CN105735249B - 两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法 - Google Patents

Abstract

一种两片钢板组合无纵向焊缝的锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，所述离心混凝土桩，其包括两个由宽度、长度、厚度相等的矩形钢板弯制形成一个圆心角大于200°的弧形体；矩形钢板一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部；且，沿弧形体对应圆周方向均匀设置两个螺栓孔，其中一螺栓孔靠近连接部弯折处，该螺栓孔中心线与连接部成一角度θ，θ小于10°；对应上述螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；该些弧形体相互套设形成封闭的圆环，并由螺栓连接形成钢管桩，并在该钢管桩内壁填充形成混凝土层。本发明解决基坑工程中作为围护结构钢管混凝土管桩的咬合止水问题，而且便于加工制造及安装。

Description

两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制 方法

技术领域

本发明涉及桩基工程、基坑工程技术，尤其涉及两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法。

背景技术

中国专利申请号CN03129107.4一种应用在沉管隧道工程中沉管段和暗埋段之间的钢管桩挡墙。该挡墙主要包括钢管桩、钻孔灌注桩，所述的钢管桩上带有锁口，钢管桩之间通过锁口依次相连接构成钢管桩挡墙，钻孔灌注桩位于钢管桩下部。其优点是，相对于钢管桩密排结构，有更好的防渗效果，易于达到较高的成墙精度要求，节省了工程造价。相对于地下连续墙结构而言，与沉管段连接部分，开口处理更方便。

中国专利申请号CN03129108.2涉及一种应用在沉管隧道工程中沉管段和暗埋段之间的钢管桩挡墙的施工方法。该方法是：(1)首先构筑导墙，顺次开挖槽段，并进行清底换浆；(2)在每一幅槽段内连续插入钢管桩，钢管桩之间通过相邻锁口扣紧连接；(3)灌注固化泥浆；(4)进行钻孔灌注桩的施工。其优点是，相对于钢管桩密排，有更好的防渗效果，易于达到较高的成墙精度要求，节省了工程造价。相对于地下连续墙而言，与沉管段连接部分，开口处理方便。

上述专利都涉及钢管桩之间通过锁口依次相连接构成钢管桩挡墙。

发明内容

本发明的目的在于提供一种两片钢板组合无纵向焊缝的锁扣钢管混凝土桩的预制方法，解决基坑工程中作为围护结构钢管混凝土管桩的咬合止水问题，而且便于加工制造及安装。

为达到上述目的，本发明的技术方案：

两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩，其包括两个由宽度、长度、厚度相等的矩形钢板弯制形成一个圆心角大于200°的弧形体；矩形钢板一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部；且，沿弧形体对应圆周方向均匀设置两个螺栓孔，其中一螺栓孔靠近连接部弯折处，该螺栓孔中心线与连接部成一角度θ，θ小于10°；对应上述螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；该些弧形体相互套设形成封闭的圆环，并由螺栓连接形成钢管桩，并在该钢管桩内壁填充形成混凝土层。

优选的，所述连接部长度小于2R，R为钢管桩的外半径。

优选的，所述矩形钢板的宽度大于1.0m、长度大于1.0m，厚度不小于3mm。

优选的，所述螺栓孔直径大于矩形钢板厚度。

进一步，所述钢管桩组合通过其外侧带锁扣形钩相互咬合连接形成墙体。

本发明所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，包括如下步骤：

1)取两片宽度相等、纵向长度相等且厚度相等的矩形钢板，沿宽度方向分别将每片矩形钢板一端弯制成圆弧形断面，形成一弧形体，其对应的半径等于成品混凝土桩半径R，对应的圆心角大于200°；另一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部，该端断面为直线断面，连接部对应的宽度小于成品混凝土桩直径；

2)沿所述弧形体对应的圆周均匀设置两个螺栓孔，其中一螺栓孔靠近连接部弯折处，该螺栓孔中心线与连接部成一角度θ，θ小于10°；对应上述两个螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置一组螺栓孔，且每组螺栓孔至少包含两个螺栓孔；螺栓孔直径大于钢板厚度；

3)将两片矩形钢板弯制形成的两个弧形体相对绕中心轴旋转180°，然后利用钢板的弹性变形能力以中心轴为共同圆心轴相互嵌套；

4)用厚度不小于10mm、沿轴向长度40mm～60mm的矩形钢板弯制成外缘半径为1.2～2.1倍半径R的第一块半圆弧形钢板，用厚度不小于5mm、沿中心轴方向长度不小于50mm的矩形钢板弯制成内缘半径等于半径R的第二块半圆弧形钢板；第一块、第二块半圆弧形钢板用垂直于两者且厚度不小于5mm的第一块平直钢板连接，第一块平直钢板的外缘圆弧对称连接于第一块半圆弧形钢板的内缘圆弧，第一块平直钢板的内缘圆弧对称连接于第二块半圆弧形钢板的外缘圆弧，且第一块平直钢板的外缘圆弧和内缘圆弧同轴；第一块平直钢板的两端分别用垂直于平直钢板和第一块、第二块半圆弧形钢板且厚度不小于5mm的第二块、第三块平直钢板连接第一平直钢板和第一块、第二块半圆弧形钢板；第一块平直钢板的中央开设有直径小于其径向宽度的圆孔，第二半圆弧形钢板中点处开设宽度大于10mm的缝隙，缝隙沿径向向外延伸与第一平直钢板中央开设的圆孔连通；第二块平直钢板、第三块平直钢板上以第一块平直钢板为中心左右对称各开设一螺栓孔，螺栓孔直径大于第二、第三平直钢板厚度；

5)第一块半圆弧形钢板、中点处开设缝隙的第二块半圆弧形钢板、中央开设圆孔和缝隙的第一块平直钢板以及第二块、第三块平直钢板相互连接成为非完整跑轮；两个非完整跑轮分别用螺栓穿过开设于第二块、第三块平直钢板的螺栓孔连接成完整跑轮，螺栓直径小于螺栓孔直径并大于第二块、第三块平直钢板厚度；

6)将同轴相互嵌套的两片矩形钢板形成的弧形体穿过若干个完整跑轮，其直线形横截面及外端连接部锁扣形钩的横截面穿过第二块半圆弧形钢板中开设的缝隙和第一块平直钢板中向外延伸的缝隙及圆孔；若干完整跑轮沿圆弧形断面中心轴方向距离为1m～3m，且等于离心机驱动轮沿圆弧形断面中心轴方向的距离；所述若干完整跑轮不覆盖两片矩形钢板上等间距设置的两组螺栓孔；

7)用螺栓或栓钉穿过螺栓孔固定两片矩形钢板形成的弧形体，螺栓或栓钉直径小于螺栓孔直径、并大于矩形钢板厚度；

8)向同轴相互嵌套两片矩形钢板形成的弧形体组成的空心断面输入混凝土拌和料，然后将两片矩形钢板形成的弧形体、混凝土拌和料以及若干完整跑轮放置于若干离心机驱动轮上，开动离心机将混凝土拌和料离心成形为空心柱形混凝土断面；

9)移动两片矩形钢板形成的弧形体、空心柱形混凝土断面以及若干完整跑轮离开若干驱动轮，并进行混凝土养护，养护后拆除若干完整跑轮，完成一根两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的制作。

进一步，在基坑工程中，将若干钢管离心混凝土桩按顺序通过锁扣相互咬合沉入地下，成为连续的挡土挡水围护墙。

本发明的有益效果：

本发明通过解决基坑工程中抵抗土压力和防止渗水的问题，比常规钢板桩刚度和强度有较大提高且成本低。

附图说明

图1为本发明两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩。

图2为本发明两片钢板组合无纵向焊缝钢管的示意图。

图3为本发明两片钢板弯曲成型及钻孔的示意图。

图4为本发明两个非完整跑轮的正视图。

图5为本发明两个非完整跑轮的俯视图。

图6为本发明两片钢板形成的弧形体穿过若干完整跑轮的示意图。

图7为本发明两片钢板形成的弧形体组成的的空心断面输入混凝土拌和料示意图。

图8为本发明两片钢板形成的弧形体混凝土离心成形示意图。

图9为本发明混凝土离心成形俯视及半剖面图。

图10为本发明两根桩按通过锁扣相互咬合的示意图。

具体实施方式

参见图1～图10，本发明的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩，其包括两个由宽度、长度、厚度相等的矩形钢板弯制形成一个圆心角大于200°的弧形体1、2；矩形钢板一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部11、21；且，沿弧形体1、2对应的圆周均匀分别设置两个螺栓孔12、13、22、23，其中一螺栓孔12、22靠近连接部11、21弯折处，该螺栓孔12、22中心线与连接部11、21成一角度θ，θ小于10°；对应上述螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；该些弧形体相互套设形成封闭的圆环，并由螺栓3、3’连接形成钢管桩，并在该钢管桩内壁填充并离心形成混凝土层4。

优选的，所述连接部11长度小于2R，R为钢管桩的外半径，单位mm。

优选的，所述矩形钢板的宽度大于1.0m、长度大于1.0m，厚度不小于3mm。

优选的，所述螺栓孔12、13、22、23直径大于矩形钢板厚度。

进一步，所述钢管桩组合通过其外侧带锁扣形钩相互咬合连接形成墙体。

本发明所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，包括如下步骤：

1)取两片宽度相等、纵向长度相等且厚度相等的矩形钢板，沿宽度方向分别将每片矩形钢板一端弯制成圆弧形断面，形成一弧形体1、2，其对应的半径等于成品混凝土桩半径R，对应的圆心角大于200°；另一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部11(以弧形体1为例，下同)，该端断面为直线断面，连接部11对应的宽度L小于成品混凝土桩直径；该连接部弯折处定义为母线1；

2)沿所述弧形体1对应的圆周均匀设置两个螺栓孔12、13，其中一螺栓孔12靠近连接部11弯折处，该螺栓孔12中心线与连接部11成一角度θ，θ小于10°；对应上述螺栓孔，沿弧形体1、2长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；螺栓孔直径大于钢板厚度；

3)将两片矩形钢板弯制形成的两个弧形体1、2相对绕中心轴旋转180°，然后利用钢板的弹性变形能力以中心轴为共同圆心轴相互嵌套；

4)用厚度不小于10mm、沿轴向长度40mm～60mm的矩形钢板弯制成外缘半径为1.2～2.1倍半径R的第一块半圆弧形钢板83，用厚度不小于5mm、沿中心轴方向长度不小于50mm的矩形钢板弯制成内缘半径等于半径R的第二块半圆弧形钢板84；第一块、第二块半圆弧形钢板83、84用垂直于两者且厚度不小于5mm的第一块平直钢板85连接，第一块平直钢板85的外缘圆弧对称连接于第一块半圆弧形钢板83的内缘圆弧，第一块平直钢板85的内缘圆弧对称连接于第二块半圆弧形钢板84的外缘圆弧，且第一块平直钢板85的外缘圆弧和内缘圆弧同轴；第一块平直钢板85的两端分别用垂直于第一块平直钢板85和第一块、第二块半圆弧形钢板83、84且厚度不小于5mm的第二块、第三块平直钢板86、87连接第一块平直钢板85和第一块、第二块半圆弧形钢板83、84；第一块平直钢板85的中央开设有直径小于其径向宽度的圆孔88，第二块半圆弧形钢板84中点处开设宽度大于10mm的缝隙，缝隙沿径向向外延伸与第一块平直钢板85中央开设的圆孔88连通；第二块平直钢板86、第三块平直钢板87上以第一块平直钢板85为中心左右对称各开设一螺栓孔，螺栓孔直径大于第二块、第三块平直钢板86、87厚度；

5)第一半圆弧形钢板83、中点处开设缝隙的第二块半圆弧形钢板84、中央开设圆孔和缝隙的第一平直钢板85以及第二块、第三块平直钢板86、87相互连接成为非完整跑轮8、8’(以一侧非完整跑轮8为例，下同)；两个非完整跑轮8、8’分别用螺栓7、7’穿过开设于第二块、第三块平直钢板86、87的螺栓孔连接成完整跑轮9，螺栓直径小于螺栓孔直径并大于第二块、第三块平直钢板86、87厚度；

6)将同轴相互嵌套的两片矩形钢板形成的弧形体1、2穿过若干个完整跑轮9，其直线形横截面及外端连接部及锁扣形钩的横截面11穿过第二半圆弧形钢板84中开设的缝隙和第一平直钢板85中向外延伸的缝隙及圆孔88；若干完整跑轮9沿圆弧形断面中心轴方向距离为1m～3m，且等于离心机驱动轮6、6’沿圆弧形断面中心轴方向间距的距离；所述若干完整跑轮9不覆盖两片矩形钢板上等间距设置的两组螺栓孔；

7)用螺栓或栓钉穿过螺栓孔固定两片矩形钢板，螺栓或栓钉直径小于螺栓孔直径、并大于矩形钢板厚度；

8)向同轴相互嵌套两片矩形钢板形成的弧形体1、2组成的空心断面输入混凝土拌和料4’，然后将两片矩形钢板形成的弧形体1、2、混凝土拌和料4’以及若干完整跑轮9放置于若干离心机驱动轮6上，开动离心机将混凝土拌和料4’离心成形为空心柱形混凝土断面5；

9)移动两片矩形钢板形成的弧形体1、2、空心柱形混凝土断面5以及若干完整跑轮9离开若干驱动轮6、6’，并进行混凝土养护，养护后拆除若干完整跑轮9，完成一根两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的制作。

进一步，在基坑工程中，将若干根钢管混凝土桩按顺序通过锁扣相互咬合沉入地下，成为连续的挡土挡水围护墙。

本发明为软土地区基坑工程提供可再利用的围护结构。本发明可解决钢管混凝土管桩的拔除和再利用对周围影响的问题。

Claims (6)

1.两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征是，所述带锁扣钢管离心混凝土桩，包括两个由宽度、长度、厚度相等的矩形钢板弯制形成一个圆心角大于200°的弧形体；矩形钢板一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部；且，沿弧形体对应圆周方向均匀设置两个螺栓孔，其中一螺栓孔靠近连接部弯折处，该螺栓孔中心线与连接部成一角度θ，θ小于10°；对应上述螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；该些弧形体相互套设形成封闭的圆环，并由螺栓连接形成钢管桩，并在该钢管桩内壁填充形成混凝土层；其预制方法包括如下步骤：

1)取两片宽度相等、纵向长度相等且厚度相等的矩形钢板，沿宽度方向分别将每片矩形钢板一端弯制成圆弧形断面，形成一弧形体，其对应的半径等于成品混凝土桩半径R，对应的圆心角大于200°；另一端向外成90°直角弯折形成一个外端带锁扣形钩、可相互咬合的连接部，该端断面为直线断面，连接部对应的宽度小于成品混凝土桩直径；

2)沿所述弧形体对应的圆周均匀设置两个螺栓孔，其中一螺栓孔靠近连接部弯折处，该螺栓孔中心线与连接部成一角度θ，θ小于10°；对应上述两个螺栓孔，沿弧形体长度方向等间距设置至少两个螺栓孔；螺栓孔直径大于钢板厚度；

3)将两片矩形钢板弯制形成的两个弧形体相对绕中心轴旋转180°，然后利用钢板的弹性变形能力以中心轴为共同圆心轴相互嵌套；

4)用厚度不小于10mm、沿轴向长度40mm～60mm的矩形钢板弯制成外缘半径为1.2～2.1倍半径R的第一块半圆弧形钢板，用厚度不小于5mm、沿中心轴方向长度不小于50mm的矩形钢板弯制成内缘半径等于半径R的第二块半圆弧形钢板；第一块、第二块半圆弧形钢板用垂直于两者且厚度不小于5mm的第一块平直钢板连接，第一块平直钢板的外缘圆弧对称连接于第一块半圆弧形钢板的内缘圆弧，第一块平直钢板的内缘圆弧对称连接于第二块半圆弧形钢板的外缘圆弧，且第一块平直钢板的外缘圆弧和内缘圆弧同轴；第一块平直钢板的两端分别用垂直于第一块平直钢板和第一块、第二块半圆弧形钢板且厚度不小于5mm的第二块、第三块平直钢板连接第一平直钢板和第一块、第二块半圆弧形钢板；第一块平直钢板的中央开设有直径小于其径向宽度的圆孔，第二半圆弧形钢板中点处开设宽度大于10mm的缝隙，缝隙沿径向向外延伸与第一平直钢板中央开设的圆孔连通；第二块平直钢板、第三块平直钢板上以第一块平直钢板为中心左右对称各开设一螺栓孔，螺栓孔直径大于第二、第三平直钢板厚度；

5)第一块半圆弧形钢板、中点处开设缝隙的第二块半圆弧形钢板、中央开设圆孔和缝隙的第一块平直钢板以及第二块、第三块平直钢板相互连接成为非完整跑轮；两个非完整跑轮分别用螺栓穿过开设于第二块、第三块平直钢板的螺栓孔连接成完整跑轮，螺栓直径小于螺栓孔直径并大于第二块、第三块平直钢板厚度；

6)将同轴相互嵌套的两片矩形钢板形成的弧形体穿过若干个完整跑轮，其直线形横截面及外端连接部锁扣形钩的横截面穿过第二块半圆弧形钢板中开设的缝隙和第一块平直钢板中向外延伸的缝隙及圆孔；若干完整跑轮沿圆弧形断面中心轴方向距离为1m～3m，且等于离心机驱动轮沿圆弧形断面中心轴方向的距离；所述若干完整跑轮不覆盖两片矩形钢板上等间距设置的两组螺栓孔；

7)用螺栓或栓钉穿过螺栓孔固定两片矩形钢板形成的弧形体，螺栓或栓钉直径小于螺栓孔直径、并大于矩形钢板厚度；

8)向同轴相互嵌套两片矩形钢板形成的弧形体组成的空心断面输入混凝土拌和料，然后将两片矩形钢板形成的弧形体、混凝土拌和料以及若干完整跑轮放置于若干离心机驱动轮上，开动离心机将混凝土拌和料离心成形为空心柱形混凝土断面；

9)移动两片矩形钢板形成的弧形体、空心柱形混凝土断面以及若干完整跑轮离开若干驱动轮，并进行混凝土养护，养护后拆除若干完整跑轮，完成一根两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的制作。

2.如权利要求1所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征是，在基坑工程中，将若干根带锁扣钢管离心混凝土桩按顺序通过锁扣相互咬合沉入地下，成为连续的挡土挡水围护墙。

3.如权利要求1所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征在于，所述连接部长度小于2R，R为钢管桩的外半径。

4.如权利要求1所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征在于，所述矩形钢板的宽度大于1.0m、长度大于1.0m，厚度不小于3mm。

5.如权利要求1所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征在于，所述螺栓孔直径大于矩形钢板厚度。

6.如权利要求1所述的两片钢板组合无纵向焊缝的带锁扣钢管离心混凝土桩的预制方法，其特征在于，所述钢管桩通过其外侧带锁扣形钩相互咬合连接形成墙体。