组合式钢板桩围护结构及其施工方法与流程

本发明涉及组合式钢板桩围护结构，特别是涉及一种组合式钢板桩围护结构及其施工方法。

背景技术：

随着建筑高度的增加及地下空间的开发利用，基坑深度也在不断加大，深基坑围护的安全性、经济合理性也显得越发重要。在深基坑围护结构领域，传统钢筋混凝土灌注桩或地下连续墙围护结构由于具有造价较高，污染环境，施工工期较长等缺点，正在逐渐被各种新型围护结构取代。目前，钢桩围护技术由于其桩身质量可靠、可重复利用、良好的隔水性、无污染、施工速度快等优点而得到人们的认可。

现有技术中有各种不同结构的钢板桩结构，H型钢板的组合式钢板桩由于采用了H型钢，钢板桩的抗弯刚度得到大大提高，适合用于如地下连续墙接头、复合支护等；但是现有的H型钢组合形式因截面形状的限制，打桩难度大、精准率低，一根H型钢板打歪后，导致后续所有钢板全部歪斜甚至是无法连接，而且缺乏一些施工过程中出现的施工状况的控制措施，如需要拔桩时引发基坑变形、坍塌等状况时，尚无有效的补救手段。再如应用比较广泛的拉森钢板桩围护结构，施工方便，但是，钢板桩的抗弯刚度偏小并不适用于深基坑支护。

技术实现要素：

本发明提供一种抗弯刚度大，便于施工，连接方便，施工精准率高，施工质量可控性强的组合式钢板桩围护结构及其施工方法。

解决的技术问题是：现有拉森钢板桩抗弯刚度偏小并不适用于深基坑支护；H型钢板的组合式钢板桩因截面形状的限制，打桩难度大、精准率低，一根H型钢板打歪后，导致后续所有钢板全部歪斜甚至是无法连接，而且缺乏一些施工过程中出现的施工状况的控制措施，如需要拔桩时引发基坑变形、坍塌等状况时，尚无有效的补救手段。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明组合式钢板桩围护结构，包括交替排布、并列连接的H形钢和帽形钢板；其特征在于：

H形钢包括腹板和与腹板相互垂直的短翼缘板、长翼缘板，长翼缘板两侧边沿分别向靠近短翼缘板一侧垂直弯折延伸形成第一扣合部，第一扣合部边沿水平向内延伸形成第一锁紧部；

帽形钢板包括中心腹板，中心腹板两侧边沿分别向中心腹板的同一侧面倾斜向外延伸形成斜向肩部，两个斜向肩部以中心腹板的中轴线为轴对称设置，两个斜向肩部的边沿分别水平向外延伸形成延伸臂，两个延伸臂的边沿分别向远离中心腹板一侧垂直弯折延伸形成第二扣合部，第二扣合部边沿水平向内延伸形成第二锁紧部；

第二锁紧部伸入第一扣合部内，并且第二锁紧部的外侧壁贴合H形钢的长翼缘板、前端贴合第一扣合部设置；第一锁紧部伸入第二扣合部内，并且第一锁紧部的外侧壁贴合延伸臂、前端贴合第二扣合部设置；帽形钢板的中心腹板与H形钢的短翼缘板位于同一竖直面内。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述长翼缘板与第一扣合部之间，第一锁紧部与第一扣合部之间，延伸臂与第二扣合部之间，以及第二扣合部与第二锁紧部之间均通过圆弧平滑过渡连接。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述第一锁紧部和第二锁紧部的前端均为尖端。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述短翼缘板的宽度为长翼缘板宽度的1/3-1/2，腹板与短翼缘板等宽设置，第一扣合部的宽度a1不小于腹板宽度的1/3，第一锁紧部的宽度a2不小于第一扣合部的宽度a1。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述斜向肩部与中心腹板之间的夹角为115-130°。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述短翼缘板和长翼缘板的外侧壁上，以及帽形钢板的内侧壁和外侧壁上均设置有润滑层，所述润滑层的厚度不小于2mm。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述润滑层为粘贴设置的润滑薄膜或喷涂设置的润滑涂料，所述润滑薄膜为吸水树脂，所述润滑涂料为沥青。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述斜向肩部的宽度为中心腹板宽度的0.8-0.9倍；延伸臂与中心腹板等宽设置。

本发明组合式钢板桩围护结构，进一步的，所述帽形钢板的总宽度l为长翼缘板宽度的1.8-2倍。

本发明组合式钢板桩围护结构的施工方法，包括以下步骤：

步骤一、结合水文地质勘察资料、基坑工程规模、周边环境条件等情况综合考量地下维护结构的承载力，确定施工位置，进行精确的测量和定位；

步骤二、在工厂预制H形钢1和帽形钢板2，在H形钢1的短翼缘板11和长翼缘板12外侧壁，以及帽形钢板2的内侧壁与外侧壁上设置润滑层3；

步骤三、在施工区域的地表表面铺设碎石垫层；

步骤四、在钢板桩围护结构两侧分别设置定位导桩；

步骤五、在定位导桩内侧分别设置导梁；

步骤六、在两根导梁之间先间隔打入H形钢1，然后将帽形钢板2两侧的连接部位与两侧的H形钢1的连接部位对接，打入帽形钢板2至施工深度。

本发明组合式钢板桩围护结构及其施工方法与现有技术相比，具有如下有益效果：

本发明组合式钢板桩围护结构采用改进变形后的H形钢与帽形钢板依次交替连接形成钢板桩，引入了H形钢，大大提高了钢板桩的抗弯刚度，而且采用了一侧翼缘板短于另一侧翼缘板设置，在确保足够满足围护结构所需抗弯刚度的同时，最大限度的降低了钢材的用量，提高了钢板的利用率，避免了钢材的浪费；调整了帽型钢板的截面形状，增设了延伸臂，并且调整了斜向肩部与中心腹板的倾斜角度和长度比例，抗弯刚度高，承载力高，用钢量少，占用空间小，打桩难度低，有效避免了打桩过程中容易出现的钢板弯曲、倾倒等问题。

本发明帽形钢板与H形钢的长翼缘板一侧通过扣合部与锁紧部连接，连接结构简单，便于施工，施工过程绿色环保，帽形钢板与H形钢的连接部位衔接紧密，连接牢固性强，密封性好，既保证连接部位具有足够的承载力和抗弯刚度，又能有效防水，大大简化了围护结构的施工过程，提高了施工效率，保障了施工质量。

本发明对帽形钢板和H形钢的截面形状进行了改进，大大提高了打桩的精准度，降低了钢板组件之间的连接难度，即使一根钢板桩打歪，仍可通过微调后续的钢板组件确保连接的有序进行和连接密封性，施工操作更加便捷。

本发明在帽形钢板和H形钢的侧壁上设置了润滑层，有效降低了钢板表面与地表土层之间的摩擦力，提高了打桩速度，而且大大降低了打桩歪斜、偏移的概率，施工质量的可控性更强。

本发明组合式钢板桩在整体建筑施工完成后，拔桩方便，可循环利用，大大降低了施工成本，而且最大程度降低了拔桩过程中对周围基坑的影响，有效降低了拔桩过程中造成的基坑变形、塌陷等情况。

下面结合附图对本发明的组合式钢板桩围护结构及其施工方法作进一步说明。

附图说明

图1为本发明组合式钢板桩围护结构的结构示意图；

图2为图1中1-1截面示意图；

图3为图1中2-2截面示意图。

附图标记：

1-H形钢；11-短翼缘板；12-长翼缘板；13-腹板；14-第一扣合部；15-第一锁紧部；2-帽形钢板；21-中心腹板；22-斜向肩部；23-延伸臂；24-第二扣合部；25-第二锁紧部；3-润滑层。

具体实施方式

如图1所示，本发明组合式钢板桩围护结构包括交替排布、并列连接的H形钢1和帽形钢板2；

H形钢1包括腹板13和与腹板13相互垂直的短翼缘板11、长翼缘板12，短翼缘板11的宽度为长翼缘板12宽度的1/3-1/2，腹板13与短翼缘板11等宽设置，长翼缘板12两侧边沿分别向靠近短翼缘板11一侧垂直弯折延伸形成第一扣合部14，长翼缘板12与第一扣合部14通过圆弧平滑过渡连接；第一扣合部14边沿水平向内延伸形成第一锁紧部15，第一锁紧部15与第一扣合部14通过圆弧平滑过渡连接；第一扣合部14的宽度a1不小于腹板13宽度的1/3，第一锁紧部15的宽度a2不小于第一扣合部14的宽度a1，第一锁紧部15的前端为尖端；腹板13、短翼缘板11和长翼缘板12均采用厚度不小于10mm的钢板制成；

如图3所示，短翼缘板11和长翼缘板12的外侧壁上设置有润滑层3，润滑层3的厚度不小于2mm，润滑层3为粘贴设置的润滑薄膜或喷涂设置的润滑涂料，润滑薄膜为吸水树脂或其他具有降低摩擦力作用的树脂类材料，润滑涂料为沥青或其他具有降低摩擦力作用的涂料；

帽形钢板2包括中心腹板21，中心腹板21两侧边沿分别向中心腹板21的同一侧面倾斜向外延伸形成斜向肩部22，两个斜向肩部22以中心腹板21的中轴线为轴对称设置，中心腹板21与斜向肩部22之间平滑过渡连接，斜向肩部22与中心腹板21之间的夹角为115-130°，斜向肩部22的宽度为中心腹板21宽度的0.8-0.9倍；两个斜向肩部22的边沿分别水平向外延伸形成延伸臂23，延伸臂23与斜向肩部22之间平滑过渡连接，延伸臂23与中心腹板21等宽设置；两个延伸臂23的边沿分别向远离中心腹板21一侧垂直弯折延伸形成第二扣合部24，延伸臂23与第二扣合部24通过圆弧平滑过渡连接，第二扣合部24边沿水平向内延伸形成第二锁紧部25，第二扣合部24、第二锁紧部25与第一扣合部14和第一锁紧部15相配合，第二扣合部24与第二锁紧部25通过圆弧平滑过渡连接，第二锁紧部25的前端为尖端；帽形钢板2采用厚度不小于10mm的钢板制成；

如图2所示，帽形钢板2内外两侧壁上设置有润滑层3，润滑层3的厚度不小于2mm，润滑层3为粘贴设置的润滑薄膜或喷涂设置的润滑涂料，润滑薄膜为吸水树脂或其他具有降低摩擦力作用的树脂类材料，润滑涂料为沥青或其他具有降低摩擦力作用的涂料；

第二锁紧部25伸入第一扣合部14内，并且第二锁紧部25的外侧壁贴合H形钢1的长翼缘板12、尖端贴合第一扣合部14设置；第一锁紧部15伸入第二扣合部24内，并且第一锁紧部15的外侧壁贴合延伸臂23、尖端贴合第二扣合部24设置；帽形钢板2的中心腹板21与H形钢1的短翼缘板11位于同一竖直面内；帽形钢板2的总宽度l为长翼缘板12宽度的1.8-2倍。

本发明组合式钢板桩围护结构的施工方法，具体包括以下步骤：

步骤一、结合水文地质勘察资料、基坑工程规模、周边环境条件等情况综合考量地下维护结构的承载力，确定施工位置，进行精确的测量和定位；

步骤二、在工厂预制H形钢1和帽形钢板2，在H形钢1的短翼缘板11和长翼缘板12外侧壁，以及帽形钢板2的内侧壁与外侧壁上设置润滑层3；然后进行质检、编号，并对两侧的连接部位进行连接锁定测试，确定连接的牢固性和防水密封性；

步骤三、在施工区域的地表表面铺设碎石垫层；

步骤四、在钢板桩围护结构两侧分别设置定位导桩，用于控制钢板桩围护结构的定位精度，避免内部的导梁移动；

步骤五、在定位导桩内侧分别设置导梁；

步骤六、采用履带式起重机、液压振动锤和静压植桩机，在两根导梁之间先间隔打入H形钢1，然后在H形钢1之间打入帽形钢板2，帽形钢板2吊起后定位，将帽形钢板2两侧的连接部位与两侧的H形钢1的连接部位对接，然后利用帽形钢板2的自重进行沉桩，待桩身有足够稳定后再采用液压振动锤振动下沉；帽形钢板2的第二扣合部24与第二锁紧部25沿H形钢1的第一扣合部14和第一锁紧部15下滑至施工深度，完成H形钢1与帽形钢板2的连接；

步骤七、在打桩的过程中，应随即检查其平面位置是否正确，桩身是否垂直，如发现倾斜，不论是前后倾斜或左右倾斜，应立即纠正或拔起重打。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。