一种机械式轻型钉刺锚固桩及施工方法技术

本发明专利技术公开了一种机械式轻型钉刺锚固桩及施工方法。本发明专利技术的锚固桩包括锚固桩本体、设置于所述锚固桩本体上端的桩帽、设置于锚固桩本体下端的桩靴、设置于所述桩靴底部的钻孔机构以及冲击桩；所述锚固桩本体包括外管以及设置于所述外管内侧的可在径向压力作用下分开的内管，所述内管的外壁分布有若干钉刺，所述外管上设置有与所述钉刺相配合的若干孔洞；所述内管由若干块管片拼接而成，所述内管在冲击桩打入后，沿着径向向外扩张膨胀，内管外壁上的钉刺穿过孔洞展开。本发明专利技术通过内管上的钉刺刺入土层岩层形成抗拔承载力，能使其在非灌浆的工况下快速形成抗拔承载力，通过轻型锚固桩现场打入，即可使用，满足快速抢修应急抢险的要求。

【技术实现步骤摘要】
一种机械式轻型钉刺锚固桩及施工方法
本专利技术属于岩土工程领域，特别涉及一种机械式轻型钉刺锚固桩及施工方法。
技术介绍
目前锚固技术多采用钻孔灌浆技术，存在以下局限性：一是灌浆后锚固体形成抗拔承载力需要养护周期，锚固力生效时间长；二是灌浆施工工艺复杂，原材料重量大，运输困难。尤其针对交通不便的山区，加之自然灾害的破坏，快速锚固抢修仍是应急抢险中急需解决的问题。申请人团队对轻型锚固桩已经做了前期研究，如中国专利CN2019104288010、CN2020100904942等，现进一步通过一些机械手段研发一种机械式轻型钉刺锚固桩。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供了一种机械式轻型钉刺锚固桩及施工方法。本专利技术通过钉刺锚固桩的设置，可实现快速安装，现场打入后可直接使用。技术方案：本专利技术所述一种机械式轻型钉刺锚固桩，包括锚固桩本体、设置于所述锚固桩本体上端的桩帽、设置于锚固桩本体下端的桩靴、设置于所述桩靴底部的钻孔机构以及冲击桩；所述锚固桩本体包括外管以及设置于所述外管内侧的可在径向压力作用下分开的内管，所述内管的外壁分布有若干钉刺，所述外管上设置有与所述钉刺相配合的若干孔洞；所述内管由若干块管片拼接而成，所述内管在冲击桩打入后，沿着径向向外扩张膨胀，内管外壁上的钉刺穿过孔洞展开。所述冲击桩的外径与所述外管的内径相同。所述外管的内壁设置有容纳所述管片的槽沟。所述内管由若干片截面形状为圆弧形的薄壁形管片组成，每片所述管片通过接头连接成中空的内管，所述管片外壁上固结有间隔排列的若干钉刺。每个管片之间通过虚焊的接头连接，内管在冲击桩的作用下，内管虚焊约束失效，内管沿径向膨胀到外管壁的槽沟。所述内管的管片由纤维增强复合材料或PVC管制成。所述钻头包括设置于所述内管内侧的钻杆以及设置于所述钻杆底端的钻头，所述钻杆的直径小于所述内管的内径，所述钻头的最大直径与内管内径相同。所述管靴的直径沿着底端至顶端方向逐渐增加，所述管靴包括设置于所述管靴顶部的限位环以及设置于限位环底端的中空的管靴本体；所述限位环与管靴本体的连接处的内外壁分别设置有用于限制内管位置的第一台阶以及用于限制所述外管位置的第二台阶，所述限位环的内径与所述内管的外径相同，所述限位环的外径与外管的内径相同。所述冲击桩包括冲击杆以及设置于所述冲击杆下端的沿着底端到顶端方向直径逐渐增大的配合靴，所述冲击杆内设置有中空的用于容纳钻杆的冲击管道，所述限位环的内壁形成与冲击桩底端相配合的斜面，所述配合靴的最小直径与钻杆直径相同，所述配合靴的最大直径与外管的内径相同。所述钉刺垂直于所述锚固桩本体。本专利技术所述的机械式轻型钉刺锚固桩的施工方法，包括以下步骤：(S1)将内管以及外管固定在桩靴的内壁和外壁形成的限位环上，约束内管和外管；(S2)将(S1)步骤组装的桩体套在钻孔机构外围；(S3)采用螺旋钻机在岩石地层钻孔，锚固桩在静压下随着钻头到达预定位置；(S4)解除内管和外管之间的约束；(S5)向中空的锚固桩本体打入冲击桩，冲击桩打入后使得内管的约束失效，内管沿着径向向外扩张膨胀，内管上的钉刺刺入周围土体或者岩石形成抗拔承载力，组成内管的管片在冲击桩的挤压下与贴合在槽沟的内壁；(S6)冲击桩击入预定位置，钉刺全部展开，安装桩帽，完成施工。有益效果：(1)本专利技术通过可以径向展开的内管以及在内管外壁设置的钉刺，可以在冲击桩的作用下打入土层岩层，快速形成抗拔承载力，实现了即时使用，满足快速抢修应急抢险的要求；(2)本专利技术通过设置与内管、外管以及冲击桩三者相互配合的桩靴，实现了内外管前期的快速组装和定位，保证了锚固桩现场施工的安装效率；(3)本专利技术通过在冲击桩内设置了与钻孔机构相匹配的中空管道，保证了冲击桩可现场打入锚固桩；(4)本专利技术将冲击桩打入与管靴配合的位置，装配结束，同时在外管内壁设置有容纳内管管片的槽沟，保证内管管片贴合在外管内壁的槽沟上，保证内外管与冲击桩之间能够贴合成一个整体，使得新形成的结构的强度不受影响；(5)本专利技术通过轻型锚固桩材料制备锚固桩本体，降低运输成本；(6)本专利技术的钉刺状结构能使其在非灌浆的工况下快速形成抗拔承载力，实现快速。附图说明图1为本专利技术锚固桩顶端外管(未开槽)以及内管相对位置的截面图；图2为本专利技术锚固桩中部外管(开槽)以及内管相对位置的截面图；图3为本专利技术锚固桩中部钉刺未展开状态截面图；图4为本专利技术钉刺的结构示意图；图5为本专利技术钉刺的立体结构示意图；图6为本专利技术钻孔机构剖面图；图7为本专利技术冲击桩剖面；图8为本专利技术桩体内外管顶端固定图(未展开)；图9为本专利技术桩靴与桩体的装配剖面图(未展开)；图10为本专利技术桩靴与桩体的装配剖面图(钉刺展开)的结构示意图；图11为本专利技术冲击桩打入后，整个锚固桩结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细描述。实施例1：本专利技术所述的机械式轻型钉刺锚固桩，包括锚固桩本体10、设置于锚固桩本体10上端的桩帽20、设置于锚固桩本体10下端的桩靴30、设置于桩靴30底部的钻孔机构40以及冲击桩50。本专利技术中所述的轴向为图10中Y轴的方向，所述的径向为与图10中X轴的方向平行的方向，所述的径向压力为以锚固桩的轴向中心线为起点，向外挤压的作用力。锚固桩本体10包括外管101以及设置于外管101内侧的可在径向(挤)压力作用下分开的内管102，外管101和内管102均为中空的管状结构，内外管同轴设置，本实施例中外管101采用高强度材料，如钢材、铝合金、钛合金制成。如图1和图2所示，内管102的外壁分布有若干钉刺103，在本实施中，钉刺103垂直于内管102的外壁设置，外管101上设置有与钉刺103相配合的若干孔洞104，具体地，内管102由若干块管片1021拼接而成，随着内管102沿着径向(环向)向外扩张膨胀，内管102外壁上的钉刺103穿过孔洞104展开，内管102由若干片截面形状为圆弧形的薄壁形管片1021组成，每片管片1021通过接头106连接成中空的内管102，管片1021外壁上固结有间隔排列的若干钉刺103，在外管101的内壁设置有容纳管片1021的槽沟105，槽沟105的形状和大小与管片1021相配合；本实施例中内管102由四片截面形状为1/4圆弧形的薄壁组成的管片1021拼接而成，每片管片1021通过胶结或虚焊工艺形成接头106，将管片1021连接成一根中空管，管片1021上固结有按一定间距排列的若干钉刺103，内管102的管片1021由径向容易张开的纤维增强复合材料、PVC管等高弹性易变形材料制造；当内管102在径向向外的挤压力的作用下张开后，分散的管片1021贴合在外管101内壁设置的槽沟105内，同样地，为了与管片1021相匹配，本实施例中外管101内壁的槽沟105的形状与管片1021的形状相同，槽沟105的深度与管片1021的厚度相同，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，包括锚固桩本体(10)、设置于所述锚固桩本体(10)上端的桩帽(20)、设置于锚固桩本体(10)下端的桩靴(30)、设置于所述桩靴(30)底部的钻孔机构(40)以及冲击桩(50)；所述锚固桩本体(10)包括外管(101)以及设置于所述外管(101)内侧的可在径向压力作用下分开的内管(102)，所述内管(102)的外壁分布有若干钉刺(103)，所述外管(101)上设置有与所述钉刺(103)相配合的若干孔洞(104)；所述内管(102)由若干块管片(1021)拼接而成，所述内管(102)在冲击桩(50)打入后，沿着径向向外扩张膨胀，内管(102)外壁上的钉刺(103)穿过孔洞(104)刺入土体。/n

【技术特征摘要】
1.一种机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，包括锚固桩本体(10)、设置于所述锚固桩本体(10)上端的桩帽(20)、设置于锚固桩本体(10)下端的桩靴(30)、设置于所述桩靴(30)底部的钻孔机构(40)以及冲击桩(50)；所述锚固桩本体(10)包括外管(101)以及设置于所述外管(101)内侧的可在径向压力作用下分开的内管(102)，所述内管(102)的外壁分布有若干钉刺(103)，所述外管(101)上设置有与所述钉刺(103)相配合的若干孔洞(104)；所述内管(102)由若干块管片(1021)拼接而成，所述内管(102)在冲击桩(50)打入后，沿着径向向外扩张膨胀，内管(102)外壁上的钉刺(103)穿过孔洞(104)刺入土体。


2.根据权利要求1所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述冲击桩(50)的外径与所述外管(101)的内径相同。


3.根据权利要求2所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述外管(101)的内壁设置有容纳所述管片(1021)的槽沟(105)。


4.根据权利要求1所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述内管(102)由若干片截面形状为圆弧形的薄壁形管片(1021)组成，每片所述管片(1021)通过接头(106)连接成中空的内管(102)，所述管片(1021)外壁上固结有间隔排列的若干钉刺(103)。


5.根据权利要求1所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述内管(102)的管片(1021)由纤维增强复合材料或PVC管制成。


6.根据权利要求1所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述钻孔机构(40)包括设置于所述内管(102)内侧的钻杆(401)以及设置于所述钻杆(401)底端的钻头(402)，所述钻杆(401)的直径小于所述内管(102)的内径，所述钻头(402)的最大直径与内管(102)内径相同。


7.根据权利要求6所述的机械式轻型钉刺锚固桩，其特征在于，所述管靴(30)的直径沿着底端至顶端方向逐渐增加，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕亚茹，焦泓程，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32