全文摘要
本实用新型涉及一种长椎体钻杆，包括三个或三个以上的横截面直径大小相同的钻杆，相邻所述钻杆之间可拆卸连接，所述钻杆上一体设置有螺旋叶片，位于上方的钻杆上的螺旋叶片的直径大于位于下方的钻杆上的螺旋叶片的直径，使长椎体钻杆整体自上而下呈倒锥形结构；本实用新型还提供了利用该长椎体钻杆施工形成的长椎体桩，具有倒锥体的结构，包括三段或三段以上的桩身，位于上方的桩身的横截面直径大于下方的桩身的横截面直径；长锥体桩在成孔过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力越高；置换率大，桩的总根数少，从数量上节省桩体材料；单根桩体与传统CFG桩比，成锥形，体积小，从单根桩体上节省桩体材料。
主设计要求
1.一种长锥体钻杆，其特征在于：包括三个或三个以上的横截面直径大小相同的钻杆（1），相邻所述钻杆（1）之间可拆卸连接，所述钻杆（1）上一体设置有螺旋叶片（2），位于上方的钻杆（1）上的螺旋叶片（2）的直径大于位于下方的钻杆（1）上的螺旋叶片（2）的直径，使长椎体钻杆整体自上而下呈倒锥形结构。
设计方案
1.一种长锥体钻杆，其特征在于：包括三个或三个以上的横截面直径大小相同的钻杆（1），相邻所述钻杆（1）之间可拆卸连接，所述钻杆（1）上一体设置有螺旋叶片（2），位于上方的钻杆（1）上的螺旋叶片（2）的直径大于位于下方的钻杆（1）上的螺旋叶片（2）的直径，使长椎体钻杆整体自上而下呈倒锥形结构。
2.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：不同所述钻杆（1）上螺旋叶片（2）的直径范围为200mm-700mm。
3.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：不同所述钻杆（1）上螺旋叶片（2）的直径范围为200mm-600mm。
4.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：不同所述钻杆（1）上螺旋叶片（2）的直径范围为200mm-500mm。
5.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于，自上而下依次包括如下直径的螺旋叶片（2）：700mm，500mm和300mm。
6.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于，自上而下依次包括如下直径的螺旋叶片（2）：600mm，400mm，350mm，250mm和200mm。
7.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：每根所述钻杆（1）的长度为3-6m。
8.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：相邻所述钻杆（1）之间通过螺丝扣可拆卸连接。
9.根据权利要求1所述的长锥体钻杆，其特征在于：不同钻杆（1）上的螺旋叶片（2）的螺距相同。
10.一种权利要求1-9任一项所述的长锥体钻杆施工形成的长椎体桩，其自上而下呈倒椎体结构，包括三段或三段以上的桩身（3），位于上方的桩身（3）的横截面直径大于下方的桩身（3）的横截面直径。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及地基工程的技术领域，具体涉及一种长椎体钻杆及长椎体桩。
背景技术
桩的垂直受力，一般来说都是从桩顶至桩端向下传递，桩顶最大，桩终端最小，有的桩端在垂直应力上几乎衰减为零，但为了使桩端进入硬地层，控制受力沉降量，即使应力很小，也必须满足一定的长度。
但是，随着桩身的下延变长，垂直应力衰减变小，现有技术中的桩体都是上下一般大小，理论上只考虑垂直应力的桩体应该按应力大小进行桩体设计才能达到最优。而事实上，目前无论规范和实际设计与施工中桩体基本没有变化，造成了桩体材料大量的浪费，尤其是目前地基处理中应用量最广最多的是CFG复合地基处理工法。
实用新型内容
针对现有技术存在的不足，本实用新型的第一个目的在于提供一种可以降低钻孔打桩过程中的桩体材料损耗量的长锥体钻杆。
本实用新型的第一个目的通过以下技术方案来实现：
一种长锥体钻杆，包括三个或三个以上的横截面直径大小相同的钻杆，相邻所述钻杆之间可拆卸连接，所述钻杆上一体设置有螺旋叶片，位于上方的钻杆上的螺旋叶片的直径大于位于下方的钻杆上的螺旋叶片的直径，使长椎体钻杆整体自上而下呈倒锥形结构。
通过采用上述技术方案，根据桩受力衰减情况和土层变化情况来配置变径的钻杆，变径的钻杆在施工过程中，硬地层变径径差较小(约5cm)，软土层变径径差较大(约10cm)，可以达到节约材料的目的。相邻钻杆之间可拆卸连接，根据施工现场的具体情况，调节长椎体钻杆的总长度使之满足设定的桩体长度。长锥体钻杆在钻孔过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力越高；与传统的CFG桩比，本实用新型的长椎体钻杆，由于不同段的钻杆上的螺旋叶片直径不同，且自上至下依次减小，因此整体成倒锥形结构，体积小，从单根桩体上节省材料。
作为优选，不同所述钻杆上螺旋叶片的直径范围为200mm-700mm。
作为优选，不同所述钻杆上螺旋叶片的直径范围为200mm-600mm。
作为优选，不同所述钻杆上螺旋叶片的直径范围为200mm-500mm。
作为优选，自上而下依次包括如下直径的螺旋叶片：700mm，500mm和300mm。
作为优选，自上而下依次包括如下直径的螺旋叶片：600mm，400mm，350mm，250mm和200mm。
通过采用上述技术方案，可以满足不同长度的长椎体桩，不同土层变化情况及桩受力衰减情况的要求。其中，所指的螺旋叶片的直径是指由该螺旋叶片旋转挖出的桩孔的孔径。
作为优选，每根所述钻杆的长度为3-6m。
通过采用上述技术方案，根据具体施工现场情况，选择钻杆长度及数量，满足钻孔打桩的需求。
作为优选，相邻所述钻杆之间通过螺丝扣可拆卸连接。
通过采用上述技术方案，相邻的钻杆通过螺丝扣可拆卸连接，使用灵活方便，可以根据不同的施工现场情况，组装成适用于多种桩体的长椎体钻杆，适用性更强。
作为优选，不同钻杆上的螺旋叶片的螺距相同。
通过采用上述技术方案，保证长椎体钻杆各部位的挤密受力均匀，使长椎体钻杆自上而下平滑过渡形成倒锥体，避免局部变化过大而影响打桩质量。
本实用新型的第二个目的是提供一种上述的长椎体钻杆施工形成的长椎体桩，其自上而下呈倒椎体结构，包括三段或三段以上的桩身，位于上方的桩身的横截面直径大于下方的桩身的横截面直径，节省了桩体材料。
综上所述，本实用新型具有如下有益效果：
(1)与传统的CFG桩相比，长椎体钻杆施工形成的长椎体桩在成孔过程中，有向下的挤密作用，桩长越长，桩端土质越密，挤密效果越好，承载力更高；
(2)开孔孔径大，置换率m大，桩的总根数就少，从数量上节省材料；
(3)单根长椎体桩与传统CFG桩比，呈锥形，体积小，从单根桩体上节省材料。
附图说明
图1为实施例1的长椎体钻杆的结构示意图；
图2为实施例2的长椎体钻杆的结构示意图；
图3为长椎体桩的结构示意图。
附图标记：1、钻杆；2、螺旋叶片；3、桩身。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的内容进行进一步的说明。
实施例1
实施例1公开了一种长锥体钻杆，如图1所示，自上至下包括三根直径相同的钻杆1，三根钻杆1的外壁上均一体连接有螺旋叶片2，自上至下的三根钻杆1上的螺旋叶片2的直径依次为700mm，500mm和300mm，各钻杆1之间用螺丝扣可拆卸连接在一起，形成一个整体的倒锥形的长椎体钻杆，每根钻杆1的长度为3m，共长9m，三根钻杆1上的螺旋叶片2的螺距相同。
实施例2
实施例2公开了一种长锥体钻杆，如图2所示，自上至下包括五根钻杆1，五根钻杆1的外壁上均一体连接有螺旋叶片2，自上至下的五根钻杆1上的螺旋叶片2的直径依次为600mm，400mm，350mm，250mm和200mm，各钻杆1之间用螺丝扣可拆卸连接在一起，形成一个整体的倒锥形的长椎体钻杆，每根钻杆1的长度为6m，五根钻杆1上的螺旋叶片2的螺距相同。
本实用新型中，考虑钻杆中空和加工特点，采用700mm，650mm，600mm，550mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm几种螺旋叶片2的直径来构成变径长椎体钻杆，每3-6m进行变径，这样可以满足桩长10-30m的配置变化。本实用新型的长椎体钻杆，还可以由四根、六根、七根、八根甚至更多根的钻杆连接形成，例如四根钻杆的自上而下依次包括如下横截面直径的钻杆：700mm，500mm，300mm和200mm；八根钻杆的自上而下依次包括如下横截面直径的钻杆：700mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm；十根钻杆的自上而下依次包括如下横截面直径的钻杆：700mm，600mm，550mm，500mm，450mm，400mm，350mm，300mm，250mm和200mm。也可采用700mm-200mm之间的任意变径组合，每根钻杆1的长度还可以为3-6m中的任意值，在满足现场施工的土层情况、受力要求及施工要求的基础上，不局限于实施例1和实施例2中列举的情况。
实施例3
实施例3公开了一种长椎体桩，如图3所示，其是由实施例1的长椎体钻杆施工形成的、自上而下呈倒椎体结构的桩体，由三段桩身3组成，三段桩身3的长度均为三米，共九米，自上而下桩身3的直径依次为：700mm，500mm和300mm。
下面结合公式对实施例3的长椎体桩的施工耗材进行计算，具体如下：单桩承载力计算引用《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012
上式中符号说明：
Ra<\/sub>——单桩竖向承载力特征值(kN)；
up<\/sub>——桩身周长(m)；
qsi<\/sub>——桩周第i层土的侧阻力特征值(kPa)，可按地区经验确定；
lpi<\/sub>——桩长范围内第i层土的厚度(m)；
qP<\/sub>——桩端阻力特征值(kPa)；
AP<\/sub>——桩体截面面积(m2<\/sup>)；
αp<\/sub>——桩端端阻力发挥系数，应按地区经验确定；
复合地基承载力计算引用《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2012
上式中符号说明：
fspk<\/sub>——复合地基承载力特征值(kPa)；
fsk<\/sub>——天然地基承载力特征值(kPa)；
β——桩间土承载力发挥系数，0.75-0.90；
Λ——单桩承载力发挥系数，0.7-1.0；
Ra<\/sub>——单桩竖向承载力特征值(KN)；
m——面积置换率；
采用实施例3的长椎体桩复合地基，桩体采用实施例1的长螺旋变直径的长椎体钻杆压灌施工。
初步设计：
1)长椎体桩设计参数：桩体分三段，桩径从上至下分别为700mm-500mm-300mm，每段长度均为3.0m，总长度9.0m。
2)设计条件：基础尺寸42m×22m，处理到450KPa，桩间土天然地基承载力特征值120Kpa；
3)土层参数：
①土层名称：粉土，土层厚度15m；
②天然地基承载力特征值fsk<\/sub>＝120KPa(kPa)；
③桩侧阻力特征值qsi<\/sub>＝30KN；
④桩端阻力特征值qP<\/sub>＝2000KPa；
实施例3的长椎体桩的单桩承载力计算：
Ra<\/sub>＝(0.7×3.14×3×30+0.5×3.14×3×30+0.3×3.14×3×30)×1.3(提高系数)+0.352<\/sup>×3.14×2000＝1320KN
如图3所示，变截面部位对下方45°范围的土体具有挤压作用，使下部桩侧阻力提高，挤土提高系数为1.3。
注：αsi<\/sub>——第i层土的桩侧侧阻力的增大修正系数，
填土、粘性土、粉土、黄土：αsi<\/sub>＝1.2～1.4；
砂土、砾砂、砂砾土、全风化岩、强风化岩：αsi<\/sub>＝1.2～1.5；
为便于计算，实施例3的长椎体桩的单桩取1300KN。
实施例3的长椎体桩的承载力计算：
450＝m×1300\/0.3847+0.85×(1-m)×120
计算得出，m＝10.6％，因此，实施例3的长椎体桩的布桩情况为：布桩间距1.9m，共布桩231根，方量453m3<\/sup>。
常规CFG桩，桩径400mm，桩长9.0m，单桩承载力计算：
Ra<\/sub>＝(0.4×3.14×9×30)+0.22<\/sup>×3.14×2000＝590.3KN
因此，常规CFG桩的单桩取590KN。
常规CFG桩承载力计算
450＝m×590×0.9\/0.1256+0.85×(1-m)×120
计算得出，m＝8.43％，因此，常规CFG桩的布桩情况为：布桩间距1.2m，共布桩242根，方量544m3<\/sup>。
综上可知，本实用新型的长椎体桩与常规的CFG桩达到相同的处理效果时，长椎体桩的工作量453m3<\/sup>＜544m3<\/sup>(常规的CFG桩)，证明变截面桩体相对于传统的桩基受力更为合理，材料节省约20％，更为经济实用。
上述具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920050297.0
申请日:2019-01-11
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:13(河北)
授权编号:CN209555911U
授权时间:20191029
主分类号:E02D 5/24
专利分类号:E02D5/24;E02D5/48
范畴分类:36D;36C;
申请人:河北中地志诚土木工程有限公司
第一申请人:河北中地志诚土木工程有限公司
申请人地址:050000 河北省石家庄市桥西区中山东路158号滨江商务大厦1-2803室
发明人:孙乐乐;张建会;郑辉
第一发明人:孙乐乐
当前权利人:河北中地志诚土木工程有限公司
代理人:代理机构:代理机构编号:优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计