做户外场地配套设施的结构设计时,最先要解决的就是地面固定的问题,传统混凝土基础的施工周期长,还会破坏原有铺装、草坪的完整性,后期拆除也会留下大量建筑垃圾,这种螺旋式地桩就是针对这类痛点开发的替代固定构件。这类地桩的应用场景覆盖很广,从庭院栅栏立柱、户外标识杆、临时围挡,到光伏支架底座、轻型景观构筑物的地面固定都能适配,尤其是在已经完成绿化的草坪区域、铺装完成的硬质松散回填土区域,不需要大面积开挖作业,不会破坏原有场地的植被和铺装层,施工效率比传统混凝土基础提升数倍。
从结构设计来看,这款地桩采用锥头引导的螺旋叶片结构,入土端做了收窄的尖锥处理,旋转拧入过程中能有效降低土体阻力,不需要提前预钻孔,靠螺旋叶片的旋切作用就能顺利进入土层;桩身主体为等径直管段,上部预留的横向通孔是用来穿装固定螺栓的,根据实际安装的立柱规格、受力需求,可以选择单孔、三孔或者四孔的配置,穿装螺栓后能实现立柱与地桩的刚性连接,避免立柱出现转动、偏移的问题。
螺旋叶片的螺距、叶片外径是经过受力验算的,在常规粉质黏土、回填土层中,单桩的抗拔、抗侧移承载力完全能满足轻型户外设施的固定需求,桩身整体采用热镀锌钢S235材质加工,镀锌层能隔绝土体中的水分、腐蚀介质,避免桩身出现锈蚀问题,长期埋入土体也能保持结构强度稳定,正常使用场景下的服役寿命能满足户外设施的长期使用要求。和传统混凝土基础对比,这类螺旋地桩的安装不需要搅拌混凝土、不需要等待养护周期,拧入到位后就能立刻挂载上部构件,施工全程没有湿作业,不会产生施工废水、建筑垃圾,后期如果需要调整设施位置或者拆除,只需要反向旋转就能把地桩完整取出,取出后的地桩还能在其他位置重复使用,不会在原场地留下硬化的混凝土块,对场地的扰动极小。
做三维建模的时候,要重点还原螺旋叶片的导程、叶片与桩身的焊接贴合结构,还有上部安装孔的位置精度,因为实际安装时,桩身拧入土层后,上部安装孔的朝向会直接影响后续立柱的安装对位,建模时要预留好安装孔的位置公差,同时要还原桩身锥头的过渡角度,这个角度直接影响入土时的阻力大小,角度过大会导致拧入困难,角度过小则会降低桩端的导向性能。从安装边界来看,这类地桩的适用土层为承载力不低于80kPa的原状土、压实回填土,不适合在流塑状淤泥、大面积硬质岩石层使用,安装时要保证桩身垂直拧入,倾斜角度偏差不能超过3度,否则会降低单桩的承载力,上部连接的立柱外径要和桩身上部的直管内径匹配,间隙过大时要加装衬套,避免连接后出现晃动。在做场地配套设计选型时,要根据上部设施的风载、自重计算所需的单桩承载力,对应选择合适长度的地桩,长度越长,螺旋叶片埋深越大,对应的抗拔、抗侧移承载力就越高,针对不同的土质条件,也可以调整螺旋叶片的外径来提升承载力,不需要改变桩身主体的管径,就能适配不同的受力需求。
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