CN108612081A - 一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，包括：若干组钢板桩墙，每组组钢板桩墙包括若干相互连接的拉森钢板桩子、母单元，拉森钢板桩子母单元间隔设置,其中,拉森钢板桩母单元包括两块面对面设置的拉森钢板,拉森钢板桩子单元包括两块背对背设置的拉森钢板,拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板通过中空预应力拉杆连接，杆身设有若干注浆孔。本发明可在控制基坑变形的同时大大提高止水效果，施工后预应力中空拉杆和钢板桩可拔出并回收利用，具有受力合理、施工灵活、占地面积小、经济效益高、绿色环保等优点。

Description

一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统及施工方法

技术领域

本发明涉及一种组合支护系统，尤其是一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，还涉及施工方法，属于基坑支护技术领域。

背景技术

钢筋混凝土支撑体系的发展已有多年，其成熟的技术体系被广泛应用于重大深基坑工程中，但是钢筋混凝土支护结构施工周期较长，混凝土成桩需要消耗大量的人力物力和时间，不利于工程进度的迅速推进。此外，混凝土桩在淤泥土、泥炭质土等软土地质环境中存在成孔困难、成桩困难、支护不及时等先天劣势，为克服上述问题，钢板桩应运而生。

在淤泥土、泥炭质土等软土环境中，钢板桩外侧土体所能提供的侧向约束力较小，大部分荷载需要依靠钢板桩自身刚度来承担。因此，在淤泥土、泥炭质土等软土环境中，为了提高钢板桩墙稳定性，抑制侧向变形，常采用双排钢板桩墙的形式。然而，常见的双排钢板桩墙受力并不均匀，在极端情况下，外侧第一排钢板桩墙变形较大而内侧钢板桩墙却几乎不受力，造成了极大的资源浪费、占地浪费，同时也留下了安全隐患。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统及施工方法，该发明通过桩间预应力中空拉杆将多排钢板桩拉紧，约束桩间土的侧向变形；桩间预应力中空拉杆上设有注浆孔，通过注浆孔向桩间土体进行注浆加固；钢板桩墙、桩间土体、预应力中空拉杆形成稳定的整体复合系统发挥作用。本发明的具体方案如下：

一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，包括：若干组钢板桩墙，每组组钢板桩墙包括若干相互连接的拉森钢板桩子、母单元，拉森钢板桩子母单元间隔设置,其中, 拉森钢板桩母单元包括两块面对面设置的拉森钢板, 拉森钢板桩子单元包括两块背对背设置的拉森钢板, 拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板通过中空预应力拉杆连接，杆身设有若干注浆孔。

进一步地，拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板中部预留有若干拉杆锁口。

进一步地，所述中空预应力拉杆的杆端设有锚固端头，杆尾设有螺纹和螺栓，张拉预应力拉杆后，锁定拉杆通过带孔的锚固垫板和锚固螺栓锁定。

进一步地，拉杆锁口上设有锁口限位器，锁口限位器为分布于长槽孔和圆孔附近的、垂直于地面土体的或长度沿钢板桩高度方向的片状、点状、条形、锥形或楔形挡块，或卡扣。

进一步地，拉杆锁口形式为方形、矩形、菱形、圆形或组合形状。

进一步地，拉杆锁口包括拉森钢板上的长槽孔和设于长槽孔中部的圆孔，其中，圆孔直径大于长槽孔宽度，锁口限位器为设置于长槽孔和圆孔附近的挡块。锚固端头从锁口穿出并顺时针旋转，碰触限位器后停止转动，两排钢板桩形成可靠连接。

进一步地，通过杆身的若干注浆孔进行高压注浆加固桩间土体。

进一步地，中空预应力拉杆和桩间土体共同参与受力和整体变形。

进一步地，拉森钢板桩子、母单元之间通过相互咬合的企口连接。不仅保证了钢板桩墙的刚度，更保证了拉森钢板桩墙的协同变形和止水效果。

上述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤（1）、将拉森钢板桩子、母单元通过企口相互连接组装成钢板桩墙，由相应施工机具将两排钢板桩墙同时平行、竖直打入目标土体中；

步骤（2）、通过全站仪激光指向功能将中空预应力拉杆水平打入土体，穿过钢板桩子、母单元上的锁孔将两排钢板桩连接，将上述结构置于基坑的相应位置；

步骤（3）、将预应力拉杆从其中一排的母单元的拉杆锁口处穿入，从另一排母单元的拉杆锁口处穿出，顺时针旋转直至拉杆一端的拉杆锚头碰触拉杆锁口附近的锁口限位器不能再继续转动时停止，然后在拉杆锚头处安装锚固垫板，在拉杆另一端安装锚固螺栓，张拉预应力拉杆，待达到指定预加力后，拧紧螺栓固定锚固垫板，两排钢板桩墙被拉紧，土体挤密；中空拉杆的尾端具有螺纹，搭配螺栓和加劲垫板使用，对拉杆进行固定。

步骤（4）、将基坑顶部地表的不透水层覆土清除，在基坑顶部地表铺装碎石垫层；排水的同时预防因高压注浆引起的地表隆起。

步骤（5）、从拉杆的螺栓端高压注浆，对两排钢板桩之间的土体进行加固，碎石层顶部设置桩顶连梁。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

（1）本发明钢板桩组合支护系统由若干排拉森钢板桩、桩间预应力中空拉杆、上部碎石置换层及注浆加固中间土体组成。相邻的钢板桩之间通过企口相互咬合形成钢板桩墙，多排钢板桩形成多层支护面，相邻支护面通过桩间预应力中空拉杆，形成共同承载体，受力清晰，结构简单可靠，整套系统采用装配式拼装无需焊接作业，并可充分利用注浆加固和预应力中空拉杆的作用将钢板桩墙间土体加固挤密，并通过注浆将其加密，使桩间土体作为结构的一部分参与整体受力，在软土地区具极强的适应性和推广前景，尤其是淤泥土、泥炭质土等软土地质环境下的房建、地下工程及一切重大深基坑项目。在保证可靠性与安全性的前提下，提高了施工质量，加快了施工进度，具有良好的经济效益、社会效益、绿色环保。

（2）本发明可在控制基坑变形的同时大大提高止水效果，施工后预应力中空拉杆和钢板桩可拔出并回收利用。

附图说明

图1为本发明的钢板桩墙的拆装图；

图2为本发明的拉森钢板桩母单元的结构示意图；

图3为本发明的拉森钢板桩子母单元连接的平面图；

图4为本发明的中空预应力拉杆连接钢板桩墙的工法示意图；

图5为本发明的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统的结构示意图；

图6为本发明的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统的俯视图；

其中，1-钢板桩墙；1.1-拉森钢板桩子单元第一拉森钢板；1.2-拉森钢板桩子单元第二拉森钢板；1.3-拉森钢板桩母单元第一拉森钢板；1.4-拉森钢板桩母单元第二拉森钢板；1.5-拉杆锁口；1.6-锁口限位器；2-中空预应力拉杆；2.1-杆身；2.2-拉杆锚头；2.3-拉杆螺栓锚固尾螺纹；2.4-拉杆注浆孔；2.5-拉杆锚固段垫板；2.6-锚固螺栓；3-桩间土体；4-碎石换填层；5-桩顶连梁；6-激光全站仪。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。

如图1、图5所示，本实施例的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，包括：多组钢板桩墙1，每组组钢板桩墙1包括若干相互连接的拉森钢板桩子、母单元，拉森钢板桩子母单元间隔设置，其中，拉森钢板桩母单元包括两块面对面设置的第一拉森钢板1.3和第二拉森钢板1.4，拉森钢板桩子单元包括两块背对背设置的第一拉森钢板1.1和第二拉森钢板1.2，拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板通过中空预应力拉杆2连接，杆身2.1设有6个注浆孔2.4。注浆孔2.4数量根据实际需求灵活调整。中空预应力拉杆2的杆端设有拉杆锚头2.2，杆尾设有螺纹2.3和锚固螺栓2.6，张拉预应力拉杆后，锁定拉杆通过带孔的锚固垫板2.5和锚固螺栓2.6锁定。

如图2所示，拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板中部预留有两个拉杆锁口1.5。拉杆锁口1.5上设有锁口限位器。拉杆锁口1.5包括拉森钢板上的长槽孔和设于长槽孔中部的圆孔，其中，圆孔直径大于长槽孔宽度，锁口限位器1.6为设置于长槽孔和圆孔附近的且长度沿钢板桩高度方向的长条形挡块。锚固端头从锁口穿出并顺时针旋转，碰触限位器后停止转动，两排钢板桩形成可靠连接。锁口形式不仅局限于本例，其形式可为方形、矩形、菱形、圆形、组合形状等一切满足工程需求的形式；锁口限位器可为片状、点状、卡扣等一切满足工程需求的形式。

如图3所示，拉森钢板桩子、母单元之间通过相互咬合的企口1.7连接，连接方式不仅局限于企口；

如图4所示，相互连接的钢板桩墙打入土体后，将中空预应力拉杆沿着激光全站仪6射出的指向激光准确打入土体，并穿过钢板桩单元上的锁孔，实现钢板桩墙间的拉结锚固。

如图5所示，通过杆身的注浆孔2.4进行高压注浆加固桩间土体3。中空预应力拉杆2和桩间土体3共同参与受力和整体变形。

如图5-6所示，本实施例的的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统的施工方法，包括如下步骤：

步骤（1）、将拉森钢板桩子、母单元相互连接组装成钢板桩墙1，用中空预应力拉杆2将相邻两排钢板桩墙连接，将上述结构置于基坑的相应位置；两排钢板桩墙之间为桩间土体3。

步骤（2）、将预应力拉杆2从其中一排的母单元的拉杆锁口处穿入，从另一排母单元的拉杆锁口处穿出，顺时针旋转直至拉杆一端的拉杆锚头碰触拉杆锁口附近的锁口限位器不能再继续转动时停止，然后在拉杆锚头处安装锚固垫板，在拉杆另一端安装锚固螺栓，张拉预应力拉杆，待达到指定预加力后，拧紧螺栓固定锚固垫板，两排钢板桩墙被拉紧，土体挤密；中空拉杆的尾端具有螺纹，搭配螺栓和锚固垫板使用，对拉杆进行固定。

步骤（3）、将基坑顶部地表的不透水层覆土清除，在基坑顶部地表铺装碎石换填层4；排水的同时预防因高压注浆引起的地表隆起。

步骤（4）、从拉杆的螺栓端（即尾端）高压注浆，对两排钢板桩之间的土体进行加固，碎石换填层4顶部设置桩顶连梁5。

完成之后，相邻钢板桩之间以企口相互咬合形成可靠连接，如图5所示，内外两排拉森钢板桩之间通过桩间中空预应力拉杆2相互连接。

上述描述仅仅是对本发明其中一种实例进行的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的相关人员根据上述揭示内容进行的一切变更、修饰均属于本发明权利要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：包括：若干组钢板桩墙，每组组钢板桩墙包括若干相互连接的拉森钢板桩子、母单元，拉森钢板桩子母单元间隔设置,其中, 拉森钢板桩母单元包括两块面对面设置的拉森钢板, 拉森钢板桩子单元包括两块背对背设置的拉森钢板, 拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板通过中空预应力拉杆连接，杆身设有若干注浆孔。

2.根据权利要求1所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：拉森钢板桩母单元的两块拉森钢板中部预留有若干拉杆锁口。

3.根据权利要求1所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：所述中空预应力拉杆的杆端设有锚固端头，杆尾设有螺纹和螺栓，张拉预应力拉杆后，锁定拉杆通过带孔的锚固垫板和锚固螺栓锁定。

4.根据权利要求2所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：拉杆锁口上设有锁口限位器，锁口限位器为分布于长槽孔和圆孔附近的、垂直于地面土体的或长度沿钢板桩高度方向的片状、点状、条形、锥形或楔形挡块，或卡扣。

5.根据权利要求4所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：拉杆锁口形式为方形、矩形、菱形、圆形或组合形状。

6.根据权利要求5所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：拉杆锁口包括拉森钢板上的长槽孔和设于长槽孔中部的圆孔，其中，圆孔直径大于长槽孔宽度，锁口限位器为设置于长槽孔和圆孔附近的挡块。

7.根据权利要求1-6之一所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：通过杆身的若干注浆孔进行高压注浆加固桩间土体。

8.根据权利要求1-6之一所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：中空预应力拉杆和桩间土体共同参与受力和整体变形。

9.根据权利要求1-6之一所述的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统，其特征在于：拉森钢板桩子、母单元之间通过相互咬合的企口连接。

10.权利要求1-9之一的复合式多层拉森钢板桩组合支护系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤（1）、将拉森钢板桩子、母单元通过企口相互连接组装成钢板桩墙，由相应施工机具将两排钢板桩墙同时平行、竖直打入目标土体中；

步骤（2）、通过全站仪激光将中空预应力拉杆水平打入土体，穿过钢板桩子、母单元上的锁孔将两排钢板桩连接，将上述结构置于基坑的相应位置；

步骤（3）、将预应力拉杆从其中一排的母单元的拉杆锁口处穿入，从另一排母单元的拉杆锁口处穿出，顺时针旋转直至拉杆一端的拉杆锚头碰触拉杆锁口附近的锁口限位器不能再继续转动时停止，然后在拉杆锚头处安装锚固垫板，在拉杆另一端安装锚固螺栓，张拉预应力拉杆，待达到指定预加力后，拧紧螺栓固定锚固垫板，两排钢板桩墙被拉紧，土体挤密；

步骤（4）、将基坑顶部地表的不透水层覆土清除，在基坑顶部地表铺装碎石垫层；

步骤（5）、从拉杆的螺栓端高压注浆，对两排钢板桩之间的土体进行加固，碎石层顶部设置桩顶连梁。