CN206173949U - 一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，所述钢桩包括至少两个相互拼接的钢轴，在所述钢桩上设有至少两个加强结构，所述加强结构为螺旋钢盘，相邻螺旋钢盘之间的距离为螺旋钢盘直径的2‑5倍，所述螺旋钢盘的高度为一个螺距长度。钢桩由多个钢轴拼接而成，拆装方便且便于运输；钢桩上设有螺旋钢盘，施加少量的外力即可将钢桩快速旋入地基，无需大型的打桩设备，无开挖，无需降水、施工噪音小；螺旋钢盘的高度为一个螺距长度并且相邻螺旋钢盘之间的间距为上述推荐范围数值时，在旋入过程中不产生弃土，同时，螺旋钢盘旋入后可直接作为桩体的承载组件并即刻发挥强度直接受荷，无需浇灌混凝土，因此无等待混凝土养护凝结时间。

Description

一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩

技术领域

本实用新型涉及地基加固处理用的桩体，具体涉及一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩。

背景技术

基于水泥胶凝材料为主的混凝土类桩虽然在我国的中小型各类地基加固处理与桩基工程中得到了广泛应用，但是由于混凝土材料本身的特性，现浇混凝土类桩容易受到桩体施工天气的影响，混凝土类桩的强度发挥需要一定的等待养护时间。预制桩避免了上述现浇施工的问题，我国现有的预制桩施工方法主要有锤击法、振动法和压入法。锤击法即采用汽锤、柴油锤等桩锤将预制桩击入地基，但施工时会产生很大的振动和噪音，对周围环境及周边建筑结构物的影响较大；振动法即通过桩顶的振动器使预制桩随着振动下沉打入地基，但振动法不适用于一般的粘土地基；压入法即采用静力压桩机将预制桩压入地基中，而静力压桩不宜用于有厚度大于2m的中密以上砂夹层的情况。此外，预制桩自重大，需要配套大型的打桩机、吊桩吊车以及相关运输设备，仅适用于有宽阔作业场地的情况；预制桩无论采取开口还是实心截面形式，总是较大程度地会产生挤土效应，从而造成额外的弃土处理工作；现有预制桩的承载力差，主要用于软土等地质环境，在风化岩等地质环境中难以应用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种施工便捷、承载力强、安装时不产生弃土、从软土到风化基岩等地质环境均可适用的桩体。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为，一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，所述钢桩包括至少两个相互拼接的钢轴，在所述钢桩上设有至少两个加强结构，所述加强结构为螺旋钢盘，相邻螺旋钢盘之间的距离为螺旋钢盘直径的2-5倍，所述螺旋钢盘的高度为一个螺距长度。

首先，桩体采用钢材料制成，钢材料不仅加工效果好，承载力强，可适应于从软土到风化基岩的各种地质环境，而且钢材料的延展性优于混凝土类桩，具有更强的抵抗地震波变形的能力；其次，钢桩由多个钢轴拼接而成，不仅拆装方便且便于运输，避免使用吊桩吊车等大型的运输设备；再者，加强结构为螺旋钢盘，施加少量的扭矩即可将钢桩快速旋入风化基岩，不仅无需大型的打桩设备，无开挖，而且无需降水、施工噪音小；螺旋钢盘的高度为一个螺距长度并且相邻螺旋钢盘之间的间距为上述推荐范围数值时，在旋入过程中几乎不产生弃土且旋入阻力小，同时，螺旋钢盘增加了钢桩与地基的接触面积，从而增加了钢桩的承载力，旋入后可直接作为桩体，无需再浇灌混凝土，因此无等待混凝土养护凝结时间，结构简单且经济适用。当相邻螺旋钢盘的距离低于上述数值范围时，虽然钢桩的承载力增强，但旋入时产生的弃土增加且旋入时的扭矩增加，当相邻螺旋钢盘的距离高于上述数值范围时，则钢盘承载力加强效果有所折减。进一步，所述螺旋钢盘的直径为150-600mm，厚度为6-12mm，螺距为50-100mm。超出上述参数范围的螺旋钢盘旋入地基时所需的扭矩大，对施工机械设备要求较高；低于上述参数范围的螺旋钢盘对钢桩承载力的提升效果有限。针对不同的地质环境以及荷载工况，选择不同尺寸的螺旋钢盘及对应的钢轴。

进一步，所述螺旋钢盘为至少三个且呈等间距分布。螺旋钢盘同时作为承受载荷的主要组件以及掘进部件，螺旋钢盘的数量与其分布需要综合考虑承载力和经济性，若螺旋钢盘的数量过多，虽然承载力更强，但是旋入时产生的弃土就越多，若螺旋钢盘的数量过少，虽然旋入产生的弃土少，但是相应的承载力就会降低。

进一步，所述螺旋钢盘的外侧边缘处设有刃口，该刃口可降低钢轴旋入地基时的阻力。

进一步，所述钢轴为实心结构，其外径为40-65mm；或所述钢轴为管状结构，其外径为65-300mm，壁厚5-15mm。当钢轴较细时，采用实心的钢轴的承载力更强，较细的钢轴的横截面小，产生的弃土少；当采用较粗的钢轴时，采用空心结构的钢轴产生的弃土少。采用上述参数范围的钢轴，可兼具运输便捷、无弃土和承载力强以及造价低的优点。当然，除了常见的圆形钢轴外，可以选用横截面为方形的钢轴，此时，上述外径即为所述方形的边长。为了便于旋入，可使钢桩下端的钢轴的钻入端面与钢轴轴线成一定的夹角。

进一步，所述螺旋钢盘的屈服强度≥345MPa；所述钢轴的屈服强度≥235MPa。钢轴一方面作为承受荷载的主要结构组件，另一方面作为钢桩拼接加长的载体，而螺旋钢盘既作为承载荷载的核心结构组件，又作为旋入土体的掘进工具，因此采用上述屈服强度的螺旋钢盘和钢轴，其承载力强，使用寿命长。

进一步，所述钢桩还包括连接相邻钢轴的管套，所述钢轴连接端的外壁与管套的内壁相匹配，钢轴与管套之间通过螺栓紧固连接。上述连接结构简单，稳固性好且拆装方便。

进一步，所述紧固连接采用螺栓，所述螺栓的螺杆外径为18-28mm。进一步，所述管套的壁厚为5-15mm，长度为10-16cm。

进一步，所述钢桩的外表面设有防腐层，以避免钢桩长期埋置于地下导致的锈腐蚀问题。进一步，所述防腐层由锌构成，可采用热镀法或电镀法在钢桩外表面增设锌防腐层。

与现有技术相比，本实用新型的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩具有以下优点：(1)适用性广：适用于从软土到风化基岩的各种地质；(2)施工快捷高效：无需大型打桩设备，无开挖无弃土，无需等待混凝土养护凝结；(3)环境影响小：无需降水，施工噪音小，并且可反旋出地基以便再利用于其他临时建筑；(4)抗震性好：钢材延展性优于混凝土类桩，抵抗地震波变形的能力优于混凝土类桩；(5)总体经济性好：无需处理其他桩体施工产生的弃土，桩体直接受荷无等待时间，施工快捷且抬搬费用低；(6)快速估算承载力：通过安装扭矩值直接快速估算桩体承载力，从而便宜选择适宜承载力的钢桩，避免承载力不达标引发的安全事故。

附图说明

图1为实施例1的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩的结构示意图。

图2为螺旋钢盘的结构示意图。

图3为实施例2的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩的结构示意图。

图4为实施例3的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩的结构示意图。

图5为实施例4的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩的结构示意图。

图6为实施例5的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1所示的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，包括两个钢轴1、一个管套3，两个钢轴1的相对一端插入管套3并通过两个螺栓4紧固连接。自钢桩的下端往上设有两个螺旋钢盘2。所述钢轴1为长度为2m的空心管，采用Q235钢(其屈服强度大于235MPa)制成，其外径为100mm，壁厚8mm。所述螺旋钢盘2的结构如图2所示，其正投影为圆形，直径d1为300mm，厚度为8mm，高度d2为一个螺距长度，螺距为80mm，采用Q345钢(其屈服强度大于345MPa)制成，螺旋钢盘2的外侧边缘设有刃口21，相邻螺旋钢盘2的间距d3为螺旋钢盘2直径的三倍。所述螺旋钢盘2按照《GB50661-2011钢结构焊接规范》与钢轴1焊接为一体。所述螺栓4的螺杆外径为24mm。所述管套3的内径与钢轴1的外径匹配，管套3的壁厚为10mm，长度为16cm。在钢桩的外表面设有锌防腐层。

实施例2

如图3所示的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，包括三个钢轴1、两个管套3，相邻钢轴1的相对一端插入对应的管套3并通过两个螺栓4紧固连接。自钢桩的下端往上等间距设有四个螺旋钢盘2。所述钢轴1为长度为1m的实心管，采用Q235钢(其屈服强度大于235MPa)制成，其外径为40mm。所述螺旋钢盘2的结构如图2所示，其正投影为圆形，直径d1为200mm，厚度为15mm，高度d2为一个螺距长度，螺距为100mm，采用Q345钢(屈服强度大于345MPa)制成，螺旋钢盘2的外侧边缘设有刃口21，相邻螺旋钢盘2的间距d3为螺旋钢盘2直径的两倍。所述螺旋钢盘2按照《GB50661-2011钢结构焊接规范》与钢轴1焊接为一体。所述螺栓4的螺杆外径为18mm。所述管套3的内径与钢轴1的外径匹配，管套3的壁厚为8mm，长度为10cm。在钢桩的外表面设有锌防腐层。

实施例3

如图4所示的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，包括两个钢轴1、一个管套3，两个钢轴1的相对一端插入管套3并通过两个螺栓4紧固连接。自钢桩的下端往上等间距设有三个螺旋钢盘2。所述钢轴1为长度为3m的实心管，采用Q235钢(其屈服强度大于235MPa)制成，其外径为50mm。所述螺旋钢盘2的结构如图2所示，其正投影为圆形，直径d1为150mm，厚度为12mm，高度d2为一个螺距长度，螺距为100mm，采用Q345钢(屈服强度大于345MPa)制成，螺旋钢盘2的外侧边缘设有刃口21，相邻螺旋钢盘2的间距d3为螺旋钢盘2直径的四倍。所述螺旋钢盘2按照《GB50661-2011钢结构焊接规范》与钢轴1焊接为一体。所述螺栓4的螺杆外径为20mm。所述管套3的内径与钢轴1的外径匹配，管套3的壁厚为8mm，长度为16cm。在钢桩的外表面设有锌防腐层。

实施例4

如图5所示的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，包括三个钢轴1、两个管套3，相邻钢轴1的相对一端插入对应的管套3并通过两个螺栓4紧固连接。自钢桩的下端往上等间距设有五个螺旋钢盘2。所述钢轴1为长度为1m的空心管，采用Q235钢(其屈服强度大于235MPa)制成，其外径为50mm，壁厚为5mm。所述螺旋钢盘2的结构如图2所示，其正投影为圆形，直径d1为250mm，厚度为10mm，高度d2为一个螺距长度，螺距为100mm，采用Q345钢(屈服强度大于345MPa)制成，螺旋钢盘2的外侧边缘设有刃口21，相邻螺旋钢盘2的间距d3为螺旋钢盘2直径的两倍。所述螺旋钢盘2按照《GB50661-2011钢结构焊接规范》与钢轴1焊接为一体。所述螺栓4的螺杆外径为20mm。所述管套3的内径与钢轴1的外径匹配，管套3的壁厚为8mm，长度为12cm。在钢桩的外表面设有锌防腐层。

实施例5

如图6所示的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，包括两个钢轴1、两个管套3，两个钢轴1的相对一端插入管套3并通过两个螺栓4紧固连接。自钢桩的下端往上设有两个螺旋钢盘2。所述钢轴1为长度为2m的空心管，采用Q235钢(其屈服强度大于235MPa)制成，其外径为300mm，壁厚为15mm。所述螺旋钢盘2的结构如图2所示，其正投影为圆形，直径d1为600mm，厚度为5mm，高度d2为一个螺距长度，螺距为50mm，采用Q345钢(屈服强度大于345MPa)制成，螺旋钢盘2的外侧边缘设有刃口21，相邻螺旋钢盘2的间距d3为螺旋钢盘2直径的五倍。所述螺旋钢盘2按照《GB50661-2011钢结构焊接规范》与钢轴1焊接为一体。所述螺栓4的螺杆外径为28mm。所述管套3的内径与钢轴1的外径匹配，管套3的壁厚为8mm，长度为16cm。在钢桩的外表面设有锌防腐层。

经验证，上述实施例1-5所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩适用于从软土到标准贯入击数小于100的风化基岩的各种地质，且使用时不产生弃土，承载力强且安装方便。所述标准贯入击数的定义为：将63.5kg的锤自76cm的高度自由落下，将长度为51cm、外径为5.1cm、内径为3.49cm的贯入器击入地基中30cm所需的锤击数。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围内的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会限制于本文所示的这些实施例，而是要符合于本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢桩包括至少两个相互拼接的钢轴(1)；在所述钢桩上设有至少两个加强结构，所述加强结构为螺旋钢盘(2)，相邻螺旋钢盘(2)之间的距离为螺旋钢盘(2)直径的2-5倍，所述螺旋钢盘的高度为一个螺距长度。

2.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述螺旋钢盘(2)的直径为150-600mm，厚度为6-12mm，螺距为50-100mm。

3.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述螺旋钢盘(2)为至少三个且呈等间距分布。

4.如权利要求1-3之一所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述螺旋钢盘(2)的外侧边缘处设有刃口(21)；所述螺旋钢盘(2)的屈服强度≥345MPa。

5.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢轴(1)为实心结构，其外径为40-65mm。

6.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢轴(1)为管状结构，其外径为65-300mm，壁厚5-15mm。

7.如权利要求5或6所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢轴(1)的屈服强度≥235MPa。

8.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢桩还包括连接相邻钢轴(1)的管套(3)，所述钢轴(1)连接端的外壁与管套(3)的内壁相匹配，钢轴(1)与管套(3)之间紧固连接。

9.如权利要求8所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述紧固连接采用螺栓(4)，所述螺栓(4)的螺杆外径为18-28mm；所述管套的壁厚为5-15mm，长度为10-16cm。

10.如权利要求1所述的一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩，其特征在于：所述钢桩的外表面设有防腐层。