CN109505305A - 高压旋喷式螺旋锚复合基础及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种旋喷式螺旋锚复合基础及其制作方法，属于基础加工领域，包括旋喷式螺旋锚和环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩，旋喷式螺旋锚主要由一中空锚杆和若干设于中空锚杆的底部上的螺旋锚片组成。中空锚杆的底端设有竖直喷嘴、最接近底端的螺旋锚片上设有水平喷嘴，竖直喷嘴与水平喷嘴均与锚杆内部连通。在旋喷式螺旋锚下旋过程中采用高压同时于水平、竖直两个方向射流喷射形成水泥土外桩。本发明直接使用旋喷式螺旋锚向下旋进钻孔打基础，旋进后将旋喷式螺旋锚直接作为固定锚使用，中途无需换杆，其过程快速、便捷、高效，适于软土、淤泥质土、粘性土等多种土层使用。
Description
技术领域
本发明属于输电杆塔基础领域，具体地讲是一种高压旋喷式螺旋锚复合基础及其制作方法。
背景技术
高压输电所用的输电杆塔自重大，还需要承载导线重量及张力，因此，输电杆塔设立之初，就需要在地面以下建造基础以便使输电杆塔保持竖立与稳定。
常规使用的螺旋锚基础先螺旋锚的锚片固定在稳定土层中，再在锚杆上方注浆（混凝土）形成锚杆与混凝土结合而成的桩基础，其有以下不足：①由于螺旋锚是独立埋设在土层中的，其周边与周围土壤直接接触，因此单桩承载力较低；②由于螺旋锚直接暴露在土层中，土层中的地下水等物质会与螺旋锚发生反应，故其防腐能力差。
基于此，提出本案申请。
发明内容
为解决现有技术中高压旋喷螺纹桩结构强度不足的问题，本发明提供一种新型的高压旋喷式螺旋锚复合基础及其方法，其能够通过采用新工艺结合旋喷桩与螺旋锚基础形成的新型基础结构，来有效加强基础承载力。
为实现上述目的，本发明采用的方案如下：旋喷式螺旋锚复合基础，包括旋喷式螺旋锚和环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩，旋喷式螺旋锚主要由一中空锚杆和若干设于中空锚杆的底部上的螺旋锚片组成。中空锚杆的底端设有垂直喷射头、最接近底端的螺旋锚片上设有水平喷射头，垂直喷射头与水平喷射头均与锚杆内部连通。水泥土外桩为旋喷式螺旋锚下旋过程中采用高压同时于水平、竖直两个方向射流喷射形成。
上述结构通过同时在水平、竖直两个方向喷射射流，能够形成锚盘直径1.5~3倍于芯桩的水泥土外桩，从而增加基础的体积、重量和与周围土层的联结程度，使基础进一步地稳定于土层中。
进一步设置如下：中空锚杆的顶部固定连接有一柱状承台，柱状承载的顶部不低于地面并固定有若干地脚螺栓，其直径至少2倍于中空锚杆。
一方面柱状承台与输电杆塔距离较近、与外桩的接触面积大、其形状规整，能够及时地将承受的力均匀地传递至螺旋锚和水泥土外桩，并由水泥土外桩传递至周边土层，从而提高基础整体的支撑性能。另一方面，当复合基础的受力时，能够作为直接接触的一个受力点、避免螺旋锚直接受力而被破坏，其与中空锚杆的连接能够实现荷载的快速传递，以便于将承受的荷载以最快速度分散至周边土层。
进一步设置如下：柱状承台采用混凝土浇筑而成。作为优选，所述旋喷式螺旋锚为多个，柱状承台为一个。
进一步设置如下：水泥土外桩直径至少3倍于中空锚杆。
本发明的另一目的在于提供一种旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其包括以下步骤：
水泥外桩制作：将旋喷式螺旋锚安装于钻孔机上，并使旋喷式螺旋锚与高压水泥泵连通，启动钻孔机向下钻入土层，向下旋转钻进的同时开启高压水泥泵使旋喷式螺旋锚的底部产生水平/横向、垂直/竖向两个方向上高压射流，旋进时高压射流切割土体并搅动周围土体，钻至设计深度后停止钻进，使旋喷式螺旋锚脱离钻孔机并向上提起钻孔机的钻杆退出土层；静固后被搅动的土体与水结合固结形成环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩；
柱状承台制作：采用喷射注浆法环绕旋喷式螺旋锚的中空锚杆的顶部或其顶部及上方的土层注入混凝土，使混凝土包裹部分或全部旋喷式螺旋锚的中空锚杆的顶部，同时预埋地脚螺栓或其他连接件，静置2~7天即可成桩。
上述制作方法进一步设置如下：柱状承台中的中空锚杆长度最多不超过中空锚杆整体长度的 1/3。
上述制作方法进一步设置如下：柱状承台的直径至少两倍于中空锚杆的直径，且不超过水泥土外桩直径的1/2。
上述制作方法进一步设置如下：水泥土外桩的直径至少3倍于中空锚杆的直径。
上述制作方法进一步设置如下：中空锚杆的长度为5~20m。
上述制作方法进一步设置如下：所述旋喷式螺旋锚为多个，柱状承台为一个。
本发明技术效果如下：本发明复合基础以旋喷式螺旋锚为中心，直接利用旋喷式螺旋锚进行旋进并在旋进过程中搅动的周边的土层使其形成环绕包裹的水泥土外桩，令二者一次成型，大幅提高了高压旋喷扩径螺旋锚基础的承载力。在一定程度上弥补了现有技术中单个螺旋锚基础承载力偏弱的不足。同时，水泥土对金属螺旋锚包裹后，螺旋锚基础不再暴露在地下水环境中，大幅提高基础的抗腐蚀能力
而且，本发明旋喷式螺旋锚无需取出，也不会因钻头从土层中提升对周边已经被扰动的土层再次扰动造成二次影响，确保旋喷式螺旋锚与水泥外桩的稳定连接的同时，也确保了水泥土外桩结构以及水泥土外桩与其周边土层联结的稳定性。该设计能够较好的满足应力分担及刚度变化的要求，并能够将承受的荷载快速、均匀地传递至周围土层，从而减轻地基土所承受的荷载、增加基础的强度与承载力。同时，能够提升单桩承载力50~100%，节省基础工程投资30~50%，并大幅提高基础防冲刷能力。
本发明方法通过采用同时进行竖向、横向的射流喷射方式来实现水泥土外桩、芯桩直径的扩大，并结合横向的射流孔在转进过程为水泥土外桩进行补浆，通过填补方式增加水泥土外桩的密度，同时利用补浆过程中混入芯桩中的泥浆使芯桩与水泥土外桩之间也能够通过泥浆固结而加强芯桩与水泥土外桩之间的联系，提高芯桩与水泥土外桩之间的整体性。而旋喷螺旋锚无需取出，也大大提高了复合基础的制作速度与效率。
附图说明
图1为本发明具体实施例结构示意图。
图2为本发明旋喷式螺旋锚结构示意图；
图3为本发明旋喷式螺旋锚结构立体图。
图中所示：1—旋喷式螺旋锚复合基础，2—周围土层，101—锚片，101a—水平喷嘴，102—中空锚杆，102a—通道，102b—竖直喷嘴，103—水泥土外桩，104—柱状承台，105—地脚螺栓。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
实施例1
如图1所示，本实施例旋喷式螺旋锚复合基础1，包括旋喷式螺旋锚、水泥土外桩103，旋喷式螺旋锚主要由一中空锚杆102和若干设于中空锚杆102的底部上的螺旋锚片101组成。锚杆长度一般是6-9米。本实施例中螺旋锚片101为三个，间隔均匀，均为一圈完整的螺旋结构。中空锚杆102的底端设有竖直喷嘴102b、最接近底端的螺旋锚片101上设有水平喷嘴101a，竖直喷嘴102b与水平喷嘴101a均与锚杆内部连通。旋喷式螺旋锚下旋过程中采用高压同时于水平、竖直两个方向射流喷射，形成环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩103。水泥土对金属螺旋锚包裹后，螺旋锚基础不再暴露在地下水环境中，能够大幅提高基础的抗腐蚀能力。
中空锚杆102的顶部固定连接有一柱状承台104，柱状承台104的顶部不低于地面并固定有若干地脚螺栓105，其直径至少2倍于中空锚杆102。水泥土外桩103直径至少3倍于中空锚杆102。
本实施例可进一步设置如下：在中空锚杆102的顶部及其上方的图层用喷射注浆方法浇筑有柱状承台104，柱状承台104的顶面高于地面，其柱状承台104的顶部预埋固定有四个用于输电杆塔固定用的固定螺杆，固定螺杆四角分布并竖直朝上。
本实施例中高压旋喷形成水泥土外桩103一次成型，使桩的等效直径大幅增加，可提升单桩承载力50%，同时大幅提升地基防冲刷能力。旋喷螺旋锚基础相比板式基础指标减小50%，比灌注桩基础指标减小30%。
实施例2
本实施例提供一种上述的旋喷式螺旋锚复合基础1的制作方法，包括以下步骤：
水泥外桩制作：将旋喷式螺旋锚安装于钻孔机上，并使旋喷式螺旋锚与高压水泵连通，启动钻孔机向下钻入土层，向下旋转钻进的同时开启高压水泵使旋喷式螺旋锚的底部产生水平/横向、垂直/竖向两个方向上高压射流，旋进时高压射流切割土体并搅动周围土体，钻至设计深度后停止钻进，使旋喷式螺旋锚脱离钻孔机并向上提起钻孔机的钻杆退出土层。静固后被搅动的土体与水结合固结形成环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩103；
柱状承台104制作：采用喷射注浆法环绕旋喷式螺旋锚的中空锚杆102的的顶部或其顶部及上方的土层注入混凝土泥浆，使混凝土泥浆包裹部分或全部旋喷式螺旋锚的中空锚杆102的顶部，同时预埋地脚螺栓105或其他连接件，静置2~7天即可成桩。柱状承台104的直径至少两倍于中空锚杆102的直径，且不超过水泥土外桩103直径的1/2。柱状承台104中的中空锚杆102长度最多不超过中空锚杆102整体长度的 1/3。柱状承台104的形成可在土层下、也可以在土层上，若在土层之下，则在水泥外桩制作前，先于打桩位置开挖出大小、形状相适应的槽坑，从槽坑的底部开始水泥外桩的制作。若在图层之上，则采用制模浇筑技术进行制作。
上述制作方法中，中空锚杆102的长度为5~20m。
本实施例制作方法与钻孔灌注桩对比，具有造价低、工期短、功效高、施工工艺简单、不取土、不振动、不排浆、无污染，利于环保, 施工及成桩质量不受地下水影响，应用范围广、适应多种土层等优势。
并且，本实施例制作方法与常规灌注桩基础的经济技术比较，在地质条件相同的情况下，采用旋喷式螺旋锚复合基础1基础可减少混凝土方量约60%，节省钢材用量约80%。
本实施例制作方法制作而成的旋喷式螺旋锚复合基础1具有以下特点：一、水泥土外桩103直径至少3倍于中空锚杆102、至少1.5倍于现有水泥土注浆形成的外桩，并且水泥土外桩103与周围图层之间无清晰边缘/界限，为相互渗透、互为一体的结构；二、无需取出旋喷式螺旋锚，减少操作步骤、降低加工难度，并能够以此避免对土层造成二次影响，确保水泥土外桩103与旋喷式螺旋锚的连接强度。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处在于：本实施例中柱状承台104的底部连接有多个旋喷式螺旋锚，多个旋喷式螺旋锚与柱状承台104复合形成承载力更强的旋喷式螺旋锚基础。
基于上述，本发明提供了一种高压旋喷式螺旋锚复合基础1及其制作方法，通过特别涉及的旋喷式螺旋锚以同时进行竖向、横向的射流喷射方式向下旋进，并在旋喷式螺旋锚的周围形成与其联结度高、稳定的水泥土外桩103，同时能够扩大水泥土外桩103、加大整体基础的面积与体积，使基础与外部连接的紧密性得到大大提高，从而增加基础的强度与承受力。
本发明高压旋喷式螺旋锚复合基础1结合高压旋喷与螺旋锚的优势，针对河道跨越点的地质条件，通过高压旋喷射流和旋喷式螺旋锚组合协同成桩，使旋喷旋喷式螺旋锚复合基础1基础相比板式基础指标减小50%，比灌注桩基础指标减小30%，同时能够大幅提升地基防冲刷能力。而水泥土对金属螺旋锚包裹后，螺旋锚基础不再暴露在地下水环境中，大幅提高基础的抗腐蚀能力
本发明制作方法简单，只需向下旋进而不用提升、注浆，通过高压旋喷形成水泥土外桩103和混凝土旋喷式螺旋锚复合基础1一次成型，使桩的等效直径大幅增加，可提升单桩承载力50%，其便于加工/操作，适用于淤泥质土、流塑、软塑、有地下水的土层筑造。
由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。
Claims (10)
1.高压旋喷式螺旋锚复合基础，其特征在于：包括旋喷式螺旋锚和环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩，旋喷式螺旋锚主要由一中空锚杆和若干设于中空锚杆的底部上的螺旋锚片组成；中空锚杆的底端设有竖直喷、最接近底端的螺旋锚片上设有水平喷嘴，竖直喷嘴与水平喷嘴均与锚杆内部连通；水泥土外桩为旋喷式螺旋锚下旋过程中采用高压同时于水平、竖直两个方向射流喷射形成；作为优选，中空锚杆的长度为5~20m。
2.如权利要求1所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础，其特征在于：中空锚杆的顶部固定连接有一柱状承台，柱状承台的顶部不低于地面并固定有若干地脚螺栓，其直径最好至少2倍于中空锚杆；所述旋喷式螺旋锚为最好多个、柱状承台为一个。
3. 如权利要求1或2所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础，其特征在于： 柱状承台为混凝土浇筑而成，作为优选，柱状承台中的中空锚杆长度最多不超过中空锚杆整体长度的 1/3。
4.如权利要求3所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础，其特征在于：水泥土外桩直径至少3倍于中空锚杆，且柱状承台的直径最好至少两倍于中空锚杆的直径并不超过水泥土外桩直径的1/2。
5.一种高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：水泥外桩制作：将旋喷式螺旋锚安装于钻孔机上，并使旋喷式螺旋锚与高压水泵连通，启动钻孔机向下钻入土层，向下旋转钻进的同时开启高压水泵使旋喷式螺旋锚的底部产生水平/横向、垂直/竖向两个方向上高压射流，旋进时高压射流切割土体并搅动周围土体，钻至设计深度后停止钻进，使旋喷式螺旋锚脱离钻孔机并向上提起钻孔机的钻杆退出土层；静固后被搅动的土体与水结合固结形成环绕并包裹旋喷式螺旋锚的水泥土外桩；
柱状承台制作：采用喷射注浆法环绕旋喷式螺旋锚的中空锚杆的的顶部或其顶部及上方的土层注入混凝土泥浆，使混凝土泥浆包裹部分或全部旋喷式螺旋锚的中空锚杆的顶部，同时预埋地脚螺栓或其他连接件，静置2~7天即可成桩。
6. 如权利要求5所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：柱状承台中的中空锚杆长度最多不超过中空锚杆整体长度的 1/3。
7.如权利要求5所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：柱状承台的直径至少两倍于中空锚杆的直径，且不超过水泥土外桩直径的1/2。
8.如权利要求5所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：水泥土外桩的直径至少3倍于中空锚杆的直径。
9.如权利要求5所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：中空锚杆的长度为5~20m。
10.如权利要求5所述的高压旋喷式螺旋锚复合基础的制作方法，其特征在于：所述旋喷式螺旋锚为多个，柱状承台为一个。
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