CN114263170A - 一种旋进式pc管桩 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种旋进式PC管桩，尤其是一种工厂内制作预应力钢筋混凝土的旋进式PC管桩，属于土木工程领域。一种旋进式PC管桩，所述管桩包括桩身和旋翼；桩身的一端设置有连接部，用于与机械旋进动力装置连接，另一端设置有安装部，用于安装轴心扭杆承插接头或桩头，桩头作为管桩旋进土层的端部，当管桩的数量为多根时，轴心扭杆承插接头用于连接相邻管桩；旋翼呈螺旋状围绕在桩身外表面，且沿桩身的长度方向延伸；旋翼与桩身混凝土材料同体，一次性预制成型。本发明具有如下优点：1、管桩外壁带有旋翼，增大了基桩侧阻力；2、提高了旋转向下的推进效率；3、有效将上段桩的旋进扭力传到下段桩；4、减少桩端阻力；5、管桩为空心结构，节约资源。
Description
技术领域
本发明涉及一种旋进式PC管桩，尤其是一种工厂内制作预应力钢筋混凝土的旋进式PC管桩，属于土木工程领域。
背景技术
工程桩按照工艺分为现场浇筑混凝土桩体与工程预制混凝土桩体两种。根据送桩形式区分也有两种：旋进式 和 锤击或静载压入式。现场桩体：通常螺旋桩为金属长螺旋杆引孔，压罐加注混凝土成型，改螺旋桩的缺点为螺旋纹路没有，加混凝土后消失。预制桩体：另外一种是具有光滑外壁的管桩，在工厂成型，通过静压或者锤基，垂直送桩，其缺点是噪音大，桩侧光滑不利于抗拔。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的问题，提供一种不需要引孔，一次性将桩旋进到位的旋进式PC管桩。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种旋进式PC管桩，所述管桩包括桩身和旋翼；桩身的一端设置有连接部，用于与机械旋进动力装置连接，另一端设置有安装部，用于安装轴心扭杆承插接头或桩头，桩头作为管桩旋进土层的端部，当管桩的数量为多根时，轴心扭杆承插接头用于连接相邻管桩；旋翼呈螺旋状围绕在桩身外表面，且沿桩身的长度方向延伸；旋翼与桩身混凝土材料同体，一次性预制成型。
优选的，轴心扭杆承插接头的端部为多边形阶梯结构，且其外径由轴心向两端部逐渐减小，与安装部内的阶梯孔适配。
优选的，在轴心扭杆承插接头及安装部的对应位置设置有非对称孔，通过与之适配的钢销固定上下两段管桩。
优选的，桩头的外表面设置有旋翼，旋翼呈螺旋状围绕在桩头外表面，其沿桩头的长度方向延伸，且与管桩的旋翼同向。
优选的，桩头为预制混凝土桩头；且桩头呈锥形。
优选的，桩头远离管桩的端部设置有桩尖，桩尖包括定位桩尖和旋转桩尖，定位桩尖起定位作用，旋转桩尖用于回转破土，使得管桩向下切入土层。
优选的，定位桩尖位于桩头的中心，其高度大于旋转桩尖高度；旋转桩尖为两个，分布在定位桩尖的两侧。
优选的，管桩为空心结构，管桩内孔为通长的多边形截面；连接部为插在管桩内孔的多边形杆件，其一端与机械旋进动力装置连接，另一端作为安装部与桩头插接。
优选的，桩头与安装部插接的端部设置有多边形截面内插孔，杆件插入多边形截面内插孔内。
优选的，管桩、轴心扭杆承插接头均为实心结构，连接部、安装部均为多边形截面内插孔；桩头靠近安装部的端部插入多边形截面内插孔内，且在安装部与桩头端部的对应位置设置有非对称孔，通过与之适配的钢销固定管桩与桩头。
设计原理：旋翼与管桩混凝土材料同体，在工厂内一次性预制成型，使之成桩后旋翼部分与土形成剪切关系，增大基桩侧阻力；多边形截面的轴心扭杆承插接头，有效连接上下管桩，将上段桩的旋进扭力传到下段桩；另外，在轴心扭杆承插接头上设置上下非对称孔，通过非对称孔打入钢销固定上下两段管桩，同时也起到抗拔作用，能将上段管桩的抗拔力向下传导；当管桩为空心时，杆件可以回收。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、管桩外壁带有旋翼，使之成桩后旋翼部分与土层形成剪切关系，增大基桩侧阻力；
2、管桩设置多边形截面内插孔，使之插入孔内的轴心扭杆承插接头形成多点多面扭矩力面，提高了旋转向下的推进效率；
3、多边形截面的轴心扭杆承插接头，有效将上段桩的旋进扭力传到下段桩，同时起到抗拔作用，能将上段管桩的抗拔力向下传导；
4、预制混凝土桩头呈锥形，有利于旋翼向下切入土层，减少桩端阻力；
5、管桩为空心结构，插入其内部的杆件自成桩后可以回收，节约资源。
附图说明
图1是本发明实施例1管桩旋进初始状态图；
图2是本发明实施例1桩侧阻力学模型图；
图3是本发明实施例1中管桩端部桩承头与桩接头连接前结构示意图；
图4是图3管桩端部桩承头与桩接头连接后结构示意图及B-B视图；
图5是本发明实施例1中桩头结构示意图；
图6是图5的剖视图；
图7是本发明实施例2结构示意图及A-A视图；
图8是本发明实施例2管桩通长钻杆回收后状态图；
图9是本发明实施例2管桩、通长钻杆及桩头安装前部分剖视图；
图10是图9安装后剖视图；
图11本发明实施例2管桩、通长钻杆及桩头安装后结构示意图；
图12是图11中桩头结构示意图；
图13是图12的立体图；
图1-6中，1、机械旋进动力装置；2、管桩；2-1、旋翼；2-2、桩身；2-3、桩承头；3、桩接头；4、桩头；4-1、定位桩尖；4-2、旋转桩尖；4-3、旋翼；5、土层；6、插销；
图7-13中，1、机械旋进动力装置；2、管桩；2-1旋翼；2-2、桩身；2-3、桩端头钢板；3、通长钻杆；4、桩头；4-1、定位桩尖；4-2、旋转桩尖；4-3、旋翼；4-4、桩头钢板。
具体实施方式
需要说明的是，在本实施例中，术语“上”、“下”等均是依照附图所示进行描述，不构成对本发明的限制。
实施例1
下面结合附图1-6对本发明做进一步详述：一种旋进式PC管桩，如图2所示，管桩2包括桩身2-2和旋翼2-1；旋翼2-1呈螺旋状围绕在桩身2-2外壁，且沿桩身2-2的长度方向延伸；旋翼2-1与桩身2-2混凝土材料同体，一次性预制成型，使之成桩后旋翼部分与土层形成剪切关系，增大管桩侧阻力。桩身2-2的一端设置有连接部，用于与机械旋进动力装置1连接，另一端设置有安装部，用于安装桩接头3或桩头4，桩头4作为管桩2旋进土层5的端部。
旋进式PC管桩的应用，在本实施例中，管桩2为实心结构。如图1所示，管桩2的数量为多根，可以不限于图中所示的两根，桩接头3用于连接相邻管桩2，桩头4安装于靠近土层5的管桩2端部。
如图3-4所示，管桩2的两端设置桩承头2-3，桩承头2-3为多边形截面内插孔，且该多边形截面内插孔沿其长度方向为阶梯状；桩接头3的端部为多边形阶梯结构，且其外径由轴心向两端部逐渐减小，与多边形截面内插孔适配；当桩接头3插入到多边形截面内插孔内时，桩承头2-3的凸台可以限制桩接头3进一步沿管桩的长度方向移动；为了更有效连接上下段管桩，在桩接头3及桩承头2-3对应位置分别设置两对非对称半圆孔，当桩接头3及桩承头2-3的半圆孔对接后，形成圆形孔，通过插入圆形孔内的插销6固定上下两段管桩2。
如图5-6所示，桩头4的外表面同样设置旋翼4-3，采用钢筋混凝土材料，旋翼呈螺旋状围绕在桩头4外壁，其沿桩头的长度方向延伸，且与管桩2的旋翼2-1同向。为了减少桩端阻力，桩头4的旋翼顶面与底面的比值小于管桩旋翼2-1顶面与底面的比值；且桩头的最大外径不小于管桩2的最大外径。在远离管桩2的端部设置桩尖，桩尖包括定位桩尖4-1和旋转桩尖4-2，定位桩尖4-1起定位作用，旋转桩尖4-2用于回转破土，使得管桩向下切入土层。
作为本实施例的优选方案，定位桩尖4-1位于桩头4的中心，其高度大于旋转桩尖4-2高度；旋转桩尖4-2为两个，分布在定位桩尖4-1的两侧。
实施例2
需要说明的是，在本实施例中，管桩2为空心结构，其数量为一根。
下面结合附图7-13对本发明做进一步详述：一种旋进式PC管桩，管桩2为空心结构，包括桩身2-2和旋翼2-1（可以参见实施例1图2）；旋翼2-1呈螺旋状围绕在桩身2-2外壁，且沿桩身2-2的长度方向延伸；旋翼2-1与桩身2-2混凝土材料同体，一次性预制成型，使之成桩后旋翼部分与土层形成剪切关系，增大管桩侧阻力；管桩2内孔为通长的多边形截面。
旋进式PC管桩的应用，如图8-11所示，沿管桩2轴心插入通长钻杆3，通长钻杆3的外形截面为多边形，与管桩的内孔截面形状相同；在本实施例中，通长钻杆3的一端作为连接部与机械旋进动力装置1连接，另一端作为安装部与桩头4插接。
如图10所示，管桩2靠近桩头4的一端固定有桩端头钢板2-3，桩端头钢板2-3的轴心开设有与管桩2内孔一致的通孔；桩头4靠近管桩2的一端固定有桩头钢板4-4，桩头钢板4-4的轴心开设有与通长钻杆3外径一致的盲孔，通长钻杆3的端部插入盲孔内；桩端头钢板2-3与桩头钢板4-4焊接，实现管桩2与桩头4的连接固定。
如图12-13所示，桩头4的外表面同样设置旋翼4-3，采用钢筋混凝土材料，旋翼呈螺旋状围绕在桩头4外壁，其沿桩头的长度方向延伸，且与管桩2的旋翼2-1同向。为了减少桩端阻力，桩头4的旋翼顶面与底面的比值小于管桩旋翼2-1顶面与底面的比值；且桩头的最大外径不小于管桩2的最大外径。桩头4远离管桩2的一端设置桩尖，桩尖包括定位桩尖4-1和旋转桩尖4-2，定位桩尖4-1起定位作用，旋转桩尖4-2用于回转破土，使得管桩向下切入土层，减少桩端阻力。
作为本实施例的优选方案，定位桩尖4-1位于桩头4的中心，其高度大于旋转桩尖4-2高度；旋转桩尖4-2为两个，分布在定位桩尖4-1的两侧。
在本实施例中，当成桩后通长钻杆3可以回收，节约了资源。
上述实施例仅仅是本发明的优选实施方式，不构成对本发明的限制。当管桩为空心结构时，管桩及通长钻杆不限于实施例2中的一根，也可以根据需要多根连接固定，只要满足通长钻杆在成桩后能够回收即可。本领域普通技术人员在不脱离本发明原理的基础上所做的任何引申、变形等均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种旋进式PC管桩，其特征在于：所述管桩包括桩身和旋翼；桩身的一端设置有连接部，用于与机械旋进动力装置连接，另一端设置有安装部，用于安装轴心扭杆承插接头或桩头，桩头作为管桩旋进土层的端部，当管桩的数量为多根时，轴心扭杆承插接头用于连接相邻管桩；旋翼呈螺旋状围绕在桩身外表面，且沿桩身的长度方向延伸；螺旋翼与桩身混凝土材料同体，一次性预制成型。
2.根据权利要求1所述的旋进式PC管桩，其特征在于：轴心扭杆承插接头的端部为多边形阶梯结构，且其外径由轴心向两端部逐渐减小，与安装部内的阶梯孔适配。
3.根据权利要求2所述的旋进式PC管桩，其特征在于：在轴心扭杆承插接头及安装部的对应位置设置有非对称孔，通过与之适配的钢销固定上下两段管桩。
4.根据权利要求1所述的旋进式PC管桩，其特征在于：桩头的外表面设置有旋翼，旋翼呈螺旋状围绕在桩头外表面，其沿桩头的长度方向延伸，且与管桩的旋翼同向。
5.根据权利要求1所述的旋进式PC管桩，其特征在于：桩头为预制混凝土桩头；且桩头呈锥形。
6.根据权利要求1所述的旋进式PC管桩，其特征在于：桩头远离管桩的端部设置有桩尖，桩尖包括定位桩尖和旋转桩尖，定位桩尖起定位作用，旋转桩尖用于回转破土，使得管桩向下切入土层。
7.根据权利要求6所述的旋进式PC管桩，其特征在于：定位桩尖位于桩头的中心，其高度大于旋转桩尖高度；旋转桩尖为两个，分布在定位桩尖的两侧。
8.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的旋进式PC管桩，其特征在于：管桩为空心结构，管桩内孔为通长的多边形截面；连接部为插在管桩内孔的多边形杆件，其一端与机械旋进动力装置连接，另一端作为安装部与桩头插接。
9.根据权利要求8所述的旋进式PC管桩，其特征在于：桩头与安装部插接的端部设置有多边形截面内插孔，杆件插入多边形截面内插孔内。
10.根据权利要求1-7中任一权利要求所述的旋进式PC管桩，其特征在于：管桩、轴心扭杆承插接头均为实心结构，连接部、安装部均为多边形截面内插孔；桩头靠近安装部的端部插入多边形截面内插孔内，且在安装部与桩头端部的对应位置设置有非对称孔，通过与之适配的钢销固定管桩与桩头。
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