一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩制造方法及图纸

本实用新型专利技术专利涉及地基处理领域，具体涉及一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，包括中心轴上带有螺旋叶片的螺旋桩，上述螺旋自钻式钢桩还包括由至少一段加长节组成的加长杆，上述螺旋桩的上端与加长杆的下端连接，其中加长杆中至少有一段加长节上设置有扩径导向碟；其中，上述扩径导向碟呈漏斗状，开口向上，底部与加长杆杆壁密封连接。通过桩侧灌浆，浆液抵达扩径导向碟，形成加固体，提高桩的竖向极限承载力，临界压屈荷载和横向承载力，比增加叶片个数、叶片直径和增加桩长方法来提高承载力更加经济和适用，以使地基更加稳固。

【技术实现步骤摘要】
一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩
本技术专利涉及地基处理领域，具体涉及一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩。
技术介绍
螺旋自钻式钢桩具有适应性广，施工快捷高效，环境影响小，总体经济性好，良好耐久性和抗震性，在国家大力倡导环境保护的号召下，螺旋自钻式钢桩具有广阔发展前景。螺旋自钻式钢桩对地基加固后，当受到竖向荷载时，由于中心钢轴侧面积较小，提供总的侧摩阻力比重也较小，在桩长较短时，通常不考虑螺旋自钻式钢桩侧阻对轴向承载力贡献。竖向荷载主要依靠螺旋叶片来承担，基本可认定该桩为端承桩。如若需要增加其轴向承载力，只有通过加大螺旋叶片直径、增加叶片个数和增加桩长等方式来实现。然而螺旋叶片直径加大范围有限，叶片直径过大在承载过程中易造成叶片弯曲变形而且增大直径对承载力提高不显著。增加叶片或桩长后对钢桩施工的扭矩设备也提出比较高的要求，有时在空间有限情况下，该施工设备可能操作困难，影响施工进度。此外，在当螺旋自钻式钢桩加固较厚软弱地基后，螺旋自钻式钢桩长细比过大，易产生压屈失稳。因此，急需提出一种经济可行且快捷高效的装置方法来提高螺旋自钻式钢桩的轴向承载力和稳定性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可带来较高轴向和横向承载力、增加稳定性的带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，以期望解决上述问题。为了实现上述目的，本申请一方面采用的技术方案是一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，包括中心轴上带有螺旋叶片的螺旋桩，上述螺旋自钻式钢桩还包括由至少一段加长节组成的加长杆，上述螺旋桩的上端与加长杆的下端连接，其中加长杆中至少有一段加长节上设置有扩径导向碟；其中，上述扩径导向碟呈漏斗状，开口向上，底部与加长杆杆壁密封连接。当螺旋自钻式钢桩旋进土层时，通过设置上述扩径导向碟，灌浆操作与打桩操作同步进行，即打桩时因扩径导向碟的设置，使扩径导向碟旋转向下压缩土层，在土层与加长杆之间形成位于加长杆外圆的空腔，灌浆后浆液沿加长杆向下流动进入该空腔，直至浆液抵达扩径导向碟，养护后使凝固的浆液与使螺旋自钻式钢桩形成更加牢靠的复合加固体，通过桩侧灌浆，提高桩的竖向极限承载力，临界压屈荷载和横向承载力，比增加叶片个数、叶片直径和增加桩长方法来提高承载力更加经济和适用，以使地基更加稳固。进一步的是，上述扩径导向碟的直径：加长节直径＝(1.4～2.2)：1。在设置扩径导向碟的直径时，申请人发现直径不能太大，如果偏大，扩径导向碟旋进土体后留下的空腔直径较大，这样空腔易产生塌孔现象，对后续浇灌形成连续有效的加固体不利，甚至无法形成有效加固体。当然，如果太小，空腔直径偏小，形成的加固体的加固作用会十分有限，加固效果不理想。所以在将扩径导向碟的直径：加长节直径＝(1.4～2.2)：1，扩径导向碟经过土层留下的空腔即可以使周边土体不易塌孔，保证加固体的连续性，也使灌浆后形成的加固体拥有较高的稳固效果。上述扩径导向碟的最大直径≤螺旋叶片最大直径，以方便打桩操作，防止扩径导向碟过大干涉螺旋自钻式钢桩向下旋进。进一步的是，在加长节靠近螺旋桩的一端，上述扩径导向碟位于加长节的(1/4)～(1/3)处，将扩径导向碟设置在该位置上形成的加固体加固效果较优。进一步的是，上述扩径导向碟包括锥型的下部和筒状的上部，下部的上端与上部的下端密封连接；上述下部内侧壁与加长杆的杆壁之间的夹角为25～45°。进一步的是，螺旋自钻式钢桩还包括套筒，用于套装在螺旋桩与加长杆的连接处；或者，上述套筒用于套装在加长节之间连接处，以提高连接处的强度，连接可采用螺栓连接。进一步的是，上述螺旋桩或加长节的中心轴为圆轴，该中心轴的直径≥80mm；或者，上述螺旋桩或加长节的中心轴为方轴，该中心轴横截面的边长≥80mm。进一步的是，上述加长杆上设置有至少两个扩径导向碟，用于针对土层较弱，侧壁容易塌孔的情况。进一步的是，上述螺旋桩上至少有两个螺旋叶片，相邻螺旋叶片之间的距离：螺旋叶片最大直径＝(3～2):1。进一步的是，所述螺旋桩为可拼接的多段结构，方便螺旋桩的拆装和加长。作为本申请的另一个方面，本申请还提供了带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩建造方法，包括以下操作：首先，安装螺旋桩到指定高程并连接带有扩径导向碟的加长杆；开挖桩顶附近地面形成一个大于扩径导向碟的土坑，土坑侧壁壁设置护筒；配置所需水泥浆液，充分搅拌均匀，持续搅拌时间≥3min；然后，施工设备重新就位安装带有扩径导向碟的加长杆，其中，当扩径导向碟开始进入土层时，不间断向护筒内倒入搅拌完成后水泥浆液，扩径导向碟用于对水泥浆液最深抵达位置进行定位；最后，当螺旋自钻式钢桩钻入到指定高程时，施工设备停止工作，同时停止往护筒内添加水泥浆液，采用护筒内的水泥浆液密封桩头。本方法简单可行，灌浆过程中，灌浆过程与打桩过程同步进行且采用无压力灌浆，不会额外增加施工时间成本和无需施工机械；灌浆完成之后，护筒内的浆体可以直接做成密封桩头的平台，无需另外加工桩头，节省施工时间成本。进一步的是，开挖土坑时，底部铺上一层防水材料，用于防止水泥浆液从地面向下渗透。灌浆后的螺旋自钻式钢桩与为未灌浆螺旋自钻式钢桩相比，取的有益效果：1.增加钢桩侧向摩擦力，由原来的端承桩变为摩擦端承桩；2.对于在软土地基中的桩，增加其压屈稳定性效果更加明显；3.在腐蚀等级较高土层中，桩侧灌浆保护能提高减小钢桩腐蚀速度，延长螺旋自钻式钢桩的使用寿命；4.在相同荷载作用下，沉降更小，对于沉降比较敏感的结构物尤为重要；5.抗弯刚度增加，具有更高的横向承载力；下面结合附图和具体实施方式对本技术做进一步的说明。本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显。或通过本技术的实践了解到。附图说明构成本技术的一部分的附图用来辅助对本技术的理解，附图中所提供的内容及其在本技术中有关的说明可用于解释本技术，但不构成对本技术的不当限定。在附图中：图1为用于说明实施方式中的实施例一的螺旋自钻式钢桩与加固体的示意图；图2为用于说明实施方式中的扩径导向碟的俯视截面示意图；图3为用于说明实施方式中的实施例一的螺旋自钻式钢桩示意图；图4为用于说明实施方式中的实施例二的螺旋自钻式钢桩与加固体的示意图；图中标记为：100-螺旋桩、101-螺旋叶片、200-加长杆、201-加长节、220-扩径导向碟、221-扩径导向碟的上部、222-扩径导向碟的下部、300-套筒、400-护筒、500-灌浆加固体。具体实施方式下面结合附图对本技术进行清楚、完整的说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本技术。在结合附图对本技术进行说明前，需要特别指出的是：本技术中在包括下述说明在内的各部分中所提供的技术方案和技术特征，在不冲突的情况下，这些技术方案和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，包括中心轴上带有螺旋叶片的螺旋桩，其特征在于，所述螺旋自钻式钢桩还包括由至少一段加长节组成的加长杆，所述螺旋桩的上端与加长杆的下端连接，其中加长杆中至少有一段加长节上设置有扩径导向碟；其中，所述扩径导向碟呈漏斗状，开口向上，底部与加长杆杆壁密封连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有扩径导向灌浆装置的螺旋自钻式钢桩，包括中心轴上带有螺旋叶片的螺旋桩，其特征在于，所述螺旋自钻式钢桩还包括由至少一段加长节组成的加长杆，所述螺旋桩的上端与加长杆的下端连接，其中加长杆中至少有一段加长节上设置有扩径导向碟；其中，所述扩径导向碟呈漏斗状，开口向上，底部与加长杆杆壁密封连接。


2.如权利要求1所述的螺旋自钻式钢桩，其特征在于，所述扩径导向碟的直径＝(1.4～2.2)倍于中心轴直径；所述扩径导向碟的最大直径≤螺旋叶片最大直径。


3.如权利要求1所述的螺旋自钻式钢桩，其特征在于，在加长节靠近螺旋桩的一端，所述扩径导向碟位于加长节的(1/4)～(1/3)处。


4.如权利要求1所述的螺旋自钻式钢桩，其特征在于，所述扩径导向碟包括锥型的下部和筒状的上部，下部的上端与上部的下端密封连接；所述下部内侧壁与加长杆的杆壁之间的夹角为25～45...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘凯文，苏谦，邵康，陈德，王武斌，严炎，黄俊杰，杨智翔，邱睿哲，越斐，周鹏飞，熊志鹏，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：新型
国别省市：四川;51