CN109881685B - 一种带有翼缘的装配式钢桩及其装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种带有翼缘的装配式钢桩及其装配方法，由若干单体钢桩组装而成，所述单体钢桩包括两个三角柱形钢管、异形钢板、钢管内填充物和螺栓，两个三角柱形钢管固定连接后组成长方体钢管，异形钢板为钢桩的翼缘，长方体钢管通过螺栓与异形钢板固定连接，钢管内填充物灌入两个三角柱形钢管内。本发明采用组合三角形钢管与异形钢板作翼缘的结构融合形式，能够充分发挥钢材强度高、稳定性好、刚度大，止水效果好的特点，与普通钢管桩相比具有更高的抗侧向承载力，解决工程问题更加多元化，使用范围更加广泛。可根据现场实际基坑开挖过程中的具体情况进行任意组合，方便快捷，具有良好的经济社会效益。

Description

一种带有翼缘的装配式钢桩及其装配方法

技术领域

本发明属于岩土工程技术领域，尤其是涉及一种带有翼缘的装配式钢桩及其装配方法。

背景技术

传统钢管桩具有结构简单、冲击性能好、接头易于处理、搭接容易、使用方便、密封性好、运输方便的优点；拉森钢板桩在码头、卸货场作护墙、挡土墙、堤防护岸等工程上发挥重要作用。拉森钢板桩做围堰具有很好的防水功能，但是两种钢管桩在使用上都存在局限性，例如使用传统基坑支护器材施工工序复杂、成本高、作业周期长等。

发明内容

本发明的目的是提供一种带有翼缘的装配式钢桩及其装配方法，该钢桩可以实现快速安装，并且能够重复利用。具有绿色环保、止水效果明显、结构稳定的特点。

本发明采用的技术方案：

一种带有翼缘的装配式钢桩，由若干单体钢桩组装而成，所述单体钢桩包括两个三角柱形钢管、异形钢板、钢管内填充物和螺栓，两个三角柱形钢管固定连接后组成长方体钢管，异形钢板为单体钢桩的翼缘，长方体钢管通过螺栓与异形钢板固定连接，钢管内填充物灌入两个三角柱形钢管内。

进一步地，所述异形钢板的一侧设置有凸起，另一侧设置有凹槽，相邻异形钢板之间通过凸起与凹槽拼装连接。

再进一步地，所述异形钢板包括有最底端板、最顶端板和标准端板，最底端板、最顶端板和标准端板之间通过榫槽结构连接在一起。

进一步地，所述最顶端板的底部设置有凹槽，标准端板的顶部设置有凸起、底部设置有凹槽，最底端板的顶部设置有凸起，相邻端板之间拼插在一起。

进一步地，所述钢管内填充物是粗砂和部分基坑中的混合砂石。

一种带有翼缘的装配式钢桩的装配方法，包括以下步骤：

①工厂化预制构件：

a.在工厂中按图纸预制基本部件：三角形钢管和异形钢板；

b.沿着三角柱形钢管的纵向每隔500mm在三角柱形钢管的短边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔；

c.沿着异形钢板的纵向每隔500mm在异形钢板长边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔。

②现场装配施工：

d.将两个三角柱形钢管的斜面对接，采用点焊的方式沿桩长方向由下至上进行焊接；

e.最底段的装配利用异形钢板的最底端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓进行连接固定形成桩底端翼缘；

f.标准段的装配利用异形钢板的标准端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓进行连接固定形成桩中段翼缘；

g.最顶段的装配利用异形钢板的最顶端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓进行连接固定形成顶端翼缘；

h.步骤e、步骤f、步骤g中的三种异形钢板在纵向的连接通过端板上下端的凹槽与凸起进行咬合插入，形成单体钢桩的全段翼缘；

i.通过步骤h将所形成的带有翼缘的单体钢桩整体用桩机打入地基；

j.水平方向上的连接通过反复上述步骤所形成的单体钢桩整体在翼缘左右两侧按照异形钢板两端预先设置的凹槽与凸起进行无缝搭接打入地基中；

k.所有钢管桩就位后，将粗砂和部分基坑中的混合砂石以管内填充物3的形式回填到钢管中；

l.在基坑支护工程施工结束后，对所述的装配式钢桩组成部件进行回收再次利用。

本发明所具有的优点及有益效果是：

本发明一种带有翼缘的装配式钢桩，适用于细砂，软土及地下水丰富等地区。其整体结构包括三角形钢管、异形钢板、螺栓、钢管内填充物。采用螺栓将异形钢板与三角形钢管的短边相连，组成一个整体；异形钢板左右两端设有凹槽和凸起，所述异形钢板之间通过该榫槽结构互相扣搭进行固定；多个装配式连接单元首尾相接形成横向连接装置，从而在基坑周围形成连续的具有止水功能的装配式钢管桩支护结构；所述装配式钢桩插入软土地基土层中，承担基坑侧向土压力；所述装配式钢桩施工时可依据现场条件分段安装，通过螺栓将三角形钢管与异形钢板连接形成一种带有翼缘的钢桩；在装配式钢管桩打入施工完成后，将粗砂和部分基坑中的混合砂石以填充物的形式进行回填到钢管内；装配式钢管桩的止水高度可由异形钢板依据实际工程现象自由拼接。本发明在融合了传统钢管桩与拉森钢板桩的优点基础上，提出一种新型装配式钢管桩基坑支护结构，具有强度高、刚度大、稳定性好、止水效果明显、施工简便、绿色环保的特点。采用组合三角形钢管与异形钢板作翼缘的结构融合形式，能够充分发挥钢材强度高、稳定性好、刚度大，止水效果好的特点，与普通钢管桩相比具有更高的抗侧向承载力，解决工程问题更加多元化，使用范围更加广泛。可根据现场实际基坑开挖过程中的具体情况进行任意组合，方便快捷，具有良好的经济社会效益。可较大幅度地提高基坑开挖工作效率，缩短施工工期并具有良好的抗土侧承载力和刚度，稳定性强，防水性能好，可回收重复使用，经济效益好。本发明为分段组装部件，可在施工过程中根据需要使用螺栓连接成桩，现场焊接工作量较少，施工速度快。在施工过程中采用打桩方式将钢管桩压入到基础土层中，并将粗砂填入三角形钢管中，从而增加桩体强度、抗弯性能、提高基坑的稳定性。

附图说明

图1为本发明一种带有翼缘的装配式钢桩俯视图；

图2为本发明一种带有翼缘的装配式钢桩的立体结构示意图；

图3为最底端板的结构示意图；

图4为最顶端板的结构示意图；

图5为标准端板的结构示意图；

图6为实施例1所示带有翼缘的装配式钢桩的连接详图；

图7为实施例2所示带有翼缘的装配式钢桩的另一种连接详图；

图8为单体钢桩的结构示意图。

图中：1——三角形钢管、2——异形钢板、3——钢管填充物、4——螺栓、4-1——螺栓杆、4-2——螺栓母、4-3——螺栓垫圈。

具体实施方式

为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。

实施例1

如图1、2所示，本发明一种带有翼缘的装配式钢桩，由若干单体钢桩组装而成。

如图8所示，所述单体钢桩包括两个空心三角柱形钢管、异形钢板、钢管内填充物和螺栓。

如图6所示，两个三角形钢管1的斜边重合放置，通过点焊重合面进行连接保证形成一个整体，或者栓接重合面进行连接。

两个空心三角柱形钢管固定连接后组成长方体钢管，异形钢板为单体钢桩的翼缘，将其长边中心与三角柱形钢管的短边中心对准，在中心线两侧分别用螺栓4固定在一起。带有翼缘的钢桩整体打入后将钢管内填充物灌入两个空心三角柱形钢管内增大抗弯、抗剪性能从而提高整体稳定性。所述钢管内填充物是粗砂和部分基坑中的混合砂石。由于三角柱形钢管具有稳定性，使两个钢管的斜边即最大面重合在一起沿着桩身纵向方向在结合处进行连接，使两个三角柱形钢管能够连成一个刚性整体。为装配方便在三角柱形钢管制作时在其短边的中心线两侧进行预打孔，孔径大小与所用螺栓的螺栓杆4-1直径相同；在异型钢板的长度的中心线两侧进行预打孔，孔径大小与所用螺栓的螺栓杆4-1直径相同。

如图6所示，所述螺栓包括螺栓杆4-1、螺栓母4-2和螺栓垫圈4-3。

所述异形钢板包括有最底端板、最顶端板和标准端板，按照地下水的情况根据需要自由拼接和组合，最底端板、最顶端板和标准端板之间通过榫槽结构连接在一起形成具有良好止水效果的组合结构。

如图4所示，所述最顶端板的底部设置有凹槽。如图5所示，标准端板的顶部设置有凸起、底部设置有凹槽。如图3所示，最底端板的顶部设置有凸起，相邻端板之间拼插在一起。

本发明一种带有翼缘的装配式钢桩的装配方法如下：

工厂化预制构件：

a.在工厂中按图纸预制基本部件：三角柱形钢管1、异形钢板2，其中异形钢板2有三种结构，做好分类工作。

b.沿着三角柱形钢管的纵向每隔500mm在三角柱形钢管1的短边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔。

c.沿着异形钢板的纵向每隔500mm在异形钢板2长边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔。

现场装配施工：

d.将两个三角柱形钢管1的斜面对接，采用点焊的方式沿桩长方向由下至上进行焊接。

e.最底段的装配利用异形钢板2的最底端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓4进行连接固定形成桩底端翼缘。

f.标准段的装配利用异形钢板2的标准端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓4进行连接固定形成桩中段翼缘。

g.最顶段的装配利用异形钢板2的最顶端板与通过步骤d组合后的钢管桩穿过事先预留的孔洞利用螺栓4进行连接固定形成顶端翼缘。

h.步骤e、步骤f、步骤g中的三种异形钢板在纵向的连接通过板上下端的凹槽与凸起进行咬合插入，形成单体钢桩的全段翼缘，保证止水效果及连接的稳定性。

i.通过步骤h将所形成的带有翼缘的单体钢桩整体用桩机打入地基。

j.水平方向上的连接通过反复上述步骤所形成的单体钢桩整体在翼缘左右两侧按照异形钢板2两端预先设置的凹槽与凸起进行无缝搭接打入地基中。

k.所有钢管桩就位后，将粗砂和部分基坑中的混合砂石以管内填充物3的形式回填到钢管中。

l.在基坑支护工程施工结束后，可对所述的装配式钢桩组成部件进行回收再次利用。

实施例2

如图7所示，本实施例与实施例1的区别仅在于：两个三角形钢管1的斜边重合放置，通过栓接重合面进行连接。其余同实施例1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种带有翼缘的装配式钢桩的装配方法，其特征在于：一种带有翼缘的装配式钢桩由若干单体钢桩组装而成，所述单体钢桩包括两个三角柱形钢管（1）、异形钢板（2）、钢管内填充物（3）和螺栓（4），两个三角柱形钢管固定连接后组成长方体钢管，异形钢板（2）为单体钢桩的翼缘，长方体钢管通过螺栓（4）与异形钢板（2）固定连接，钢管内填充物（3）灌入两个三角柱形钢管内，所述钢管内填充物（3）是粗砂和部分基坑中的混合砂石；所述异形钢板（2）包括有最底端板（21）、最顶端板（22）和标准端板（23），最底端板（21）、最顶端板（22）和标准端板（23）之间通过榫槽结构连接在一起；装配的方法包括以下步骤：

①工厂化预制构件：

a.在工厂中按图纸预制基本部件：三角柱形钢管（1）和异形钢板（2）；

b.沿着三角柱形钢管（1）的纵向每隔500mm在三角柱形钢管（1）的短边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔；

c.沿着异形钢板（2）的纵向每隔500mm在异形钢板（2）长边中线两侧按照螺栓的栓杆直径进行打孔；

②现场装配施工：

d.将两个三角柱形钢管（1）的斜面对接，采用点焊的方式沿桩长方向由下至上进行焊接；

e.最底段的装配：异形钢板（2）的最底端板（21）与通过步骤d组合后的钢管桩利用螺栓（4）穿过事先预留的孔洞进行连接固定形成桩底段翼缘；

f.标准段的装配：异形钢板（2）的标准端板（23）与通过步骤d组合后的钢管桩利用螺栓（4）穿过事先预留的孔洞进行连接固定形成桩中段翼缘；

g.最顶段的装配：异形钢板(2)的最顶端板（22）与通过步骤d组合后的钢管桩利用螺栓(4) 穿过事先预留的孔洞进行连接固定形成顶段翼缘；

h.步骤e、步骤f、步骤g中的三种异形钢板在纵向的连接通过端板上下端的凹槽与凸起进行咬合插入，形成单体钢桩的全段翼缘；

i.通过步骤h将所形成的带有翼缘的单体钢桩整体用桩机打入地基；

j.水平方向上的连接：通过重复上述步骤，单体钢桩整体在翼缘左右两侧通过异形钢板(2)两端预先设置的凹槽与凸起实现无缝搭接，打入地基中；

k.所有钢管就位后，将粗砂和部分基坑中的混合砂石以管内填充物(3)的形式回填到钢管中；

l.在基坑支护工程施工结束后，对所述的装配式钢桩组成部件进行回收再利用。

2.根据权利要求1所述的一种带有翼缘的装配式钢桩的装配方法，其特征在于：所述异形钢板（2）的一侧设置有凸起，另一侧设置有凹槽，相邻异形钢板之间通过凸起与凹槽拼装连接。

3.根据权利要求1所述的一种带有翼缘的装配式钢桩的装配方法，其特征在于：所述最顶端板（22）的底部设置有凹槽，标准端板（23）的顶部设置有凸起、底部设置有凹槽，最底端板（21）的顶部设置有凸起，相邻端板之间拼插在一起。