阅读说明：本技术 一种球墨铸铁螺旋桩 (Nodular cast iron screw pile ) 是由 于逸飞 于 2020-06-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及螺旋桩领域,具体是一种球墨铸铁螺旋桩,包括导向管、旋翼和旋翼套管,所述导向管为球墨铸铁材质,所述旋翼呈螺旋状,所述旋翼与旋翼套管固定连接,所述旋翼套管与导向管套接并通过螺纹连接件固定连接。相对于现有技术,本发明球墨铸铁螺旋桩的有益效果为：旋翼通过螺纹连接件固定安装在导向管上,从而实现旋翼与导向管的分开装运以及快速现场装配,能够充分利用运输工具的空间,降低运输费用,提高运输效率,并且,能够充分利用球墨铸铁较高的耐腐蚀能力,避免球墨铸铁因焊接导致的开裂问题。(The invention relates to the field of screw piles, in particular to a nodular cast iron screw pile which comprises a guide pipe, a rotor wing and a rotor wing sleeve, wherein the guide pipe is made of nodular cast iron, the rotor wing is spiral, the rotor wing is fixedly connected with the rotor wing sleeve, and the rotor wing sleeve is sleeved with the guide pipe and is fixedly connected with the guide pipe through a threaded connecting piece. Compared with the prior art, the nodular cast iron screw pile has the beneficial effects that: the rotor passes through threaded connection spare fixed mounting on the stand pipe to realize rotor and the separately shipment and the quick on-the-spot assembly of stand pipe, the space that can make full use of transport means reduces the freight cost, improves the conveying efficiency, and, can the higher corrosion resisting ability of make full use of nodular cast iron, avoid nodular cast iron because of the fracture problem that the welding leads to.)

一种球墨铸铁螺旋桩

技术领域

本发明涉及螺旋桩领域，具体是一种球墨铸铁螺旋桩。

背景技术

目前，工程领域常用的基础桩种类很多，常见的有水泥浇筑桩、钢制螺旋桩、钢制锤击桩以及球墨铸铁锤击桩等。

水泥浇筑桩的施工工艺复杂，下钢管打孔，注入水泥封固，不仅施工周期长，而且不环保。

钢制螺旋桩和钢制锤击桩均采用钢质材料，优点是材料强度高，易于焊接；缺点是耐腐蚀性差，应用范围受到影响，如果产品表面镀锌防腐，会对环境造成损害，增加生产成本。

球墨铸铁锤击桩是近年来新兴的基础桩，相邻两节桩管采用承插方式连接，承载上拔力较小；锤击桩没有旋翼，承载下压力较小。为了提升锤击桩的承载能力，施工过程中桩管内灌注水泥，外侧形水泥环绕的墙体，增加与土壤的摩擦力，或者在桩管前端安装锤击底座，锤击深入直至受力岩石层为止。

CN106987761A公开了一种球墨铸铁螺旋桩，参见该文献的说明书第0075段、0076段，所述球墨铸铁螺旋桩包括导向管，所述导向管为直型导向管1，所述直型导向管1的下端具有斜坡型尖顶1.1，所述斜坡型尖顶1.1的所在平面与水平面的夹角为45°，所述直型导向管1的上端具有插口1.2，所述直型导向管1的插口1.2处设有4个螺栓孔，沿所述直型导向管1的轴线依次设有两个呈螺旋上升状的旋翼2，所述旋翼2的圈数等于1，所述旋翼2的始端2.2与终端2.1的高度差为150mm。所述直型导向管1通过焊接与所述旋翼2连接。该球墨铸铁螺旋桩存在的缺点是：由于旋翼形状不规整，导致该球墨铸铁螺旋桩装车占用空间较大，运输困难。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术的不足，提供一种球墨铸铁螺旋桩，旋翼通过螺纹连接件固定安装在导向管上，从而实现旋翼与导向管的分开装运以及快速现场装配，以充分利用运输工具的空间，降低运输费用，提高运输效率，并且，充分利用球墨铸铁较高的耐腐蚀能力，避免球墨铸铁因焊接导致的开裂问题。

本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种球墨铸铁螺旋桩，包括导向管、旋翼和旋翼套管，所述导向管为球墨铸铁材质，所述旋翼呈螺旋状，所述旋翼与旋翼套管固定连接，所述旋翼套管与导向管套接并通过螺纹连接件固定连接。

本发明的技术方案还有：所述旋翼套管与导向管上分别设有多个与螺纹连接件匹配的连接孔，所述连接孔的轴线水平且与导向管的轴线相交，任意两个连接孔的轴线不共面。采用本技术方案，当螺旋桩承受下压、上拔等作用力时，采用多个轴线不共面的连接孔，能够分散螺纹连接件对导向管和旋翼套管的作用力，防止导向管或旋翼套管开裂。

本发明的技术方案还有：所述旋翼套管与导向管通过螺栓-螺母组件固定连接，所述螺栓-螺母组件包括螺栓和螺母，所述连接孔为通孔，所述螺栓穿过设在旋翼套管和导向管上的通孔并通过螺母锁紧。相对于螺钉与螺纹孔的连接，螺栓与通孔之间的间隙较大，因此采用螺栓-螺母组件连接更易将旋翼套管与导向管连接。

本发明的技术方案还有：所述旋翼套管与导向管通过螺钉固定连接，所述连接孔为螺纹孔，所述螺钉与设在旋翼套管和导向管上的螺纹孔螺纹配合。相对于螺钉与螺纹孔的连接，螺栓与通孔之间的间隙较大，因此采用螺钉连接能够有效防止因个别螺栓连接处应力过大而导致导向管或旋翼套管损坏。

本发明的技术方案还有：还包括延长管和连接套管，所述连接套管分别与其两端的导向管与延长管或者两个延长管套接并通过螺纹连接件固定连接。延长管用来加长螺旋桩的总长度，根据土壤条件和基础承载力，延长管的数量是一节或多节。

本发明的技术方案还有：所述连接套管包括直筒套管和变径套管；所述变径套管的大径端套接在其下端的导向管或延长管外部并通过螺钉固定连接，所述螺钉与设在变径套管和导向管或延长管上的螺纹孔螺纹配合；所述直筒套管的上端套设在其上端的延长管外部并通过螺钉固定连接，所述螺钉与设在直筒套管和延长管上的螺纹孔螺纹配合；所述变径套管的小径端套接在直筒套管内部并通过螺栓-螺母组件固定连接，所述螺栓-螺母组件包括螺栓和螺母，所述螺栓穿过设在变径套管和直筒套管上的通孔并通过螺母锁紧。相对于螺钉与螺纹孔的连接，螺栓与通孔之间的间隙较大，在现场施工中，对于需要连接的两个大型管件，对应螺纹连接件的孔很难对正，因此，通过螺栓-螺母组件易于连接两个大型管件，但是存在个别螺栓连接处应力过大的问题，进而导致管件损坏。采用本技术方案，先将体积较小的变径套管与导向管或延长管通过螺钉连接，将体积较小的直筒套管与延长管通过螺钉连接，以减小导向管或延长管的局部应力过大，然后吊装延长管，将直筒套管与变径套管通过螺栓-螺母组件连接，由于直筒套管和变径套管的体积都较小，因此可以将其壁厚做的更大一些，以抵抗螺栓造成的局部应力过大。

本发明的技术方案还有：所述导向管的长度为4-6m，所述导向管的外径为150-300mm，所述导向管的壁厚为8-14mm；所述延长管的长度为4-6m，所述延长管的外径为150-300mm，所述延长管的壁厚8-14mm。

本发明的技术方案还有：所述旋翼和旋翼套管均采用球墨铸铁材质，所述旋翼和旋翼套管一体铸造成型。球墨铸铁的焊接性能较差，因此旋翼和旋翼套管一体铸造成型，能够有效避免焊接导致的开裂问题。

本发明的技术方案还有：所述旋翼和旋翼套管均采用钢制，所述旋翼与旋翼套管焊接固定。钢具有强度高、易于焊接的优点，虽然其耐腐蚀性差，但是可以在其表面镀锌，由于旋翼的数量较少、体积较小，因此对环境造成的损害较低。

本发明的技术方案还有：所述旋翼的直径为300-800mm，所述旋翼的厚度为12-20mm。

本发明的技术方案还有：所述旋翼设有多个，所述旋翼的上下端之间的距离为一个螺距，多个所述旋翼之间的距离是旋翼螺距的整数倍。

相对于现有技术，本发明球墨铸铁螺旋桩的有益效果为：旋翼通过螺纹连接件固定安装在导向管上，从而实现旋翼与导向管的分开装运以及快速现场装配，能够充分利用运输工具的空间，降低运输费用，提高运输效率，并且，能够充分利用球墨铸铁较高的耐腐蚀能力，避免球墨铸铁因焊接导致的开裂问题。

附图说明

图1为实施例一中球墨铸铁螺旋桩的主视图。

图2为图1中A-A向的剖视图。

图3为实施例一中旋翼的立体图。

图4为实施例一中旋翼的主视图。

图5为实施例一中旋翼的俯视图。

图6为实施例一中球墨铸铁螺旋桩的主视图及局部剖视图。

图中：1、导向管，2、旋翼，3、旋翼套管，4、连接孔，5、螺栓，6、螺母，7、螺钉，8、延长管，9、直筒套管，10、变径套管。

具体实施方式

以下实施例是对本发明的进一步说明，但本发明并不局限于此。因本发明比较复杂，因此实施方式仅对本发明的发明点部分进行详述，本发明未详述部分均可采用现有技术。

实施例1：

如图1-图5所示，一种球墨铸铁螺旋桩，包括导向管1、旋翼2、旋翼套管3、延长管8和连接套管。所述导向管1和延长管8均为球墨铸铁材质，所述旋翼2、旋翼套管3和连接套管采用Q345钢材。

所述旋翼2呈螺旋状，所述旋翼2与旋翼套管3焊接，每个旋翼套管3上设有一个旋翼2。所述旋翼套管3与导向管1套接并通过螺纹连接件固定连接，具体的，如图3-图5所示，所述旋翼套管3与导向管1上分别设有三个与螺纹连接件匹配的连接孔4，所述连接孔4的轴线水平且与导向管1的轴线相交，任意两个连接孔4的轴线不共面。在实施例一中，所述旋翼套管3与导向管1螺栓-螺母组件固定连接，所述螺栓-螺母组件包括螺栓5和螺母6，所述连接孔4为通孔，如图2所示，所述螺栓5穿过设在旋翼套管3和导向管1上的通孔并通过螺母6锁紧。由于螺栓5与通孔之间的间隙较大，因此采用螺栓-螺母组件连接更易将旋翼套管3与导向管1连接。

相邻旋翼2之间的距离是旋翼2螺距的整数倍。旋翼2在土壤里旋转一周行进的距离为一个螺距。

如图1所示，所述连接套管包括直筒套管9。所述直筒套管9的两端分别套接在其两端的导向管1或延长管8外部并通过螺栓-螺母组件固定连接，所述螺栓-螺母组件包括螺栓5和螺母6，所述螺栓5穿过设在直筒套管9和导向管1或延长管8上的通孔并通过螺母6锁紧。

应用例1：

国家电网新建一条110KV电力输送线路工程，其中包括20基高压电塔基础，每基电塔有4个塔脚，设计寿命为50年。经过地质堪测，该地区的土壤属弱酸性，不适合采用钢制螺旋桩；球墨铸铁锤击的承载力不足无法采用；水泥浇筑桩施工周期长，对周边环境造成不利影响。经过技术分析，工程技术人员决定采用实施例一中的球墨铸铁螺旋桩作为电塔的基础。考虑到土壤对钢制材料的腐蚀作用，工程技术人员已经考虑到旋翼2、旋翼套管3和连接套管使用50年的腐蚀量。

每基电塔基础由4个塔脚组成，每基塔脚基础采用一套球墨铸铁螺旋桩，每基电塔共4套球墨铸铁螺旋桩，20基电塔共80套球墨铸铁螺旋桩。

电塔对基础作用力方向的影响，工程技术人员将球墨铸铁螺旋桩的角度向外侧倾斜，与水平面保持75°。

根据电塔基础的承载力和地质条件，球墨铸铁螺旋桩设计总长度为11m，由一节导向管1、一节延长管8、一节连接套管和三个旋翼2组成。所述导向管1的长度为6m，外径为170mm，壁厚为9.7mm。所述延长管8的长度为5m，考虑到现场施工的不确定因素，延长管长度制作成6m，施工后切除剩余部分，如图1。延长管8的外径为170mm，壁厚为9.7mm。导向管1和延长管8的抗拉强度Rm≥460MPa，屈服强度Rp0.2≥320MPa，伸长率A≥10％。所述旋翼2的直径为508mm，壁厚为16mm，螺距为152mm。旋翼套管3的长度为350mm。相邻旋翼2之间的距离为1824mm。

球墨铸铁螺旋桩的施工设备由工程挖掘机改装而成，挖掘机型号PC300-6，设备总重量超过30t，把挖掘斗更换成液压动力头。预先制作动力头支架，拆除挖斗后，动力头支架用销轴与挖掘机的小臂连接，支架上安装液压动力头，挖掘机的液压管路与动力头的液压管路连接，动力头由液压系统驱动转动，同时支架连同动力头可以前后自由摆动。动力头下面带有套筒，导向管1或延长管8插接在套筒上并用销子锁紧，动力头驱动其旋转。

安装扭矩检测装置，利用液压系统的供油回油压差，时时测得动力头的旋转扭矩。动力头支架上面安装角度测量装置，时时检测螺旋桩的角度。

安装导向管1和旋翼2，三个旋翼2用9个M24的螺栓把紧，调整挖掘机、动力头、扭矩检测装置和角度检测装置，动力头调整到水平位置并放置于地面上。首先把导向管1安装到动力头的套筒上并用销子锁紧，操控挖掘机将动力头连同安装好的导向管1吊起并处于垂直状态，将导向管1吊至施工位置，导向管1前端中心对准施工点，并保持垂直状态。

移动挖掘机，调整导向管1与水平面的角度保持在75°，导向管1的方位应符合图纸要求。

开启动力头，驱动导向管转动，操控挖掘机并保持对导向管1向下施加一定的压力，导向管1旋转进入土壤里，接着旋翼2切割土壤逐渐旋入土壤里，在施工过程中，操作人员随时观察扭矩检测装置和角度测量装置，保持导向管1与水平面的角度为75°，随时观测扭矩数值的变化。当导向管1的顶部离地面剩余0.8m左右时，动力头停止转动，将动力头套筒与导向管1分离开，此时导向管1已旋入土壤里，导向管1施工完成。直筒套管9与延长管8插接后用三个M24的螺栓把紧，按照上述方法将延长管8安装到动力头套筒上，吊至导向管1的上方，直筒套管9与已施工的导向管1插接后用三个M24的螺栓把紧，此时导向管1与延长管8连接一起，再按上述方法将延长管8逐渐旋入土壤里，当旋转扭矩达到设计值时，动力头停止旋转，将动力头的套管从延长管8上卸下，切除多余部分，延长管8地面上留有300mm高度，到此完成一个塔脚的螺旋桩施工。用同样方法施工完成剩下的3基塔脚。当4基塔脚完成后，统一切割打磨找平，安装承台，完成一个塔基的基础。

用上述方法将剩余的19基电塔施工完成，验收合格后组装电塔。

实施例2：

如图6所示，一种球墨铸铁螺旋桩，包括导向管1、旋翼2、旋翼套管3、延长管8和连接套管。所述导向管1、旋翼2、旋翼套管3、延长管8和连接套管均为球墨铸铁材质，因此本实施例中螺旋桩的制造成本较低。

所述旋翼2呈螺旋状，所述旋翼2与旋翼套管3一体铸造成型。每个旋翼套管3上设有一个旋翼2。所述旋翼套管3与导向管1套接并通过螺纹连接件固定连接，具体的，如图6所示，所述旋翼套管3与导向管1上分别设有三个与螺纹连接件匹配的连接孔4，所述连接孔4的轴线水平且与导向管1的轴线相交，任意两个连接孔4的轴线不共面。在实施例二中，所述旋翼套管3与导向管1通过螺钉7固定连接，所述连接孔4为螺纹孔，所述螺钉7与设在旋翼套管3和导向管1上的螺纹孔螺纹配合。由于螺钉7与螺纹孔之间的间隙非常小，因此采用螺钉连接稳定性高，能够有效防止因个别连接孔4应力过大而导致导向管1或旋翼套管3损坏。

相邻旋翼2之间的距离是旋翼2螺距的整数倍。旋翼2在土壤里旋转一周行进的距离为一个螺距。

如图6所示，所述连接套管包括直筒套管9和变径套管10。所述变径套管10的大径端套接在其下端的导向管1或延长管8外部并通过螺钉7固定连接，所述螺钉7与设在变径套管10和导向管1或延长管8上的螺纹孔螺纹配合。所述直筒套管9的上端套设在其上端的延长管8外部并通过螺钉7固定连接，所述螺钉7与设在直筒套管9和延长管8上的螺纹孔螺纹配合。所述变径套管10的小径端套接在直筒套管9内部并通过螺栓-螺母组件固定连接，所述螺栓-螺母组件包括螺栓5和螺母6，所述螺栓5穿过设在变径套管10和直筒套管9上的通孔并通过螺母6锁紧。

本实施例施工过程与应用例1不同之处在于，先将体积较小的变径套管10与导向管1或延长管8通过螺钉7连接，将体积较小的直筒套管9与延长管8通过螺钉7连接。然后吊装延长管8，将直筒套管9与变径套管10通过螺栓-螺母组件连接，由于直筒套管9和变径套管10的体积都较小，因此可以将其壁厚做的更大一些，以抵抗螺栓造成的局部应力过大。

上面结合附图对本发明的实施例做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。