CN109972619B - 借地施力螺旋下桩装置及其下桩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及借地施力螺旋下桩装置及其下桩方法，包括桩本体和施力机构；所述桩本体包括水平截面均为环形的钢制外筒和混凝土桩体；所述钢质外筒的长度小于混凝土桩体的长度；所述钢制外筒外圆周面沿其长度方向设置有第一外螺纹，内圆周面沿其长度方向设置有内螺纹；所述混凝土桩体外圆周面设置有与内螺纹配合的第二外螺纹；所述筒形夹具由钢制外筒上端夹持所述钢制外筒，带动钢制外筒转动旋入地下，所述重力装置下压钢质外筒；无需进行捶打和静压，下桩的效果好，抓地牢固，速度快，管桩所受伤害小、直线性好。
Description
技术领域
本发明涉及借地施力螺旋下桩装置及其下桩方法，属于建筑材料与施工领域。
背景技术
上世纪60年代末，铁道部丰台桥梁工厂开始生产先张法预应力混凝土管桩（简称PC管桩），当时主要用于铁道桥梁工程的基础建设；70年代研制生产后张法预应力混凝土管桩。70年代以来，特别是在上海宝山钢铁厂建设中，大量使用了日本引进的钢管桩，不仅造价高，耐久性也差。为了适应港口建设发展的需要，1987年交通部三航局从日本全套引进预应力高强混凝土管桩（简称PHC管桩）生产线，PHC管桩的主要规格为椎600mm～椎1000mm.80年代后期，宁波浙东水泥制品有限公司与有关科研院所合作，针对我国沿海地区淤泥软弱地质的特点，通过对PC管桩的改造，开发了先张法预应力混凝土薄壁管桩（简称PTC管桩），PTC管桩的主要规格有椎300mm～椎600mm. 1989年～1992年，原国家建材局苏州混凝土水泥制品研究院和番禺市桥丰水泥制品有限公司根据我国的实际情况，通过对引进管桩生产线的消化吸收，自主开发了国产化的预应力高强混凝土管桩，1993年该项成果被原建设部列入全国重点推广项目。
现有的管桩一般采用打桩的方式或静压力的方式下桩，打桩的方式对管桩损害大，噪音大，不适合在城市施工；静压力的方式所需时间长，且静压机体积大，搬运不易。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供借地施力螺旋下桩装置及其下桩方法。该借地施力螺旋下桩装置及其下桩方法利用螺纹旋进原理，无需进行捶打和静压，下桩的效果好，抓地牢固，速度快，管桩所受伤害小、直线性好。
本发明的技术方案如下：
借地施力螺旋下桩装置，包括桩本体和施力机构；所述桩本体包括水平截面均为环形的钢制外筒和混凝土桩体；所述钢制外筒的长度小于混凝土桩体的长度；所述钢制外筒外圆周面沿其长度方向设置有第一外螺纹，内圆周面沿其长度方向设置有内螺纹；所述混凝土桩体外圆周面设置有与内螺纹配合的第二外螺纹；所述钢制外筒和混凝土桩体的下端面均设有切口；所述钢制外筒的切口切面向外倾斜以引导土壤向外；所述混凝土桩体的切口切面向内倾斜以引导土壤由混凝土桩体的桩芯空腔排出；所述施力机构包括用以夹持钢制外筒的筒形夹具、用于抱紧混凝土桩体的抱具以及重力装置；所述筒形夹具由钢制外筒上端夹持所述钢制外筒，带动钢制外筒转动旋入地下，所述重力装置下压钢制外筒。
其中，所述钢制外筒的上端面成连续凹凸状阶梯；所述筒形夹具下端开设有一环形夹持槽；所述环形夹持槽内底部为连续的凹凸状；所述钢制外筒上端嵌入所述环形夹持槽内与环形夹持槽内底部的连续凹凸契合；所述筒形夹具外圆周面设置有一齿圈，一齿轮与所述齿圈啮合；所述齿轮由一电机依次通过一扭力增大器和一可伸缩的驱动杆驱动转动；所述抱具包括一环箍在混凝土桩体外的环抱体；所述环抱体通过多根连杆固定在一外部固定支架上以防止混凝土桩体转动；所述固定支架通过液压系统自动升降；所述重力装置包括整体呈环形的下压体和配重块；所述下压体与筒形夹具上端配合；所述下压体下方均匀设置有多个金属滚轮；所述金属滚轮抵靠筒形夹具上端面，且在筒形夹具转动时被动滚动。
其中，所述齿轮上下两端分别向外延伸一环形体，上下环形体分别延伸至齿圈的上下两端外以止挡齿轮上下偏移。
一种下桩方法，采用所述的下桩装置，包括以下步骤：
步骤一：将钢制外筒竖直放置于打桩位置上，使用筒形夹具夹持第一个钢制外筒，电机依次通过扭力增大器和驱动杆驱动齿轮转动，齿轮驱动齿圈转动，齿轮带动筒形夹具转动，筒形夹具带动钢制外筒转动，进而第一个钢制外筒在第一外螺纹、内螺纹以及重力装置的共同作用下旋入地下；
步骤二：将混凝土桩体起吊竖起，插入钢制外筒内，抱具抱紧混凝土桩体防止其转动，电机驱动钢制外筒反转，由于重力装置经筒形夹具下压钢制外筒，因此钢制外筒无法旋出，只能做转动；钢制外筒此时已经与混凝土桩体螺纹配合，同时两者又存在相对转动，因此混凝土桩体被动的被旋入钢制外筒内，混凝土桩体不断下移挤压土壤，部分土壤从混凝土桩体的桩芯空腔排出；混凝土桩体即可不断下移至设计深度。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明利用螺纹旋进原理，无需进行捶打和静压，下桩的效果好，抓地牢固，速度快，管桩所受伤害小，管桩强度高。
2、本发明利用带有内外螺纹的钢制外筒首先旋入地下，由于钢制外筒的实体截面积小，因此旋入地下的阻力小。
3、本发明利用旋入地下的钢制外筒作为支撑和牵引器，一螺纹为引，使用抱具抱紧混凝土桩体使其不转动，而通过筒形夹具带动钢制外筒反向转动，同时限制钢制外筒的轴向位移，因此，钢制外筒限制上下轴向位移但能够转动，混凝土桩体限制转动但能够上下轴向位移，两者又是螺纹配合，因此钢制外筒的转动将转化为混凝土桩体的上下轴向位移，用该种方法使混凝土桩体被挤入地下，无需捶打和传统静压即可实现稳固、快速的下桩。
4、本发明最后钢制外筒与混凝土桩体均留在地下，其中钢制外筒位于混凝土桩体上部外周，如此，可以使混凝土桩体得到钢制外筒的支撑，不易倾斜，整个打桩过程中，混凝土桩体被钢制外筒引导，其竖直度能够很好的得到保障。
5、本发明的钢制外筒可以作为合适的接桩器，上下两根混凝土桩体同时旋入钢制外筒内，即可实现接桩，接桩方式简单、速度快、接桩效果好，牢固可靠。
附图说明
图1为本发明钢制外筒的结构示意图；
图2为本发明混凝土桩体的结构示意图；
图3为本发明将钢制外筒旋入地下的示意图；
图4为本发明将混凝土桩体通过钢制外筒旋入地下的示意图。
图中附图标记表示为：
1-钢制外筒、11-第一外螺纹、12-内螺纹、2-混凝土桩体、21-第二外螺纹、31-筒形夹具、311-环形夹持槽、312-齿圈、313-齿轮、314-环形体、315-电机、316-扭力增大器、317-驱动杆、32-抱具、321-环抱体、322-连杆、323-固定支架、33-重力装置、331-下压体、332-金属滚轮、333-配重块。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例来对本发明进行详细的说明。
如图1至4所示，借地施力螺旋下桩装置，包括桩本体和施力机构；所述桩本体包括水平截面均为环形的钢制外筒1和混凝土桩体2；所述钢制外筒1的长度小于混凝土桩体2的长度；所述钢制外筒1外圆周面沿其长度方向设置有第一外螺纹11，内圆周面沿其长度方向设置有内螺纹12；所述混凝土桩体2外圆周面设置有与内螺纹12配合的第二外螺纹21；所述钢制外筒1和混凝土桩体2的下端面均设有切口；所述钢制外筒1的切口切面向外倾斜以引导土壤向外；所述混凝土桩体2的切口切面向内倾斜以引导土壤由混凝土桩体2的桩芯空腔排出；所述施力机构包括用以夹持钢制外筒1的筒形夹具31、用于抱紧混凝土桩体2的抱具32以及重力装置33；所述筒形夹具31由钢制外筒1上端夹持所述钢制外筒1，带动钢制外筒1转动旋入地下，所述重力装置33下压钢制外筒1。
进一步的，所述钢制外筒1的上端面成连续凹凸状阶梯；所述筒形夹具31下端开设有一环形夹持槽311；所述环形夹持槽311内底部为连续的凹凸状；所述钢制外筒1上端嵌入所述环形夹持槽311内与环形夹持槽311内底部的连续凹凸契合；所述筒形夹具31外圆周面设置有一齿圈312，一齿轮313与所述齿圈312啮合；所述齿轮313由一电机315依次通过一扭力增大器316和一可伸缩的驱动杆317驱动转动；所述抱具32包括一环箍在混凝土桩体2外的环抱体321；所述环抱体321通过多根连杆322固定在一外部固定支架323上以防止混凝土桩体2转动；所述固定支架323通过液压系统自动升降；所述重力装置33包括整体呈环形的下压体331和配重块333；所述下压体331与筒形夹具31上端配合；所述下压体331下方均匀设置有多个金属滚轮332；所述金属滚轮332抵靠筒形夹具31上端面，且在筒形夹具31转动时被动滚动。
进一步的，所述齿轮313上下两端分别向外延伸一环形体314，上下环形体314分别延伸至齿圈312的上下两端外以止挡齿轮313上下偏移。
一种下桩方法，采用所述的下桩装置，包括以下步骤：
步骤一：参见图3，将钢制外筒1竖直放置于打桩位置上，使用筒形夹具31夹持第一个钢制外筒1，电机315依次通过扭力增大器316和驱动杆317驱动齿轮313转动，齿轮313驱动齿圈312转动，齿圈312带动筒形夹具31转动，筒形夹具31带动钢制外筒1转动，进而第一个钢制外筒在第一外螺纹11、内螺纹12以及重力装置33的共同作用下旋入地下；
步骤二：参见图4，将混凝土桩体2起吊竖起，插入钢制外筒1内，抱具32抱紧混凝土桩体2防止其转动，电机315驱动钢制外筒1反转，由于重力装置33经筒形夹具31下压钢制外筒1，因此钢制外筒1无法旋出，只能做转动；钢制外筒1此时已经与混凝土桩体2螺纹配合，同时两者又存在相对转动，因此混凝土桩体2被动的被旋入钢制外筒1内，混凝土桩体2不断下移挤压土壤，部分土壤从混凝土桩体2的桩芯空腔排出；混凝土桩体2即可不断下移至设计深度。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (2)
1.借地施力螺旋下桩方法，其特征在于：包括下桩装置，所述下桩装置包括桩本体和施力机构；所述桩本体包括水平截面均为环形的钢制外筒(1)和混凝土桩体(2)；所述钢制外筒(1)的长度小于混凝土桩体(2)的长度；所述钢制外筒(1)外圆周面沿其长度方向设置有第一外螺纹(11)，内圆周面沿其长度方向设置有内螺纹(12)；所述混凝土桩体(2)外圆周面设置有与内螺纹(12)配合的第二外螺纹(21)；所述钢制外筒(1)和混凝土桩体(2)的下端面均设有切口；所述钢制外筒(1)的切口切面向外倾斜以引导土壤向外；所述混凝土桩体(2)的切口切面向内倾斜以引导土壤由混凝土桩体(2)的桩芯空腔排出；所述施力机构包括用以夹持钢制外筒(1)的筒形夹具(31)、用于抱紧混凝土桩体(2)的抱具(32)以及重力装置(33)；所述筒形夹具(31)由钢制外筒(1)上端夹持所述钢制外筒(1)，带动钢制外筒(1)转动旋入地下，所述重力装置(33)下压钢制外筒(1)；
所述钢制外筒(1)的上端面成连续凹凸状阶梯；所述筒形夹具(31)下端开设有一环形夹持槽(311)；所述环形夹持槽(311)内底部为连续的凹凸状；所述钢制外筒(1)上端嵌入所述环形夹持槽(311)内与环形夹持槽(311)内底部的连续凹凸契合；所述筒形夹具(31)外圆周面设置有一齿圈(312)，一齿轮(313)与所述齿圈(312)啮合；所述齿轮(313)由一电机(315)依次通过一扭力增大器(316)和一可伸缩的驱动杆(317)驱动转动；所述抱具(32)包括一环箍在混凝土桩体(2)外的环抱体(321)；所述环抱体(321)通过多根连杆(322)固定在一外部固定支架(323)上以防止混凝土桩体(2)转动；所述固定支架(323)通过液压系统自动升降；所述重力装置(33)包括整体呈环形的下压体(331)和配重块(333)；所述下压体(331)与筒形夹具(31)上端配合；所述下压体(331)下方均匀设置有多个金属滚轮(332)；所述金属滚轮(332)抵靠筒形夹具(31)上端面，且在筒形夹具(31)转动时被动滚动；
所述下桩方法包括以下步骤：
步骤一：将钢制外筒(1)竖直放置于打桩位置上，使用筒形夹具(31)夹持第一个钢制外筒(1)，电机(315)依次通过扭力增大器(316)和驱动杆(317)驱动齿轮(313)转动，齿轮(313)驱动齿圈(312)转动，齿圈(312)带动筒形夹具(31)转动，筒形夹具(31)带动钢制外筒(1)转动，进而第一个钢制外筒在第一外螺纹(11)、内螺纹(12)以及重力装置(33)的共同作用下旋入地下；
步骤二：将混凝土桩体(2)起吊竖起，插入钢制外筒(1)内，抱具(32)抱紧混凝土桩体(2)防止其转动，电机(315)驱动钢制外筒(1)反转，由于重力装置(33)经筒形夹具(31)下压钢制外筒(1)，因此钢制外筒(1)无法旋出，只能做转动；钢制外筒(1)此时已经与混凝土桩体(2)螺纹配合，同时两者又存在相对转动，因此混凝土桩体(2)被动的被旋入钢制外筒(1)内，混凝土桩体(2)不断下移挤压土壤，部分土壤从混凝土桩体(2)的桩芯空腔排出；混凝土桩体(2)即可不断下移至设计深度。
2.如权利要求1所述的借地施力螺旋下桩方法，其特征在于：所述齿轮(313)上下两端分别向外延伸一环形体(314)，上下环形体(314)分别延伸至齿圈(312)的上下两端外以止挡齿轮(313)上下偏移。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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