CN114606953B - 可回收h型钢以及相应的支护结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了可回收H型钢以及相应的支护结构，该可回收H型钢包括：型钢件，呈H形并具有相互平行的第一翼缘和第二翼缘、以及位于所述第一翼缘和所述第二翼缘之间的腹板；脱模涂层，在回收之前覆盖在所述型钢件的外表面，并在回收时从所述型钢件的外表面上脱离；起拔孔堵，其沿着从所述腹板的顶端到底端的方向上、按照一定间隔成对地设置在所述腹板上；以及底盒件，其设置在所述腹板的底端位置，并通过螺栓安装在所述腹板的底端上。

Description

可回收H型钢以及相应的支护结构

本申请是申请号为“202210024130.3”，申请日为“2022年01月11日”，发明名称为“可回收H型钢、支护结构及H型钢的回收方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本公开的实施例总体上涉及绿色建筑施工技术领域，并且更具体地，涉及可回收H型钢以及相应的支护结构。

背景技术

近年来，随着城市的快速发展，城市地下空间的开发带来大规模基坑工程的开挖和支护。基坑工程常采用桩锚支护结构体系开挖，而这种支护结构属于临时支护功能，待高层建筑基础建成以及回填土回填以后，这种临时支护结构的功能随即结束，因此这种临时支护结构中的大量钢筋也成为了建筑垃圾，并对地下空间二次开发造成严重影响。常规桩锚支护结构体系的钢筋笼和护坡桩中大量钢筋不能回收，成为建筑垃圾，碳排放较高，已经不符合绿色建筑、节能减排要求。

现有支护桩回收抽筋技术是在钢筋外侧加套管，但这种回收方式中由于钢筋和套管之间存在空隙，因此需要通过拉紧钢筋、向钢筋施加预应力后，来使得主筋受力为两端集中载荷。但这样的话，一旦一端受力机构失效，则整根主筋会处于自由状态，支护桩完全失去主筋约束，使得支护桩抗弯性能大为减低。

此外，现有可拆筋钢筋笼在插入混凝土的过程中，由于管与架立筋的连接、管与锚固筋的连接，箍筋与管的连接较多，易出现管内漏浆，而导致钢筋不能回收的问题。而且，架立筋和箍筋相对管会滑动上浮，造成箍筋和架立筋分布不均，从而影响桩的抗弯性能。并且，现有可拆筋钢筋笼的加工制作中工序多，制作要求高，加工成本高，因此现有混凝土可抽筋钢筋笼支护桩，其钢筋笼的制作和回收比较复杂，且成本较高，对推广应用不利。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种可回收H型钢以及相应的支护结构，以解决以上现有技术中的技术问题、以及其他潜在技术问题中的至少一个技术问题。

本发明的第一方面提供了一种可回收H型钢，包括：型钢件(1)，呈H形并具有相互平行的第一翼缘(101)和第二翼缘(102)、以及位于所述第一翼缘(101)和所述第二翼缘(102)之间的腹板(103)；脱模涂层(2)，在回收之前覆盖在所述型钢件(1)的外表面，并在回收时从所述型钢件(1)的外表面上脱离；起拔孔堵(3)，其沿着从所述腹板(103)的顶端(1030)到底端(1031)的方向上、按照一定间隔成对地设置在所述腹板(103)上；以及底盒件(4)，其设置在所述腹板(103)的底端(1031)位置，并通过螺栓(5)安装在所述腹板(103)的底端(1031)上；所述底盒件(4)呈中空的工字形，并具有与所述型钢件(1)的底部(104)形状相匹配的底盒槽(8)；所述螺栓(5)包括塑料螺栓；其中，所述可回收H型钢在回收时，利用振动锤(11)卡住所述型钢件(1)的顶部(105)进行振动，使得所述脱模涂层(2)脱离所述型钢件(1)的外表面，并使得所述螺栓(5)发生断裂以便所述型钢件(1)的所述底部(104)插入所述底盒件(4)的所述底盒槽(8)中。

根据本发明的示例性实施例，所述脱模涂层(2)涂覆在所述腹板(103)的外表面上；所述脱模涂层(2)分段地覆盖所述第一翼缘(101)的外表面和所述第二翼缘(102)的外表面。

根据本发明的示例性实施例，所述螺栓(5)包括安装到所述第一翼缘(101)的第一螺栓(51)和第二螺栓(52)、安装到所述第二翼缘(102)的第三螺栓(53)和第四螺栓(54)、以及安装到所述腹板(103)上的第五螺栓(55)。

根据本发明的示例性实施例，所述起拔孔堵设置在所述腹板上的起拔孔中；每个所述起拔孔堵具有相互可拆卸连接的第一孔堵件和第二孔堵件。

根据本发明的示例性实施例，在回收所述型钢件时，所述起拔孔堵从所述起拔孔卸下，所述起拔孔中插入起拔机的起拔销。

根据本发明的示例性实施例，所述第一孔堵件包括呈圆形的第一圆片部和呈圆柱形的外螺纹部；所述第二孔堵件包括呈圆形的第二圆片部和呈圆柱形的内螺纹部。

根据本发明的示例性实施例，所述第一圆片部和/或所述第二圆片部上设置有便于卸下操作的长条状插孔；所述外螺纹部和所述内螺纹部相互配合以实现可拆卸连接。

根据本发明的示例性实施例，所述起拔孔堵等间隔地设置在所述腹板上；所述腹板垂直于所述第一翼缘和所述第二翼缘；所述脱模涂层为脱模剂。

本发明的第二方面还提供了一种支护结构，所述支护结构沿着基坑顶至基坑底的方向上延伸；所述支护结构包括根据本发明第一方面所述的可回收H型钢、以及包裹所述可回收H型钢的混凝土。

根据本发明的示例性实施例，所述支护结构包括支护桩、或者双排桩、或者连续墙。

附图说明

为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的可回收H型钢的结构示意图。

图2为本发明实施例的起拔孔堵的安装结构示意图。

图3为本发明实施例的起拔孔堵的结构示意图。

图4为本发明实施例的底盒件的安装结构示意图。

图5为本发明实施例的支护结构的结构示意图。

图6为本发明实施例的振动锤与可回收H型钢相互配合示意图。

图7为本发明实施例的起拔机与可回收H型钢相互配合示意图。

图8为本发明实施例的起拔机与可回收H型钢相互配合示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图1-图4所示，本发明的示例性实施例提供了一种可回收H型钢，包括型钢件1、脱模涂层2、起拔孔堵3、以及底盒件4。

根据本发明的实施例，型钢件1呈H形(或者基本呈H形)并具有相互平行的第一翼缘101和第二翼缘102、以及位于所述第一翼缘101和所述第二翼缘102之间的腹板103。优选地，所述腹板103垂直于所述第一翼缘101和所述第二翼缘102。可以理解，本发明的型钢件1也可以采用除H形之外的其他合适的形状。

根据本发明的实施例，脱模涂层2在回收之前覆盖在所述型钢件1的外表面，并在回收时从所述型钢件1的外表面上脱离。作为示例，所述脱模涂层2可以为脱模剂、或者其他合适材质的涂层。可以理解，脱模涂层2的作用是使得型钢件1与例如混凝土之间产生一定的润滑作用，减少型钢件1与混凝土之间的摩阻力，方便后续的起拔和回收。

根据本发明的实施例，起拔孔堵3沿着从所述腹板103的顶端1030到底端1031的方向上、按照一定间隔成对地(例如每排两个起拔孔堵3，沿着腹板103的顶端按照一定间隔分布至腹板103的底端1031)设置在所述腹板103上。优选地，所述起拔孔堵3等间隔地设置在所述腹板103上。

根据本发明的实施例，底盒件4设置在所述腹板103的底端1031位置，并通过螺栓5安装在所述腹板103的底端1031上。作为示例，底盒件4可以为型钢件1的回收提供可活动的空间，从而在需要回收时破坏型钢件1与混凝土之间的粘接力(例如使得粘接部分被破坏分离)。

可以理解，本发明中以上结构的可回收H型钢，与钢筋外侧加套管的支护桩回收抽筋技术具有显著差异，不会存在钢筋和套管之间的空隙，也不会存在两端集中载荷时一端受力机构失效情况下抗弯性能大为减低的问题。此外，由于没有管与架立筋的连接、管与锚固筋的连接，箍筋与管的连接等复杂结构，因此不会出现管内漏浆无法回收钢筋的问题，也不会存在架立筋和箍筋相对管会滑动上浮，箍筋和架立筋分布不均的问题。相较于传统的支护桩回收抽筋技术而言，本发明的可回收H型钢制作简单、运输方便、桩孔内安装方便。而且，混凝土中配置本发明的可回收H型钢，由于其整体型钢构件比钢筋混凝土中分散的钢筋刚度大得多，所以本发明的可回收H型钢制成的H型钢混凝土桩(例如护坡桩)相较于钢筋混凝土桩而言，在抗弯性能上表现更好，性能更高。

根据本发明的示例性实施例，作为优选实施方式，所述脱模涂层2涂覆在(完全覆盖，或者部分覆盖(比如分段地覆盖))所述腹板103的外表面；所述脱模涂层2分段地覆盖(例如部分覆盖，部分不覆盖)所述第一翼缘101的外表面和所述第二翼缘102的外表面。

作为示例，可以在型钢件1的腹板103的两侧可以全长都涂抹或部分涂抹脱模涂层2(例如脱模剂)，而在型钢件1的两侧翼缘的外表面(即第一翼缘101的外表面和所述第二翼缘102的外表面)，应按如图1所示每隔一段距离涂抹一定长度的脱模涂层2(例如脱模剂)。例如，涂抹有脱模涂层2的区域与未涂抹脱模涂层2的区域长度基本一致，形成基本均匀的分布方式。

可以理解，由于可回收H型钢形成支护结构(例如支护桩)之后，例如混凝土H型钢支护桩，其中的型钢件1受力弯曲变形时，处于迎土面的翼缘(例如第一翼缘101、第二翼缘102)受拉力比腹板103受拉力更大(也即在实际受力过程中由于土侧向压力引起翼缘所受到的拉力更大)，因此为了使翼缘(例如第一翼缘101、第二翼缘102)能和混凝土直接接触并紧密握裹(以提高受拉性能)，但又要满足可回收的要求(需要涂覆有脱模剂)，因此需要在翼缘部位采用交错布置脱模剂的方式(例如使有脱模剂的部位与无脱模剂的部位在长度上基本一致)，此时既能满足钢筋混凝土整体受力要求，又能保证在回收阶段时的减摩作用。

相应地，作为优选实施例，本发明中优选地在第一翼缘101的外表面和所述第二翼缘102的外表面分段地覆盖脱模涂层2。此时，可以保证型钢件1的翼缘分段地通过涂抹脱模剂、并与混凝土握裹，形成翼缘与混凝土分段粘接约束，从而使可回收H型钢不会发生局部屈曲，并且能够对桩的核心混凝土起着约束作用。此时，例如可以在支护桩受侧向力时，混凝土与可回收H型钢两种材料发生的弯曲应变接近相等(由H型钢的抗拉强度决定应变最大值)，这样形成的混凝土H型钢支护桩，在抗弯性能上比H型钢外表面全部涂抹脱模剂(此时H型钢的翼缘未能与混凝土直接接触或握裹，因此受拉强度会减弱)的方式效果更好。

根据本发明的示例性实施例，所述底盒件4呈中空的工字形，并具有与所述型钢件1的底部104形状相匹配的底盒槽8。

作为示例，底盒件4可以为型钢件1的回收提供可活动的空间，从而在需要回收时破坏型钢件1与混凝土之间的粘接力(例如使得粘接部分被破坏分离)。型钢件1的底部104例如大致也呈工字形，此时可以在底盒件4的中空部分内形成形状相匹配的底盒槽8(呈工字形)。

如图6所示，根据本发明的示例性实施例，在回收时，所述螺栓5在振动锤11的作用下发生断裂，并且所述型钢件1的底部104会在所述振动锤11的作用下插入所述底盒槽8中。根据本发明的示例性实施例，所述脱模涂层2在所述振动锤11的作用下脱离(全部或部分地脱离)所述型钢件1的外表面。

可以理解，螺栓5可以设置为在振动锤11(或其他振动机构)的作用下发生断裂，从而破坏型钢件1与混凝土之间的粘接力(例如使得粘接部分被破坏分离)，并使得型钢件1的底部104插入所述底盒槽8中，同时脱模涂层2也可以在所述振动锤11的作用下脱离(包括全部或部分地脱离)所述型钢件1的外表面。这样以来，可回收H型钢在混凝土中获得一定的自由空间或活动空间，并方便后续拔出。

根据本发明的示例性实施例，所述螺栓5包括塑料螺栓；所述螺栓5包括安装到所述第一翼缘101的第一螺栓51和第二螺栓52、安装到所述第二翼缘102的第三螺栓53和第四螺栓54、以及安装到所述腹板103上的第五螺栓55。可以理解，螺栓5也可以采用塑料螺栓之外的其他材质并容易断裂的结构。优选地，本发明中采用五个螺栓的可以将底盒件4安装在所述腹板103的底端1031上，相应地底盒件4和腹板103的底端1031上可以设置相对应的螺栓孔，以方便相互连接和安装。

根据本发明的示例性实施例，所述起拔孔堵3设置在所述腹板103上的起拔孔6中；每个所述起拔孔堵3具有相互可拆卸连接(例如扣合、或者螺纹连接)的第一孔堵件31和第二孔堵件32。根据本发明的示例性实施例，在回收所述型钢件1时，所述起拔孔堵3从所述起拔孔6卸下，所述起拔孔6中插入起拔机12的起拔销13。

作为示例，如图7所示，在利用振动锤11破坏H型钢与混凝土的粘接力之后，可以移开振动锤11，然后安装起拔机12。此时，可以将起拔机12套入型钢件1的顶端，然后插入起拔销13，这样可以将起拔机12与型钢件1相互安装连接。此时，启动起拔机12的起拔机油缸14，可以起拔H型钢，从而实现回收。

如图2和图3所示，根据本发明的示例性实施例，所述第一孔堵件31包括呈圆形的第一圆片部310和呈圆柱形的外螺纹部311；所述第二孔堵件32包括呈圆形的第二圆片部320和呈圆柱形的内螺纹部321。根据本发明的示例性实施例，所述第一圆片部310和/或所述第二圆片部320上设置有便于卸下操作的长条状插孔300(例如通过插入工具，比如螺丝刀，可以手动进行卸下操作)；所述外螺纹部311和所述内螺纹部321相互配合以实现可拆卸连接(例如通过螺纹连接，可以在需要时相互拆卸分离)。可以理解，本发明的第一孔堵件31和第二孔堵件32也可以采取其他形状和结构，本发明并不限于以上形状和结构。

如图5所示，本发明的示例性实施例还提供了一种支护结构，所述支护结构1000包括图1-图4所示的可回收H型钢100、以及包裹所述可回收H型钢100的混凝土200。可以理解，本发明的支护结构中，可回收H型钢100能够与混凝土200更充分握裹，因此提高了其整体的受力性能和抗弯性能。

优选地，由于在第一翼缘101的外表面和所述第二翼缘102的外表面分段地覆盖脱模涂层2。这样以来，可以保证型钢件1的翼缘分段地通过涂抹脱模剂、并与混凝土握裹，形成翼缘与混凝土分段粘接约束，从而使可回收H型钢不会发生局部屈曲，并且能够对桩的核心混凝土起着约束作用。此时，例如可以在支护桩受侧向力时，混凝土与可回收H型钢两种材料发生的弯曲应变接近相等(由H型钢的抗拉强度决定应变最大值)，这样形成的混凝土H型钢支护桩，在抗弯性能上比H型钢外表面全部涂抹脱模剂的方式效果更好。

作为示例，所述支护结构1000沿着基坑顶2000至基坑底3000的方向上延伸，例如可以设置多根或多个。根据本发明的示例性实施例，所述支护结构1000包括支护桩(例如可以设置多根支护桩)、或者双排桩、或者连续墙。例如，可以将可回收H型钢100放置在护坡桩孔内，并浇注混凝土形成一种可回收H型钢100中腹板103与混凝土200经脱模涂层2(例如脱模剂)隔离，翼缘(例如第一翼缘101、第二翼缘102)在轴线方向上间隔多段与混凝土200握裹，从而形成一种混凝土H型钢支护桩，其抗弯性能比普通的钢筋混凝土桩更高，而且能够实现型钢件的回收，节省成本，更加经济。

如图5-图8所示，本发明的示例性实施例还提供了一种H型钢的回收方法，所述回收方法用于对图1-图4所示的可回收H型钢100中的所述型钢件1进行回收。根据本发明的示例性实施例，所述回收方法可以包括以下步骤。

步骤A：在回收时，利用振动锤11卡住所述型钢件1的顶部105进行振动，使得所述脱模涂层2脱离所述型钢件1的外表面，并使得所述螺栓5发生断裂以便所述型钢件1的底部104插入所述底盒件4的底盒槽8中。

步骤B：移开所述振动锤11，并卸下露出地面的所述起拔孔堵3(例如靠近腹板103的顶端的第一排两个起拔孔堵3)；然后用起拔机12套入所述型钢件1的顶部105，并在起拔孔6中插入起拔销13；随后启动所述起拔机12的起拔机油缸14对所述型钢件1进行起拔动作。

步骤C：在将所述型钢件1起拔一定距离露出所述起拔孔堵3(例如起拔一定距离之后会露出第二排两个起拔孔堵3)之后，拆下所述起拔销13(例如插入第一排两个起拔孔堵3的起拔销13)；然后再次卸下露出地面的所述起拔孔堵3(例如第二排两个起拔孔堵3)并重新插入所述起拔销13；再次启动所述起拔机12的起拔机油缸14对所述型钢件1进行重复起拔动作，循环操作(也即循环进行以上操作，循环往复或重复以上动作)以实现对所述型钢件1的回收(例如最终将型钢件1从桩孔中拔出，实现回收功能)。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明还可以通过其他结构来实现，本发明的特征并不局限于上述较佳的实施例。任何熟悉该项技术的人员在本发明的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可回收H型钢，其特征在于，包括：

型钢件(1)，呈H形并具有相互平行的第一翼缘(101)和第二翼缘(102)、以及位于所述第一翼缘(101)和所述第二翼缘(102)之间的腹板(103)；

脱模涂层(2)，在回收之前覆盖在所述型钢件(1)的外表面，并在回收时从所述型钢件(1)的外表面上脱离；

起拔孔堵(3)，其沿着从所述腹板(103)的顶端(1030)到底端(1031)的方向上、按照一定间隔成对地设置在所述腹板(103)上；以及

底盒件(4)，其设置在所述腹板(103)的底端(1031)位置，并通过螺栓(5)安装在所述腹板(103)的底端(1031)上；所述底盒件(4)呈中空的工字形，并具有与所述型钢件(1)的底部(104)形状相匹配的底盒槽(8)；所述螺栓(5)包括塑料螺栓；

其中，所述可回收H型钢在回收时，利用振动锤(11)卡住所述型钢件(1)的顶部(105)进行振动，使得所述脱模涂层(2)脱离所述型钢件(1)的外表面，并使得所述螺栓(5)发生断裂以便所述型钢件(1)的所述底部(104)插入所述底盒件(4)的所述底盒槽(8)中。

2.根据权利要求1所述的可回收H型钢，其特征在于，所述脱模涂层(2)涂覆在所述腹板(103)的外表面上；所述脱模涂层(2)分段地覆盖所述第一翼缘(101)的外表面和所述第二翼缘(102)的外表面。

3.根据权利要求1或2所述的可回收H型钢，其特征在于，所述螺栓(5)包括安装到所述第一翼缘(101)的第一螺栓(51)和第二螺栓(52)、安装到所述第二翼缘(102)的第三螺栓(53)和第四螺栓(54)、以及安装到所述腹板(103)上的第五螺栓(55)。

4.根据权利要求1或2所述的可回收H型钢，其特征在于，所述起拔孔堵(3)设置在所述腹板(103)上的起拔孔(6)中；每个所述起拔孔堵(3)具有相互可拆卸连接的第一孔堵件(31)和第二孔堵件(32)。

5.根据权利要求4所述的可回收H型钢，其特征在于，在回收所述型钢件(1)时，所述起拔孔堵(3)从所述起拔孔(6)卸下，所述起拔孔(6)中插入起拔机(12)的起拔销(13)。

6.根据权利要求5所述的可回收H型钢，其特征在于，所述第一孔堵件(31)包括呈圆形的第一圆片部(310)和呈圆柱形的外螺纹部(311)；所述第二孔堵件(32)包括呈圆形的第二圆片部(320)和呈圆柱形的内螺纹部(321)。

7.根据权利要求6所述的可回收H型钢，其特征在于，所述第一圆片部(310)和/或所述第二圆片部(320)上设置有便于卸下操作的长条状插孔(300)；所述外螺纹部(311)和所述内螺纹部(321)相互配合以实现可拆卸连接。

8.根据权利要求1-2、5-7中任一项所述的可回收H型钢，其特征在于，所述起拔孔堵(3)等间隔地设置在所述腹板(103)上；所述腹板(103)垂直于所述第一翼缘(101)和所述第二翼缘(102)；所述脱模涂层(2)为脱模剂。

9.一种支护结构，其特征在于，所述支护结构(1000)沿着基坑顶(2000)至基坑底(3000)的方向上延伸；所述支护结构(1000)包括根据权利要求1-8任一项所述的可回收H型钢(100)、以及包裹所述可回收H型钢(100)的混凝土(200)。

10.根据权利要求9所述的支护结构，其特征在于，所述支护结构(1000)包括支护桩、或者双排桩、或者连续墙。