[实用新型]螺旋桩自旋成桩桩基

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种螺旋桩自旋成桩桩基，由螺旋桩和连接于桩顶部的承台共同组成，属建筑地基基础工程施工领域。

背景技术

螺旋桩是建筑工程中一种带螺旋叶片的金属或非金属材料的管桩或柱桩，利用专用设备旋拧入地下，替代混凝土独立基础及条形基础，由桩和连接桩顶的桩承台组成建筑桩基础，二根以上单桩组成群桩基础。若桩身全部埋于土中，承台底面与土体接触，则称为低承台桩基；若桩身上部露出地面而承台底位于地面以上，则称为高承台桩基。建筑桩基通常为低承台桩基础，在低、高层建筑中应用广泛。按照基础的受力原理可分为摩擦桩、端承桩。摩擦桩利用地层与单桩的摩擦力来承载构造物，桩穿过并支撑在可压缩性土层中，主要依靠侧土的摩阻力支撑垂直载荷；端承桩使基桩坐落于岩层或很硬的土层上来承载构造物，桩穿过较松软非压缩土层中，基本依靠桩底土层抵抗力支撑垂直载荷。螺旋桩与普通管形摩擦桩相比，虽然也是通过表面与泥土紧密挤压利用摩擦来承载，但不同的是其螺旋结构牢牢抓住桩周围的土块，使该部分土块也变成桩的一部分，增加了摩擦面积，大大提高了承载力。

现有技术中类似木螺丝的地桩螺距小，承载时土层受力特征为剪切受力型，承载力对土质本身的强度要求较高；另一种一字钢扭制螺旋桩也有使用，但此类桩抗压、抗水平力差，仅用于太阳能光伏支架系统、电力塔架、信号标示牌和街灯地基等场合，其几何断面不符合附加应力场由上而下减少的分布规律。同样，现有技术传统的打桩机械设备，对于桩径小于250mm的小型抗拔螺旋桩，不能实现多快好省的成桩工法。

发明内容

本实用新型针对现有技术中所存在的上述问题，提供一种多根螺旋桩连接承台形成的桩基础，且螺旋桩为制作方便、成本低廉的小型抗拔螺旋桩，对于中密实砂层、坚硬粘土层、残积土层，其抗竖向力和抗水平力满足低矮建筑或临时建筑要求。

本实用新型螺旋桩由钢质型材直接扭制而成。型材既可是钣金折弯件，也可是成品型钢，截面形状包括I型、Z型、H型和工字型。钣金折弯件用于轻载荷，成品型钢用于中、重载荷。扭转螺距通常不小于截面最大对角线长度的8倍，但对于一根桩身而言总扭转角不应小于450°，受力时土层受到的剪切应力很小，对土质强度要求较低。螺旋桩身的顶部为平头，但有时为了使桩身更易于切入土层中，也可将其制成尖头。桩身的顶部按扭制过程中是否参与扭转分为螺旋顶部和直顶部，直顶部易于连接，螺旋桩身因其与土层结合更紧密，承载力更大。

螺旋桩单支长2～6m，截面对角线长度40～250mm，腹板厚度3～14mm，翼板厚度3～14mm，基本能满足一般低矮建筑施工需求，如样板房、沙滩别墅、太阳能光伏支架等。

螺旋桩利用冲击泵配合专用定位锤击振动装置沉桩，由于螺距长，螺旋升角通常大于68度，因此在承受轴向冲击压力时，土层对桩身的支撑反力在螺旋面上会产生一水平切向分力使桩身旋转，形成旋进的运动方式，使成桩速度得到大幅提高。同时，这种只施加轴向力便可使其自旋的成桩方式，大大降低了设备要求，施工成本得到进一步降低。这种长螺距的旋进方式因减小了土层的应力集中还最大可能保留了土层的原状，避免了因挤压形成的土层局部隆起。当螺旋桩左、右旋成组工作时，由于它们被承台连接成一整体，形成互锁，无法实现旋转运动，从而抑制了轴向运动，有效的提高了承载能力。

支承台根据材料可分为两种，一种为混凝土承台，一种为金属承台。混凝土承台用于普通建筑，箱型结构的金属承台用于不能使用混凝土的建筑或其它低矮建筑。针对本实用新型的金属螺接承台来说，由铝型材拉制的连接条内置于钢板冲压折弯的箱体，也可选用钢板焊接箱体，连接条两端中心孔攻丝，且经箱体侧板、螺母板、螺旋桩的桩顶部，用螺钉相连。连接条顶面加工出螺纹孔，用于连接箱体及地面构件。钢板涂覆耐腐蚀材料，提高使用寿命。螺母板由连接条切割成H形截面，中间为腹板，两边为矩形截面翼板柱，翼板柱中心孔同样可攻丝、扩孔；由于中间腹板极薄，腹板扭转两翼板柱与桩顶部螺旋扭面相贴合使该连接牢固可靠；当然，螺母板若不扭转，还可以通过添加垫块与螺旋桩身扭面相贴合。实际上，地面结构载荷通过承台传递给桩身，再传给土层。而承台使多根螺旋桩连成一整体框架，以保持多根桩受力的均匀性，由桩和连接桩顶部的桩承台组成桩基础

当螺旋桩用于混凝土承台，其桩顶部设置有抓钉，既在桩顶部开孔插入销钉，以增加与混凝土的抓紧力。抓钉也可与混凝土承台的钢筋捆扎，进一步提高互握力。