焊接于外钢管1的内壁；内钢管4底端与钻头3表面相触；可以自外钢管1顶部灌入现场制作的混凝土。通过内钢管及其连接方式的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。通过混凝土孔和钢筋插孔的设计，使得内钢管内外的混凝土连接为整体，加强强度。
另一种如图8、图9所示：
外钢管1的内壁沿水平圆形方向等间距地焊接有4列支撑杆组41’。内钢管4’内壁沿水平圆形方向等间距地布置4块弧形板42’。每列支撑杆组41’沿竖直方向等间距地焊接多根水平支撑杆；每根水平支撑杆穿过并焊接于内钢管4’的侧壁，同时焊接于对应的弧形板42’的竖直的中心线上；内钢管4’底端与钻头3表面相触；可以自外钢管1顶部向内钢管4’内灌入回收的混凝土块和自密实混凝土；可以自外钢管1顶部向其内壁与内钢管4’外壁之间的空间灌入现场制作的混凝土。通过内钢管4’和支撑杆组41’的设计，能够加强内外钢管之间的紧固度。利用弧形板42’和支撑杆组41’的连接，起到加劲肋的作用，当钢管受到沿钢管颈向外力时，可以有效阻止钢管径向变形，加强强度的同时可以一定程度上减少钢管壁厚。同时，在内钢管内灌入回收的混凝土块，并利用自密实混凝土混合，实现回收混凝土的再生利用，有效降低成本。
外钢管1的外壁表面涂有防锈涂层，防锈涂层的组合成分以及质量分数表示为：丙烯酸酯和苯乙烯共聚物90份，氯化石蜡2份，亚磷三苯酯2份，受阻胺光稳定剂1份，醋酸丁酯45份，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物25份。根能有效提高钢管外壁的防锈和防腐蚀能力。
外钢管1侧壁开有多个排气孔11和溢出孔12。通过排气孔11能有效提高混凝土的密实度，通过溢出孔12中砂浆的溢出度，初步判断密实度。
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (6)

1.一种钢管混凝土桩，其特征在于，包括外钢管、加载板和钻头，其中，
所述外钢管的顶部外壁设有外螺纹，底部内壁设有内螺纹；
所述外钢管的外壁且位于所述外螺纹和所述内螺纹之间的位置焊接有螺旋环绕的螺纹叶片；
所述外钢管的顶部外壁且位于所述外螺纹下方的位置固定焊接有固定环；
所述外钢管的顶部通过外螺纹与所述加载板螺纹连接，同时所述加载板与所述固定环可拆卸地固定连接；
所述固定环沿环心等间距地开有三个弧形孔，每个所述弧形孔上开有限位螺母孔，该限位螺母孔将所述弧形孔分隔为旋进段和限位段；
所述加载板上开有用于承载钻杆的十字形通孔；
所述加载板底面边沿延伸有环形壁，该环形壁内设有与所述外螺纹契合的内螺纹；
所述环形壁底部沿环形方向等间距地设有三个与所述固定环的所述弧形孔一一对应的弧形块，每个所述弧形块的长度等于所述弧形孔的限位段的长度；
所述加载板与所述外钢管螺纹连接时，所述弧形块随所述加载板向下旋转而依次进入对应所述弧形孔的旋进段和限位段，所述弧形块与对应所述弧形孔的限位段契合以后在所述限位螺母孔中旋入限位螺母；
所述外钢管底部侧壁且位于所述内螺纹的位置开有多对水平的通孔；
所述外钢管的底端通过内螺纹螺纹连接所述钻头；
所述钻头侧壁开有多个水平的贯通孔，所述钻头与所述外钢管连接到位后，每个所述贯通孔连通一对所述通孔；
每个所述贯通孔以及与之相通的一对所述通孔之间贯穿一根紧固螺栓，该紧固螺栓两端螺纹连接紧固螺母；
所述外钢管内部中心固定有内钢管；
所述内钢管侧壁通过至少两个固定环座焊接连接所述外钢管的内壁；
所述内钢管侧壁开有多对钢筋插孔和多个混凝土孔，每对钢筋插孔穿过一根钢筋，该钢筋的两端焊接于所述外钢管的内壁；
所述内钢管底端与所述钻头表面相触；
自所述外钢管顶部灌入现场制作的混凝土。
2.根据权利要求1所述的钢管混凝土桩，其特征在于，所述钻头包括圆柱形钻头本体，
所述钻头本体的上部侧壁设有与所述外钢管的内螺纹相互契合的外螺纹，并且上部侧壁开有与所述外钢管的多对通孔一一对应的多个贯通孔；
所述钻头本体的下部侧壁沿圆周方向等间距地设有多个竖直的稳定翼；
所述钻头本体的底部中心设有由硬质合金材料制成的钻尖，环绕该钻尖环形阵列地设有四个切削刀翼，每个切削刀翼上设有多个切削齿；
所述钻头本体的底部边沿等间距地设有多个切削齿；
所述钻尖包括定位尖、四个边界棱和四个辅助切削刃；
所述定位尖位于中心位置，并且高于所述切削刀翼；
四个所述边界棱自所述定位尖延伸至所述钻尖底部边沿，并且环绕所述定位尖等间距分布；
每相邻两个所述边界棱之间形成内凹的界面，该内凹的界面中间位置固定有辅助切削刃。
3.根据权利要求2所述的钢管混凝土桩，其特征在于，所述加载板的上表面沿所述十字形通孔的边沿开设第一十字形凹槽；
所述钻头本体的顶部中心位置开有与所述十字形通孔一样尺寸的第二十字形凹槽；
钻杆的上部固定有与所述第一十字形凹槽契合的第一十字形凸块，钻杆的底端固定有与所述第二十字形凹槽契合的第二十字形凸块；
所述加载板上设有容钻杆顶部穿过的旋盖。
4.根据权利要求3所述的钢管混凝土桩，其特征在于，
所述螺纹叶片的半径与所述固定环的半径相等；
所述螺纹叶片边沿开有锯齿状刃口，该锯齿状刃口以所述螺纹叶片所处的螺纹平面为准向下倾斜30度。
5.根据权利要求1所述的钢管混凝土桩，其特征在于，所述外钢管的外壁表面涂有防锈涂层，所述防锈涂层的组合成分以及质量分数表示为：丙烯酸酯和苯乙烯共聚物90份，氯化石蜡2份，亚磷三苯酯2份，受阻胺光稳定剂1份，醋酸丁酯45份，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸丁酯共聚物25份。
6.根据权利要求1所述的钢管混凝土桩，其特征在于，所述外钢管侧壁开有多个排气孔和溢出孔。
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