一种外径可调控的基桩结构的制作方法

1.本实用新型涉及建筑材料技术领域，特别是涉及一种外径可调控的基桩结构。


背景技术：

2.桩基础是一种承载能力高、适用范围广、历史久远的基础形式。随着生产水平的提高和科学技术的发展，桩基的类型、工艺、设计理论、计算方法和应用范围都有了很大的发展，被广泛应用于高层建筑、港口、桥梁等工程中。基桩是将建筑物的全部或部分荷载传递给地基土并具有一定刚度和抗弯能力的传力构件，其横截面尺寸远小于其长度。而桩基础是由埋设在地基中的多根基桩(称为桩群)和把基桩群联合起来共同工作的桩台(称为承台)两部分组成。桩基础的作用是将荷载传至地下较深处承载性能好的土层，以满足承载力和沉降的要求。桩基础的承载能力高，能承受竖直荷载，也能承受水平荷载，能抵抗上拔荷载也能承受振动荷载，是应用最广泛的深基础形式。
3.当建造比较大的工业与民用建筑时，若地基的软弱土层较厚，采用浅埋基础不能满足地基强度和变形要求，常采用桩基。桩基中所采用的基桩，按照施工方法可分为钢筋混凝土预制桩和灌注桩。钢筋混凝土预制桩，主要是在混凝土预制厂内按照设计尺寸进行预制，在建筑工程施工过程中，是被机械打入地基之中的。有些时候受到施工地点和施工条件的制约，无法使用预制，这时在施工现场，先利用钻头将桩孔钻好，然后向桩孔内插入钢筋笼作为骨架，最后向桩孔中灌入混凝土。目前这两种桩基施工技术在工业与明用建筑工程中都得到了广泛的应用。传统的钢筋混凝土预制桩，从上至下的直径大小都是不可变的，桩端的外径与上部保持等大，桩端在压入地下后更是不能再调节増加与持力层的接触面积，以提升基桩的荷载能力；传统的灌注桩，可以做到在桩端扩大直径，但工艺复杂，造价较高。


技术实现要素：

4.本实用新型提供了一种外径可调控的基桩结构。
5.本实用新型提供了如下方案：
6.一种外径可调控的基桩结构，包括本体部、尖顶部以及位于所述本体部与所述尖顶部之间的膨胀部；所述膨胀部具有可膨胀结构；所述膨胀部可在压力作用下向外膨出形成局部扩径结构。
7.优选地：所述本体部具有空心管状结构；所述膨胀部包括顶圈、多组龙骨组件、底圈以及定位组件；所述顶圈的上部与所述本体部相连，所述底圈的底部与所述尖顶部相连；多组所述龙骨组件沿所述顶圈以及所述底圈的周向依次排列，每组所述龙骨组件包括相铰接的第一龙骨以及第二龙骨，所述第一龙骨的上端与所述顶圈相铰接，所述第一龙骨可在压力作用下相对所述顶圈朝向所述顶圈外侧旋转，所述第二龙骨的下端与所述底圈相铰接，所述第二龙骨可在压力作用下相对所述底圈朝向所述底圈外侧旋转；所述定位组件包括多个承重柱以及定位楔，多个所述承重柱沿所述顶圈以及所述底圈的周向分布，所述承重柱的至少一部分嵌装于所述顶圈以及所述底圈之间用以形成对所述顶圈以及所述底圈
的纵向支撑，所述定位楔位于多个所述承重柱围合形成的内侧空间内，所述定位楔用于为多个所述承重柱提供横向支撑力；
8.其中，每个所述承重柱以及所述定位楔分别连接有拉绳，所述拉绳经由所述本体部的顶端延伸至所述本体部的外部。
9.优选地：所述第一龙骨与所述第二龙骨各自的中部采用轴销实现相铰接。
10.优选地：所述第一龙骨与所述第二龙骨相邻的两端采用合页实现相铰接。
11.优选地：所述顶圈的下部与所述承重柱的接触部位具有第一斜面结构，所述承重柱的顶部与所述顶圈的下部的接触部位具有与所述第一斜面结构适配的第二斜面结构。
12.优选地：所述第一龙骨的上端通过合页与所述顶圈相铰接，所述第二龙骨的下端通过合页与所述底圈相铰接。
13.优选地：所述顶圈的上部内侧形成有沿其周向的第一台肩，所述第一台肩的外径与所述本体部的内径适配，所述顶圈与所述本体部相连后所述第一台肩位于所述本体部内侧；所述底圈的下部内侧形成有沿其周向的第二台肩，所述尖顶部沿其周向形成有固定环槽，所述第二台肩的外径与所述固定环槽的内径适配，所述底圈与所述尖顶部相连后所述第二台肩位于所述固定环槽的内部。
14.优选地：所述顶圈与所述本体部采用焊接方式相连，所述底圈与所述尖顶部采用焊接方式相连。
15.优选地：所述第一台肩的外侧壁形成有第一外螺纹，所述本体部的内侧壁形成与所述第一外螺纹适配的第一内螺纹，所述第一台肩通过所述第一外螺纹以及所述第一内螺纹与所述本体部相连接；所述第二台肩的外侧壁形成有第二外螺纹，所述固定环槽的外侧壁形成与所述第二外螺纹适配的第二内螺纹，所述第二台肩通过所述第二外螺纹以及所述第二内螺纹与所述尖顶部相连接。
16.优选地：所述底圈上设置具有固定高度的高度控制柱，所述第一龙骨与所述第二龙骨受力上下挤压，所述高度控制柱用于限定所述顶圈向所述底圈靠近的距离。
17.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：
18.通过本实用新型，可以实现一种外径可调控的基桩结构，在一种实现方式下，该结构可以包括本体部、尖顶部以及位于所述本体部与所述尖顶部之间的膨胀部；所述膨胀部具有可膨胀结构；所述膨胀部可在压力作用下向外膨出形成局部扩径结构。本申请提供的外径可调控的基桩结构，结构简单合理，安装使用方便。通过膨胀部的设置实现了基桩头部外径可调节，膨胀部在压力作用下外径变大可以増加基桩与持力层的接触面积，可以有效的提升基桩何载能力，值得大面积推广使用。
19.当然,实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1是本实用新型实施例提供的一种外径可调控的基桩结构的结构示意图；
22.图2是本实用新型实施例提供的一种外径可调控的基桩结构的膨胀部压缩后示意图；
23.图3是本实用新型实施例提供的一种外径可调控的基桩结构的局部剖视图；
24.图4是本实用新型实施例提供的龙骨组件的一种方式的结构示意图；
25.图5是本实用新型实施例提供的龙骨组件的另一种方式的结构示意图；
26.图6是本实用新型实施例提供的外径可调控的基桩结构的负压吸去砂石状态示意图；
27.图7是本实用新型实施例提供的外径可调控的基桩结构的在纵向设置多个膨胀部的结构示意图；
28.图8是本实用新型实施例提供的外径可调控的基桩结构的相邻两组安装示意图；
29.图9是本实用新型实施例提供的外径可调控的基桩结构的相邻两组安装的另一示意图。
30.图中：本体部1、尖顶部2、膨胀部3、顶圈31、第一龙骨321、第二龙骨322、底圈33、承重柱34、定位楔35、拉绳36、合页4、软土层5、持力层6、吸空区域7。
具体实施方式
31.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.实施例
33.参见图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8，为本实用新型实施例提供的一种外径可调控的基桩结构，如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，该结构包括本体部1、尖顶部2以及位于所述本体部1与所述尖顶部2之间的膨胀部3；所述本体部1具有空心管状结构；所述膨胀部3具有膨胀结构；所述膨胀部可在压力作用下向外膨出形成局部扩径结构。
34.所述本体部1具有空心管状结构；所述膨胀部3包括顶圈31、多组龙骨组件、底圈33以及定位组件；所述顶圈31的上部与所述本体部1相连，所述底圈33的底部与所述尖顶部2相连；多组所述龙骨组件沿所述顶圈以及所述顶圈的周向依次排列，每组所述龙骨组件包括相铰接的第一龙骨321以及第二龙骨322，所述第一龙骨321的上端与所述顶圈31相铰接，所述第一龙骨321可在压力作用下相对所述顶圈31朝向所述顶圈31外侧旋转，所述第二龙骨322的下端与所述底圈33相铰接，所述第二龙骨322可在压力作用下相对所述底圈33朝向所述底圈33外侧旋转；所述定位组件包括多个承重柱34以及定位楔35，多个所述承重柱34沿所述顶圈31以及所述底圈33的周向分布，所述承重柱34的至少一部分嵌装于所述顶圈31以及所述底圈33之间用以形成对所述顶圈31以及所述底圈33的纵向支撑，所述定位楔35位于多个所述承重柱34围合形成的内侧空间内，所述定位楔35用于为多个所述承重柱34提供横向支撑力；
35.其中，每个所述承重柱34以及所述定位楔35分别连接有拉绳36，所述拉绳36经由所述本体部1的顶端延伸至所述本体部1的外部。
36.进一步的，在确定第一龙骨321与第二龙骨322相铰接的方式时，可以根据实际需
要进行确定，本申请实施例可以提供两种不同的方式，所述第一龙骨321与所述第二龙骨322各自的中部采用轴销实现相铰接。该方式在将定位组件由膨胀部取出后继续加压，第一龙骨与第二龙骨分别以与顶圈、底圈的连接处为基点，各自向外旋转，形成交叉结构，进而实现膨胀部直径的扩大。所述第一龙骨321与所述第二龙骨322相邻的两端采用合页4实现相铰接。该方式在将定位组件由膨胀部取出后继续加压，第一龙骨与第二龙骨分别以与顶圈、底圈合叶连接处为基点，各自向外旋转，其相邻的两端连同合页向外突出，形成纵切面为三角状的结构，进而实现膨胀部直径的扩大。
37.进一步的，为了保证定位楔可以顺利取出，所述顶圈31的下部与所述承重柱34的接触部位具有第一斜面结构，所述承重柱34的顶部与所述顶圈31的下部的接触部位具有与所述第一斜面结构适配的第二斜面结构。
38.进一步的，所述第一龙骨321的上端通过合页4与所述顶圈31相铰接，所述第二龙骨322的下端通过合页4与所述底圈33相铰接。
39.进一步的，所述顶圈的上部内侧形成有沿其周向的第一台肩，所述第一台肩的外径与所述本体部的内径适配，所述顶圈与所述本体部相连后所述第一台肩位于所述本体部内侧；所述底圈的下部内侧形成有沿其周向的第二台肩，所述尖顶部沿其周向形成有固定环槽，所述第二台肩的外径与所述固定环槽的内径适配，所述底圈与所述尖顶部相连后所述第二台肩位于所述固定环槽的内部。该顶圈以及底圈在与本体部以及尖顶部连接时，可以根据需要确定连接方式，例如，所述顶圈与所述本体部采用焊接方式相连，所述底圈与所述尖顶部采用焊接方式相连。再例如，所述第一台肩的外侧壁形成有第一外螺纹，所述本体部的内侧壁形成与所述第一外螺纹适配的第一内螺纹，所述第一台肩通过所述第一外螺纹以及所述第一内螺纹与所述本体部相连接；所述第二台肩的外侧壁形成有第二外螺纹，所述固定环槽的外侧壁形成与所述第二外螺纹适配的第二内螺纹，所述第二台肩通过所述第二外螺纹以及所述第二内螺纹与所述尖顶部相连接。
40.在实际应用中，第一龙骨与第二龙骨在周向之间可以留有空隙，第一龙骨与第二龙骨略微斜交，龙骨组件不呈完全笔直，中间略微向外略突出，待该结构整体压到地下目的位置后拉出定位组件，用负压气泵机把膨胀部周边的砂石吸出，使膨胀部周边形成空腔，再下压本体部至膨胀部扩大外径，扩大到目标值后把钢筋笼放入膨胀部，然后往膨胀部周边及其内部高压灌注混凝土，灌满后再对本体部下压，待这些混凝土在高压下与龙骨组件、高度控制柱、钢筋笼、顶圈、底圈以及尖顶部凝固后，就形成外径比尖顶部大许多的坚固的钢筋混凝土结构。第一龙骨与第二龙骨之间留有缝隙，可以方便负压气泵机吸去膨胀部外围的砂石。第一龙骨与第二龙骨略微斜交，龙骨组件不呈完全笔直，中间略微向外突出，可以方便第一龙骨与第二龙骨受压后向外侧旋转。
41.本申请提供的结构在使用时，可以采用在工厂进行加工形成整体的方式，也可以采用本体部、尖顶部以及膨胀部分别进行预加工现场组装的方式，采用现场组装的方式具有方便运输等优点。
42.下面以各部件分别加工采用现场组装的方式为例进行详细说明。首先将膨胀部在工厂加工形成预制件，施工时将加工好的膨胀部运至施工现场，在施工现场首先将底圈与尖顶部相连，如果底圈没有设置螺纹可以将底圈插入尖顶部的固定槽内，然后将底圈与尖顶部进行焊接。如果底圈设置有外螺纹，可以采用螺纹连接的方式将底圈与尖顶部相连。然
后将定位组件的拉绳经由本体部的空腔拉出，进行本体部与膨胀部的组装，组装的方式与底圈与尖顶部的组装方式相同。组装完成后即可进行基桩压入地面的施工。施工时，将尖顶部与地面接触，压力机经由本体部顶端进行加压，压力经过本体部传递给顶圈，顶圈将压力通过定位组件的多根承重柱传递给底圈，底圈将压力传递给尖顶部，使得尖顶部向下进入地面，直至尖顶部到达地面以下预定的位置为止，在整个加压过程中，承重柱在定位楔的作用下不会由顶圈以及底圈之间挤出，可以防止第一龙骨与第二龙骨之间发生形变。当尖顶部到达预定的位置后，通过拉绳依次将定位楔以及承重柱经过本体部的空腔顶端由膨胀部内拉出，继续向本体部进行二次施压，由于顶圈与底圈之间没有了支撑物，本体部传递给顶圈的压力无法直接传递给底圈，使得顶圈的压力会作用在第一龙骨上，由于第一龙骨与第二龙骨相铰接，第一龙骨与顶圈相铰接，第二龙骨与底圈相铰接，会使得顶圈向底圈移动第一龙骨与第二龙骨会向本体部周向外侧凸出发生旋转，发生形变后的膨胀部可以有效的增大其直径，当二次施压完成后，如图6所示，利用负压气泵机对膨胀部内部和龙骨组件周边的砂石进行清理，清理完毕后放入钢筋笼再通过本体部空腔向膨胀部灌注混凝土，待这些混凝土与龙骨组件、高度控制柱、钢筋笼、顶圈、底圈以及尖顶部凝固后，就形成了结实的钢筋混凝土结构。采用该结构进行二次施压时，可以根据需要控制本体部下降的高度，由于第一龙骨与第二龙骨的长度以及连接位置是确定的，因此，通过本体部的下降高度即可估算出膨胀部的膨胀尺寸。例如，以外径500
㎜
的桩为例，假如第一龙骨与第二龙骨的长度均为300
㎜
，当其为第一龙骨与第二龙骨相邻两端相连的方式时向外突出30度，其外径约向外增加了150
㎜
，则底面积可以增加1.5多倍。所述底圈33上设置具有固定高度的高度控制柱，所述第一龙骨321与所述第二龙骨322受力上下挤压，所述高度控制柱用于限定所述顶圈31向所述底圈33靠近的最小距离。
43.可以想到的是，在实际使用过程中，该本体部可以采用多段组合的形式，如图7所示，同时在相邻两段之间可以设置一组该膨胀部，以便达到进一步增加与其周边的接触面积的目的。相邻两段本体部之间的膨胀部的底圈应具有实心结构，以防止混凝土掉落。如图8、图9所示，该结构在并排使用时，可以通过计算膨胀部膨胀后的直径，确定本体部之间的距离，以便在膨胀部膨胀后，相邻两组该结构的膨胀部相互相连、相交乃至重叠，在进行浇筑后形成整体结构，保证获得的桩基础更加稳固。
44.总之，本申请提供的外径可调控的基桩结构，结构简单合理，安装使用方便。通过膨胀部的设置实现了基桩桩端部外径可调节，膨胀部在压力作用下外径变大可以増加基桩与持力层的接触面积，可以有效的提升基桩荷载能力，值得大面积推广使用。
45.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实
用新型的保护范围内。