碳钢螺旋桩的制作方法

本实用新型涉及一种基础桩管，具体地说是一种带有旋翼的碳钢螺旋桩。

背景技术：

目前，工程领域的基础种类很多，主要有混凝土基础和预制桩基础。混凝土基础一般采用大面积开挖地面，然后制作钢筋混凝土基础，花费大量的人力和物力，且施工周期和混凝土养生期都较长；预制桩基础包括混凝土桩和钢桩，采用专用打桩机将其直接锤击到土壤里，虽然这种方法施工周期短，但是使用的工程设备庞大，施工时对周围环境的破坏较大，打桩时产生的噪音很大，当前全社会对环保要求越来越高，采用打桩机施工预制桩的方法逐渐减少。

为了解决工程领域的基础施工难和周期长的困难，采用了旋转方式将基础桩旋压至土壤里，不破坏地表环境，不产生施工噪音，比传统的锤击式有了明显的进步。为了满足工程领域基础施工的需求，吸取国外旋转基础桩的经验，我们在现有基础桩的基础上进行了改进，使其更好地满足于旋转的施工方式。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种碳钢螺旋桩。

本实用新型采用的技术手段如下：

一种碳钢螺旋桩，其特征在于：包括导向管，所述导向管的下端具有斜坡型尖角，沿所述导向管的轴线依次设有至少两个旋翼，所述旋翼与所述导向管之间采用焊接或螺栓连接；

所述导向管为直型导向管；

所述碳钢螺旋桩还包括至少一个直型延长管，所述直型延长管的下端设有直型连接套，所述直型连接套的下端具有承口，所述直型延长管的上端具有插口；

当所述直型延长管的个数等于1时，所述直型导向管上端与所述直型连接套的承口连接，并通过螺栓把合；

当所述直型延长管的个数大于1时，所述直型导向管上端与首节直型延长管下端的直型连接套的承口连接，并通过螺栓把合，相邻直型延长管之间由位于下部的直型延长管的插口与位于上部的直型延长管下端的直型连接套的承口连接，并通过螺栓把合。

位于所述直型导向管最上面的旋翼距离所述直型导向管上端的距离大于等于3500mm；位于所述直型导向管最下面的旋翼距离所述斜坡型尖角的端部为导向管外径+150mm。

所述碳钢螺旋桩的总长度为1500-30000mm；

所述直型导向管和所述直型延长管的外径均为70-1200mm，长度均为3000-9000mm，壁厚均为4-20mm；

所述直型连接套的长度为400-800mm，壁厚为4-20mm；

所述旋翼的外圆轮廓面比所述直型导向管的外壁高100-600mm，所述旋翼的厚度为8-30mm；

所述旋翼呈螺旋上升状，螺旋圈数为1圈。

所述直型延长管与所述直型连接套焊接。

采用工程设备将碳钢螺旋桩旋压到土壤里，碳钢螺旋桩留在土壤里作为设备或构件的基础，实现机械化施工。在施工过程中，工程设备的机头带动碳钢螺旋桩转动，同时向碳钢螺旋桩施加向下的压力，旋翼在土壤中转动产生向下的推力，碳钢螺旋桩在压力和螺旋推力的共同作用下，碳钢螺旋桩在土壤中向下运行、逐渐进入土壤里。

工程设备安装检测装置，在碳钢螺旋桩施工过程中，通过检测装置监测旋转扭矩数值，根据扭矩数值的变化推算出碳钢螺旋桩承载力的大小。

根据基础承载力的大小，采用直径较大的单柱碳钢螺旋桩作为基础；也可选择由多支直径较小的碳钢螺旋桩组成群桩作为基础；还可选择直径较大碳钢螺旋桩和直径较小的碳钢螺旋桩组成的混合尺寸群桩作为基础。

单柱碳钢螺旋桩或群桩施工完成后，将地面上留有高度不小于300mm的桩体，超出的桩体切割平整，将桩体焊接到基础底盘上，基础底盘承接设备或构件；或利用碳钢螺旋桩上部桩体制作小型混凝土基础，用于设置地脚螺栓。

根据设备或构件的受力方向不同，碳钢螺旋桩可以施工成与地面成所需要的角度。

与现有技术相比，由于旋翼比导向管的横截面尺寸大许多，增加了与土壤的接触面积，使本实用新型的承载力增强；两个旋翼之间固定土壤，起到稳定碳钢螺旋桩的作用，因此，本实用新型的承载力和上拔力比同尺寸的现有基础桩高出许多。

碳钢螺旋桩通过工程设备将其旋压进入土壤里作为基础，如电力输送杆塔、路灯及标识牌杆、太阳能组件杆、管线支架、工厂烟囱支架及电缆槽支架等基础，尤其应用在特殊敏感区域，如无法大面积开挖地区、狭小施工区以及池塘水域、冬季的冻土层等采用碳钢螺旋桩作为基础优势明显。

基于上述理由本实用新型可在建筑技术等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型的具体实施方式中碳钢螺旋桩的空间结构示意图。

图2是本实用新型的具体实施方式中碳钢螺旋桩的主视图。

图3是图2的俯视图。

图4是本实用新型的具体实施方式中直型延长管的主视图。

图5是图4的俯视图。

图6是本实用新型的具体实施方式中旋翼的主视图。

图7是图6的俯视图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实例：碳钢螺旋桩在国家电网电力塔基础上的应用。

如图1-7所示，国家电网新建三基220KV双回高压电塔工程，电塔高度30米，每个电塔包括4个塔脚，需要制作4个塔脚基础，工程总共制作12个相同的塔脚基础。

工程包括塔脚基础施工、组装电塔和架设导线等，如果采用混凝土基础施工工艺，开挖、编钢筋、浇注水泥及养生等需要至少30天，按此进度将无法按期完成这项工程。

如果选用碳钢螺旋桩作为电塔基础，根据螺旋桩施工规范，施工前准备、工程设备调试和桩体施工，工期仅需8天，完全满足国家电网工期要求，而且还能节省大量的人力和物力。

根据以上两种基础施工方案比较，我们最终选定碳钢螺旋桩作电塔基础。

根据电塔基础的承载力和上拔力的要求，我们将该基础设计成单柱碳钢螺旋桩，碳钢螺旋桩总长度10.7m，由一节直型导向管1、三个旋翼2和一节直型延长管3组成，直型导向管1和直型延长管3的外径均为324mm。

直型导向管1下端的斜坡型尖角4所在平面与直型导向管1的轴线的夹角呈45°；三个旋翼2的圈数均为1圈，旋翼2始端21与终端22的高度差为150mm，位于所述直型导向管1最下面的旋翼2的始端21距离所述斜坡型尖角4的端部474mm，相邻两个旋翼2的间距为2743mm，旋翼2焊接在直型导向管1上；直型延长管3的下端设有直型连接套5，所述直型延长管3与所述直型连接套5焊接。

直型导向管1、直型延长管3、直型连接套5和旋翼2的材质均选用Q275钢板制作，表面进行热镀锌防腐。

碳钢螺旋桩主要尺寸如下：

直型导向管1：外径324mm，壁厚13mm，长度6100mm，数量12支；

直型延长管3：外径324mm，壁厚13mm，长度5233mm，数量12支；

直型连接套5：外径355mm，壁厚13mm，长度673mm，数量12个；

旋翼2：外径960mm，壁厚19mm，内径324mm，数量36个。

螺栓6：M64×370mm，6.8级镀锌螺栓，数量52套。

直型导向管1和直型连接套5上螺栓孔7的直径为67mm。

首先对施工现场进行地质勘探，勘探深度为20m。钻孔所揭露的地层除上部为填土之外，主要为第四系全新统冲洪积层，按岩土工程特性从上至下共划分5个工程地质层，现自上而下分述：

第1层素填土(Q4ml)，层厚0.30～1.20m。

第2层粉质粘土(Q4al)，层厚1.90～6.30m。

第3层粉质粘土(Q4al)，层厚0.50～5.00m。

第4层圆砾(Q3al+pl)，厚10.10～14.50m。

第5层强风化混合花岗岩(Ar)，最大厚度1.20m。

勘测结果说明，该地质条件适合碳钢螺旋桩的施工。

勘测土层厚度约为12-18米，以下为岩石层，根据承载力和上拔力要求，每支碳钢螺旋桩需要打入地面下9-10米深度。

施工过程中，采用类似于挖掘机一样的工程设备，设备自重不小于45t，这种设备能让碳钢螺旋桩旋转又能对碳钢螺旋桩施加压力。工程设备安装检测装置，在碳钢螺旋桩施工过程中，通过检测装置监测旋转扭矩数值，根据扭矩数值的变化推算出碳钢螺旋桩承载力的大小。

首先将直型导向管1插入工程设备的旋转机头里，用4根M64螺栓6将其固定，旋转机头采用液压马达驱动，带动直型导向管1转动，当直型导向管1被旋压至地面下5m时，地面上剩余1m多，此时屏幕显示桩体承载不够。为了增加桩体的承载力和上拔力，需要直型导向管1与直型延长管3连接，增加碳钢螺旋桩的总长度。将直型导向管1上端与直型连接套5的承口连接，用4根M64螺栓6连接组成一个整体，此时将直型延长管3的上端插入旋转机头里并用螺栓6固定，再由旋转机头驱动，桩体继续被旋压到土壤里，直到电脑显示扭矩值满足基础要求为止，说明这支碳钢螺旋桩已达到的承载力要求，此时桩体在地面上还剩余0.9m。

用工具将桩体的地面剩余部分切割成离地面高度0.3m，然后将桩体与基础底板焊接在一起，这样一只地脚基础制作完成。

用同样方法制作4只地脚基础，完成一基电塔的基础。

用相同方法制作另外两基电塔基础，至此三基电塔基础全部完成。

经检测后，这三基电塔的地脚基础的承载能力均达到设计要求。

将电塔地脚安装到碳钢螺旋桩基础上，继续组装电塔和架线。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。