[实用新型]具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩

说明书

本实用新型公开了具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩。该具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩包括中心钢轴以及位于该中心钢轴外表面的叶片，该叶片具有下部叶片和上部叶片，其中，下部叶片的外沿为对数螺线，上部叶片的外沿为圆柱螺旋线，圆柱螺旋线的半径等于对数螺线终点的极半径值。本实用新型具有对数螺线叶片结构，随着极角θ由0逐渐增加，叶片极半径增加越来越快，可在破岩旋进的过程中，具有更好的施加旋入力的效果。上部叶片可以在保证优异旋入效果的前提下降低整个叶片的造价。经验证，对于同一种土层螺旋钢桩的施工来说，本实用新型的具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩比普通的螺旋钢桩所需要的施工扭矩更小，至少节约1/3的施工扭矩。

技术领域

本实用新型涉及螺旋钢桩技术领域，具体而言，涉及具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩。

背景技术

地基常常因为一些原因而面临以下几个方面的问题：1)承载力及稳定性问题；2)压缩及不均匀沉降问题；3)渗漏问题；4)液化问题；5)特殊土的特殊问题。当天然地基存在上述五类问题之一或其中几个时，需采用地基处理措施以保证上部结构的安全与正常使用。

目前，在我国地基处理加固领域，对于小型桩主要还是应用以水泥胶凝材料为主的混凝土类桩体。由于混凝土材料发挥强度较慢的原因，不能满足一些特殊的工程要求。所以一些预制桩因为避免现浇施工的问题而越来越被广泛应用。钢桩作为预制桩的一种，也在很多领域被用来地基加固。

螺旋钢桩在20世纪90年代初被引进我国，现在光伏电站领域应用比较多。它具有无需土方开挖，直接旋拧，对生态破坏最低，可直接承受荷载等诸多优点。公开号为CN106284306A、名称为《一种拼接式无弃土的自旋加强钢桩》的中国实用新型专利公开了一种螺旋钢桩，该螺旋钢桩上设置有多个叶片来达到使用时不产生弃土且旋入时更加省力的目的。但是，对于较硬土层或岩层，螺旋钢桩施工无法施工。因此对于螺旋钢桩的推广使用，必须要解决对于较硬土层的施工问题，也就是要使螺旋钢桩更容易旋入更坚硬的土层。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩，以解决现有技术中的螺旋钢桩难以旋入比较坚硬的土层的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩。该具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩包括中心钢轴以及位于该中心钢轴外表面的叶片，该叶片具有下部叶片和上部叶片，其中，下部叶片的外沿为对数螺线，上部叶片的外沿为圆柱螺旋线，圆柱螺旋线的半径等于对数螺线终点的极半径值。

本实用新型具有对数螺线叶片结构，随着极角θ由0逐渐增加，叶片极半径增加越来越快，可在破岩旋进的过程中，具有更好的施加旋入力的效果。上部叶片可以在保证优异旋入效果的前提下降低整个叶片的造价。经验证，对于同一种土层螺旋钢桩的施工来说，本实用新型的具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩比普通的螺旋钢桩所需要的施工扭矩更小，至少节约1/3的施工扭矩。可见，本实用新型的具有对数螺线叶片结构的螺旋钢桩不仅结构简单，而且可在施工中大大提高施工效率，节约工程造价。

进一步地，下部叶片的外沿为以ρ＝ae^kθ为极半径方程的对数螺线；其中，a为常数，a＝1.1～1.5倍中心钢轴半径；e为自然对数函数的底数；k为常数，k＝0.8～0.9；θ为极角；上部叶片(22)的半径r＝ae^kθ'，θ'为下部叶片外沿终点的θ值。由此，旋入更加省力。

进一步地，当地层的标准贯入击数大于50时，θ＝0～π/3，r＝ae^kπ/3；当地层的标准贯入击数为40～50时，θ＝0～π/4，r＝ae^kπ/4。由此，θ高于上述数值范围，省力效果增加缓慢且造价显著提高，θ低于上述数值范围则省力不明显。

进一步地，k＝0.84。由此，旋入更加省力。

进一步地，所述叶片沿中心钢轴外壁环绕360°。由此，成本低且旋入更加省力。