1.一种带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,包括自下而上设置的螺旋桩桩尖结构、螺旋桩桩身结构和螺旋桩桩顶结构;
所述螺旋桩桩身结构包括中心钢管、大直径抗倾覆螺旋叶片、加固支撑板和旋入叶片,所述大直径抗倾覆螺旋叶片焊接在所述中心钢管上部,所述大直径抗倾覆螺旋叶片为呈螺旋上升状的大型环形钢板,所述大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋圈数为1圈,所述加固支撑板的两端分别连接所述大直径抗倾覆螺旋叶片下方和所述中心钢管外壁,所述旋入叶片焊接在所述中心钢管下部,所述旋入叶片为呈螺旋上升状的小型环形钢板,所述旋入叶片的螺旋圈数为1圈;
所述螺旋桩桩尖结构包括圆锥形桩尖、桩尖螺纹和卸压孔,所述圆锥形桩尖与所述中心钢管的下部焊接一体成型,所述桩尖螺纹呈螺旋状均匀分布在所述圆锥形桩尖上,所述卸压孔预留在所述圆锥形桩尖上,且各个卸压孔均匀分布在所述桩尖螺纹之间;
所述螺旋桩桩顶结构包括法兰盘和固定螺母,所述法兰盘包括上盘和下盘,所述下盘与中心钢管的上部一体成型,所述下盘通过固定螺母与上盘固定连接,所述上盘用于安装上部结构。
2.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述大直径抗倾覆螺旋叶片厚度为10 30mm;所述大直径抗倾覆螺旋叶片的起始端和末尾端为沿~着直径方向的直边,起始端和末尾端的高度差为100 300mm。
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3.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述加固支撑板为扇形钢板,所述加固支撑板的上下两个边分别为上圆弧边和下圆弧边,所述上圆弧边和下圆弧边分别与所述大直径抗倾覆螺旋叶片下方和所述中心钢管外壁固定焊接;
所述加固支撑板的中部形成上宽下窄的扇形面,所述扇形面的圆心朝向所述中心钢管和所述大直径抗倾覆螺旋叶片焊接的位置,且扇形面的法向与所述中心钢管的中轴线呈40° ~
50°角;所述加固支撑板一共有3个,在环向上间隔120°均匀布置在所述中心钢管周围。
4.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述旋入叶片厚度为8 20mm,所述旋入叶片的起始端和末尾端为沿着圆心到外圆边缘方向的圆弧~边,起始端和末尾端的高度差为300 500mm。
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5.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述中心钢管的直径范围为0.5 2m。
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6.根据权利要求5所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述大直径抗倾覆螺旋叶片的外圆直径范围是所述中心钢管的直径的3 5倍,所述旋入叶片的外~圆直径范围是所述中心钢管的直径的1.25 1.75倍。
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7.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述圆锥形桩尖由上至下逐渐变细以形成刺入端,形似圆锥状,圆锥母线与圆锥轴线的夹角为30° 60°;所述圆锥形桩尖用来刺入土体,打开沉桩通道。
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8.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述桩尖螺纹为窄型环形钢板,钢板外缘带刃;所述桩尖螺纹为螺旋上升状均匀分布在所述圆锥形桩尖上,桩尖螺纹的螺旋圈数为3 8圈,所述桩尖螺纹厚度为5 15mm,所述桩尖螺纹的起~ ~始端和末尾端为沿着圆心到外圆边缘方向的圆弧边。
9.根据权利要求1所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础,其特征在于,所述卸压孔为预留在所述圆锥形桩尖上的圆形孔,卸压孔均匀分布在每圈桩尖螺纹之间,每两圈桩尖螺纹之间沿着所述圆锥形桩尖圆周均匀布置4个卸压孔;所述卸压孔用来卸载在沉桩过程中由于挤土效应产生的水土压力。
10.一种上述权利要求1 9任一项所述的带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础的施~工方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)首先在陆地上按照设计要求预制中心钢管、大直径抗倾覆螺旋叶片、三个加固支撑板、旋入叶片、圆锥形桩尖和桩尖螺纹,在圆锥形桩尖上按照设计位置预留卸压孔;
(2)然后利用船舶将带大直径抗倾覆螺旋叶片的螺旋桩基础吊运至目标放置水域;
(3)将旋入叶片焊接在中心钢管下部,靠近桩端的位置;再将圆锥形桩尖与中心钢管的下部焊接一体成型,桩尖螺纹按照螺旋状均匀焊接在圆锥形桩尖上,使得卸压孔均匀分布在上下层桩尖螺纹之间;
(4)将大直径抗倾覆螺旋叶片焊接在中心钢管上部,根据设计拟沉入的深度,使得大直径抗倾覆螺旋叶片在靠近地表的地基浅层位置;将三个加固支撑板均匀焊接在大直径抗倾覆螺旋叶片下表面和中心钢管外壁之间;
(5)通过桩基础的自重将螺旋桩桩尖结构和螺旋桩桩身结构下沉至海床泥面以内,然后在桩顶通过外部扭转装置给桩体施加扭矩,使得螺旋桩桩身结构和螺旋桩桩尖结构借助圆锥形桩尖的桩尖螺纹和中心钢管下部的旋入叶片在土体内旋转产生的贯入力,下沉贯入到达指定位置,完成桩基础沉放安装;
(6)最后在螺旋桩桩身结构顶端利用法兰盘和固定螺母安装上部结构。