本發(fā)明屬于土木建筑工程領(lǐng)域，具體涉及一種預(yù)制螺絲釘樁。

背景技術(shù)：

目前，國(guó)內(nèi)軟土基樁處理主要有灌注樁和預(yù)制樁兩大類,但隨著城市化的進(jìn)程,以上兩種樁基類型受施工工藝的限制，均存在一些應(yīng)用不足，如預(yù)制樁存在軟土地基中樁周側(cè)阻力發(fā)揮不完全，豎向抗壓荷載下樁身強(qiáng)度不能充分發(fā)揮，抗水平荷載能力不足，變形性能不夠高，易脆性破壞，施工中擠土嚴(yán)重等問題。灌注樁則存在易出現(xiàn)縮頸，樁底有沉碴，施工中泥漿排放和剔除的樁頭會(huì)污染環(huán)境等。

例如混凝土預(yù)應(yīng)力管樁，該類管樁采用大噸位壓樁機(jī)械將管樁植入土體中，管樁為圓柱形，與土體的側(cè)壁阻力很小，減少了承載力值。它雖然解決了樁身混凝土強(qiáng)度及齡期問題，但存在承載力值低，由于擠土成孔，在砂層難以成樁。

還如半螺紋樁，此類樁采用大扭矩鉆機(jī)利用帶有螺紋形狀的鋼制鉆具鉆孔，然后澆筑混凝土成樁，它解決了樁身的形狀問題，但是，由于是擠土成樁，所以在砂層難以成樁，樁身混凝土強(qiáng)度限制了承載力值。

因此，應(yīng)用灌注樁和預(yù)制樁進(jìn)行成樁的方法中不同程度的存在樁體承載力較低，樁的側(cè)摩阻較小，樁身強(qiáng)度低，適應(yīng)底層能力差，易發(fā)生縮頸、斷樁現(xiàn)象和施工效率低等問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有地基基礎(chǔ)樁的承載力較低，樁身強(qiáng)度低和施工效率低的問題，而提供一種預(yù)制螺絲釘樁。

本發(fā)明預(yù)制螺絲釘樁由單個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體組成或多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接而成，預(yù)制螺絲釘樁基體的混凝土材質(zhì)的樁身為圓管體或中空?qǐng)A錐體，樁身的內(nèi)孔為圓形或多邊形，在樁身的外表面設(shè)有連續(xù)螺紋或連續(xù)鋸齒形螺紋，沿樁身的軸向在管壁內(nèi)開有至少一個(gè)通孔，在預(yù)制螺絲釘樁的底端面上設(shè)置有由鋼板組成的樁尖。

本發(fā)明所述的預(yù)制螺絲釘樁的預(yù)制樁身采用高強(qiáng)度混凝土，能夠在旋轉(zhuǎn)條件下進(jìn)行成孔，將預(yù)制的螺絲釘樁植入土層中，起到抗壓和抗拉的作用。預(yù)制螺絲釘樁和普通直桿樁相比其承載力提高，樁側(cè)地基土部分被擠密加固，樁周外側(cè)形成了攪拌土的固結(jié)、滲透、壓密區(qū)，同時(shí)螺紋改變了樁側(cè)地基土的受力模式，每一螺距范圍內(nèi)的螺紋可以看成一長(zhǎng)方形承載板，沿著軸線方向向上和向下一個(gè)螺距位置有同樣的承載板，其承載力即為側(cè)阻和若干承載板承載力之和。根據(jù)極限平衡理論，每個(gè)基礎(chǔ)受力達(dá)到一定值后，其下地基土首先達(dá)到塑性，隨著荷載增加塑性區(qū)域逐漸擴(kuò)大，當(dāng)整個(gè)螺紋間地基土都達(dá)到塑性時(shí)，螺紋承載力全部發(fā)揮，預(yù)制螺絲釘樁的承載力達(dá)到極限。

本發(fā)明所述的預(yù)制螺絲釘樁包括以下優(yōu)點(diǎn)：

1、成樁質(zhì)量可靠、性價(jià)比高；

螺絲釘樁的樁身通過高標(biāo)號(hào)的混凝土預(yù)制而成，不會(huì)有斷樁、縮頸、塌孔現(xiàn)象；樁孔周圍土受旋噴作用，與樁結(jié)為一體，同時(shí)受螺旋擠壓達(dá)到密實(shí)效果，樁外側(cè)是水泥漿與土層的攪拌物體，從而真正實(shí)現(xiàn)了樁、土共同工作。

2、成樁速度快；

管壁內(nèi)的通孔在鉆頭前端不同方向形成噴嘴，通過高壓噴射流達(dá)到切割土體、超前乳化、冷卻鉆頭、減小了鉆進(jìn)阻力，實(shí)現(xiàn)了扭矩小，旋轉(zhuǎn)電流低，高壓旋噴形成的水泥土外樁和混凝土芯樁一次成型，提高了成樁速度的目的。采用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)及螺紋樁機(jī)等具有旋轉(zhuǎn)功能的鉆機(jī)即可以實(shí)現(xiàn)成樁施工，而無需在設(shè)備上投入大量資金，經(jīng)濟(jì)性好。

3、單樁承載力值高；

樁基的承載力值往往決定于樁身混凝土的抗壓強(qiáng)度值，灌注樁的混凝土標(biāo)號(hào)一般是c30～c35，這就限定了樁基的承載力值，以往經(jīng)常通過工程計(jì)算后，樁基的承載力值很高，但是由于樁基的樁身混凝土標(biāo)號(hào)低，致使不得不降低樁基的承載力值。而預(yù)制螺絲釘樁采用高標(biāo)號(hào)的混凝土預(yù)制構(gòu)件，抗壓強(qiáng)度非常高(c80-c150)，提高了樁身的承載力。

4、適應(yīng)性廣；

該預(yù)制螺絲釘樁能夠適用于淤泥、淤泥質(zhì)土、流塑、軟塑或可塑黏性土、粉土、砂土、素填土和碎石土層、強(qiáng)風(fēng)化巖，亦適用于有地下水的各類土層情況。

5、綠色環(huán)保、節(jié)能減排；

樁身為預(yù)制構(gòu)件，只要運(yùn)到施工現(xiàn)場(chǎng)即可，無需現(xiàn)場(chǎng)攪拌、灌注；由于在管壁內(nèi)的通孔中采用的是高壓噴射，故現(xiàn)場(chǎng)排漿量大大減少；無棄土、不降水、低噪音、不擾民、施工現(xiàn)場(chǎng)較整潔。單樁承載力高，可以減少樁的數(shù)量和長(zhǎng)度，節(jié)省原材料。

附圖說明

圖1為本發(fā)明預(yù)制螺絲釘樁的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為預(yù)制螺絲釘樁上端面的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為預(yù)制螺絲釘樁的樁尖處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為具體實(shí)施方式七中所述的多邊體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為具體實(shí)施方式八中多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為具體實(shí)施方式十所述的連續(xù)鋸齒形螺紋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為實(shí)施例中應(yīng)用預(yù)制螺絲釘樁進(jìn)行施工的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為實(shí)施例中應(yīng)用預(yù)制螺絲釘樁施工后的樁型結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式預(yù)制螺絲釘樁由單個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體組成或多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接而成，預(yù)制螺絲釘樁基體的混凝土材質(zhì)的樁身1為圓管體或中空?qǐng)A錐體，樁身1的內(nèi)孔1-1為圓形或多邊形，在樁身1的外表面設(shè)有連續(xù)螺紋2或連續(xù)鋸齒形螺紋3，沿樁身1的軸向在管壁內(nèi)開有至少一個(gè)通孔4，在預(yù)制螺絲釘樁的底端面上設(shè)置有由鋼板組成的樁尖5。

本實(shí)施方式螺紋高度大于其后端圓形預(yù)制混凝土管(直樁)10mm～50mm，其作用是樁體上部的直徑增大，使樁身能夠承受更大的荷載。本實(shí)施方式所述的預(yù)制螺絲釘樁的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1和圖2所示。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是所述混凝土的樁身1的強(qiáng)度標(biāo)號(hào)為c80～c150。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是預(yù)制螺絲釘樁基體的樁身1直徑為150mm～800mm，長(zhǎng)度為0.5m～40m。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是沿樁身1的軸向在管壁內(nèi)開有1～6個(gè)通孔4。

本實(shí)施方式管壁內(nèi)的多個(gè)通孔的作用是在鉆進(jìn)時(shí)噴漿、氣以減少鉆樁的阻力同時(shí)擴(kuò)大孔徑形成復(fù)合樁及實(shí)施樁端后壓漿。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是在于沿樁身1的軸向在管壁內(nèi)開有至少一個(gè)通孔4，在通孔4的樁尖5一側(cè)的端部設(shè)置有噴咀6。

本實(shí)施方式噴咀的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，所述噴咀的出口方向包括45°出口和豎向出口，或包括豎向和橫向出口，或包括45°出口、豎向出口和橫向出口。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是樁身1的內(nèi)孔1-1為六邊形或八邊形。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是當(dāng)預(yù)制螺絲釘樁由多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接而成時(shí)，樁身1的內(nèi)孔1-1為多邊形，在相鄰預(yù)制螺絲釘樁基體連接處的樁身1內(nèi)插有與內(nèi)孔1-1多邊形配合的多邊體7。

本實(shí)施方式將多邊體嵌入相鄰預(yù)制螺絲釘樁基體的連接處用以傳遞扭矩。當(dāng)內(nèi)孔1-1為圓形時(shí)，在相鄰預(yù)制螺絲釘樁基體連接處的樁身1內(nèi)插有與內(nèi)孔1-1圓形配合的圓柱體。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式七不同的是多邊體7為中空結(jié)構(gòu)。

本實(shí)施方式多邊體的中空結(jié)構(gòu)是為后續(xù)中空穿噴漿管留有通道，結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式七或八不同的是當(dāng)預(yù)制螺絲釘樁由多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接而成時(shí)，在相鄰預(yù)制螺絲釘樁基體連接處的基體外通過固定螺栓固設(shè)有連接套管8。

本實(shí)施方式連接套管的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

具體實(shí)施方式十：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至九之一不同的是在樁身1外表面的下部設(shè)有連續(xù)螺紋2或連續(xù)鋸齒形螺紋3。

本實(shí)施方式樁身上可以全部設(shè)置螺紋，也可以部分樁身設(shè)置螺紋，鋸齒形螺紋的結(jié)構(gòu)圖如圖6所示。

具體實(shí)施方式十一：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十之一不同的是在樁身1的底端面上設(shè)置有由鋼板組成的倒錐形樁尖5。

具體實(shí)施方式十二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至十一之一不同的是樁身1外表面的連續(xù)螺紋2或連續(xù)鋸齒形螺紋3的外徑大于頂部圓管體直徑10～50mm。

本實(shí)施方式樁身頂部為(直桿)圓管體，下部為帶有連續(xù)螺紋或連續(xù)鋸齒形螺紋的圓管體。

實(shí)施例：本實(shí)施例預(yù)制螺絲釘樁由單個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體組成或多個(gè)預(yù)制螺絲釘樁基體連接而成，預(yù)制螺絲釘樁基體的混凝土材質(zhì)的樁身1為圓管體，樁身1的內(nèi)孔1-1為六邊形，在樁身1的外表面設(shè)有連續(xù)的螺紋2，沿樁身1的軸向在管壁內(nèi)開有3個(gè)通孔4，在樁身1的底端面上設(shè)置有由鋼板組成的樁尖5。

應(yīng)用預(yù)制螺絲釘樁施工的結(jié)構(gòu)示意圖如圖7所示。

應(yīng)用本實(shí)施例預(yù)制螺絲釘樁進(jìn)行施工的過程如下：

一、回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位后將預(yù)制螺絲釘樁垂直安放于鉆機(jī)的塔架之上，并與回轉(zhuǎn)器相連以傳遞動(dòng)力給預(yù)制螺絲釘樁的樁身；

二、動(dòng)力頭上的高壓回轉(zhuǎn)裝置(可以安置單管的也可以根據(jù)需要安置雙管的)與預(yù)制螺絲釘樁的樁身管線進(jìn)行連接；

三、植入土體內(nèi)，a、若地質(zhì)條件好，直徑比較小，長(zhǎng)度比較短的樁可以通過鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置一次性的將預(yù)制螺絲釘樁的樁身擰入土體內(nèi)(以擠土的方式植入土體內(nèi))；b、或采取通過高壓噴射的方法，在預(yù)制螺絲釘樁植入土體的過程中，采用單管或雙層管噴射將水、水泥漿或空氣通過通孔在樁尖處產(chǎn)生高壓射流，通過高壓旋噴施工，水泥土外樁一次成型，其中單層管是高壓噴射水泥漿或水，雙層管是除了高壓噴射水泥漿或水還外加了氣體。

若植入的土體為砂層時(shí)噴射介質(zhì)為水泥漿，植入的土體為粘性土層時(shí)，噴射介質(zhì)可采用清水，也可在植入深度在樁長(zhǎng)的50％左右時(shí)換水泥漿，全部植入后將樁身與孔壁之間的空隙全部用水泥漿或水泥漿與地基土攪拌后的混合物填充滿，通過高壓射流和螺旋組合鉆具協(xié)同成孔，旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中利用高噴攪拌功能在成孔的同時(shí)完成水泥土外樁，結(jié)構(gòu)圖如圖8所示，圖中a代表水泥土攪拌外樁體，b代表樁周土。

本實(shí)施例預(yù)制螺絲釘樁的施工方法按以下步驟進(jìn)行：

一、安裝：

將預(yù)制螺絲釘樁豎直安裝于回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的塔架上，并且與高壓回轉(zhuǎn)裝置的動(dòng)力頭連接；將高壓回轉(zhuǎn)裝置的管線與預(yù)制螺絲釘樁的通孔(4)連通；將空壓機(jī)和注漿泵的管線分別與高壓回轉(zhuǎn)裝置的管線連通；

二、植樁：

(1)、針對(duì)土體的液性指數(shù)＞0.5、并且預(yù)制螺絲釘樁長(zhǎng)＜15m的條件下，利用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)動(dòng)力將預(yù)制螺絲釘樁直接擰入土體進(jìn)行植樁；

(2)、針對(duì)土體的液性指數(shù)＜0.5，并且預(yù)制螺絲釘樁長(zhǎng)＞15m的條件下，采用高壓旋噴方式進(jìn)行噴射擴(kuò)孔植樁；

三、樁端后壓漿：

植樁擴(kuò)孔完成4～7天后，向通孔(4)其中一個(gè)通道注入水泥漿進(jìn)行樁端后壓漿；所述水泥漿的水灰比為0.6～1.5；所述水泥漿的壓力為0.5～2mpa。