CN111764371B - 一种拼接型雪花形钢板桩及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种拼接型雪花形钢板桩及其施工方法，该钢板桩包括多个钢板桩单元，钢板桩单元包括拼接段上部和下部；下部开有用于连接锁扣的连接口；上部固定有构件，构件一侧与锁扣通过铰链相连；锁扣与承台固定连接，锁扣穿过连接口；承台上设有梯次拉伸段；构件另一侧通过连接件和双向螺栓与承台连接。还包括扣头和扣头连接件，扣头和扣头连接件连接。梯次拉伸段通过承台上的弹簧扣进行拉伸。本发明满足了不同工况下对不同桩长的要求；拼接的雪花形桩通过多个短桩拼接而成，削弱长桩在起吊、运输和施工时不利的受力状态；提高打桩的速度和沉桩的效率，主要适用于建筑的结构纠偏和桥梁隧道在低净空作用下的地基处理。

Description

一种拼接型雪花形钢板桩及其施工方法

技术领域

本发明涉及基础设施建设领域中的钢板桩，尤其涉及一种拼接型雪花形钢板桩及其施工方法。

背景技术

随着建筑行业的快速发展，工程地质条件的不同导致了一系列的建筑结构问题，其中由于基础不均匀沉降问题导致房屋建筑失稳和倾斜，房屋结构纠偏问题和桥梁隧道在低净空作用下的地基处理问题成为重要的工程问题。当下房屋结构的纠偏方法主要包括掏土和注水法纠偏、注浆和堆载法纠偏、静力压桩的纠偏方法、钢结构纠偏等。传统纠偏法对于地质工程复杂和地基软弱导致的房屋结构倾斜的纠偏效果较差，对于较高层建筑的纠偏桩基础加固纠偏效果更好。

传统混凝土桩等比表面积小，材料的利用率相对较低，造价高等情况，雪花形桩的的桩侧比表面积更大，与等横截面积的圆桩、方桩相比，雪花形钢板桩具备更大的桩侧面积。但是雪花形钢板桩的长度较短，预制长桩在起吊、运输、施工时对桩体受力不利。所以亟待一种拼接方法，制作拼接型雪花形桩来满足桩长和受力需要。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足之处，本发明提供一种拼接型雪花形桩及其施工方法，该桩拼接简单，可增加桩中段的数量，能够适应施工现场对不同桩长和受力需求。

技术方案：本发明拼接型雪花形钢板桩，包括多个钢板桩单元，钢板桩单元包括拼接段上部和下部；

下部开有用于连接锁扣的连接口；上部上固定有构件，构件一侧与锁扣通过铰链相连；

锁扣与承台固定连接，锁扣穿过连接口；承台上设有梯次拉伸段；

构件另一侧通过连接件和双向螺栓与承台连接。

还包括扣头和扣头连接件，扣头和扣头连接件连接。

梯次拉伸段通过承台上的弹簧扣进行拉伸。

还包括导向槽，该导向槽通过支撑架支撑。

支撑架包括磁性连接头、支架和旋转接头；磁性连接头连接桩身，支撑架上开设有预留孔，支架通过预留孔控制支撑架的高度。

扣头连接件包括矩形框和弧形块，弧形块挤入扣头。

该拼接型雪花形钢板桩的施工方法，包括以下步骤：

(1)安装导向槽和支撑架，将第一节钢板桩穿过导向槽，起吊钢板桩，通过铅垂线保证桩体垂直，通过静压法将钢板桩通过导向槽压入土中，然后起吊第二节钢板桩；所述第一节与第二节钢板桩的拼接通过锁扣连接；

(2)将钢板桩下部固定后，将锁扣穿过连接口，将承台拉伸，用双向螺栓连接承台和扣头连接件，旋转双向螺1，直至扣头连接件进入扣头，完成锁定，再向下旋转双向螺栓拉紧锁扣，翼缘和腹板大于1m时，则把U形连接件用螺栓直接和扣头连接件连接，进行二次加固；

(3)完成锁扣安装后，松开支撑架，继续静压，以此类推，直到完成一根桩的施工，再将导向槽和支撑架移动至指定位置重复以上操作。

工作原理：本发明在建筑结构的纠偏加固问题和桥梁隧道在低净空作用下的地基处理中，利用螺栓连接和卯榫连接将雪花钢板桩单元进行拼接，并根据需求拼接成不同长度的雪花形桩；其中的铰链连接锁扣便于锁扣的移动，通过加筋肋条提高锁扣表面的粗糙度，可升降承台和双向螺栓可以控制锁扣另一侧的高度帮助锁扣完成闭合，扣头连接件连接卡扣形成封闭连接，U形连接件主要应对于大直径的拼接钢板桩锁扣的二次固定。

有益效果：本发明具有以下优点：

(1)本发明雪花形桩拼接方法简单，能够满足不同桩长的需求；广泛应用于建筑结构的纠偏加固和桥梁隧道在低净空作用下的地基处理中，对于基础面积较大，不均匀沉降要求高和存在地下室的建筑结构纠偏和桥梁隧道在低净空作用下的地基有很好的处理效果，拼接的雪花形桩可以通过多个短桩拼接而成，削弱长桩在起吊、运输和施工时不利的受力状态。

(2)雪花形桩的桩尖可以提高打桩速度和效率，且保证了雪花形桩原本的工程特性。

附图说明

图1为本发明的锁扣拼接侧面示意图；

图2为本发明的锁扣拼接侧平面示意图；

图3(a)为本发明的锁扣拼接左侧平面示意图；

图3(b)为铰链示意图；

图4为本发明的桩尖连接示意图；

图5为本发明的导向槽和支撑的平面示意图；

图6为本发明的导向槽和支撑的侧面示意图。

具体实施方式

本发明对于基础面积较大，不均匀沉降要求高和存在地下室的建筑结构纠偏和桥梁隧道在低净空作用下的地基处理时，因为考虑到地下室的客观原因，单根的雪花形桩段的长度应≤3m，以保证正常的拼接施工。在拼接施工前，首先对地面整平，并安装导向槽和支撑架，具体拼接方法如下：

(1)如图1所示，为雪花形钢板桩拼接段的拼接示意图。雪花形钢板桩的拼接段包括拼接段的上部6和下部7两个部分，雪花形钢板桩的拼接段的下部有矩形的连接口5用于连接锁扣4。将L形构件20通过焊接方式与雪花形钢板桩拼接段上部6相连接成为整体，其中的焊点为1；锁扣4的拐角处需要进行圆角处理，主要作用为防止尖角磨损和应力集中，可以更好切入土体，圆角为2。锁扣4与L形构件20通过铰链3相连，如图3(b)所示，铰链3包括旋转杆22，铰链3上开设有螺栓孔21，铰链的作用是方便锁扣4的移动，可以方便锁扣4穿过连接口5。连接口5的开口宽度大于锁扣4的厚度，使得锁扣4可以穿过连接口5，但是连接口5不宜过大，否则桩身将产生上下晃动，连接口5的开口宽度高于锁扣4厚度2-3mm。U形连接件19通过扣头连接件13中的螺栓孔14与螺栓直接相连，主要作用在于翼缘和腹板大于1m的雪花形钢板桩的二次加固以及防止锁扣扣头出现问题时的备用连接。

如图2所示，在锁扣4的内外两侧设置加筋肋条23，其主要作用提高锁扣4表面的摩擦力，可以提高锁扣4部分与土的接触面积，提高连接稳定性。

如图3(a)所示，承台8为可移动承台8，承台8与锁扣4为一体，承台的梯次拉伸段9主要通过承台上的弹簧扣24实现，弹簧扣24卡住扣孔实现固定，梯次拉伸段的目的在于控制卡扣一侧的高度。双向螺栓11通过上螺栓孔12和下螺栓孔10连接，通过双向螺栓11控制扣头连接件13的升降，主要作用在于使得扣头连接件13可以和扣头18连接，并且拉紧连接处，避免桩身连接处的松动。扣头连接件13上部主要由矩形块16和弧形块17组成，弧形块17的作用通过将其挤入扣头18外伸弧的部分卡住扣头，实现连接的作用，弧形块17材料的强度要求较高，刚度不宜过高，以降低挤入下螺栓孔10的难度。扣头18，内部空心，中间两侧是圆弧缺口，用于连接扣头连接件13。

如图4所示，桩头采用桩尖26，主要用于提高打桩的速度和沉桩的效率。桩头的上部位置的连接口5用于连接雪花形钢板桩拼接段的下部。连接方式采用锁扣连接，与拼接段的连接相同。

(3)导向槽如图5所示，导向槽41位于支撑架的中间位置，导向槽的形状为雪花形，该导向槽为框架结构，分上下两层，通过钢架支撑34连接，上下双导向槽可以保证桩体的铅直。雪花形的导向槽的翼缘腹板的长度和宽度均大于实际施工所需的雪花形桩1-3mm，便于雪花形桩穿过导向槽，导向槽主要由钢构件组成，为了满足不同大小的雪花形钢板桩的施工要求，可以将不同尺寸的导向槽放置在支撑中，将导向槽41安装在底层固定平台32上，为了保证雪花形钢板桩能够保持稳定和铅直，设置上下双导向槽，底层固定平台的导向槽大小方向与上部的导向槽完全相同，均在中央位置，安装时，通过外翼缘点保证完全对齐。导向槽外部通过钢构件35交叉连接，保证导向槽的稳定性，竖向的钢构件通过L型角钢33通过焊接连接钢构件35和底层固定平台32。考虑到三角形的稳定性，设置支撑34交叉连接对角点，保证双向导向槽的稳定不会产生移动。

如图6所示，完成锁扣4在钢板桩拼接段上部6的连接后，导向槽41下端的底层固定平台32与地面的连接，可以通过长螺栓，通过螺栓孔29和T形构件31的螺栓孔旋入地下以固定导向槽41，底层固定平台32可以通过构件31预留的螺栓孔28用螺栓30固定连接平台和T形构件31。T形构件的作用为上连底层固定平台32，通过螺栓连接件27旋入地下以固定底层平台32。

钢板桩每节的连接需要支撑架37的固定，支撑架37安装在导向槽平台之上，支撑架37包含带磁铁的连接头36、预留孔39、支架40和旋转接头38。连接头36用于连接钢板桩拼接段的下部，支架40通过预留孔39控制支撑架37的高度。

(3)如图5所示，雪花形钢板桩的雪花形导向槽41整体为框架结构，分上下两层，通过钢架支撑34连接。完成导向槽41和支撑架37的安装后，起吊钢板桩，将钢板桩对齐上部导向槽，缓慢通过上部导向槽后，通过铅垂线保证桩体垂直，缓慢下移，对齐底层平台的导向槽，通过底层导向槽后，接触到土体，通过静压法将雪花形钢板桩通过导向槽41压入土中，每一节钢板桩需要伸出导向槽外40cm，然后再起吊第二块拼接段钢板桩，第一节和第二节的拼接通过锁扣连接，每节的雪花形钢板桩包括拼接段上部和下部两部分，下部开设有连接口，上部主要包括焊接的锁扣和零件，下部固定以后，通过支撑架37将第二节带有锁扣4的一端固定，然后，将锁扣4穿过连接口5，将承台8拉伸，用双向螺栓11连接承台8和扣头连接件13，旋转双向螺栓11，增大螺栓长度，直至扣头连接件13进入扣头18，完成锁定，再向下旋转双向螺栓11拉紧锁扣，翼缘和腹板大于1m时，则把U形连接件19用螺栓14直接和扣头连接件13连接，进行二次加固。完成锁扣安装后，松开支撑架37，继续静压，以此类推，直到完成一根桩的施工，再将导向槽41和支撑架37移动至指定位置重复以上操作。

Claims (5)

1.一种拼接型雪花形钢板桩，其特征在于：包括多个钢板桩单元，所述钢板桩单元包括拼接段的上部和下部以及连接件和锁扣(4)；所述拼接段上部设有承台(8)；所述承台(8)为移动承台，所述承台与锁扣(4)为一体；

所述下部开有用于连接锁扣(4)的连接口(5)；所述上部上固定有构件，所述构件一侧与锁扣通过铰链(3)相连；

所述锁扣与承台(8)固定连接，所述锁扣(4)穿过连接口(5)；所述承台上设有梯次拉伸段(9)；所述梯次拉伸段通过承台上的弹簧扣进行拉伸；

构件另一侧设有扣头(18)，承台通过双向螺栓连接有扣头连接件(13)，所述扣头(18)和扣头连接件(13)连接；

所述构件另一侧设有U型连接件，U型连接件用螺栓和扣头连接件连接。

2.根据权利要求1所述的拼接型雪花形钢板桩，其特征在于：还包括导向槽(41)和支撑架(37)，所述导向槽(41)通过支撑架(37)支撑。

3.根据权利要求2所述的拼接型雪花形钢板桩，其特征在于：所述支撑架(37)包括磁性连接头(36)、支架(40)和旋转接头(38)；所述磁性连接头连接桩身，所述支撑架(37)上开设有预留孔(39)，所述支架(40)通过预留孔(39)控制支撑架(37)的高度。

4.根据权利要求1所述的拼接型雪花形钢板桩，其特征在于：所述扣头连接件(13)包括矩形框和弧形块，所述弧形块挤入扣头。

5.一种如权利要求1所述的拼接型雪花形钢板桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)安装导向槽和支撑架，将第一节钢板桩穿过导向槽(41)，起吊钢板桩，通过铅垂线保证桩体垂直，通过静压法将钢板桩通过导向槽压入土中，然后起吊第二节钢板桩；所述第一节与第二节钢板桩的拼接通过锁扣连接；

(2)将钢板桩下部固定后，将锁扣穿过连接口，将承台拉伸，用双向螺栓连接承台和扣头连接件，旋转双向螺栓，直至扣头连接件进入扣头，完成锁定，再向下旋转双向螺栓拉紧锁扣，翼缘和腹板大于1m时，则把U形连接件用螺栓直接和扣头连接件连接，进行二次加固；

(3)完成锁扣安装后，松开支撑架，继续静压，以此类推，直到完成一根桩的施工，再将导向槽和支撑架移动至指定位置重复以上操作。

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