本發(fā)明涉及地基加固處理用的樁體，具體涉及一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁。

背景技術(shù)：

基于水泥膠凝材料為主的混凝土類樁雖然在我國的中小型各類地基加固處理與樁基工程中得到了廣泛應(yīng)用，但是由于混凝土材料本身的特性，現(xiàn)澆混凝土類樁容易受到樁體施工天氣的影響，混凝土類樁的強度發(fā)揮需要一定的等待養(yǎng)護時間。預(yù)制樁避免了上述現(xiàn)澆施工的問題，我國現(xiàn)有的預(yù)制樁施工方法主要有錘擊法、振動法和壓入法。錘擊法即采用汽錘、柴油錘等樁錘將預(yù)制樁擊入地基，但施工時會產(chǎn)生很大的振動和噪音，對周圍環(huán)境及周邊建筑結(jié)構(gòu)物的影響較大；振動法即通過樁頂?shù)恼駝悠魇诡A(yù)制樁隨著振動下沉打入地基，但振動法不適用于一般的粘土地基；壓入法即采用靜力壓樁機將預(yù)制樁壓入地基中，而靜力壓樁不宜用于有厚度大于2m的中密以上砂夾層的情況。此外，預(yù)制樁自重大，需要配套大型的打樁機、吊樁吊車以及相關(guān)運輸設(shè)備，僅適用于有寬闊作業(yè)場地的情況；預(yù)制樁無論采取開口還是實心截面形式，總是較大程度地會產(chǎn)生擠土效應(yīng)，從而造成額外的棄土處理工作；現(xiàn)有預(yù)制樁的承載力差，主要用于軟土等地質(zhì)環(huán)境，在風(fēng)化巖等地質(zhì)環(huán)境中難以應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種施工便捷、承載力強、安裝時不產(chǎn)生棄土、從軟土到風(fēng)化基巖等地質(zhì)環(huán)境均可適用的樁體。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為，一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，所述鋼樁包括至少兩個相互拼接的鋼軸，在所述鋼樁上設(shè)有至少兩個加強結(jié)構(gòu)，所述加強結(jié)構(gòu)為螺旋鋼盤，相鄰螺旋鋼盤之間的距離為螺旋鋼盤直徑的2-5倍，所述螺旋鋼盤的高度為一個螺距長度。

首先，樁體采用鋼材料制成，鋼材料不僅加工效果好，承載力強，可適應(yīng)于從軟土到風(fēng)化基巖的各種地質(zhì)環(huán)境，而且鋼材料的延展性優(yōu)于混凝土類樁，具有更強的抵抗地震波變形的能力；其次，鋼樁由多個鋼軸拼接而成，不僅拆裝方便且便于運輸，避免使用吊樁吊車等大型的運輸設(shè)備；再者，加強結(jié)構(gòu)為螺旋鋼盤，施加少量的扭矩即可將鋼樁快速旋入風(fēng)化基巖，不僅無需大型的打樁設(shè)備，無開挖，而且無需降水、施工噪音??；螺旋鋼盤的高度為一個螺距長度并且相鄰螺旋鋼盤之間的間距為上述推薦范圍數(shù)值時，在旋入過程中幾乎不產(chǎn)生棄土且旋入阻力小，同時，螺旋鋼盤增加了鋼樁與地基的接觸面積，從而增加了鋼樁的承載力，旋入后可直接作為樁體，無需再澆灌混凝土，因此無等待混凝土養(yǎng)護凝結(jié)時間，結(jié)構(gòu)簡單且經(jīng)濟適用。當(dāng)相鄰螺旋鋼盤的距離低于上述數(shù)值范圍時，雖然鋼樁的承載力增強，但旋入時產(chǎn)生的棄土增加且旋入時的扭矩增加，當(dāng)相鄰螺旋鋼盤的距離高于上述數(shù)值范圍時，則鋼盤承載力加強效果有所折減。進一步，所述螺旋鋼盤的直徑為150-600mm，厚度為6-12mm，螺距為50-100mm。超出上述參數(shù)范圍的螺旋鋼盤旋入地基時所需的扭矩大，對施工機械設(shè)備要求較高；低于上述參數(shù)范圍的螺旋鋼盤對鋼樁承載力的提升效果有限。針對不同的地質(zhì)環(huán)境以及荷載工況，選擇不同尺寸的螺旋鋼盤及對應(yīng)的鋼軸。

進一步，所述螺旋鋼盤為至少三個且呈等間距分布。螺旋鋼盤同時作為承受載荷的主要組件以及掘進部件，螺旋鋼盤的數(shù)量與其分布需要綜合考慮承載力和經(jīng)濟性，若螺旋鋼盤的數(shù)量過多，雖然承載力更強，但是旋入時產(chǎn)生的棄土就越多，若螺旋鋼盤的數(shù)量過少，雖然旋入產(chǎn)生的棄土少，但是相應(yīng)的承載力就會降低。

進一步，所述螺旋鋼盤的外側(cè)邊緣處設(shè)有刃口，該刃口可降低鋼軸旋入地基時的阻力。

進一步，所述鋼軸為實心結(jié)構(gòu)，其外徑為40-65mm；或所述鋼軸為管狀結(jié)構(gòu)，其外徑為65-300mm，壁厚5-15mm。當(dāng)鋼軸較細(xì)時，采用實心的鋼軸的承載力更強，較細(xì)的鋼軸的橫截面小，產(chǎn)生的棄土少；當(dāng)采用較粗的鋼軸時，采用空心結(jié)構(gòu)的鋼軸產(chǎn)生的棄土少。采用上述參數(shù)范圍的鋼軸，可兼具運輸便捷、無棄土和承載力強以及造價低的優(yōu)點。當(dāng)然，除了常見的圓形鋼軸外，可以選用橫截面為方形的鋼軸，此時，上述外徑即為所述方形的邊長。為了便于旋入，可使鋼樁下端的鋼軸的鉆入端面與鋼軸軸線成一定的夾角。

進一步，所述螺旋鋼盤的屈服強度≥345MPa；所述鋼軸的屈服強度≥235MPa。鋼軸一方面作為承受荷載的主要結(jié)構(gòu)組件，另一方面作為鋼樁拼接加長的載體，而螺旋鋼盤既作為承載荷載的核心結(jié)構(gòu)組件，又作為旋入土體的掘進工具，因此采用上述屈服強度的螺旋鋼盤和鋼軸，其承載力強，使用壽命長。

進一步，所述鋼樁還包括連接相鄰鋼軸的管套，所述鋼軸連接端的外壁與管套的內(nèi)壁相匹配，鋼軸與管套之間通過螺栓緊固連接。上述連接結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)固性好且拆裝方便。

進一步，所述緊固連接采用螺栓，所述螺栓的螺桿外徑為18-28mm。進一步，所述管套的壁厚為5-15mm，長度為10-16cm。

進一步，所述鋼樁的外表面設(shè)有防腐層，以避免鋼樁長期埋置于地下導(dǎo)致的銹腐蝕問題。進一步，所述防腐層由鋅構(gòu)成，可采用熱鍍法或電鍍法在鋼樁外表面增設(shè)鋅防腐層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁具有以下優(yōu)點：(1)適用性廣：適用于從軟土到風(fēng)化基巖的各種地質(zhì)；(2)施工快捷高效：無需大型打樁設(shè)備，無開挖無棄土，無需等待混凝土養(yǎng)護凝結(jié)；(3)環(huán)境影響小：無需降水，施工噪音小，并且可反旋出地基以便再利用于其他臨時建筑；(4)抗震性好：鋼材延展性優(yōu)于混凝土類樁，抵抗地震波變形的能力優(yōu)于混凝土類樁；(5)總體經(jīng)濟性好：無需處理其他樁體施工產(chǎn)生的棄土，樁體直接受荷無等待時間，施工快捷且抬搬費用低；(6)快速估算承載力：通過安裝扭矩值直接快速估算樁體承載力，從而便宜選擇適宜承載力的鋼樁，避免承載力不達(dá)標(biāo)引發(fā)的安全事故。

附圖說明

圖1為實施例1的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為螺旋鋼盤的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實施例2的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為實施例3的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為實施例4的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實施例5的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1所示的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，包括兩個鋼軸1、一個管套3，兩個鋼軸1的相對一端插入管套3并通過兩個螺栓4緊固連接。自鋼樁的下端往上設(shè)有兩個螺旋鋼盤2。所述鋼軸1為長度為2m的空心管，采用Q235鋼(其屈服強度大于235MPa)制成，其外徑為100mm，壁厚8mm。所述螺旋鋼盤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其正投影為圓形，直徑d1為300mm，厚度為8mm，高度d2為一個螺距長度，螺距為80mm，采用Q345鋼(其屈服強度大于345MPa)制成，螺旋鋼盤2的外側(cè)邊緣設(shè)有刃口21，相鄰螺旋鋼盤2的間距d3為螺旋鋼盤2直徑的三倍。所述螺旋鋼盤2按照《GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》與鋼軸1焊接為一體。所述螺栓4的螺桿外徑為24mm。所述管套3的內(nèi)徑與鋼軸1的外徑匹配，管套3的壁厚為10mm，長度為16cm。在鋼樁的外表面設(shè)有鋅防腐層。

實施例2

如圖3所示的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，包括三個鋼軸1、兩個管套3，相鄰鋼軸1的相對一端插入對應(yīng)的管套3并通過兩個螺栓4緊固連接。自鋼樁的下端往上等間距設(shè)有四個螺旋鋼盤2。所述鋼軸1為長度為1m的實心管，采用Q235鋼(其屈服強度大于235MPa)制成，其外徑為40mm。所述螺旋鋼盤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其正投影為圓形，直徑d1為200mm，厚度為15mm，高度d2為一個螺距長度，螺距為100mm，采用Q345鋼(屈服強度大于345MPa)制成，螺旋鋼盤2的外側(cè)邊緣設(shè)有刃口21，相鄰螺旋鋼盤2的間距d3為螺旋鋼盤2直徑的兩倍。所述螺旋鋼盤2按照《GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》與鋼軸1焊接為一體。所述螺栓4的螺桿外徑為18mm。所述管套3的內(nèi)徑與鋼軸1的外徑匹配，管套3的壁厚為8mm，長度為10cm。在鋼樁的外表面設(shè)有鋅防腐層。

實施例3

如圖4所示的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，包括兩個鋼軸1、一個管套3，兩個鋼軸1的相對一端插入管套3并通過兩個螺栓4緊固連接。自鋼樁的下端往上等間距設(shè)有三個螺旋鋼盤2。所述鋼軸1為長度為3m的實心管，采用Q235鋼(其屈服強度大于235MPa)制成，其外徑為50mm。所述螺旋鋼盤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其正投影為圓形，直徑d1為150mm，厚度為12mm，高度d2為一個螺距長度，螺距為100mm，采用Q345鋼(屈服強度大于345MPa)制成，螺旋鋼盤2的外側(cè)邊緣設(shè)有刃口21，相鄰螺旋鋼盤2的間距d3為螺旋鋼盤2直徑的四倍。所述螺旋鋼盤2按照《GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》與鋼軸1焊接為一體。所述螺栓4的螺桿外徑為20mm。所述管套3的內(nèi)徑與鋼軸1的外徑匹配，管套3的壁厚為8mm，長度為16cm。在鋼樁的外表面設(shè)有鋅防腐層。

實施例4

如圖5所示的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，包括三個鋼軸1、兩個管套3，相鄰鋼軸1的相對一端插入對應(yīng)的管套3并通過兩個螺栓4緊固連接。自鋼樁的下端往上等間距設(shè)有五個螺旋鋼盤2。所述鋼軸1為長度為1m的空心管，采用Q235鋼(其屈服強度大于235MPa)制成，其外徑為50mm，壁厚為5mm。所述螺旋鋼盤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其正投影為圓形，直徑d1為250mm，厚度為10mm，高度d2為一個螺距長度，螺距為100mm，采用Q345鋼(屈服強度大于345MPa)制成，螺旋鋼盤2的外側(cè)邊緣設(shè)有刃口21，相鄰螺旋鋼盤2的間距d3為螺旋鋼盤2直徑的兩倍。所述螺旋鋼盤2按照《GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》與鋼軸1焊接為一體。所述螺栓4的螺桿外徑為20mm。所述管套3的內(nèi)徑與鋼軸1的外徑匹配，管套3的壁厚為8mm，長度為12cm。在鋼樁的外表面設(shè)有鋅防腐層。

實施例5

如圖6所示的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁，包括兩個鋼軸1、兩個管套3，兩個鋼軸1的相對一端插入管套3并通過兩個螺栓4緊固連接。自鋼樁的下端往上設(shè)有兩個螺旋鋼盤2。所述鋼軸1為長度為2m的空心管，采用Q235鋼(其屈服強度大于235MPa)制成，其外徑為300mm，壁厚為15mm。所述螺旋鋼盤2的結(jié)構(gòu)如圖2所示，其正投影為圓形，直徑d1為600mm，厚度為5mm，高度d2為一個螺距長度，螺距為50mm，采用Q345鋼(屈服強度大于345MPa)制成，螺旋鋼盤2的外側(cè)邊緣設(shè)有刃口21，相鄰螺旋鋼盤2的間距d3為螺旋鋼盤2直徑的五倍。所述螺旋鋼盤2按照《GB50661-2011鋼結(jié)構(gòu)焊接規(guī)范》與鋼軸1焊接為一體。所述螺栓4的螺桿外徑為28mm。所述管套3的內(nèi)徑與鋼軸1的外徑匹配，管套3的壁厚為8mm，長度為16cm。在鋼樁的外表面設(shè)有鋅防腐層。

經(jīng)驗證，上述實施例1-5所述的一種拼接式無棄土的自旋加強鋼樁適用于從軟土到標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)小于100的風(fēng)化基巖的各種地質(zhì)，且使用時不產(chǎn)生棄土，承載力強且安裝方便。所述標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的定義為：將63.5kg的錘自76cm的高度自由落下，將長度為51cm、外徑為5.1cm、內(nèi)徑為3.49cm的貫入器擊入地基中30cm所需的錘擊數(shù)。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍內(nèi)的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會限制于本文所示的這些實施例，而是要符合于本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。