专利名称：一种在桩内设置挤土结构的钢管桩的制作方法
技术领域：
本发明涉及钢管桩结构。
背景技术：
我国工程建设市场巨大，软弱地基范围很广，钢管桩在港口、桥梁、土建等基础工程得到广泛应用，发挥着积极的作用。随着钢管桩应用领域的扩大和地质条件的复杂性，钢管桩的桩径越来越大，桩长越来越长。我们发现某些情况下大直径钢管桩存在以下不足，一是大直径的开口钢管桩在砂层内的闭口效应比较差，桩端承载力难以发挥，不能适应大直径钢管桩发挥更大承载力的要求，而桩端采用全闭口或半闭口沉桩阻力过大，不利于打桩施工，影响钢管桩进入坚硬土层的深度；二是开口桩的闭塞效果差，造成桩基入土深度过大，超过桩基稳定性所需要的入土深度；三是在地基为密实砂层的有利情况下，特别是在厚砂层地基采用陆地先打桩然后开挖港池形成码头结构等情况，密实砂层的承载力没有充分利用。半闭口或全闭口钢管桩的桩尖结构，是提高钢管桩桩尖与地基接触面积，从而提高钢管桩的桩端承载力。半闭口或全闭口钢管桩的桩尖结构与钢管桩桩尖的距离在I. 5倍钢管桩外径以内。分析采用锤击打桩或静压沉桩的过程，可以看到桩基的下沉阻力来自桩基的外壁摩擦力、桩尖阻力、桩基的内壁摩擦力三部分。由于打桩振动的影响,桩内砂土受到扰动导致桩内壁摩擦力下降，由此造成在桩基直径比较大的情况下桩基的内壁与桩内的砂土的不能形成闭口效果，从而影响桩基内壁与桩内的砂土摩擦力的发挥。分析表明，在沉桩过程中，给桩内土体施加一个阻止土体上浮的向下的压力，能够有效增强桩内壁与桩内砂土的摩擦力，并且随着打桩的继续和桩入土的增加，桩端的内壁与土体的摩擦力将不迅速提高，从而形成摩擦力提高-闭塞效果加大-摩擦力更大的良性循环，有效地提闻粧基的闭塞效果和粧基的抗压承载力。所以，在密实砂层后的情况下，在桩基的中间部位设置一个或多个阻止桩内砂土上浮的结构，约束桩内砂土的上浮，从而给桩内砂土施加向下的压力，能够提高桩基内壁与桩内砂土的摩擦力，从而提高桩基的抗压承载力。挤土结构可以部分开口部分封闭，也可以全闭口。中间挤土结构为部分开口部分封闭的钢管桩，打桩进行到挤土结构与桩内砂土接触时，部分桩内空气、水、砂土涌出挤土结构，这对于地基表层存在松软土层是有益的，当挤土结构与密实砂土接触后，打桩阻力迅速加大，闭塞效果增强，承载力提高。中间挤土结构为全封闭的钢管桩，打桩进行到挤土结构与桩内砂土接触紧密后打桩阻力迅速加大，桩基受力与闭口相似。对于中间挤土结构为全封闭的钢管桩，需要在钢管桩侧壁开孔，以排除打桩在桩内累积的空气、水、土体等。挤土结构的开口，可以在中间集中开一个孔，也可以在开若干个孔。开孔的形状可以采用圆形、椭圆、矩形等。开孔数量和大小可以根据工程特点确定。 一根桩内可以布置多个挤土结构，使摩擦力起到串联的累加作用，挤土结构的数量和位置，可以根据工程特点确定。挤土结构距离钢管桩桩尖的距离在2倍钢管桩直径以上。挤土结构可以采用钢结构(包括钢板、型钢)与钢管桩的内部焊接在一起。钢管桩直径比较大时可以在钢管桩内进行焊接，钢管桩直径比较小时钢管桩可以分段制作，在分段的端部处焊接挤土结构，然后将不同的钢管桩分段焊接形成整体。在地基表层土比较软，而下卧土层比较坚硬的情况下，在钢管桩内设置挤土结构，有利于钢管桩的桩尖进入坚硬土层一定深度后，挤土结构与坚硬土层紧密接触，发挥显著的粧端承载力。对于不同外径的钢管桩，可以根据需要在不同直径的桩身处设置挤土结构。因此，在钢管桩内设置挤土结构，提高钢管桩内壁与桩内砂土的摩擦力，发挥钢管桩抗压承载力缩短桩长，在设计、制作、施工上是可行的，在适用情况下具有结构合理、经济节省等优点。
为此，我们提出一种在桩内设置挤土结构的钢管桩。
发明内容
为了提高钢管桩的内壁与桩内土体的摩擦力、缩短桩长、便于打桩施工、降低工程费用，本发明提供一种在桩内设置挤土结构的钢管桩。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是在桩内设置挤土结构的钢管桩由桩身、挤土结构组成，挤土结构由挡板和加劲肋组成，桩身和挤土结构采用钢结构；挤土结构设置在桩身内，挤土结构焊接在桩身内壁上，挤土结构与桩尖的距离大于2倍钢管桩的外直径，挡板留有预留孔。由此形成了在桩内设置挤土结构的钢管桩。采用本发明的在桩内设置挤土结构的钢管桩，桩身内壁摩擦力增加、桩长缩短、便于打桩施工、工程费用降低。本发明的有益效果，钢管桩的内壁与桩内土体的摩擦力增大，桩长缩短，便于打桩施工，工程费用降低。
下面结合附图对本发明进一步说明。图中以钢管桩设置一个挤土结构、挤土结构在挡板上下两侧各设置8个加劲肋、挤土结构开一个孔的情况作为典型结构(即形式一)绘图和说明。对于钢管桩设置二个或更多个挤土结构、挤土结构在挡板一侧设置若干个加劲肋、挤土结构开若干个孔等情况，图中仅绘制代表图，其他结构情况参照典型结构图。图I是钢管桩的平面图和立面图(形式一)；图2是钢管桩的桩身的A-A断面图；图3是钢管桩的B-B断面图(形式一)；图4是钢管桩的C-C断面图(形式一)；图5是钢管桩的平面图和立面图(形式二)；图6是钢管桩的C-C断面图(形式二)；图7是钢管桩的平面图和立面图(形式三)；图8是钢管桩的B-B断面图(挡板多孔形式)；
图9是钢管桩的C-C断面图(挡板多孔形式);图10是钢管桩打入地基示意图一；图11是钢管桩打入地基示意图二。图中1.钢管桩，2.桩身，3.挤土结构，4.挡板，5.加劲肋，6.预留孔，7.桩身内壁，8.桩身外壁，9.桩顶，10.桩尖，11.桩内土体，12.桩内土体顶面。
具体实施例方式图I表示钢管桩的平面图和立面图(形式一)。钢管桩⑴由桩身⑵、挤土结构(3)组成。挤土结构(3)设置在桩身⑵内，挤土结构⑶焊接在桩身内壁⑵上，挤土结构⑶与桩尖(10)的距离大于2倍钢管桩⑴的外直径。桩身⑵的断面是圆环状，采用钢板焊接形成。挤土结构⑶由挡板⑷和加劲肋(5)组成，挡板⑷采用钢板，钢板的厚 度可以根据工程特点确定。加劲肋(5)可以采用钢板，加劲肋(5)也可以采用型钢。加劲肋(5)布置在挡板(4)的上下两侧。加劲肋(5)的布置形式和数量可以根据工程特点确定。挡板(4)留有预留孔￠)，预留孔(6)的大小根据工程条件确定。预留孔(6)的面积占钢管桩(I)的空心段面积在5% 95%之间。挡板(4)和加劲肋(5)焊接形成挤土结构(3)，将挤土结构(3)焊接在桩身内壁(7)上，就形成了钢管桩(I)。桩身外壁(8)、桩顶(9)、桩尖
(10)如图所示。A-A、B-B、C-C剖面位置如图所示。钢管桩⑴的空心段面积是指桩身(2)的桩身内壁(7)形成的圆形面积。图2表示钢管桩的桩身的A-A断面图。钢管桩(I)的桩身(2)的断面是圆环状，由钢板组成。桩身内壁⑵和桩身外壁⑶如图所示。其他说明参见图I。图3和图4分别表示钢管桩的B-B断面图和C-C断面图(形式一)。挤土结构(3)设置在桩身⑵内，焊接在桩身内壁⑵上。挤土结构(3)由挡板⑷和加劲肋(5)组成，挡板(4)采用钢板，加劲肋(5)可以采用钢板，加劲肋(5)也可以采用型钢。挡板(4)留有预留孔￠)，预留孔￠)的大小根据工程条件确定。其他说明参见图I。图5和图6分别表示钢管桩的平面图和立面图、钢管桩的C-C断面图(形式二)。挤土结构(3)由挡板⑷和加劲肋(5)组成，挡板⑷采用钢板，钢板的厚度可以根据工程特点确定。加劲肋(5)可以采用钢板，加劲肋(5)也可以采用型钢。加劲肋(5)布置在挡板(4)的下侧。加劲肋(5)的布置形式和数量可以根据工程特点确定。其他说明参见图I。加劲肋(5)布置在挡板(4)的上侧的情况与此相似，图略。图7表示钢管桩的平面图和立面图(形式三)。钢管桩⑴由桩身⑵、挤土结构
(3)组成，挤土结构(3)设置在桩身(2)内，挤土结构(3)焊接在桩身内壁(7)上，挤土结构
(3)与桩尖(10)的距离大于2倍钢管桩⑴的外直径。图中表示钢管桩⑴的桩身⑵设置2个挤土结构(3)。结构情况和说明，参见图I 图6及其说明。钢管桩(I)的桩身(2)设置2个以上的挤土结构(3)的情况与此相似，图略。图8和图9表示钢管桩的B-B断面图和C-C断面图(挡板多孔形式)；挡板⑷留有预留孔(6)，图中表示预留孔(6)有9个。不同预留孔(6)的大小可以相同也可以不同。预留孔(6)的大小根据工程条件确定。他说明参见图I。布置不同的预留孔(6)的数量的情况与此相似，图略。图10和图11表示钢管桩打入地基示意图。钢管桩⑴由桩身⑵、挤土结构(3)组成，挤土结构⑶设置在桩身⑵内，挤土结构⑶焊接在桩身内壁⑵上。钢管桩(I)打入地基后，在桩身内壁(7)内充填了桩内土体(11)，桩内土体顶面(12)的位置如图所示。 桩内土体(11)和桩内土体顶面(12)仅示意表示。图中省略了钢管桩(I)外面的地基情况。
权利要求
1.一种在桩内设置挤土结构的钢管桩(I)由桩身(2)、挤土结构(3)组成，挤土结构(3)由挡板(4)和加劲肋(5)组成，桩身(2)和挤土结构(3)采用钢结构，其特征在于挤土结构⑶设置在桩身⑵内，挤土结构⑶焊接在桩身内壁⑵上，挤土结构(3)与桩尖(10)的距离大于2倍钢管桩⑴的外直径，挡板⑷留有预留孔(6)。
全文摘要
一种在桩内设置挤土结构的钢管桩由桩身(2)、挤土结构(3)组成。挤土结构(3)由挡板(4)和加劲肋(5)组成，采用钢结构。挤土结构(3)设置在桩身(2)内，挤土结构(3)焊接在桩身内壁(7)上，挤土结构(3)与桩尖(10)的距离大于2倍钢管桩(1)的外直径。挡板(4)留有预留孔(6)。由此增大桩身内壁(7)的摩擦力、缩短桩长、便于打桩施工。
文档编号E02D5/48GK102704464SQ201210206818
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月12日 优先权日2012年6月12日
发明者沈任重, 沈迪州 申请人:沈任重, 沈迪州