CN111851467B - 板桩 - Google Patents

Abstract

本申请涉及板桩。一种形成板桩墙的方法，包括获取多个Z‑形桩或U‑形桩，冷重新成形Z形桩或U形桩，并连接多个重新成形的钢桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙，当在横截面中观察时，该接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

Description

板桩

本申请是申请日为2014年11月25日，申请号为201480064352.1，发明名称为“板桩”的申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及例如用在土木工程和大型建设项目中的板桩。

背景技术

板桩被用在土木工程中以支撑竖直载荷和/或抵抗横向压力。桩被下沉或驱动至地面中。板桩由通常由钢形成的单个桩形成，该单个桩被相互锁定或以其它方式连接在一起以形成“墙”。

板桩墙的用途包括用作例如阻止水或泥土的挡墙。使用板桩构造的墙被用作临时的结构和永久的结构两者且通常基本上是水密的。板桩挡墙的普通用途是作为围堰，例如，在水位下的结构或地下结构的构型中。另一个示例是可以在河中作为桥墩的一部分。

每个传统的单个桩已经以通常“U形”或通常“Z形”被形成，“Z”的腹板与凸缘大约成120°至135°。因此，应理解，当桩被连接在一起时，每个可交替的桩面向相对的方向，它们形成具有近似方波的横截面的板桩。该钢桩通常通过在钢厂中热轧形成，但是还可以冷成形。桩的深度通过钢轧机中的辊中的槽的深度被确定。为了桩的深度变得更大，则辊中的槽的深度必须增加。桩的传统宽度为600mm至700mm。

如将要理解的，板桩的刚度是重要的参数。刚度的常规指标是钢桩或板桩的截面模量。为了增加该截面模量，增加桩的深度是期望的，但是由于限于钢轧机的成形辊中的槽的深度，轧制具有深度轮廓的桩变得更加困难。在实践中，存在可以被轧制的大约500mm的最大深度，而不用在辊中的槽如此深以至于它们倾向于将辊弱化至它们可能破坏的点。

已经寻找高模量要求的解决方案。当前解决方案包括结合“H-形”轮廓或管状轮廓使用“Z形”或“U形”轮廓以创建墙。如将要理解的，这些墙可以采用各种形式，其取决于桩的布置和墙的要求。为了实现最高的模量，管状轮廓或“H-形”轮廓将通常被定向，使得轮廓的腹板与墙的前部的平面基本上成90°。这提供最高水平的稳定性和强度。然而，墙的深度对于板桩墙的构造是日益重要的因素，且由于桩的定向，具有管状轮廓或“H形”轮廓的墙将不可避免地向墙添加大量的深度。墙的深度在例如，当形成用于城市地下室的围堰时空间被限制的情况下是特别重要的。由于可用空间的损失的后果，这里桩的更大的深度对于建筑物的所有者是显著的惩罚。因此，通常将在墙的深度与强度之间不得不作出折衷。

高刚度要求的可选择的解决方案是通过使用焊接至板桩的板块强化墙的板桩。这些板块可以被添加至传统的“Z-形”或“U-形”板桩，或添加至涉及“H-形”轮廓或管状轮廓的解决方案。然而，要求的另外的焊接和材料将增加成本和劳动力需求。而且，桩的重量将大幅地增加。当构造“H-形”桩或管状桩时，还出现类似的问题。为了完整性，应该提到的另一个因素是在凸缘和腹板处以及在极端边缘处的钢的厚度。明显地，通过使用更厚的型钢可以实现更大的刚性，由于其会引起更重的且更贵的节段，因此这是不期望的。在上面的讨论中，标准厚度的型钢被假定(通常20mm)。

制造板桩的方法在WO99/42669A1中被教导。该方法教导通过热成形型钢制造的“开放Z形”桩或“开放U-形”桩可以被冷重新成形(cold reform)以减少凸缘与腹板之间的角度，以便增加节段的深度并增加其截面模量，同时还维持“开放Z形”或“开放U-形”的宽度的优点中的至少一些。

在例如防止水流的板桩墙被用做挡墙的情况中，该墙可以使用另外的材料和/或部件被加强或优化。例如，在河中，墙需要用于水力流(hydraulic flow)和细长节段的光滑面以最小化对水流的阻抗和抵抗磨损和腐蚀。这通常通过现场(in situ)浇注(casting)混凝土实现。其中，在海洋应用中需要高模量挡块，板桩通常被连接至具有大约1m至2m的尺寸的大的钢桩。这些挡墙称为“组合”墙。然而，由于它们的形状，这些墙不可能是混凝土包层。因此，它们通常遭受磨损和腐蚀，产生显著的维护成本。

发明内容

本发明提供如下限定的方法和装置。

一方面，提供形成板桩墙的方法，该方法包括重新成形Z-形桩或U-形桩并连接多个重新成形的钢桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙。当在横截面中观察时，该接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

Z-形桩包括两个凸缘和一个腹板，腹板和凸缘之间的角大于90°，且重新成形桩包括将该角减小至小于90°。U-形桩包括两个腹板和一个凸缘，腹板和凸缘之间的角大于90°，且重新成形桩包括将该角减小至小于90°。

接合节段是其形状能够将其它部件接合至板桩的节段。换言之，接合节段能够使榫与槽联接件和形成该联接件的“槽”部分的接合节段一起使用。接合节段的示例可以是燕尾形。如下面更加详细讨论的，具有该轮廓的板桩提供大量的优点。

在实施方案中，重新成形步骤包括对桩进行冷-重新成形。在提到冷重新成形时，意为钢桩在环境温度被重新成形，然而，应理解，这可能涉及热的应用，例如，在低温环境中阻止开裂。

在实施方案中，Z-形桩被冷重新成形以便将凸缘中的每个与腹板之间的角度减少至小于90°。在另一个实施方案中，U-形桩被冷重新成形以便将腹板中的每个与凸缘之间的角度减少至小于90°。

在该实施方案中，本发明因此提供从其中桩的腹板与凸缘之间的角度是钝角的布置向其中桩的腹板与凸缘之间的角度是锐角的布置“关闭”“Z-形”或“U-形”桩(在一些实施方案中，热成形“Z-形”或“U-形”桩)的方法。本发明提供以下令人惊讶的优点：使用多个重新成形的桩增加形成的墙的截面模量，而不用大量增加该桩的深度，并且赋予桩立即能实现制造具有“鱼尾”、“榫槽”或“燕尾”轮廓的桩的形状。

基本上减少桩的宽度并使腹板/凸缘角度小于90°的主意完全违背具有开放形状的桩以减少桩的数量和构造板桩所需的工作量的行业标准。

第二方面，提供形成板桩墙的方法，该方法包括重新成形Z-形桩或U-形桩并连接多个重新成形的钢桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙。当在横截面中观察时，该接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

Z-形桩包括两个凸缘和一个腹板，且重新成形桩可以包括重新成形桩使得腹板的至少一部分延伸远离在腹板的第一端部与第二端部之间延伸的线性向量。U-形桩包括两个腹板和一个凸缘，且重新成形桩可以包括重新成形桩使得腹板的至少一部分延伸远离在腹板的第一端部与第二端部之间延伸的线性向量。

在提到“在腹板的第一端部与第二端部之间延伸的线性向量”时，意为如果假想的直线从腹板的一个端部(例如，Z-形桩中腹板连接凸缘的点)拉至腹板的另一端部(例如，Z-形桩中腹板连接另一个凸缘的地方)，那么该腹板的至少一部分不符合该线(即，弯曲远离该线)。

换言之，钢桩(型钢)随后被冷重新成形，使得桩的腹板不再是笔直的。这形成具有比由桩形成的外壳的向前部分(向前，意为朝向外壳的开口)的宽度宽的宽度的接合节段。例如，如果U-形桩的腹板朝内弯曲(即，朝向彼此)，该外壳的开口可以保持比腹板朝内弯曲处的位置宽。在提到“外壳”时，意为由一对重新成形的Z-形桩或单个重新成形的U-形桩的凸缘(多个凸缘)/腹板(多个腹板)部分地包围并界定的区域。

在第一方面或第二方面的方法的实施方案中，重新成形Z-形桩或U-形桩包括冷重新成形该桩。

在实施方案中，在第一方面或第二方面中，本发明提供形成复合墙的方法，该复合墙包括例如现浇混凝土和钢筋笼的另外的部件，而不需要另外的机械连接件。例如，现浇混凝土可以在该墙的一侧或两侧上。

在另一个实施方案中，在第一方面或第二方面中，本发明提供形成复合墙的方法，该复合墙包括具有形成在其间的中空的两行钢板桩。该中空可以通过混凝土和钢筋笼加固。在该实施方案中，该钢桩行可以被间隔开，其取决于墙要求的特性。该墙可以在该钢桩行中的一个或两个上任选地具有另外的外部混凝土面。

在另一个实施方案中，在第一方面或第二方面中，本发明提供形成墙的方法，另外的部件(例如，拉杆或浮式防冲器)可以使用燕尾形锚或牢固地接合该墙的接合节段的任何锚被附接至该墙，而不需要切割、焊接或螺栓连接。在另一个实施方案中，模壳可以被固定至板桩的底座以将另外的部件或混凝土保持在接合节段中(例如，当桩浸没在水中时)。

本发明还提供以下内容：

1).一种形成板桩墙的方法，包括：

获取多个Z-形桩或U-形桩，所述Z-形桩包括两个凸缘和一个腹板，在所述Z-形桩的所述腹板和所述凸缘之间的角基本上大于90°，且所述U-形桩包括两个腹板和一个凸缘，在所述U-形桩的所述腹板和所述凸缘之间的角基本上大于90°；

通过将所述Z-形桩的所述腹板与所述凸缘之间的角减小至小于90°重新成形所述Z-形桩，或通过将所述U-形桩的所述腹板与所述凸缘之间的角减小至小于90°重新成形所述U-形桩，以便改变腹板/凸缘几何形状；和

连接多个重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙，当在横截面中观察时，所述接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

2).一种形成板桩墙的方法，包括：

获取多个Z-形桩或U-形桩，所述Z-形桩包括两个凸缘和一个腹板且所述U-形桩包括两个腹板和一个凸缘；

重新成形所述Z-形桩使得所述腹板的至少一部分延伸远离在所述腹板的第一端部和第二端部之间延伸的线性向量，或重新成形所述U-形桩使得所述腹板的至少一部分延伸远离在所述腹板的第一端部和第二端部之间延伸的线性向量，以便改变腹板/凸缘几何形状；和

连接多个重新成形的钢桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙，当在横截面中观察时，所述接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

3).根据1)所述的方法，其中，所述Z-形桩或U-形桩被重新成形以将所述角减小至小于80°但大于30°。

4).根据1)至3)所述的方法，其中，所述接合节段是用于连接另外的材料或部件的锚固点，特别地，所述接合节段具有燕尾形。

5).根据1)至4)中任一项所述的方法，还包括将以下之一与所述板桩墙的所述接合节段接合：橡胶插入物、预形成的混凝土墙面板和帽、钢筋笼或现场浇注混凝土。

6).根据1)至5)中任一项所述的方法，其中，至少两个板桩墙被布置成复合墙。

7).根据6)所述的方法，其中，所述复合墙的所述两个板桩墙在它们之间具有间隙，所述间隙填充有混凝土。

8).根据1)至7)中任一项所述的方法，其中，连接多个重新成形的钢桩包括将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至地面中，使得该重新成形的Z-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的Z-形桩或使得该重新成形的U-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的U-形桩。

9).根据8)所述的方法，还包括在将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至所述地面中之后，挖出位于所述板桩墙的所述接合节段内的材料。

10).根据1)至9)中任一项所述的方法，其中，重新成形所述Z-形桩或U-形桩包括冷重新成形所述Z-形桩或U-形桩。

11).根据1)至10)中任一项所述的方法，其中，所述Z-形桩或所述U-形桩通过热轧制型钢形成。

附图说明

图1a以横截面的形式示出在重新成形之前两个Z-形桩的双桩；

图1b以横截面的形式示出根据本发明的实施方案的重新成形的Z-形桩；

图2a以横截面的形式示出在重新成形之前由两个开放的U-形桩形成的双桩；

图2b以横截面的形式示出根据本发明的实施方案的重新成形的U-形桩。

图3示出桩如何可以被冷重新成形以改变相对角的示例；

图4示出桩如何可以被冷重新成形以改变相对角的另外的示例；

图5a以横截面的形式示出在重新成形之前两个Z-形桩的双桩；

图5b以横截面的形式示出根据本发明的实施方案的两个重新成形的Z-形桩的双桩；

图6a以横截面的形式示出在重新成形之前两个U-形桩的双桩；

图6b以横截面的形式示出根据本发明的实施方案的两个重新成形的U-形桩的双桩；

图7示出桩如何可以被冷重新成形以便弯曲桩的腹板的示例；

图8示出重新成形的桩的实施方案；

图9至14示出重新成形的桩的另外的实施方案。

具体实施方式

提供形成板桩的方法，该方法包括重新成形Z-形桩或U-形桩。一旦重新成形，多个重新成形的钢桩被连接以便形成板桩墙。借助于重新成形板桩并形成板桩墙，至少一个凹部(或接合节段)被形成。该凹部或接合节段(当在横截面中观察时)具有窄的颈部部分，其朝向凹部的开口再次变宽。凹部的形状因此提供插口或榫槽类型的连接器。

图1a示出两个相互锁定的热-成形的Z-形桩1。该Z-形桩可以是钢桩。每个Z-形桩1具有腹板5和两个凸缘6，每个凸缘终止在互锁机构7中。在其中每个凸缘6连接热轧Z-形桩1的腹板5的角α是钝角，通常在120°至135°。在本发明的实施方案中，每个Z-形桩1被重新成形以便使角α中的至少一个是锐角(即，小于90°)。尽管在一些实施方案中，仅一个Z-形桩可以被重新成形，但是两个角可以被任选地改变以便维持对称。图1b示出根据本发明的两个相互锁定的重新成形的Z-形桩2。在每个凸缘6和腹板5之间的角α1现在是锐角。例如，角α1可以是85°、70°、60°、50°或45°。

图2a示出两个热-轧的U-形桩21。该U-形桩可以是钢桩。每个U-形桩21具有由凸缘26连接的两个腹板25。由腹板25中的每个和凸缘26之间的连接部界定的角β是钝角(即，大于90°)，通常在120°至135°之间。在本发明的实施方案中，U-形桩21被重新成形以便使角β中的至少一个是锐角(即，小于90°)。任选地，两个角可以被改变以便维持对称。图2b示出根据本发明的重新成形的U-形桩22。在每个凸缘/腹板连接部处的角β1现在是锐角。例如，β1可以是85°、70°、60°、50°或大于20°的任何其它角。在另一个实施方案中，桩可以被重新成形以形成甚至更加尖锐的角β2。例如，角β2可以是45°或30°。

对Z-形桩或U-形桩两者，由于腹板与凸缘之间的角变得更加尖锐，单个桩的截面模量将增加至夹角变为直角的点。一旦该角基本上小于90°，单个轮廓的截面模量然后将开始随着该角减小而降低。然而，每米墙可以被安装的桩的数量随着该角的减小而增加。因此，每单位墙的截面模量增加。例如，当在第一布置中时，具有700mm的宽度的Z-形桩可以被减小至宽度为350mm。这引起每米墙的截面模量增加两倍，墙厚变化很小或没有差异。

如在图1a-1b以及图2a-2b中将可见的，在桩的边缘处，存在“钩”形的互锁机构7、27，每个桩通过该互锁机构旨在与邻近的桩互锁。桩的互锁边缘并不特别地与本发明的新的主意相关。然而，应注意，在图2a-2b的实施方案中，当角β减小时，紧邻“钩”形的互锁机构27的腹板的相对角也被减小，就其与下一个桩的连接而言，这可能错误地定位“钩”形的互锁机构27。因此，在实践中，张开或“展平”腹板与紧邻“钩”的节段之间的角可能是必要的。

将典型的Z-形桩1重新成形为重新成形的Z-形桩2导致重新成形的Z-形桩2在与至少一个其它重新成形的Z-形桩2连接时形成燕尾形50(见图1b以及图9至11)。类似地，将对典型的U-形桩21进行重新成形以形成根据本发明的实施方案的重新成形的U-形桩22形成燕尾形50(见图2b)。鱼尾形或燕尾形50促进重新成形的Z-形桩2或重新成形的U-形桩22与其它部件(例如，防冲器或橡胶帽)的连接，例如，通过使榫与槽能够连接。这降低(且在许多情况下，消除)对螺栓连接和焊接的要求且增加使用预铸部件的范围。这降低制造和构造成本以及构造桩墙所需的时间。

例如，如图10所示，橡胶保护垫302可以形成为相应于燕尾形50，因此允许以榫槽方式接合。可选择地，橡胶保护垫302的形状不可以相应于燕尾形50，但是可以是具有接合燕尾形50的连接部的可选择的形状。一旦墙301已经形成，橡胶保护垫302可以连接至墙301，使得橡胶保护垫302的一部分接合燕尾形50并在墙301的一个面上形成保护层。在实施方案中，不需要另外的固定装置。然而，在可选择的实施方案中，橡胶保护垫302可以通过其它装置被另外地固定，例如，通过螺栓将橡胶保护垫302连接至墙301或通过用混凝土填充燕尾形50中的其余的空间。可选择地，或另外地，在制造的过程中，钢或塑料纤维绳索可以形成在该橡胶中。这些可以以燕尾形50被浇注至混凝土中或通过其它装置固定至桩。优选地，燕尾形50中的空腔将被填充以阻止水压力或空气压力集聚在橡胶保护垫302后面。

如上面指示的，本发明发现热轧桩的应用，其中，腹板与凸缘之间的角(α)基本上大于90°。这指100°或更大，优选地114°或更大。还应注意，在实践中，热轧桩中的角α不可能大于150°。

图3与图4示出用于热轧钢桩的冷重新成形的方法步骤。在提到冷重新成形时，意味着钢桩在环境温度被重新成形，然而，应理解，这可能涉及热的应用，例如，在低温环境中阻止开裂。通常用在板桩中的钢经常可延展直至180°弯曲。然而，在低温环境(例如，在0℃)中，特别是如果钢的质量易于出现脆性，将钢预加热至大约50℃以避免开裂可能是必要的。这种加热是极小的，且因此仍然在冷-重新成形的一般的定义内。

该重新成形工艺可以被完成，例如，在：

a)单个桩，当它们穿过该一般的冷矫直辊；

b)穿过另外的机器的可以被轧制或被压制的单个桩；或

c)单个桩或双桩可以被重新成形、离开轧机工位、在二级工艺位置处或在其自身的构造工位处。

图3示出重新工作的轧制布置的示例，且可以被用于将角α减小至α1或α2。图3的左侧，脊状辊10见于角的内部上，且一对辊11和12在外部上，在辊11、12的面之间的角界定期望的角α1或α2。图3的右侧，脊状辊10再次见于角的内部上，在该示例中，角β界定在带槽的辊13的倾斜面之间，而不是界定在提供的两个分离的辊之间。

在图4的实施方案中，冷重新成形工作方法使用压制块布置代替辊。“V”块14被示出，“V”的面之间的相对角界定角α1或α2。压刀16的脊状刀刃15被压至块14中，在块之间的桩的角的角度从α至α1或α2变化。当然，相同的操作可以在桩的其它角处完成。

应理解，在一些例子中，角度从α至α1或α2的变化可以在两个或更多的冷重新成形阶段中完成。

在本发明的另一个实施方案中，每个具有腹板35和两个凸缘36(见图5a)的两个热-成形Z-形桩31可以被重新成形(例如，通过冷重新成形)以便对腹板35的至少一部分进行弯曲。Z-形桩31的腹板35可以在任何方向上并在任何位置弯曲。这产生每个具有腹板35的重新成形的Z-形桩32，腹板延伸远离在两个腹板与凸缘连接部之间绘制的线性向量。腹板和凸缘接头的角γ可以保持相同(例如，角γ可以保持大于90°)。可选择地，腹板和凸缘接头的角γ可以被改变。重新成形的Z-形桩32可以被用于形成包括多个“插口”或接合节段60(见图5b、图12以及图13)的桩墙。该墙可以由重新成形的Z-形桩32和未修改的Z-形桩31的组合形成或可以仅由重新成形的Z-形桩32形成。

在该实施方案中，接合节段60(或插口)由外壳的至少一部分形成，该外壳由在至少一个位置具有比外壳的开口的宽度l₁大的宽度l的两个重新成形的Z-形桩32形成(换言之，在腹板和凸缘之间被接头界定的开口朝外延伸远离外壳)。更一般地，接合节段由外壳的至少一部分界定，外壳由重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩形成，其具有比由桩形成的外壳的向前部分的宽度宽的宽度(在提到向前时，意为朝向外壳的开口)。例如，如果U-形桩的腹板朝内弯曲(即，朝向彼此)，该外壳的开口可以仍然比腹板朝内弯曲处的位置宽。然而，将存在朝后的位置(即，朝向凸缘的方向)，在该位置处外壳比两个朝内的弯曲部分之间的距离宽，且因此重新成形的桩将一直具有接合节段。应理解，接合节段60可以以与燕尾形50类似的方式起作用。接合节段60可以被用于榫槽(或锁和钥匙)连接部的一部分，且因此促进桩墙和其它材料的合成。

在本发明的另一个实施方案中，具有两个腹板45和一个凸缘46(见图6a)U-形桩41可以被重新成形(例如，通过冷重新成形)以便对腹板45中的至少一个的至少一部分进行弯曲。U-形桩41的腹板45中的至少一个可以在任何方向上并在任何位置弯曲。这产生具有腹板45的重新成形的U-形桩42(见图6b)，该腹板延伸远离在重新成形的腹板45与凸缘46会合处的接头与该重新成形的腹板45的相对的端部之间绘制的线性向量。应理解，U-形桩41的任何一个腹板45或两个腹板45可以被重新成形，这两个选择都产生具有期望的特性的桩。腹板和凸缘接头的角δ可以保持相同(例如，角δ可以保持大于90°)。可选择地，腹板和凸缘接头的角δ可以被改变。通过重新成形的U-形桩42的腹板45中的至少一个，接合节段60被形成。如具有燕尾形50和接合节段60的重新成形的Z-形桩32一样，重新成形的U-形桩42的接合节段60以榫槽的方式促进桩墙与其它材料的合成。

重新成形的Z-形桩32和重新成形的U-形桩42可以使用如在图3与图4中勾勒的相同的技术形成，除了该角形成在腹板与凸缘中而不是形成在腹板/凸缘接头处。例如，图7示出Z-形桩31和U-形桩41可以如何使用刀块布置被重新成形。应理解，图4的方法可以被等同地用于沿它们的腹板和凸缘重新成形Z-形桩31和U-形桩41。应理解，沿腹板/凸缘重新成形钢桩将通常比在腹板/凸缘接头处重新成形钢桩简单。

典型的钢桩将具有在8mm至18mm之间的厚度，且钢的质量将通常在S240GP至S430GP之间变化(根据英国标准EN10248-1：1996“非合金钢的热轧板桩”标准，技术递送条件)，沿该长度重新成形Z-形桩31或U-形桩41将通常需要在100吨每米至300吨每米之间的压制力。重新成形或弯曲桩没必要需要在单次通过或重新成形动作中完成。其可以通过在多个分离的弯曲操作或重新成形操作中弯曲板桩被重新成形。例如，通过在每个操作中进行角度弯曲和长度弯曲两者对材料进行增量地弯曲是可能的。

图8示出本发明的实施方案。图8示出由多个冷-重新成形的Z-形桩2构造的板桩墙101。应理解，该墙可以由重新成形的U-形桩22被等同地构造。重新成形的Z-形桩2被布置使得板桩墙101具有重复的鱼尾形，或燕尾形。这允许混凝土墙102抵靠板桩墙101被浇注，因此形成复合板桩和混凝土墙100。图8的复合墙提供另外的强度和防水性以及抗腐蚀防御。此外，混凝土可以向该墙提供完成的表面。板桩墙101的鱼尾形向混凝土墙102提供锚以接合混凝土墙102，因而阻止混凝土墙102的横向移动。这消除了对多个剪切连接器的需要，当使用传统的钢桩时可能需要剪切连接器。在一些实施方案中，可能需要拱腹模壳(未示出)保持混凝土并阻止混凝土从接合节段渗出。示例性拱腹模壳可以被附接至侧面模壳的底部并形成如一对剪刀的铰链。为了安装并接合拱腹模壳，剪刀部件可以被在缩回布置中插入至桩中，且一旦位于适当的位置，该剪刀部件将展开。在展开的布置中，剪刀部件接合板桩至其可以抵抗液体混凝土压力的程度。此外，在展开的位置中，拱腹模壳在横截面上密封该燕尾开口，这阻止混凝土渗出接合节段的底座。拱腹可以通过由液压缸或其它机械装置产生的致动从缩回布置移动至展开的布置。在混凝土设置之后移除拱腹可以与安装流程相反(即，拱腹可以从展开的布置移动至缩回的布置)。该拱腹可以通过固定装置被附接在板桩墙的上部端部处或可以通过拉杆被附接，该拉杆在该桩的顶部之上通过并附接至桩墙的相对的侧面上的固定装置。

图9示出本发明的另外的实施方案，其中，如在图8中描述构造的复合墙200通过锚桩203被加固。锚桩203将向复合墙200提供锚定和支撑，以增加复合墙200的强度。

如先前讨论的，图10示出本发明的另外的实施方案，其中，由多个冷重新成形的Z-形桩2构造的墙301被布置使得墙301具有重复的榫槽形状或燕尾形50。这允许成形的橡胶面板或橡胶保护垫302接合燕尾形50以用于锚定。成形的橡胶面板或橡胶保护垫302可以形成阻止重新成形的Z-形桩2腐蚀或浸蚀的防水密封件。特别地，该密封件可以阻止加速的低水腐蚀。成形的橡胶面板或橡胶保护垫302在墙301构造之后可以被添加且可以由废弃的重组汽车轮胎形成。在实施方案中，墙301可以被混凝土层303加固，混凝土层可以通过另外的锚定件304被强化。

图11示出本发明的另外的实施方案，其中，由多个冷重新成形的Z-形桩2构造的墙401被布置使得墙401具有重复的榫槽形状或燕尾形50。该形状允许具有长形栓403和头部404的预成形混凝土帽402被插入至墙401的顶部中。帽402的长形栓403成形为接合冷重新成形的Z-形桩2中的两个(或一个冷重新成形的U-形桩22)产生的燕尾形50，且帽402的长形栓403被插入至燕尾形50中，帽402的头部404对墙401的顶部进行封顶。燕尾形50提供安全的接合底座用于帽402锚定至墙中，且因此使帽402能够被充分地固定至墙401而不用另外的配件。每个帽402可以覆盖一对重新成形的Z-形桩2或单个重新成形的U-形桩22。帽402的头部404可以被用于任何数量的应用，包含作为用于另外的结构的基部或作为保护盖。帽402的头部404可以具有互锁机构，因此，一个帽402可以与邻接的帽402互锁。由于其允许混凝土帽402在构造之前被预制，因此使用形成燕尾形50的重新成形的Z-形桩2和重新成形的U-形桩22是特别有利的。当前方法倾向于依赖在工位上浇注混凝土，这是耗时并且劳累的过程。因此，本发明允许更快且更便宜的构造过程。应理解，帽402可以结合图9至13中的实施方案中的任一个被使用。而且，技术人员可以理解帽402可以由任何合适的材料形成。除了预浇注混凝土帽402，应理解，接合构件(未示出)的其它类型的预浇注混凝土件可以被使用。例如，提供腐蚀屏障的预浇注混凝土构件还可以接合墙401。在该实施方案中，预浇注混凝土构件可以具有类似于成形的橡胶面板或橡胶保护垫302的形状的形状。

图12示出本发明的实施方案，其中，已经重新成形的Z-形桩2被用于形成墙501。墙501具有向另外的部件提供锚固点的多个接合节段60。例如，墙501可以被用在港口中或作为桥墩的一部分。用在具有流动的水的环境中的保持墙的桩可能要求另外的特性，例如，用于液压流的平滑的表面以及抗磨损性和抗腐蚀性。此外，通常要求墙具有可接受的外观。这可以在使用接合节段60的墙501中实现，其能够使用预浇注(未示出)混凝土填充物或原位设置的混凝土填充物502(这里两个层被示出为502a与502b)。混凝土填充物502被锚定至桩的接合节段60中，因此降低对例如耙或螺栓的另外的锚固件的要求。一旦设置，该混凝土具有平滑的表面和美学上令人愉悦的表面处理。而且，由于形成的互锁结构(即，锚定在接合节段60中的混凝土填充物502)，复合的墙501(即，桩和混凝土)具有带有高的横向刚性的高的竖直载荷承受能力，但同时维持比可以仅由混凝土实现的柔性高的柔性。墙501具有高模量墙的特性，同时维持细长节段(比由未修改的板桩(即，未重新成形的)形成的板桩墙更加细长)，这对于降低水流的阻抗也是重要的。接合节段60还向未涂覆在混凝土中的部分另外的部件提供锚固点，例如阻止对墙的破坏的挡板。在该实施方案中，本发明能够进行迅速构造坚固、功能性的墙，该墙能够以模块化方式被添加并以模块化方式被进一步改善。

图13示出本发明的另一个实施方案。复合墙601包括两个分离的板桩墙，所述板桩墙可以是钢桩墙。这些桩墙602、603中的每个由具有交替的取向(相对于延伸穿过该墙的中心线面向朝外和面向朝内)的一列重新成形的U-形桩42形成。U-形桩41的腹板已经被重新成形使得每个重新成形的U-形桩42形成单个接合节段60。在该实施方案中，桩被对齐使得面向朝内的桩与另一个面向朝内的桩相对。然而，在可选择的实施方案中，桩可以以任何取向被对齐。在另一个实施方案中，面向朝内的桩和面向朝外的桩可以具有不同的钢厚度。例如，面向朝外的桩(即，在其中凸缘是桩的最远部分的取向)可以由更厚的钢构造(例如，具有更厚的钢凸缘)，且面向朝内的桩可以具有更薄的钢凸缘。这可以更有效地使用钢并可以保证更厚的钢在需要该更厚的钢的墙的极限位置处，但是钢不会浪费在墙的内表面上。

由两个分离的桩墙602、603界定的中空、间隙、空腔或区域604通过支撑钢筋笼610被加强，具有燕尾形部分611(例如)的支撑钢筋笼610接合桩墙602、603的接合节段60且该笼填充有混凝土605。这产生“横梁作用”。桩墙602的暴露的外面还可以被混凝土包层，该混凝土锚定至面向朝外的接合节段中，其向钢桩提供保护并进一步加强复合墙601。

当与使用传统的U-形桩(即，使用尚未重新成形的桩)的类似的墙进行比较时，图13的复合墙601已经显著地改善强度。这源于效果的组合。首先，混凝土和桩(在接合节段60中)的互锁增加复合墙601的刚度和强度。第二，钢桩墙的模量增加。在可选择的实施方案中，使用重新成形的Z-形桩2和重新成形的U-形桩22，由于墙中高模量桩的数量的增加所导致的每单位墙的模量的显著增加，这种效果特别大。

在可选择的实施方案中，形成在两个分离的桩墙602、603之间的中空、间隙、空腔或区域604可以基于复合墙601的要求改变。在一个实施方案中，两个桩墙602、603之间的中空、间隙、空腔或区域604可能不被挖掘。在可选择的实施方案中，中空、间隙、空腔或区域604可以被任何合适的材料(例如，混凝土)填充。两个桩墙602、603之间的材料的挖掘可以通过使用安装在柱上的液压致动抓斗进行并由桩钻机操作。位于桩的接合节段60中的任何材料的部分挖掘可以使用安装在桩钻机上的螺旋钻实现。可选择地或连同钻孔过程一起，成形为配合接合节段60的泥铲安装在柱的引导边缘上。当被插入至接合节段60中时，该柱被向下驱动(这强迫材料排出接合节段)并进入至形成在两个桩墙602、603之间的空腔中。如果必要，该挖出的材料然后可以从两个桩墙602、603之间的中空、间隙、空腔或区域604移除。还应理解，类似的机构可以与由单个板桩墙形成的墙和/或具有燕尾形50的墙一起使用。

在复合墙601的构造中，复合墙601的结构一体性可以通过保证呈现在钢桩中的竖直剪切力被完全地传递至混凝土605通过在板桩上形成缺口被改善。因此，当在桩墙602、603之间的中空、间隙、空腔或区域604填充混凝土605时，混凝土605还将填充该缺口并形成干涉配合，因此促进剪切传递。该缺口可以通过降低具有水平地安装至桩墙602、603的接合节段60中的多个液压缸的柱形成。该缸可以优选地具有硬钢位置，当致动时，该硬钢位置在每个桩墙中形成缺口。这可以被重复以形成多个缺口。

在另一个实施方案中，如图14所示，复合墙701可以由重新成形的Z-形桩32形成。应理解，复合墙701具有与图13的复合墙601类似的特征和相同的益处。

在另外的实施方案中，例如，图13和图14的复合墙601、701可以是交错构型。例如，桩墙602的顶部可以处于第一高度(例如，在地面水平)且桩墙603的顶部可以是第二高度(例如，低于第一高度)。应理解，如果桩墙602与603由基本上相同的桩形成，那么桩墙603的底部还将低于桩墙602的底部。因此，在该实施方案中，复合墙601的横截面可以示出在墙仅由桩墙602、603中的一个界定的复合墙的顶部节段和底部节段两者处的更薄的墙节段。这提供了相比于典型的高模量挡墙而言的减少钢浪费的另外优点，在典型高模量挡墙中，相同的型钢被用于横跨墙的整个高度。使用相同的型钢横跨整个高度的做法可能通常会浪费钢，这是因为在桩的头部(顶部)或趾部(底部)处——该处的弯矩(且因此抵靠墙所施加的力)小于中间节段中的弯矩——不需要厚型钢。然而，由于在交错构型中复合墙601仅在中间节段(例如，施加在墙上的力最高的地方)中具有更高的模量，用在墙中的桩可以更短且因此所使用的钢的模量可以减小。

本发明的重新成形的Z-形桩2、32和重新成形的U-形桩22、42相比于现有的挡墙，特别是“组合”挡墙具有特别的优点，即，重新成形的Z-形桩2、32和重新成形的U-形桩22、42可以使用例如液压工具的环境友好装备驱动。相反，“组合”挡墙要求例如锤和振动器大的装备，这限制“组合”墙可以被安装在其中的环境。因此，本发明的重新成形的Z-形桩2、32和重新成形的U-形桩22、42能够在现有墙已经比期望的弱(由于构造技术的限制)或墙的构造可能破坏周围环境的环境中构造墙。而且，由于使用本发明的桩构造的墙可以容易地是混凝土包覆的或被橡胶插入物(例如)保护，该墙需要比现有的高模量墙特别是“组合”墙显著少的维护，所述现有的高模量墙由于它们的形状而不可能是混凝土包覆的。

该墙借助于接合节段60和燕尾形50还有利地可以比现有板桩墙显著地更快被构造。这些燕尾形50和接合节段60实现预浇注和预制造待连接至墙的对象，这减少构造时间和花费在工位上的时间。燕尾形50和接合节段60还减少螺栓连接、焊接以及通常可能被需要以将复合墙和其它对象固定至墙的其它固定过程(例如，挡板)的量。这还减少涉及墙的构造的成本。

在另一个的实施方案中，弯曲墙或圆墙可以使用本发明的板桩被建造(例如，该桩可以被重新形成使得当桩被驱动时以便形成墙，该墙是弯曲的或形成完整的圆)。在该实施方案中，不像必须以直线形式被驱动的典型的高模量墙，该弯曲的墙保持高模量。在该实施方案中，内半径墙的燕尾形50(或接合节段60)优选地相应于(即，匹配)外半径墙的燕尾形50(或接合节段60)的形状。这可能需要改变用于弯曲或重新作用板桩的角度，使得每个内半径墙板桩的宽度减小至更小的弧形，例如，减小至从截断(intercept)内半径墙板桩的互锁、还截断相应的外半径墙板桩的互锁的内半径墙所界定的圆的中心绘制的任何半径的宽度。在一个实施方案中，内半径墙的板桩可以比外半径墙的板桩薄。

关于图9至图14，应理解，所有的实施方案可以等同地由本发明的其它重新成形的桩中的任一个构造。例如，关于图9至12，通过减小腹板/凸缘角度而重新成形的U-形桩22或通过沿它们的腹板35、45在一个位置处弯曲而重新成形的Z-形桩32和重新成形的U-形桩42可以是等同地合适的。这些实施方案可以具有如上面讨论的相同的优点。

应理解，重新成形图1a、2a、5a以及6a的Z-形桩1、31或U-形桩21、41的另外的、可选择的方法可以被使用。例如，在一个实施方案中，桩可以借助于第一组型钢辊和第二组型钢辊被重新成形以形成图1b、2b、5b以及6b的重新成形的Z-形桩2、32和重新成形的U-形桩22、42。特别地，该桩可以使用传统技术首先在钢轧机中由型钢轧制以形成图1a、2a、5a以及6a的Z-形桩1、31或U-形桩21、41。然后，在同时仍然是热的或冷却之后，Z-形桩1、31或U-形桩21、41可以穿过具有不同于第一组辊的直径的直径的第二组辊，以生产图1b、2b、5b以及6b的重新成形的Z-形桩2、32和重新成形的U-形桩22、42。在可选择的实施方案中，这可以通过对冷却的Z-形桩1、31或U-形桩21、41进行重新加热且使用具有不同于第一组辊的直径的直径的第二组辊对它们进行成形实现。还应理解，这些实施方案可以是单个连续的过程的一部分。

公开的实施方案的其它变型可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时从附图、公开内容和所附权利要求的研究中理解和实现。例如，在上面的示例中：

板桩可以具有任何厚度。例如，板桩可以是5mm厚、10mm厚、15mm厚、20mm厚或30mm厚；

板桩的互锁可以是用于将两个板桩连接在一起的任何装置；和

通过沿腹板(Z-形)或凸缘(U-形)弯曲桩对钢桩进行重新成形可以被重复以便在腹板或凸缘中形成多个弯曲部。

Claims (14)

1.一种形成板桩墙的方法，包括：

获取多个Z-形桩或U-形桩，所述Z-形桩包括两个凸缘和一个腹板且所述U-形桩包括两个腹板和一个凸缘；

冷重新成形所述Z-形桩使得所述Z-形桩的所述腹板的至少一部分延伸远离在所述Z-形桩的所述腹板的第一端部和第二端部之间延伸的线性向量，或冷重新成形所述U-形桩使得所述U-形桩的所述腹板的至少一部分延伸远离在所述U-形桩的所述腹板的第一端部和第二端部之间延伸的线性向量，以便改变腹板几何形状；和

连接多个重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩以便形成具有至少一个接合节段的板桩墙，当在横截面中观察时，所述接合节段是具有窄的颈部部分的凹部。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述接合节段是用于连接另外的材料或部件的锚固点。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述接合节段具有燕尾形。

4.根据权利要求2所述的方法，还包括将以下之一与所述板桩墙的所述接合节段接合：橡胶插入物、预形成的混凝土墙面板和帽、钢筋笼或现场浇注混凝土。

5.根据权利要求3所述的方法，还包括将以下之一与所述板桩墙的所述接合节段接合：橡胶插入物、预形成的混凝土墙面板和帽、钢筋笼或现场浇注混凝土。

6.根据权利要求中1-5任一项所述的方法，其中，至少两个板桩墙被布置成复合墙。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述复合墙的所述两个板桩墙在它们之间具有间隙，所述间隙填充有混凝土。

8.根据权利要求1-5和7中任一项所述的方法，其中，连接多个重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩包括将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至地面中，使得该重新成形的Z-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的Z-形桩或使得该重新成形的U-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的U-形桩。

9.根据权利要求6所述的方法，其中，连接多个重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩包括将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至地面中，使得该重新成形的Z-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的Z-形桩或使得该重新成形的U-形桩通过互锁机构连接至邻近的重新成形的U-形桩。

10.根据权利要求8所述的方法，还包括在将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至所述地面中之后，挖出位于所述板桩墙的所述接合节段内的材料。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括在将重新成形的Z-形桩或重新成形的U-形桩驱动至所述地面中之后，挖出位于所述板桩墙的所述接合节段内的材料。

12.根据权利要求1-5、7和9-11中任一项所述的方法，其中，所述Z-形桩或所述U-形桩通过热轧制型钢形成。

13.根据权利要求6所述的方法，其中，所述Z-形桩或所述U-形桩通过热轧制型钢形成。

14.根据权利要求8所述的方法，其中，所述Z-形桩或所述U-形桩通过热轧制型钢形成。

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