本發(fā)明涉及巖土工程領(lǐng)域，尤其涉及到鋼管樁領(lǐng)域，具體說來是一種鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁。

背景技術(shù)：

鋼管樁具有樁位選取靈活，布置簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，對(duì)場(chǎng)地要求低等特點(diǎn)，近年來在海上平臺(tái)、地基加固、基坑支護(hù)、滑坡治理等領(lǐng)域被廣泛運(yùn)用。據(jù)可靠數(shù)據(jù)2015年我國(guó)鋼材產(chǎn)量達(dá)到了11億噸，利用率卻不到67％，鋼材的產(chǎn)能過剩大大降低了鋼管樁的成本，使其在巖土工程領(lǐng)域得到了極大的推廣。但傳統(tǒng)的鋼管樁功能單一，抗拔、抗壓承載力有限，以下幾點(diǎn)尤為明顯：

1，在一些地下水位較高的軟弱土層中樁體在地下水的浮力作用下抗拔、抗浮性能不足。有學(xué)者基于此研究出了一種新型傘狀錨來提高樁體的抗拔性能，其主要是利用傘狀筋體骨架上部兜住土體的自重以及兜住土體與未兜住土體之間的抗剪強(qiáng)度來提供抗拔力，但由于傘狀筋體骨架與土體接觸面積較小，兜住土體的范圍十分有限，在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)抗拔性能的提高并不明顯。

2，現(xiàn)有傘狀錨在沉放過程中尖端鉸接結(jié)構(gòu)摩擦較大，容易滲入土顆粒導(dǎo)致筋體骨架沉放角度難以達(dá)到預(yù)期，抗拔性能提高有限。

3，傳統(tǒng)的鋼管樁在承載力達(dá)不到要求時(shí)通常是通過增加樁徑，提高樁長(zhǎng)來解決問題，增加了施工成本。

4，傳統(tǒng)的鋼管樁注漿技術(shù)其承載力主要來自樁周的摩阻力和樁端端承力。其所形成的泥土固結(jié)體主要包裹在樁壁周邊，擴(kuò)大頭范圍較小，對(duì)樁端端承力提高有限。

鑒于以上幾個(gè)問題，傳統(tǒng)的鋼管樁技術(shù)亟待改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供了一種鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁來提高樁體的抗拔、抗壓性能，效果顯著。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明包括鋼管樁樁體，錐形樁尖，滾珠軸承，旋轉(zhuǎn)軸，螺栓，變厚度鏤空鋼片，高壓噴漿孔，彈簧，磁鐵塊，磁鐵固定裝置。

作為優(yōu)選所述的鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁。在樁身端部焊接有四個(gè)1/4圓弧的滾珠軸承，旋轉(zhuǎn)軸穿過滾珠軸承和變厚度鏤空鋼片上的螺栓孔通過螺栓固定在一起，旋轉(zhuǎn)軸上下位置各設(shè)有一排高壓噴漿孔，磁鐵塊安裝于磁鐵固定裝置端部，磁鐵固定裝置焊接在鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁的樁身上，鋼片和鋼管樁樁身通過彈簧互相連接。起初變厚度鏤空鋼片被吸附于磁鐵塊上，彈簧處于壓縮狀態(tài)，磁鐵塊對(duì)鋼片的吸力略大于彈簧彈力和變厚度鏤空鋼片自重的水平分力之和。優(yōu)先進(jìn)行變厚度鏤空鋼片下部噴漿孔高壓噴漿，在鋼片下部噴出高速水泥漿，形成負(fù)壓。下部噴漿5s后進(jìn)行上部噴漿孔噴漿，在上部噴漿壓力下，原先的力系平衡被打破，變厚度鏤空鋼片被上部噴漿壓力推離磁鐵塊，磁力消失后，變厚度鏤空鋼片在下部負(fù)壓，上部噴漿壓力，自身重力以及彈簧彈力作用下繞旋轉(zhuǎn)軸向下轉(zhuǎn)動(dòng)，落至錐形樁尖位置，呈近水平狀態(tài)。噴漿完成后，可以在變厚度鏤空鋼片周邊位置形成有效的擴(kuò)大固結(jié)體。

作為優(yōu)選所述的變厚度鏤空鋼片(1)自下而上厚度依次增加，鋼片與土體主接面設(shè)有圓形鏤空孔。

作為優(yōu)選所述的滾珠軸承，旋轉(zhuǎn)軸形狀可隨樁身形狀變化，本案例中設(shè)為1/4圓弧形。

作為優(yōu)選所述的鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁的樁尖的樁徑大于樁身直徑，最大處直徑應(yīng)為樁身直徑的1.2-1.8倍。

通過以上技術(shù)方案，本發(fā)明的有益之處有：

1，本發(fā)明通過在鋼管樁端部設(shè)置可旋轉(zhuǎn)的變厚度鏤空鋼片來承載上部土體的質(zhì)量，與傘狀錨結(jié)構(gòu)相比增大了與土體的接觸面積，極大增加了上部兜住土體的質(zhì)量以及兜住土體與未兜住土體之間的抗剪強(qiáng)度。提高了鋼管樁的抗拔性能。

2，本發(fā)明通過對(duì)鋼片周邊范圍噴漿，不僅在樁壁還能在鋼片周邊形成有效的固結(jié)體。擴(kuò)大了固結(jié)體的作用范圍，極大提高了抗拔、抗壓性能。

3，本發(fā)明通過旋轉(zhuǎn)軸下部噴漿孔高速噴漿在鋼片底部形成負(fù)壓，再通過上部噴漿壓力將鋼片推離磁鐵塊，鋼片在下部負(fù)壓，上部噴漿壓力，自身重力以及彈簧彈力作用下繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。并通過滾珠軸承、鋼片鏤空、鋼片表面光滑等構(gòu)造措施確保鋼片下放到位。

4，本發(fā)明設(shè)計(jì)的鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁可工廠化生產(chǎn)，工業(yè)化組裝，安全性能高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁初始狀態(tài)的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2是本發(fā)明鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁上鋼片張開到最大角度的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖3是本發(fā)明變厚度鏤空鋼片的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖4是本發(fā)明鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁噴漿成型后旋轉(zhuǎn)軸位置的剖面圖。

圖中：1、變厚度鏤空鋼片，2、錐形樁尖，3、磁鐵固定裝置，4、鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁樁身，5、螺栓，6、拉伸彈簧，7、滾珠軸承，8、旋轉(zhuǎn)軸，9、磁鐵塊，10、旋轉(zhuǎn)軸上部噴漿口，11、旋轉(zhuǎn)軸下部噴漿口，12、變厚度鏤空鋼片光滑側(cè)面，13、變厚度鏤空鋼片鏤空孔，14、噴漿完成后的有效括體，15、壓縮狀態(tài)的彈簧。

具體實(shí)施方式

參見圖1-4所示，一種鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁，包括變厚度鏤空鋼片1，鋼管樁端部位置焊接有滾珠軸承7，旋轉(zhuǎn)軸8嵌套于滾珠軸承7中，旋轉(zhuǎn)軸8與變厚度鏤空鋼片1通過兩兩對(duì)稱的螺栓5固定。旋轉(zhuǎn)軸上下兩側(cè)分別設(shè)置有噴漿口10、11，旋轉(zhuǎn)軸上部噴漿口10位置上方焊接有磁鐵固定裝置3，磁鐵塊9被固定于磁鐵固定裝置上，旋轉(zhuǎn)軸和樁身連接有彈簧6，所述滾珠軸承7為1/4圓弧形，對(duì)稱焊接于樁身端部，兩端對(duì)稱設(shè)置有螺栓孔。

所述的變厚度鏤空鋼片1端部對(duì)稱設(shè)置有螺栓孔。

所述的旋轉(zhuǎn)軸8對(duì)稱伸出滾珠軸承部位設(shè)有螺紋，旋轉(zhuǎn)軸通過滾珠軸承和變厚度鏤空鋼片的對(duì)稱螺栓孔通過螺栓一次固定。

所述的變厚度鏤空鋼片設(shè)置有對(duì)稱等分布的圓形鏤空孔，與土體主接觸面為粗糙，側(cè)接觸面光滑。

所述的錐形樁尖2的最大直徑為樁身直徑的1.2-1.8倍。

基于鉸鏈擴(kuò)大頭鋼管樁施工方法包含以下步驟：

1，制作鋼管樁，旋轉(zhuǎn)軸、滾珠軸承、變厚度鏤空鋼片上的螺栓孔一一對(duì)應(yīng)，通過螺栓一次固定。

2，壓縮彈簧，使變厚度鏤空鋼片被吸附于磁鐵上。

3，測(cè)量放線，據(jù)設(shè)計(jì)圖紙放線定位，確保樁孔軸線在一條直線上。

4，樁機(jī)安裝，移動(dòng)就位。

5，鋼管樁吊放到位，保證樁位正，樁身直。

6，打樁前在樁頭頂部放置樁帽，其上直接接受錘擊應(yīng)力的部位，放置硬木制減震木塞。

7，打樁，將兩臺(tái)經(jīng)緯儀假設(shè)在樁架的正面和側(cè)面，校正樁架導(dǎo)向桿及樁的垂直度。保持錘，樁帽與樁在統(tǒng)一縱軸線上?？沾?-2m，再次校正垂直度后正式施打。

8，當(dāng)沉放到某一深度并經(jīng)復(fù)核質(zhì)量良好時(shí)，連續(xù)打擊至樁頂高出地面60-80cm，停止錘擊，進(jìn)行接樁，同樣步驟至達(dá)到設(shè)計(jì)高度。

9，放入噴漿管，拌制水泥漿液，水灰比為1.0。

10，噴漿，噴漿壓力不小于25Mpa，先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸底部噴漿口噴漿，底部噴漿5s后再進(jìn)行旋轉(zhuǎn)軸上部噴漿口噴漿，根據(jù)實(shí)際情況可適當(dāng)提高上部噴漿壓力，噴射時(shí)間不小于20分鐘。噴漿過程中若出現(xiàn)壓力驟然下降，上升或冒漿等異常情況，應(yīng)停止施工，查明原因并及時(shí)采取措施。

11，為使鋼管樁與承臺(tái)共同工作，在鋼管樁樁頭加焊一個(gè)樁蓋，并在外壁加焊8～12根φ20mm的錨固鋼筋，再進(jìn)行樁端與承臺(tái)的鏈接施工。