CN112726588A - 一种锚固桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地下基础桩技术领域,公开了一种锚固桩,包括桩体、驱动杆和至少两个锚固机构,桩体为顶部开口、内部中空的柱体,驱动杆可转动地插接于桩体中,驱动杆的底端与桩体铰接,驱动杆的顶端从桩体中伸出,桩体的顶部开口的口径大于驱动杆的直径,各锚固机构沿驱动杆上下设置,锚固机构包括锚固刀,锚固刀与驱动杆连接,桩体的侧面设有与其内部相通的过孔,锚固刀通过过孔可伸出或缩入桩体内,方便旋入土层中,抗拔抗倾倒性能好。
Description
技术领域
本发明涉及地下基础桩技术领域,特别是涉及一种锚固桩。
背景技术
目前,随着国民经济的快速发展,电网公司在输电线路技术领域也在不断发展,充分利用高新技术和先进设备,对于加强国家电网建设,提高经济效益具有重要的现实意义。在输电线路铁塔新建、固定和抢修,以及架空线路拉线施工过程中,不可避免的要做一些临时地下基础。然而,现有地下基础通常是在现场挖掘基坑、夯基、绑扎钢筋并支护模板、现场浇筑混凝土,或者埋设预制混凝土桩,最后回填土而夯实。施工周期长,其基础具有不可回收性且程序繁琐,部分野外环境遭到大开挖而被破坏,在部分地区受季节或天气影响而无法施工,受限于特殊的地质条件也无法正常施工,增加建设成本。因此,需要一种更为先进的基础来替代现有的临时地下基础。
螺旋桩是一种利用深层土体抗力的锚固结构,由一片或多片螺旋板等间距或非等间距焊接在圆形或方形长螺杆或钢杆上,通过机械方式在螺杆顶部施加一定扭矩使之旋入土层中,可替代现浇钢筋混凝土基础或预制混凝土独立基础。由于具有快速安装、大幅度缩短施工周期、对环境友好、环保、不破坏植被、可在各种气候及地质条件下施工,能方便迁移和回收,较强的承压和抗拔能力等优点,螺旋桩基础广泛应用于各种岩土工程问题中,比如坑壁及边坡支护、海上结构物拉索、土工测试反力装置等。
中国发明专利CN106759305B(公开日为2019年05月24日)公开了一种可重复使用的临时地下基础桩,包括拉索固定件、桩体及设置在桩体内的锚固机构,所述锚固机构包括齿轮杆和锚固体;所述桩体为中空筒状体,其底部设有螺旋状尖端桩头,顶部与拉索固定件连接;所述锚固体通过齿轮杆的旋转,从桩体内伸出。该专利设置了螺旋状尖端桩头和可伸缩的锚固刀,使桩体更易伸入地下,且稳固性高。但是,该专利的齿轮杆是固定的,齿轮杆只能转动,锚固刀的伸出长度在桩体安装完成后不可改变,在承受使其向一侧倾斜的外力时,锚固刀无法自动伸缩,不能调整应力分布,其抗倾倒能力较差。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗倾倒的锚固桩。
为了实现上述目的,本发明提供了一种锚固桩,包括桩体、驱动杆和至少两个锚固机构,所述桩体为顶部开口、内部中空的柱体,所述驱动杆可转动地插接于所述桩体中,所述驱动杆的底端与所述桩体铰接,所述驱动杆的顶端从所述桩体中伸出,所述桩体的顶部开口的口径大于所述驱动杆的直径,各所述锚固机构沿所述驱动杆上下设置,所述锚固机构包括锚固刀,所述锚固刀与所述驱动杆连接,所述桩体的侧面设有与其内部相通的过孔,所述锚固刀通过所述过孔可伸出或缩入所述桩体内。
作为优选方案,还包括连接板,所述连接板与所述桩体的底壁可转动连接,所述驱动杆通过万向铰与所述连接板连接。
作为优选方案,还包括中心支架,所述中心支架位于所述桩体的中部,所述中心支架包括支撑环和若干连接臂,所述支撑环通过所述连接臂与所述桩体的内壁连接,所述驱动杆穿设于所述支撑环中。
作为优选方案,所述连接臂的两端分别与所述支撑环和所述桩体的内壁铰接。
作为优选方案,各所述锚固机构以所述支撑环所在的与所述驱动杆垂直的直线为对称轴对称设置。
作为优选方案,相邻的两个所述锚固机构之间的轴向距离与所述锚固刀在径向的投影外径的比值为1~4。
作为优选方案,所述锚固机构还包括导向座和齿轮,所述导向座与所述桩体的内壁连接,所述锚固刀可滑动地连接在所述导向座上,所述导向座设有长条的导向孔,所述锚固刀上设有长条的驱动孔,所述驱动杆从所述导向孔和所述驱动孔中穿过,所述齿轮套装在所述驱动杆上,所述导向孔的孔壁设有沿其长度方向分布的多个啮齿,所述啮齿与所述齿轮啮合。
作为优选方案,每个所述锚固机构分别包括三个所述锚固刀,各所述锚固刀沿所述驱动杆周向均匀设置。
作为优选方案,所述桩体的底部设有螺旋叶片,所述桩体的底端为尖端。
作为优选方案,所述螺旋叶片的外径与所述桩体的直径的比值为1.5~6,所述螺旋叶片的上倾角为15°~35°。
与现有技术相比,本发明的有益效果在于:
本发明通过将驱动杆的底端与桩体铰接,驱动杆顶端连接拉索等施力物体,当驱动杆受到使其向左侧倾斜的外力时,驱动杆向左侧倾斜,使位于上方的锚固结构的左侧锚固刀更加伸出而右侧的锚固刀回缩,同时使位于下方的锚固结构的右侧锚固刀更加伸出而左侧的锚固刀回缩,调整了土与桩之间的应力分布,增大了右侧的锚固刀与土层的接触面积,提高了右侧土层与桩值之间的咬合力,且向右侧凸出的锚固刀位于桩体的下方,其上方的土层厚度更大,能够抵抗使其向左侧倾斜的外力,可防止桩体倾倒,同理,当驱动杆受到使其向他方向倾倒的外力时,也将发生上述变化,形成反力机构,使本发明的锚固桩抗倾倒性能好。
附图说明
图1是本发明实施例的锚固桩的结构示意图。
图2是本发明实施例的锚固桩的内部示意图。
图3是本发明实施例的锚固机构的结构示意图。
图4是本发明实施例的锚固刀、导向座、齿轮和驱动杆的连接示意图。
图5是本发明实施例的驱动杆的结构示意图。
图6是图5A-A的剖视图。
图中,1-桩体;2-驱动杆;3-锚固刀;301-驱动孔;302-啮齿;4-连接板;5-万向铰;6-支撑环;7-连接臂;8-导向座;801-导向孔;9-齿轮;10-螺旋叶片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示,本发明优选实施例的一种锚固桩,包括桩体1、驱动杆2和至少两个锚固机构,桩体1为顶部开口、内部中空的柱体,驱动杆2可转动地插接于桩体1中,驱动杆2的底端与桩体1铰接,驱动杆2的顶端从桩体1中伸出,桩体1的顶部开口的口径大于驱动杆2的直径,各锚固机构沿驱动杆1上下设置,锚固机构包括锚固刀3,锚固刀3与驱动杆2连接,桩体1的侧面设有与其内部相通的过孔,锚固刀3通过过孔可伸出或缩入桩体1内。本实施例通过将驱动杆2的底端与桩体1铰接,驱动杆2顶端连接拉索等施力物体,当驱动杆2受到使其向左侧倾斜的外力时,驱动杆2向左侧倾斜,使位于上方的锚固结构的左侧锚固刀3更加伸出而右侧的锚固刀3回缩,同时使位于下方的锚固结构的右侧锚固刀3更加伸出而左侧的锚固刀3回缩,调整了土与桩之间的应力分布,增大了右侧的锚固刀3与土层的接触面积,提高了右侧土层与桩体1之间的咬合力,且向右侧凸出的锚固刀3位于桩体1的下方,其上方的土层厚度更大,能够抵抗使其向左侧倾斜的外力,可防止桩体1倾倒,同理,当驱动杆2受到使其向他方向倾倒的外力时,也将发生上述变化,即与外力同侧的位于上方的锚固机构的锚固刀3伸出,与外力相反侧的位于下方的锚固机构的锚固3伸出,形成反力机构,使本实施例的锚固桩抗倾倒性能好。并且,本实施例的锚固刀3与土体之间形成协同作用,增大了桩体1与土体的接触面积,形成了桩体1和土之间的机械咬合体系,使桩土相互作用变的更加牢固,而且在桩体1旋入过程中,锚固刀3缩入桩体1内,大大减少旋入阻力,到达指定位置时锚固刀3再伸出,使桩体1具有很好的抗拔性能,而且在同荷载情况下可以实现桩体1尺寸更小进而节省材料。
进一步地,本实施例的锚固桩还包括连接板4,连接板4与桩体1的底壁可转动连接,驱动杆2通过万向铰5与连接板4连接,使驱动杆2可转动,且可向任何方向倾斜。
进一步地,本实施例的锚固桩还包括中心支架,中心支架设于桩体1的中部,中心支架包括支撑环6和若干连接臂7,支撑环6通过连接臂7与桩体1的内壁连接,驱动杆2穿设于支撑环6中,当驱动杆2受到使其倾斜的外力时,驱动杆2倾斜,驱动杆2的中部会靠在支撑环6上,使驱动杆2形成以驱动杆2与支撑环6的接触点为支点的杠杆,使位于支点上下方的锚固刀3分别向相反的方向伸出,降低驱动杆2倾斜的支点,使驱动杆2不必以最上方的锚固机构的锚固刀3为支点,进一步提高抗倾倒性能。本实施例的连接臂7的两端分别与支撑环6和桩体1的内壁铰接,使支撑环6可倾斜,避免驱动杆2折断。
进一步地,本实施例的各锚固机构以支撑环6所在的与驱动杆2垂直的直线为对称轴对称设置,保证上方的锚固刀3和下方的锚固刀3往相反方向伸出的长度相等,避免与倾斜方向相反的锚固刀3伸出的长度过小导致抵抗倾斜的力过小。在本实施例的相邻的两个锚固机构之间的轴向距离与锚固刀3在径向的投影外径的比值为1~4。锚固刀3在径向的投影外径是指当锚固刀3从桩体1中伸出后,锚固刀3的伸出端与桩体1的中心轴线之间的距离。各锚固机构上下设置,为多层式结构,锚固刀3直径大于桩体1的直径,与地基土接触面积更大,在承受轴向压缩荷载、横向荷载和上拔荷载作用下,锚固刀3端承作用更大,提高了桩体的承载能力。而且多层锚固机构的布置满足了附加应力的分布规律和刚度变化的要求。对于相同尺寸的可替代钢管螺旋桩基础,叶片距宽比对承载性能影响较大,而分层式叶片结构更容易实现良好的叶片距宽比,因此,本实施例分层式的锚固机构具有良好的距宽比,承载性能好。
本实施例的锚固机构还包括导向座8和齿轮9,导向座8与桩体1的内壁连接,锚固刀3可滑动地连接在导向座8上,导向座8设有长条的导向孔801,锚固刀3上设有长条的驱动孔301,驱动杆2从导向孔801和驱动孔301中穿过,齿轮9套装在驱动杆2上,导向孔801的孔壁设有沿其长度方向分布的多个啮齿302,啮齿302与齿轮8啮合,通过转动驱动杆2,带动齿轮8转动,进而使锚固刀3移动,实现锚固刀3的伸出和缩入。
可选地,本实施例的每个锚固机构分别包括三个锚固刀3,各锚固刀3沿驱动杆2周向均匀设置,符合力的三角形远离,使桩体1更加稳固。进一步地,本实施例的桩体1的底部设有螺旋叶片10,桩体1的底端为尖端,方便将桩体旋入土体中,将直线型钢管桩与螺旋桩结合在一起,改变了传统直线型桩的桩土相互作用模式,使锚固体与土体之间在需要时能够挤压成一体,而在使用完毕后,又能方便地抽出。且打桩后桩侧土体形成螺母类似体,螺旋叶片10与桩侧土体紧密咬合,调整了土与桩体1之间的应力分布,桩侧土体应力扩散度提高,桩端荷载承担比例相应减少,具有较高的抗拔和抗倾性能。可选地,本实施例的螺旋叶片10的外径与桩体1的直径的比值为1.5~6,螺旋叶片10的上倾角为15°~35°。
综上,本发明实施例提供一种锚固桩,其通过将驱动杆2的底端与桩体1铰接,驱动杆2顶端连接拉索等施力物体,当驱动杆2受到使其向左侧倾斜的外力时,驱动杆2向左侧倾斜,使位于上方的锚固结构的左侧锚固刀3更加伸出而右侧的锚固刀3回缩,同时使位于下方的锚固结构的右侧锚固刀3更加伸出而左侧的锚固刀3回缩,调整了土与桩之间的应力分布,增大了右侧的锚固刀3与土层的接触面积,提高了右侧土层与桩体1之间的咬合力,且向右侧凸出的锚固刀3位于桩体1的下方,其上方的土层厚度更大,能够抵抗使其向左侧倾斜的外力,可防止桩体1倾倒,同理,当驱动杆2受到使其向他方向倾倒的外力时,也将发生上述变化,即与外力同侧的位于上方的锚固机构的锚固刀3伸出,与外力相反侧的位于下方的锚固机构的锚固3伸出,形成反力机构,使本实施例的锚固桩抗倾倒性能好。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明技术原理的前提下,还可以做出若干改进和替换,这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种锚固桩,其特征在于,包括桩体、驱动杆和至少两个锚固机构,所述桩体为顶部开口、内部中空的柱体,所述驱动杆可转动地插接于所述桩体中,所述驱动杆的底端与所述桩体铰接,所述驱动杆的顶端从所述桩体中伸出,所述桩体的顶部开口的口径大于所述驱动杆的直径,各所述锚固机构沿所述驱动杆上下设置,所述锚固机构包括锚固刀,所述锚固刀与所述驱动杆连接,所述桩体的侧面设有与其内部相通的过孔,所述锚固刀通过所述过孔可伸出或缩入所述桩体内。
2.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,还包括连接板,所述连接板与所述桩体的底壁可转动连接,所述驱动杆通过万向铰与所述连接板连接。
3.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,还包括中心支架,所述中心支架位于所述桩体的中部,所述中心支架包括支撑环和若干连接臂,所述支撑环通过所述连接臂与所述桩体的内壁连接,所述驱动杆穿设于所述支撑环中。
4.根据权利要求3所述的锚固桩,其特征在于,所述连接臂的两端分别与所述支撑环和所述桩体的内壁铰接。
5.根据权利要求3所述的锚固桩,其特征在于,各所述锚固机构以所述支撑环所在的与所述驱动杆垂直的直线为对称轴对称设置。
6.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,相邻的两个所述锚固机构之间的轴向距离与所述锚固刀在径向的投影外径的比值为1~4。
7.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,所述锚固机构还包括导向座和齿轮,所述导向座与所述桩体的内壁连接,所述锚固刀可滑动地连接在所述导向座上,所述导向座设有长条的导向孔,所述锚固刀上设有长条的驱动孔,所述驱动杆从所述导向孔和所述驱动孔中穿过,所述齿轮套装在所述驱动杆上,所述导向孔的孔壁设有沿其长度方向分布的多个啮齿,所述啮齿与所述齿轮啮合。
8.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,每个所述锚固机构分别包括三个所述锚固刀,各所述锚固刀沿所述驱动杆周向均匀设置。
9.根据权利要求1所述的锚固桩,其特征在于,所述桩体的底部设有螺旋叶片,所述桩体的底端为尖端。
10.根据权利要求9所述的锚固桩,其特征在于,所述螺旋叶片的外径与所述桩体的直径的比值为1.5~6,所述螺旋叶片的上倾角为15°~35°。
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