高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩及其使用方法与流程

本发明涉及设备基础支撑技术领域，特别是涉及一种高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩及其使用方法。

背景技术

传统的设备基础一般是混凝土结构，不仅施工周期长，对地表的破坏力大，而且严重影响着施工现场的环境，灵活性差，如果设置位置出现偏差，后续的调整难度也很大。当设备需要周转换位，或者进行重新规划时，这种混凝土基础的破除不仅增加了施工工作量，对地表造成一定程度的损坏，不利于后续施工的进展，而且污染了环境，造成了材料的浪费，产生的大量建筑废料，增加了环境的负担。

近年来出现的框架式支撑基础，以型钢组装而成的基础框架，无需大量的混凝土浇筑施工，但这种框架结构仍需要通过支撑桩杆与地面的接触固定。而支撑桩杆较为传统的设置方式，工序繁复，需要涉及打孔、水泥灌注等多个步骤，所需设备较多，施工效率低。

技术实现要素：

本发明提供一种结构简单，成本低，操作简便，接地牢固性强，对地面破坏性小，无混凝土施工，施工效率高的高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩及其使用方法。

解决的技术问题是：传统的支撑桩杆的设置方式，工序繁复，需要涉及打孔、水泥灌注等多个步骤，所需设备较多，施工效率低。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，包括打入地面下的桩体，位于桩体外侧壁上的螺旋叶，以及可在桩体内腔上下滑动的棘刺装置；

桩体为内部中空的圆柱体，底端为尖端，顶端设置有顶板，桩体中部和下部的侧壁上分别开设有一组棘刺孔，每组棘刺孔的数量不少于2个，在水平方向上、沿桩体周向均匀间隔设置，上下两组棘刺孔水平错位排布，每个棘刺孔内设置有导向管；

棘刺装置竖直设置，包括中心顶杆、端面盘和设置在端面盘下方的棘刺，所述端面盘为水平设置的圆形钢板，包括分别位于中心顶杆上下两端的上端面盘和下端面盘，所述下端面盘的周向边沿上设置有用于让导向管通过的避让缺口，避让缺口与位于桩体中部的上层导向管一一对应设置；所述棘刺分别设置在上端面盘和下端面盘的下表面，并分别与桩体中部和下部的棘刺孔一一对应设置；所述棘刺底端从导向管入口伸入、穿过导向管并向外延伸至周围地层内。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述顶板为环带板，环带板的宽度不小于桩体外径的0.5倍，水平设置在桩体顶端。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述桩体内侧壁上对称设置有2个定位凸肋，所述定位凸肋竖直通长设置。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述端面盘的相对两侧边沿分别设置有与定位凸肋相适应的导向槽口，导向槽口卡固在定位凸肋上、沿定位凸肋上下滑动。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述导向管包括竖直设置的垂直段，垂直段底端倾斜向外延伸形成弯曲段，垂直段与弯曲段平滑过渡连接，垂直段外侧壁与桩体内侧壁焊接固定，弯曲段穿过棘刺孔后伸出桩体外部。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述垂直段与弯曲段之间的夹角为130-140°，导向管的长度为棘刺长度的1/5-1/4。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述螺旋叶连续设置在顶板与桩体底部尖端之间，螺旋叶与桩体外侧壁上均涂布有防腐层。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述中心顶杆为圆钢，直径不小于桩体内径的1/3，长度为桩体长度的1/3。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩，进一步的，所述棘刺顶端与端面盘下表面焊接固定，底端为尖端，棘刺的长度不小于桩体长度的1/5。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、预制桩体和棘刺装置，棘刺装置中的棘刺均沿中心顶杆的长度方向设置；

步骤二、确定桩体的安装位置，利用打桩机将桩体旋转、垂直打入地层内，直至预计深度，然后拆除打桩机；

步骤三、将棘刺装置竖直置于桩体的内部空腔中；

步骤四、利用压力机推动棘刺装置的上端面盘，使棘刺装置竖直向下推进；

步骤五、当棘刺的底端到达并进入导向管时，在压力机的持续推进作用下，棘刺被导向管弯曲，并逐渐向外延伸，伸入周围地层中，直至棘刺完全没入导向管内，停止推进，完成支撑桩的安装。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩及其使用方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩结构简单，便于制作和施工，使用打桩机直接打入地层内即可，无需挖掘土地、灌注水泥，也不需要做接地施工，施工工作量小，难度小，易操作，极大缩短了施工时间，施工效率高；可以随时安装，安装后即可马上投入使用，适用范围更加广泛。

本发明采用内部中空的桩体，外侧壁设置有螺旋叶，不仅便于桩体更加的深入地层，而且可增加桩体与地层土壤之间的摩擦阻力，提高桩体的牢固性；在桩体内腔内设置有棘刺装置，棘刺倾斜向下伸入周围地层中，不仅增加了桩体基础与土壤的接触面积，加强了桩体设置的牢固性，而且棘刺倾斜向下，当拔出桩体时，不会损坏棘刺装置，整个装置可以重复使用，而且便于移动和运输，现场周转灵活性强。

本发明棘刺装置结构简单，制作成本低，难度小，便于操作，实用性强；起始时棘刺竖直设置在桩体内腔，最大限度降低了推进的摩擦阻力；在向下推进的过程中，通过导向管进行展开控制，无需再进行额外的操作和调整，应用便捷高效。

本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩的使用方法，仅使用打桩机和压力机即可完成支撑桩的安装，在整个的安装和拆卸的过程中不产生任何的迁移剩余污染物，对施工现场的影响较小，节能环保，绿色施工；施工可控性强，便于调整，施工效率高。

下面结合附图对本发明的高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩及其使用方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩的结构示意图；

图2为未安装的棘刺装置的结构示意图；

图3为导向管处的纵向剖面示意图；

图4为图1中桩体的a-a截面示意图；

图5为上端面盘的仰视图；

图6为下端面盘的仰视图；

图7为支撑体系的结构示意图。

附图标记：

1-桩体；11-棘刺孔；2-顶板；3-螺旋叶；4-定位凸肋；5-导向管；51-垂直段；52-弯曲段；6-中心顶杆；71-上端面盘；72-下端面盘；8-棘刺；91-导向槽口；92-避让缺口。

具体实施方式

如图1至图7所示，本发明高效环保无混凝土不停航设备基础的支撑桩包括打入地面下的桩体1，位于桩体1外侧壁上的螺旋叶3，以及可在桩体1内腔上下滑动的棘刺装置。

如图1和图4所示，桩体1为内部中空的圆柱体，采用厚度不小于12mm的钢材制成，底端为尖端，顶端设置有顶板2，顶板2为厚度不小于6mm的环带板，环带板的宽度不小于桩体1外径的0.5倍，水平设置在桩体1顶端，焊接固定；桩体1内侧壁上对称设置有2个定位凸肋4，定位凸肋4竖直通长设置，与桩体1内侧壁焊接固定；桩体1中部和下部的侧壁上分别开设有一组棘刺孔11，每组棘刺孔11的数量不少于2个，在水平方向上、沿桩体1周向均匀间隔设置，上下两层棘刺孔11水平错位排布，每个棘刺孔11内设置有导向管5，如图3所示，导向管5包括竖直设置的垂直段51，垂直段51底端倾斜向外延伸形成弯曲段52，垂直段51与弯曲段52平滑过渡连接，垂直段51外侧壁与桩体1内侧壁焊接固定，弯曲段52穿过棘刺孔11后伸出桩体1外部，垂直段51与弯曲段52之间的夹角为130-140°，导向管5的长度为棘刺长度的1/5-1/4。

螺旋叶3连续设置在顶板2与桩体1底部尖端之间，与桩体1一体成型或与桩体1外侧壁焊接固定，螺旋叶3与桩体1外侧壁上均涂布有防腐层，可以为热镀锌涂层，还可以为具有相似防腐性能的其他涂料涂层。

如图2所示，棘刺装置竖直设置，包括中心顶杆6、端面盘和设置在端面盘下方的棘刺8，中心顶杆6为圆钢，直径不小于桩体1内径的1/3，长度为桩体1长度的1/3；端面盘包括分别位于中心顶杆6上下两端的上端面盘71和下端面盘72，上端面盘71和下端面盘72为水平设置的圆形钢板，大小与桩体1内腔相适应，厚度不小于6mm，与中心顶杆6两端头焊接固定，如图5和图6所示，上端面盘71和下端面盘72的相对两侧边沿分别设置有与定位凸肋4相适应的导向槽口91，导向槽口91卡固在定位凸肋4上、沿定位凸肋4上下滑动，避免棘刺装置在上下滑动的过程中发生水平转动；如图6所示，下端面盘72的周向边沿上设置有用于让导向管5通过的避让缺口92，避让缺口92与位于桩体1中部的上层导向管5一一对应设置；上端面盘71和下端面盘72的下表面分别设置有一组棘刺8，棘刺8与桩体1中部和下部的棘刺孔11一一对应设置，棘刺8顶端与端面盘下表面焊接固定，底端为尖端，棘刺8的长度不小于桩体1长度的1/5，为公称直径不小于12mm的钢筋；棘刺8底部尖端从导向管5垂直段51的入口伸入、穿过导向管5并向外延伸至周围地层内。

如图7所示，本发明使用上述支撑桩的支撑体系包括上述支撑桩和位于支撑桩上方的支撑架，支撑桩呈矩阵状排布，桩体1打进地面，顶板2裸露在地表，支撑架设置在顶板2上方，与顶板2焊接固定，支撑架为水平设置的钢梁围合而成。

支撑桩的使用方法，具体包括以下步骤：

步骤一、根据施工设计需求，预制桩体1和棘刺装置，棘刺装置中的棘刺8均沿中心顶杆6的长度方向设置；

步骤二、经过精确的测量和定位，确定桩体1的安装位置，然后将桩体1顶部的顶板2与打桩机连接，利用打桩机将桩体1旋转、垂直打入地层内，直至预计深度，然后拆除打桩机；

步骤三、将棘刺装置竖直置于桩体1的内部空腔中；

步骤四、利用压力机推动棘刺装置的上端面盘71，使棘刺装置沿定位凸肋4竖直向下推进，顶进力控制在100-150kn之间，顶进速率控制在0.02-0.05m/s，便于棘刺8准确进入导向管5并发生有效弯曲；

步骤五、当棘刺8的底部尖端到达并进入导向管5时，在压力机的持续推进作用下，棘刺8被导向管5弯曲，并逐渐向外延伸，伸入周围地层中，直至棘刺8完全没入导向管5内，停止推进，完成支撑桩的安装。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。