[发明专利]一种抗上拱螺纹桩结构及其设计和施工方法

权利要求书

1.一种抗上拱螺纹桩结构，其特征在于，包括螺纹桩(2)，所述螺纹桩(2)的上部具有等直径段(21)，所述螺纹桩(2)的下部具有螺纹段(22)，所述螺纹段(22)的外壁上具有螺纹，所述等直径段(21)外侧套设有双层钢护筒(1)，所述双层钢护筒(1)包括内层钢护筒和外层钢护筒，所述内层钢护筒与所述外层钢护筒能够相对移动。

2.根据权利要求1所述的一种抗上拱螺纹桩结构，其特征在于，所述双层钢护筒(1)轴向的长度与上拱变形区(3)的厚度相适配，所述等直径段(21)沿其轴向的长度与所述双层钢护筒(1)轴向的长度相适配。

3.一种用于如权利要求1或2所述的抗上拱螺纹桩结构的设计方法，其特征在于，包含以下步骤，

A1.预设所述螺纹桩(2)的结构尺寸，并以此计算所述螺纹桩(2)的自重G_p以及所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值T_uk；

A2.所述螺纹桩(2)的自重G_p以及所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值T_uk计算所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔承载力特征值R_a；

A3：根据所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔承载力特征值R_a调整所述螺纹桩(2)的结构尺寸，直至计算得到的所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔承载力特征值R_a满足抗拔要求，得到最终的所述螺纹桩(2)的结构尺寸。

4.根据权利要求3所述的设计方法，其特征在于，计算所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值时，依据所述螺纹段(22)的侧阻力，排除所述等直径段(21)的侧阻力。

5.根据权利要求4所述的设计方法，其特征在于，所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值为：

T_uk＝u∑λβq_sikl_i

式中：T_uk为所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值，kN；q_sik为干作业钻孔桩极限侧阻力标准值，kPa；λ为抗拔系数；β为螺纹桩(2)桩身等效极限侧阻力标准值相对于干作业钻孔桩极限侧阻力标准值的增强系数；l_i为所述螺纹段(22)穿过的第i层土厚度，m。

6.根据权利要求5所述的设计方法，其特征在于，所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔承载力特征值具体为：

R_a＝T_uk/K+G_p

式中：R_a为所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔承载力特征值，kN；K为安全系数；T_uk为所述螺纹桩(2)的单桩竖向抗拔极限承载力标准值，kN；G_p为所述螺纹桩(2)自重，kN。

7.一种施工方法，其特征在于，用于形成如权利要求1或2所述的抗上拱螺纹桩结构，基于钻机(5)，所述钻机(5)包括螺旋钻杆(51)，所述螺旋钻杆(51)内部沿长度设置有用于输送混凝土的输送通道，所述螺旋钻杆(51)的钻头(52)部位有与所述输送通道相连通的出口，该施工方法包含如下步骤：

S1.沉入所述双层钢护筒(1)至上拱变形区(3)中的预定位置；

S2.启动所述钻机(5)，所述螺旋钻杆(51)正向旋转，进行钻孔施工，所述螺旋钻杆(51)贯穿所述上拱变形区(3)并伸入稳定区(4)，直至所述螺纹段(22)的预定深度后停钻，已形成用于成型所述螺纹桩(2)的桩孔；

S3.所述螺旋钻杆(51)反向旋转并回程，同时继续将混凝土通过输送通道泵送至所述钻头(52)处，并填充至所述桩孔中；

S4.当所述钻头(52)到达所述上拱变形区(3)与稳定区(4)分界面时，所述螺旋钻杆(51)正向旋转并回程，继续朝所述桩孔中输送混凝土，直至所述桩孔中完全填满混凝土；

S5.将所述螺纹桩(2)的钢筋笼(53)沉入所述桩孔内的混凝土中，直至预定位置，待混凝土凝固后，形成一体浇筑的所述螺纹桩(2)。