CN218090817U - 一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，包括竖向翼片结构、钢套管、螺旋钢桩钢管和螺旋钢桩叶片，所述的螺旋钢桩钢管上设有多个螺旋钢桩叶片，所述的钢套管套设在螺旋钢桩钢管上部外侧，钢套管位于最上端的螺旋钢桩叶片的上方；所述的竖向翼片结构设在在钢套管上。本实用新型通过加在螺旋钢桩钢管上部增加的竖向翼片结构，提高了螺旋钢桩的水平承载力，减小了水平荷载作用下的桩顶位移。可以达到减小桩长的目的。桩长减少了，节约了材料，提高了建筑材料的效率、降低了造价、提高了经济性。

Description

一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩

技术领域

本实用新型属于土木工程技术领域，具体涉及一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩。

背景技术

中国沙漠面积广，太阳能资源丰富，集中式地面光伏电站发电效率高。在沙漠地区风积沙场地，太阳能光伏板的遮阴作用以及清洗太阳能光伏板的水可以为植物提高生长所需的水分，为耐荫性植物的生长创造条件。大面积覆盖的光伏板会吸收太阳辐射并将其转换成电能，减少地表大量的太阳直接辐射，有利于转化和消耗沙漠地区沙尘暴的动力源。光伏阵列具有机械沙障阻挡风沙的作用，能够抑制和减少沙尘暴的发生频率和强度。在沙漠地区建设的集中式地面光伏电站对局部小气候具有降温增湿的作用，有利于改善沙漠生态环境。利用闲置的大片沙漠建设集中式地面光伏电站，具有良好的经济效益和生态效益。

在沙漠中建设集中式地面光伏电站，在沙漠地区的集中式地面光伏电站工程建设中，不可避免地会遇到风积沙这一特殊地基。在这种环境下，螺旋钢桩与传统钢筋混凝土桩基础形式相比，具有施工速度快、节约投资、环境影响小、可拆除可回收的优点。

就地基条件而言，风积沙松散的微观结构造成其地基承载力低，对桩的约束能力较差。就光伏支架桩基础的受力特点而言，上部结构传来的水平力和上拔力较大，竖向下压力较小。

现有螺旋钢桩不利于充分发挥桩体钢材的材料性能。桩与土作用获得的承载能力和抗变形能力，由周围土体强度和桩的形状特征决定。一方面，风积沙松散的结构，与桩的钢材强度相比，桩自身受力较小，桩体材料使用效率较低。另一方面，从桩的形状特征考虑，螺旋钢桩的螺旋翼片在桩竖直向的投影很大，为桩的截面积和螺旋翼片的平面投影。相对地，在桩的侧向即水平向投影很小，由桩的中间钢管的侧面和螺旋翼片的厚度构成。投影的面积决定受力面积。竖向投影大，螺旋钢桩抗竖向力抗压和抗拔能力强；侧向投影小，抗水平力能力差。在工程中一般采用增大桩长或桩径的方式来提高桩的抗水平力能力，桩体材料的使用效率较低。

实用新型内容

为了克服现有抗水平力能力差及桩体材料的使用效率较低的问题，本实用新型提供一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，本实用新型通过加在螺旋钢桩钢管上部增加的竖向翼片结构，提高了螺旋钢桩的水平承载力，减小了水平荷载作用下的桩顶位移。可以达到减小桩长的目的，提高了建筑材料的效率、降低了造价、提高了经济性。

本实用新型采用的技术方案为：

一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，包括竖向翼片结构、钢套管、螺旋钢桩钢管和螺旋钢桩叶片，所述的螺旋钢桩钢管上设有多个螺旋钢桩叶片，所述的钢套管套设在螺旋钢桩钢管上部外侧，钢套管位于最上端的螺旋钢桩叶片的上方；所述的竖向翼片结构设在在钢套管上。

所述的竖向翼片结构包括多个竖向翼片，多个竖向翼片均匀分布在钢套管的圆周侧壁上。

所述的竖向翼片为长方形状或直角梯形状，直角梯形状的竖向翼片上端长于下端。

所述的竖向翼片焊接在钢套管上。

所述的竖向翼片厚度为6mm或8mm的钢板。

所述的竖向翼片的长度与钢套管的长度相匹配；所述的竖直翼片自钢套管径向外伸的长度为50~150mm。

所述的钢套管长为100~300mm。

所述的螺旋钢桩钢管下端为尖端。

本实用新型的有益效果为：

（1）本实用新型通过加在螺旋钢桩钢管上部增加的竖向翼片结构，提高了螺旋钢桩的水平承载力，减小了水平荷载作用下的桩顶位移。可以达到减小桩长的目的。桩长减少了，节约了材料，提高了建筑材料的效率、降低了造价、提高了经济性。

（2）本实用新型整体结构造简单，施工方便，提高了工程效率，加快了工程进度。

（3）本实用新型对螺旋桩的加固是在成桩后进行，成桩后，将竖向翼片结构锤击进地面下，整体施工简便易行。本加固方法既可用于新建工程，也可用于既有工程。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型竖向翼片结构位于地面上的结构示意图。

图2是本实用新型竖向翼片结构位于地面下的结构示意图。

图3是本实用新型两片竖向翼片俯视示意图。

图4是本实用新型三片竖向翼片俯视示意图。

图5是本实用新型四片竖向翼片俯视示意图。

图中，附图标记为：1-竖向翼片；2-钢套管；3-螺旋钢桩钢管；4-螺旋钢桩叶片；5-桩周地基表面。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有抗水平力能力差及桩体材料的使用效率较低的问题，本实用新型提供一种如图1-5所示的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，本实用新型通过加在螺旋钢桩钢管上部增加的竖向翼片结构，提高了螺旋钢桩的水平承载力，减小了水平荷载作用下的桩顶位移。可以达到减小桩长的目的，提高了建筑材料的效率、降低了造价、提高了经济性。

一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，包括竖向翼片结构1、钢套管2、螺旋钢桩钢管3和螺旋钢桩叶片4，所述的螺旋钢桩钢管3上设有多个螺旋钢桩叶片4，所述的钢套管2套设在螺旋钢桩钢管3上部外侧，钢套管2位于最上端的螺旋钢桩叶片4的上方；所述的竖向翼片结构1设在在钢套管2上。

如图1和图2所示，本实用新型中，钢套管2位于最上端的一个螺旋钢桩叶片4上方。本实用新型在螺旋钢桩钢管3通过打桩设备旋入地基土体，螺旋钢桩钢管3的桩顶达到设计标高后，竖向翼片仍位于地面以上。然后采用在各翼片上缘同时锤击的方式，将竖向翼片结构1向下垂直打入地基。在螺旋钢桩叶片4旋转旋入的过程中，叶片范围上方的桩周围的地基土体被旋切松动，有利于上部的竖向翼片结构1被打入地基。最后适当夯实整平桩周围的沙土，完成施工。

对于既有支架桩基加固的场合，可以将竖向翼片结构1的钢套管2分为两半。在螺旋钢桩钢管3上，采用套箍或螺栓闭合钢套管2。再将竖向翼片结构1打入地基，夯实整平桩周沙土，完成加固。

本实用新型在螺旋钢桩钢管3上部增加了竖向翼片结构1，通过增大螺旋桩上部水平向投影面积的方式，改变螺旋桩在水平方向的形状特征，有利于螺旋桩受水平力时由螺旋桩上部将水平荷载直接由竖向翼片结构1向桩周围土体传递，缩短传力路径，增大螺旋桩的抗水平力能力，加固措施简便易行。

本实用新型中，多个螺旋钢桩叶片4的倾斜角度一致，螺旋钢桩叶片4的数量以及尺寸位置根据需求与螺旋钢桩钢管3进行匹配，这属于现有成熟技术，本实用新型中不再进行进一步的说明。

本实用新型中提供的螺旋桩的形状特征应有利于扩大桩与土之间的作用。本实用新型适用于沙漠地区风积沙场地光伏支架基础、中小型设备基础、集装箱模块建筑以及架空线路铁塔的基础,也可应用于淤泥、湿陷性黄土等场地。

实施例2：

基于实施例1的基础上，本实施例中，优选的，所述的竖向翼片结构1包括多个竖向翼片，多个竖向翼片均匀分布在钢套管2的圆周侧壁上。

优选的，所述的竖向翼片为长方形状或直角梯形状，直角梯形状的竖向翼片上端长于下端。

本实用新型中，优选为直角梯形状的竖向翼片，采用上大下小的倒梯形钢板，这样结构的翼片形状便于减小切进入地基时的阻力。

优选的，所述的竖向翼片焊接在钢套管2上。

优选的，所述的竖向翼片厚度为6mm或8mm的钢板。

优选的，所述的竖向翼片的长度与钢套管2的长度相匹配；所述的竖直翼片自钢套管2径向外伸的长度为50~150mm。

优选的，所述的钢套管2长为100~300mm。

本实用新型中，钢套管2的长根据需求优选为100 mm 、120 mm 、150 mm 、180 mm、200 mm 、220 mm 、240 mm 、260 mm 、280 mm 、300mm；钢套管2的内径与螺旋钢桩钢管3的外径相匹配，以便钢套管2可以沿着螺旋钢桩钢管3自由滑动和转动。

本实用新型中，竖向翼片焊接在钢套管2上，与钢套管2成一体。在需要对本实用新型提供的螺旋桩进行加固时，将竖向翼片连带钢套管2一起锤击进地面下。对螺旋状的上部进行有效的加固，保证该螺旋桩不会晃动。

优选的，所述的螺旋钢桩钢管3下端为尖端。

本实用新型中，在钢套管2上，将多片竖直翼片的一个边缘与钢套管2外表面的圆周外竖向焊接。本实用新型中，竖直翼片为长方形或者上大下小的倒梯形钢板，厚度优选为6mm或8mm。优选的上大下小的翼片形状便于减小切进入地基时的阻力。

本实用新型中，竖直翼片的一个边焊接在钢套管2外表面的母线上。当选用倒梯形钢板时，沿梯形直角腰边与钢套管2外壁焊接。本实用新型中焊好的各个翼片位置，等分钢套管2的圆周。

本实用新型中，竖直翼片的数量可以根据螺旋桩所承受的水平力的主受力方向优选为图3所示的二2片或图4所示的三片或图5所示的四片。竖直翼片在竖向的长度与钢套管2的长度相当，可以略长于或略短于钢套管2的长度。竖直翼片自钢套管2径向外深的长度为50~150mm。钢套管的长度和竖直翼片的尺寸可以根据受力要求进行适当调整，保证其上部的水平向承载力。

实施例3：

基于实施例1或2的基础上，本实用新型中提供一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩的使用方法，具体步骤为：

具体步骤为：步骤一：确定地面上螺旋钢桩钢管3的中心位置；

步骤二：打桩成桩，将螺旋钢桩钢管3下端桩尖在步骤一中定位的中心位置处插入桩周地基表面5，然后将螺旋钢桩钢管3旋入地基，待螺旋钢桩钢管3的桩顶到达设计的标高后，完成成桩；

步骤三：步骤二中完成成桩后，竖向翼片结构1仍位于桩周地基表面5以上；然后将竖向翼片结构1向下垂直打入地基；

步骤四：对桩周地基表面5进行处理，使桩周地基表面5高于周围地面。

优选的，所述的步骤四中，对桩周地基表面5进行处理的具体方式为在螺旋钢桩钢管3上部桩周洒水夯实整平，然后洒水泥浆固结，或者用小石块覆盖。

本实用新型中，螺旋钢桩钢管3的测量定位是根据设计图纸在地面标出的。提前设计保证后续成桩误差不会太大，保证螺旋状的使用强度及精度。

本实用新型中，打桩成桩的具体过程为：将螺旋钢桩钢管3下端桩尖在定位处插入地基表面5。再采用现有成品的专用打桩钻机将螺旋钢桩钢管3旋入地基。待桩顶达到设计标高，完成成桩。

本实用新型中，桩周地基表面5处理的具体过程为：在本实用新型提供的螺旋桩的桩周洒水夯实整平，使桩周地基表面5略高于周围地面。在桩周适当范围做保护，可以洒水泥浆固结，或者用小石块覆盖，以避免在风、雨作用下桩周地表产生的沙土流失。小石块和水泥浆均为现有技术，可直接在市场购买实用，本实用新型中将不再进行一一说明。

本实用新型在螺旋钢桩钢管3上部增加了竖向翼片结构1，通过增大桩上部水平向投影面积的方式，改变桩在水平方向的形状特征，有利于桩受水平力时由桩上部将水平荷载直接由竖向翼片结构向桩周围土体传递，缩短传力路径，增大桩的抗水平力能力。本实用新型对桩的加固是在成桩后进行，成桩后，将竖向翼片结构1垂直锤入地面，保证整个竖向翼片结构1均位于地面下。这样加固了桩上端的水平承载力和抗力。本实用新型整体施工简便易行。本加固方法既可用于新建工程，也可用于既有工程。

在甘肃风积沙地质条件的光伏支架螺旋钢桩基础，采用本实用新型提供的上部竖向翼片结构1后螺旋桩后，桩长由4.1m缩短为2.5m，桩水平承载力提升约32%。

本实用新型体现了安全适用、经济合理、保护环境、节约资源的原则，在沙漠地区风积沙场地粉细砂地基具有广阔的应用前景。不但适用于沙漠地区风积沙场地光伏支架基础、中小型设备基础、集装箱模块建筑以及架空线路铁塔的基础，也可应用于淤泥、湿陷性黄土等场地。

以上举例仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。本实用新型中未详细描述的装置结构及其方法步骤均为现有技术，本实用新型中将不再进行进一步的说明。

Claims (8)

1.一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：包括竖向翼片结构（1）、钢套管（2）、螺旋钢桩钢管（3）和螺旋钢桩叶片（4），所述的螺旋钢桩钢管（3）上设有多个螺旋钢桩叶片（4），所述的钢套管（2）套设在螺旋钢桩钢管（3）上部外侧，钢套管（2）位于最上端的螺旋钢桩叶片（4）的上方；所述的竖向翼片结构（1）设在钢套管（2）上。

2.根据权利要求1所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的竖向翼片结构（1）包括多个竖向翼片，多个竖向翼片均匀分布在钢套管（2）的圆周侧壁上。

3.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的竖向翼片为长方形状或直角梯形状，直角梯形状的竖向翼片上端长于下端。

4.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的竖向翼片焊接在钢套管（2）上。

5.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的竖向翼片厚度为6mm或8mm的钢板。

6.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的竖向翼片的长度与钢套管（2）的长度相匹配；所述的竖向翼片自钢套管（2）径向外伸的长度为50~150mm。

7.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的钢套管（2）长为100~300mm。

8.根据权利要求2所述的一种上部具有竖向翼片结构的光伏支架螺旋桩，其特征在于：所述的螺旋钢桩钢管（3）下端为尖端。

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