CN109056713A - 一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法，它是由桩体和增锚变形装置构成；其中桩体由钢制桩身、锥形桩尖、增锚变形孔、滑轨、T型钢加劲板和防护桩帽组成，增锚变形孔为桩身设置的若干个矩形开孔，为增锚变形装置提供变形通道，T型钢加劲板焊接在增锚变形孔两侧提高桩体强度；所述的增锚变形装置由上转轴、下滑轴、转动臂、连接盒、连接轴承、加强帽、滑动螺纹套筒和螺纹杆组成，在桩体贯入地面后，转动螺纹杆带动滑动螺纹套筒向上运动，通过各轴承和转动臂的传动作用，将连接盒和加强帽挤入桩周土体，增强桩体抗拔力。本发明解决现有抗拔桩桩身强度较低、抗拔力不足和施工复杂的缺陷，应用前景广阔。

Description

一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法

技术领域

本发明公布了一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法，特别适用于地下停车场、地下室等地下水位较高、浮力较大的地下建筑工程。

背景技术

随着国家经济建设的发展，城市化水平不断推进，越来越多的人口流向城市，住房需求较大。高层住宅具有节约土地，可增加住房和居住人口的优点，近年来发展迅速。为节约用地、缓解交通压力、压缩使用空间，所有的高层住宅都会修建面积较大的地下停车场、地下室等附属结构，当地下结构低于周围土壤水位时，结构会承受巨大的浮力，需要设置抗拔桩来维持结构稳定性。

目前抗拔桩常用的施工方法有钻孔灌注桩法、预应力空心管桩法等。钻孔灌注桩采用人工挖孔或机械挖孔方法，在地下水位较高时，易塌孔，因此施工风险较大，且桩体灌注后整体性较差，抗拔力较低。预应力空心管桩采用离心方法制成，承载力较强，但是其表面光滑，摩擦力较小，还需进行混凝土二次填心工作，目前预应力管桩慢慢的被当做临时抗拔桩使用。鉴于上述抗拔桩在实际使用过程中暴露出抗拔力和锚固力不足、桩体强度较小、施工工序繁琐等问题，许多专家学者也提出了改进方法。

在本发明之前，申请号为2018102205165的发明公布了一种抗拔桩及其制作方法，其特征是在桩体设置环箍和铲片，二者通过安装部铰接在一起，铲片相对桩体倾斜设置，在抗拔桩插入地面后，提高抗拔桩的承载力。虽然铲片可以增加水平方向的契合作用，但是铲片与桩体是铰接，铲片张开度无法保证，极易被土体挤压导致无法张开，使抗拔效果打折。

申请号为2016110729799的发明公布了一种整体式内凸起空心抗拔桩及其制备方法，其特征是在原有钢筋笼上设置C型钢筋，C型钢筋两端爪子向钢筋笼内侧伸出，浇筑混凝土并离心后，在空心桩内壁形成凸起点。此发明可增强填芯混凝土与桩体粘结性能，从而提高桩身强度，但是抗拔桩主要功能是提供抗拔力，桩体粘结强度的增加，无法提高桩体摩擦力。

针对上述发明和技术方案在增加桩体强度、提高抗拔锚固力和简化施工方案等方面存在的不足，需要发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩，在保证桩体强度的同时增加桩体锚固力，提供足够抗拔力，同时具备施工简便、保证施工安全的优点。

发明内容

本发明针对现有抗拔桩存在的缺陷，提供一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法，解决抗拔桩的桩体强度不足、抗拔力较小和施工复杂等问题，可用于地下停车场、地下室等地下水位较高、浮力较大的地下建筑工程。

本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的构造是：由桩体和增锚变形装置构成，其特征在于，所述的桩体由钢制桩身、锥形桩尖、增锚变形孔、滑轨、T型钢加劲板和防护桩帽组成，所述的增锚变形装置由上转轴、下滑轴、转动臂、连接盒、连接轴承、加强帽、滑动螺纹套筒和螺纹杆组成。

所述的钢制桩身是由低碳钢制成的中空厚壁圆柱体，桩身上设有若干个矩形增锚变形孔，用于安装增锚变形装置，钢制桩身外表面经粗糙处理，凹凸不平，增大与土体摩擦力，并喷涂防锈蚀耐磨材料，钢制桩身下部有螺纹可与锥形桩尖相连接；所述的锥形桩尖为低碳钢制成的桩尖，具有挤土和防护功能，保证桩身顺利压入土体，保护桩体结构完整性，锥形桩尖上部螺纹与钢制桩身咬合连接，可根据土层坚硬程度更换不同尖锐度的锥形桩尖；所述的增锚变形孔为钢制桩身上的矩形开孔，可根据工程需要设置若干个增锚变形孔，开孔侧壁设有滑轨；所述的滑轨为增锚变形孔的侧壁开孔，为下滑轴提供滑动的轨道；所述的T型钢加劲板为普通T型钢，焊接在钢制桩身内侧壁增锚变形孔两侧，起到加固桩身和提高灌注混凝土粘结强度的作用；所述的防护桩帽在钢制桩身上部，防护桩帽上层为厚钢板，下层为橡胶垫层，保护桩体在贯入过程中不被外力损坏，减缓冲击。

所述的上转轴为钢制轴承，表面光滑，安装固定在增锚变形孔上侧，仅能转动不可滑动；所述的下滑轴为钢制轴承，表面光滑，安装固定在滑动螺纹套筒的两侧，轴承两端嵌入滑轨内，可随滑动螺纹套筒沿滑轨向上运动，带动增锚变形装置变形；所述的转动臂为钢制转动连接臂，两端有圆形开孔与轴承相连，每个增锚变形装置有四个转动臂，上转轴连接两只转动臂，下滑轴连接两只转动臂；所述的连接盒为钢板制成具有开口的盒子，内部安装有两只连接轴承，轴承连接转动臂，连接盒外侧安装有加强帽；所述的连接轴承为连接盒内的固定轴承，两端嵌入连接盒内，轴承仅可发生转动；所述的加强帽为三棱柱型合金挤压头，安装在连接盒外侧，外表面设有倒刺，在滑动螺纹套筒竖向挤压作用下，经过转动臂传动作用，可横向移动刺入土体，为增锚变形装置提供足够的锚固力和抗拔力；所述的滑动螺纹套筒为长方体钢块，两侧与下滑轴相连，中央有圆形开口，开口内设置螺纹；所述的螺纹杆为表面设置外螺纹的实心钢杆，两头加粗卡在钢制桩身内部，螺纹杆可在外力作用下转动，螺纹杆穿过滑动螺纹套筒，并与套筒内的螺纹咬合，螺纹杆转动时带动滑动螺纹套筒向上运动。

本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法，具体包括以下步骤：

（1）将锥形桩尖与钢制桩身相连接，上部安装防护桩帽，采用静力压桩或重锤夯击方式将桩体贯入土层；

（2）揭开防护桩帽，利用专用扭矩扳手转动螺纹杆，螺纹杆带动滑动螺纹套筒向上运动，经转动臂的传动作用，推动连接盒和加强帽横向运动，将增锚变形装置挤压至桩周土体内；

（3）在空心桩体内浇筑混凝土并振捣，浇筑完毕后，上部用防护桩帽封堵，施工完成。

本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩，通过T型加劲板提高桩体强度和灌注混凝土的粘结完整性，通过增锚变形装置解决普通抗拔桩抗拔力不足的问题，其优点为：

（1）在钢制桩身上焊接T型加劲板，提高桩体结构的稳定性，增大与混凝土粘结面积，提高桩体结构刚度和强度；

（2）挤压变形装置，结构简便，传动转动明确，加强帽硬度高尖锐度大，可便于挤入土体内；

（3）挤压变形装置在施工前位于钻体内，待桩体贯入土层后通过转动螺纹杆将挤压变形装置挤入到桩周土体内，且贯入量较大，增加了桩体锚固力和抗拔力；

（4）工序简化、施工安全简便，适应性强。

附图说明

图1为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩结构示意图。

图2为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩未贯入土层前桩体截面图。

图3为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的增锚变形装置图。

图4为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的滑动螺纹套筒左视图。

图5为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的滑动螺纹套筒俯视图。

图6为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的连接盒截面图。

图7为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩贯入土层示意图。

图8为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩增锚变形装置伸展示意图。

图9为本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩施工完成示意图。

图例说明：1-桩体；2-增锚变形装置；11-钢制桩身；12-锥形桩尖身；13-增锚变形孔；14-滑轨；15-T型钢加劲板身；16-防护桩帽；21-上转轴；22-下滑轴；23-转动臂；24-连接盒；25-连接轴承；26-加强帽；27-滑动螺纹套筒；28-螺纹杆；3-土体；4-混凝土。

具体实施方式

本发明提供了一种新型钢构增锚灌注抗拔桩，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。

如图1所示，本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩，主要由桩体1和增锚变形装置2构成，桩体1由钢制桩身11、锥形桩尖12、增锚变形孔13、滑轨14、T型钢加劲板15和防护桩帽16组成，增锚变形装置2由上转轴21、下滑轴22、转动臂23、连接盒24、连接轴承25、加强帽26、滑动螺纹套筒27和螺纹杆28组成。

所述的钢制桩身11是由低碳钢制成的中空厚壁圆柱体，桩身上设有若干个矩形增锚变形孔13，用于安装增锚变形装置，钢制桩身11外表面经粗糙处理，凹凸不平，增大与土体摩擦力，并喷涂防锈蚀耐磨材料，钢制桩身11下部有螺纹可与锥形桩尖12相连接；所述的锥形桩尖12为低碳钢制成的桩尖，具有挤土和防护功能，保证桩身顺利压入土体，保护桩体结构完整性，锥形桩尖12上部螺纹与钢制桩身11咬合连接，可根据土层坚硬程度更换不同尖锐度的锥形桩尖12；所述的增锚变形孔13为钢制桩身11上的矩形开孔，可根据工程需要设置若干个增锚变形孔13，开孔侧壁设有滑轨14；所述的滑轨14为增锚变形孔13的侧壁开孔，为下滑轴22提供滑动的轨道；所述的T型钢加劲板15为普通T型钢，焊接在钢制桩身11内侧壁增锚变形孔13两侧，起到加固桩身和提高灌注混凝土粘结强度的作用；所述的防护桩帽16在钢制桩身11上部，防护桩帽16上层为厚钢板，下层为橡胶垫层，保护桩体在贯入过程中不被外力损坏，减缓冲击。

所述的上转轴21为钢制轴承，表面光滑，安装固定在增锚变形孔13上侧，仅能转动不可滑动；所述的下滑轴22为钢制轴承，表面光滑，安装固定在滑动螺纹套筒27的两侧，轴承两端嵌入滑轨14内，可随滑动螺纹套筒27沿滑轨14向上运动，带动增锚变形装置2变形；所述的转动臂23为钢制转动连接臂，两端有圆形开孔与轴承相连，每个增锚变形装置2有四个转动臂23，上转轴21连接两只转动臂23，下滑轴22连接两只转动臂23；所述的连接盒24为钢板制成具有开口的盒子，内部安装有两只连接轴承25，轴承连接转动臂23，连接盒24外侧安装有加强帽26；所述的连接轴承25为连接盒内的固定轴承，两端嵌入连接盒内，轴承仅可发生转动；所述的加强帽26为三棱柱型合金挤压头，安装在连接盒24外侧，外表面设有倒刺，在滑动螺纹套筒27竖向挤压作用下，经过转动臂23传动作用，可横向移动刺入土体，为增锚变形装置提供足够的锚固力和抗拔力；所述的滑动螺纹套筒27为长方体钢块，两侧与下滑轴22相连，中央有圆形开口，开口内设置螺纹；所述的螺纹杆28为表面设置外螺纹的实心钢杆，两头加粗卡在钢制桩身11内部，螺纹杆28可在外力作用下转动，螺纹杆28穿过滑动螺纹套筒27，并与套筒内的螺纹咬合，螺纹杆28转动时带动滑动螺纹套筒27向上运动。

本发明一种新型钢构增锚灌注抗拔桩及其施工方法，具体包括以下步骤：

（1）将锥形桩尖12与钢制桩身11相连接，上部安装防护桩帽16，采用静力压桩或重锤夯击方式将桩体贯入土层；

（2）揭开防护桩帽16，利用专用扭矩扳手转动螺纹杆28，螺纹杆带动滑动螺纹套筒27向上运动，经转动臂23的传动作用，推动连接盒24和加强帽26横向运动，将增锚变形装置2挤压至桩周土体内；

（3）在空心桩体内浇筑混凝土并振捣，浇筑完毕后，上部用防护桩帽16封堵，施工完成。

Claims (2)

1.一种新型钢构增锚灌注抗拔桩，其特征在于，它由桩体和增锚变形装置构成；所述的桩体由钢制桩身、锥形桩尖、增锚变形孔、滑轨、T型钢加劲板和防护桩帽组成，其中，增锚变形孔为桩身设置的若干个矩形开孔，为增锚变形装置提供变形通道，T型钢加劲板焊接在增锚变形孔两侧，提高桩体强度；所述的增锚变形装置由上转轴、下滑轴、转动臂、连接盒、连接轴承、加强帽、滑动螺纹套筒和螺纹杆组成，其中，下滑轴固定在滑动螺纹套筒的两侧，轴承两端嵌入滑轨内，可随滑动螺纹套筒沿滑轨向上运动，上转轴和下滑轴通过转动臂与连接盒内的连接轴承相接，通过轴承和转动臂的传动作用，将连接盒和加强帽挤入桩周土体，增强桩体抗拔力。

2.如权利要求1所述的一种新型钢构增锚灌注抗拔桩的施工方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

（1）将锥形桩尖与钢制桩身相连接，上部安装防护桩帽，采用静力压桩或重锤夯击方式将桩体贯入土层；

（2）揭开防护桩帽，利用专用扭矩扳手转动螺纹杆，螺纹杆带动滑动螺纹套筒向上运动，经转动臂的传动作用，推动连接盒和加强帽横向运动，将增锚变形装置挤压至桩周土体内；

（3）在空心桩体内浇筑混凝土并振捣，浇筑完毕后，上部用防护桩帽16封堵，施工完成。