CN104912082A - 一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构及其施工方法 - Google Patents

一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构及其施工方法 Download PDF

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李仁民
王建兰
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Abstract

本发明涉及一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构及其施工方法,包括前排钢板桩、后排钢板桩以及连接前后排桩的加强构件;施工方法为:首先选取前后排钢板桩几何参数,然后施工前排钢板桩,随后安装加强构件,最后施工后排钢板桩等。本发明的预制钢板桩可以工厂化生产,生产速度快,桩身质量可靠,施工快捷,循环使用,绿色环保,造价低廉。支护结构可以同时挡土和止水,倾斜钢板桩增强抵抗水变形能力,通过加强构件使前后排钢板桩形成空间超静定结构,整体刚度大,有利于减小内力和变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件和更深的基坑工程。

Description

一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及岩土工程的技术领域,尤其涉及一种倾斜装配式双排钢桩基坑支护结构及其施工方法。
背景技术
双排桩支护结构是指在地基土中设置两排平行桩,前后两排桩桩体呈矩形或梅花形布置,在两排桩顶设置圈梁,并用联系梁连接,沿坑壁平行方向,形成门字形空间结构,为空间超静定结构,整体刚度大,可以有效的限制基坑变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件。
传统的双排桩一般采用钻孔灌注桩。钻孔灌注桩具有承载力高、可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层(如各类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层)、施工工艺成熟以及对周围建筑影响小等优点。但钻孔灌注桩具有施工环节较多、技术要求高、工艺较复杂、施工和养护时间长、造价高等缺点。也有采用双排高强预应力管桩(如东南大学李仁民等,ZL 2010 2 0121882.4),该桩型具有工艺简单、质量可靠、施工速度快、造价较低、检测方便等优点。
上述双排桩体系仅能在桩顶通过圈梁和连梁实现连接,双排桩在桩顶变形协调,但桩顶以下部位两排桩中间没有任何连接,前排桩和后排桩变形不协调,一般前排桩变形大,后排桩变形小,不能充分发挥后排桩的作用,即两排桩的整体刚度不大,抗弯和抗变形能力不强,适用挖深一般不超过9米,当基坑开挖深度更大时,双排桩会因桩身位移及桩身内力过大而不再适用。
在实际工程中,桩因功能需求、场地条件和施工技术限制,一般以垂直形式工作,当用做基础时,主要传递竖向力;当用做基坑以及其他需要抵抗较大水平力的工程中,一般采用增加桩径或者使用水平支护体系的方法来提高水平抗力,造成了一定程度的浪费。将桩体斜置,相对竖直桩,在提供相同水平力的时候,斜桩可以爱用较小的截面和较短的桩长。但因为条件和施工技术限制目前斜桩仅在码头、桥梁工程中使用。
钢板桩是一种带锁扣或钳口的热轧(或冷弯)型钢,打入后靠锁扣或钳口相互连接咬合,形成连续的钢板桩围护墙,用来挡土和挡水。其具有施工快捷,基坑施工结束后钢板桩可拔除,循环利用,经济性较好等特点,在水利、交通等行业中得到了广泛的使用。但由于钢板桩抗侧刚度相对较小,变形较大。在周边环境要求较高和挖深较大的基坑工程中应用较少。
发明内容
本发明的目的在于:提供一种具有良好的工况适应性以及强度的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构及其施工方法。
本发明是通过如下方法实现的:
一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,包括前排钢板桩、后排钢板桩以及连接前后排桩的加强构件。
作为本发明的进一步创新,前排钢板桩和后排钢板桩均由U形钢板组成。
作为本发明的进一步创新,所述U形钢板边缘设置有U形弯折部,所述U形钢板之间通过U形弯折部互相扣搭进行固定。
作为本发明的进一步创新,前排钢板桩和后排钢板桩中至少有一排相对于地面倾斜。
作为本发明的进一步创新,所述加强构件的纵向方向上、从上到下的宽度互不相等。
作为本发明的进一步创新,所述加强构件为工字型钢。
作为本发明的进一步创新,所述前排钢板桩和后排钢板桩上均设置有至少一对开口状的矩形锁扣,所述工字型钢的两条平行边分别插入到前排钢板桩和后排钢板桩上对应的锁扣中。
一种装配式双排钢桩基坑支护结构的施工方法,包括如下步骤:
第一步:根据场地条件和计算分析,确定前排钢板桩的型号、桩长,倾斜角度,锁扣的长度,确定后排钢板桩的型号、桩长,锁扣长度,以及双排桩的排距,计算加强构件的尺寸和间距;
第二步:根据加强构件的设计长度,加工或选择合适的钢板桩;
第三步:施工前排钢板桩;
第四步:在前排钢板桩钢板桩处,顺着钢板桩矩形锁扣,施工加强构件,使其通过扣件与前排钢板桩形成可靠连接;
第五步:施工后排钢板桩,钢板桩锁扣和加强构件后翼板相扣;
第六步:开挖基坑;
第七步:对基坑坑底进行清理、整平,浇筑垫层,施工底板及主体结构;
第八步:回填土,拔出后排钢桩、加强构件和前排钢桩。
有益效果
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点:预制钢板桩可以工厂化生产,生产速度快,桩身质量可靠,施工快捷,循环使用,绿色环保,造价低廉。支护结构可以同时挡土和止水,倾斜钢板桩增强抵抗水变形能力,通过加强构件使前后排钢板桩形成空间超静定结构,整体刚度大,有利于减小内力和变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件和更深的基坑工程。
本发明设置两排钢板桩,其中至少一排桩设置为倾斜桩,前后两排钢桩中间通过工字型钢板连接成为整体,形成倾斜装配式双排钢桩基坑支护结构。该结构具有同时兼有挡土和止水功能,整体水平刚度大,施工灵活,循环使用,绿色环保等优点。
 
附图说明
图1为倾斜装配式双排钢桩平面结构示意图;
图2为钢板桩示意图;
图3为连接大工字钢示意图;
图4为前排桩倾斜,后排桩垂直工况状态的结构示意图;
图5为前排桩倾斜,后排桩垂直工况状态的侧视图;
图6为前排桩垂直,后排桩倾斜工况状态的结构示意图;
图7为前排桩垂直,后排桩倾斜工况状态的侧视图;
图8为前排桩倾斜,后排桩倾斜工况状态的结构示意图。
图9为前排桩倾斜,后排桩倾斜工况状态的侧视图。
具体实施方式
具体实施方式一:(前排桩倾斜,后排桩垂直)
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
如图图1-3及图4-5所示,一种倾斜装配式双排钢桩基坑支护结构,包括前排钢板桩1、后排钢板桩2和中间连接加强构件3。
前排钢板桩1由普通U型钢板桩11和钢板桩12组成,后排钢板桩2由普通U型钢板桩21和钢板桩22组成。加强构件3为工字型钢,工字型钢的纵向方向上底部的宽度小于顶部的宽度。
基于本发明的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构的施工方法,包括如下步骤:
第一步:根据场地条件和计算分析,确定前排钢板桩1的型号、桩长,倾斜角度,锁扣的长度,确定后排钢板桩2的型号、桩长,锁扣长度,以及双排桩的排距,计算加强构件3的尺寸和间距;
第二步:根据加强构件3的设计长度,加工或选择合适的钢板桩;
第三步:施工前排钢板桩1;
第四步:在前排钢板桩1钢板桩处,顺着钢板桩矩形12(4)锁扣,施工加强构件3,使其通过扣件12(4)与前排钢板桩形成可靠连接;
第五步:施工后排钢板桩2,钢板桩锁扣22(4)和加强构件3后翼板相扣;
第六步:开挖基坑;
第七步:对基坑坑底进行清理、整平,浇筑垫层,施工底板及主体结构;
第八步:回填土,拔出后排钢桩2、加强构件3和前排钢桩1。
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点:预制钢板桩可以工厂化生产,生产速度快,桩身质量可靠,施工快捷,循环使用,绿色环保,造价低廉。支护结构可以同时挡土和止水,倾斜钢板桩增强抵抗水变形能力,通过加强构件使前后排钢板桩形成空间超静定结构,整体刚度大,有利于减小内力和变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件和更深的基坑工程。
具体实施方式二:(前排桩垂直,后排桩倾斜)
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
如图1-3及图6-7所示,一种倾斜装配式双排钢桩基坑支护结构,包括前排钢板桩1、后排钢板桩2和中间连接加强构件3。
前排钢板桩1由普通U型钢板桩11和钢板桩12组成,后排钢板桩2由普通U型钢板桩21和钢板桩22组成。加强构件3为工字型钢,工字型钢的纵向方向上顶部宽度大于底部宽度。
基于本发明的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构的施工方法,包括如下步骤:
第一步:根据场地条件和计算分析,确定前排钢板桩1的型号、桩长,锁扣的长度,确定后排钢板桩2的型号、桩长,倾斜角度,锁扣长度,以及双排桩的排距,计算加强构件3的尺寸和间距;
第二步:根据加强构件3的设计长度,加工或选择合适的钢板桩;
第三步:施工后排钢板桩2;
第四步:在后排钢板桩2钢板桩处,顺着钢板桩矩形锁扣,施工加强构件3,使其通过扣件4与后排钢板桩形成可靠连接;
第五步:施工前排钢板桩1,钢板桩锁扣和加强构件3后翼板相扣;
第六步:开挖基坑;
第七步:对基坑坑底进行清理、整平,浇筑垫层,施工底板及主体结构;
第八步:回填土,拔出前排钢桩1、加强构件3和后排钢桩2。
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点:预制钢板桩可以工厂化生产,生产速度快,桩身质量可靠,施工快捷,循环使用,绿色环保,造价低廉。支护结构可以同时挡土和止水,倾斜钢板桩增强抵抗水变形能力,通过加强构件使前后排钢板桩形成空间超静定结构,整体刚度大,有利于减小内力和变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件和更深的基坑工程。
具体实施方式三:(前排桩倾斜,后排桩倾斜)
下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明:
如图1-图3及图8-9所示,一种倾斜装配式双排钢桩基坑支护结构,包括前排钢板桩1、后排钢板桩2和中间连接加强构件3。
前排钢板桩1由普通U型钢板桩11和钢板桩12组成,后排钢板桩2由普通U型钢板桩21和钢板桩22组成。加强构件3为工字型钢,工字型钢的纵向方向上的宽度相等。
基于本发明的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构的施工方法,包括如下步骤:
第一步:根据场地条件和计算分析,确定前排钢板桩1的型号、桩长,倾斜角度,锁扣的长度,确定后排钢板桩2的型号、桩长,倾斜角度,锁扣长度,以及双排桩的排距,计算加强构件3的尺寸和间距;
第二步:根据加强构件3的设计长度,加工或选择合适的钢板桩;
第三步:施工后排钢板桩2;
第四步:在后排钢板桩2钢板桩处,顺着钢板桩矩形锁扣,施工加强构件3,使其通过扣件4与后排钢板桩形成可靠连接;
第五步:施工前排钢板桩1,钢板桩锁扣和加强构件3后翼板相扣;
第六步:开挖基坑;
第七步:对基坑坑底进行清理、整平,浇筑垫层,施工底板及主体结构;
第八步:回填土,拔出前排钢桩1、加强构件3和后排钢桩2。
本发明采用上述技术方案,与现有技术相比具有如下优点:预制钢板桩可以工厂化生产,生产速度快,桩身质量可靠,施工快捷,循环使用,绿色环保,造价低廉。支护结构可以同时挡土和止水,倾斜钢板桩增强抵抗水变形能力,通过加强构件使前后排钢板桩形成空间超静定结构,整体刚度大,有利于减小内力和变形,在复杂多变的外荷载作用下,能自动调整支护结构本身的内力,使之适应复杂而又往往难以预计的荷载条件和更深的基坑工程。

Claims (8)

1.一种倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,包括前排钢板桩、后排钢板桩以及连接前后排桩的加强构件。
2.如权利要求1所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:前排钢板桩和后排钢板桩均由U形钢板组成。
3.如权利要求2所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:所述U形钢板边缘设置有U形弯折部,所述U形钢板之间通过U形弯折部互相扣搭进行固定。
4.根据权利要求1所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:前排钢板桩和后排钢板桩中至少有一排相对于地面倾斜。
5.如权利要求4所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:所述加强构件的纵向方向上、从上到下的宽度互不相等。
6.如权利要求1所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:所述加强构件为工字型钢。
7.如权利要求6所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构,其特征在于:所述前排钢板桩和后排钢板桩上均设置有至少一对开口状的矩形锁扣,所述工字型钢的两条平行边分别插入到前排钢板桩和后排钢板桩上对应的锁扣中。
8.基于权利要求1所述的倾斜装配式双排钢板桩基坑支护结构的施工方法,其特征在于:包括如下步骤:
第一步:根据场地条件和计算分析,确定前排钢板桩的型号、桩长,倾斜角度,锁扣的长度,确定后排钢板桩的型号、桩长,锁扣长度,以及双排桩的排距,计算加强构件的尺寸和间距;
第二步:根据加强构件的设计长度,加工或选择合适的钢板桩;
第三步:施工前排钢板桩;
第四步:在前排钢板桩钢板桩处,顺着钢板桩矩形锁扣,施工加强构件,使其通过扣件与前排钢板桩形成可靠连接;
第五步:施工后排钢板桩,钢板桩锁扣和加强构件后翼板相扣;
第六步:开挖基坑;
第七步:对基坑坑底进行清理、整平,浇筑垫层,施工底板及主体结构;
第八步:回填土,拔出后排钢桩、加强构件和前排钢桩。
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