一种复合钢板桩及基坑支护墙

1.本实用新型涉及一种复合钢板桩及基坑支护墙。


背景技术：

2.帽型钢板桩为具有开口的单轴对称型钢构件，在单侧荷载的作用下，易于发生失稳现象，当采用帽型钢板桩作为基坑支护的连续墙时，当基坑外部局部区域的压力增大时，易于使单根帽型钢板桩的翼缘发生扭转变形，从而影响整个基坑支护的安全性，限制了帽型钢板桩的使用范围。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本技术首先提出了一种复合钢板桩，其包括可拆卸地插设在一起的帽型部和直线部，该帽型部包括一沿第一轴线方向延伸的腹板和设置在腹板的第一轴线方向的相对两端的一对边缘部，该一对边缘部由腹板起、朝远离腹板的方向倾斜延伸，且该一对边缘部之间的距离由腹板朝远离腹板的方向逐渐增大；在每一边缘部远离腹板的一端均设置有一沿第一轴线方向延伸的连接臂，在每一连接臂的第一轴线方向的两端均设置有第一锁扣，两个连接臂上相对的两个第一锁扣位于该一对边缘部之间；
4.该直线部包括沿第一轴线方向延伸的直板部，在该直板部的第一轴线方向的两端均设置有一个第二锁扣；该直线部的两个第二锁扣分别可拆卸地与位于一对边缘部之间两个第一锁扣咬合；该第一轴线沿水平方向延伸。
5.本技术中的复合钢板桩的横截面呈一个封闭的梯形，具有较高的稳定性。当采用该复合钢板桩制成基坑支护墙时，直线部位于帽型部朝向基坑内部方向的一侧。由于直线部的连接作用，当基坑支护墙受到基坑外部土体的压力后，压力能够沿边缘部分解为沿第一轴线方向和垂直于第一轴线方向的两个分力，由于两个连接臂通过直线部连接在一起，使得部分第一轴线方向上的分力能够经直线部相互抵消，另一部分第一轴线方向上的分力经连接臂传递到相邻的复合钢板桩上，最大限度地避免了帽型部的扭转变形，提高了整个基坑支护墙的稳定性。由于直线部的限制作用，有效地降低了单纯采用帽型钢板桩时，易于产生扭转变形的问题。
6.在将复合钢板桩从地下拔出回收时，优选首先将直线部从地下拔出，然后再将帽型部拔出的次序，如果将整个复合钢板桩一次性地从地下拔出，由于复合钢板桩的内腔呈封闭状，其内腔中所含的土体会随复合钢板桩一起被拔出，与单独拔出帽型部相比，需要消耗多达超过10余倍的起吊力，才能将整个复合钢板桩一次性地从地下拔出，且还会在地下产生孔洞，需要大量的土方回填和灌浆，才能完成孔洞的密实回填。而将直线部和帽型部分别从地下拔出，仅仅会有少量的土方被带出，土方的回填量会大幅度地降低，从而能够提高回填效率，以及降低回填费用。虽然将直线部和帽型部分次拔出，增加了拔出的次数，但是由于降低了拔桩时的起吊力，能够大幅地提高拔桩速度，使的分次拔桩要较整体拔桩具有更高的效率。
7.进一步，其中一个连接臂上的两个第一锁扣的开口均朝向第一方向，另一个连接臂上的两个第一锁扣的开口均朝向第二方向；直线部的两个第二锁扣中，其中一个第二锁扣的开口朝向第一方向，另一个第二锁扣的开口朝向第二方向；第一方向与第二方向的朝向相反、且均沿水平方向延伸，第一方向与第二方向均与第一轴线方向相垂直。
8.由于连接臂与边缘部之间的最佳连接方式为焊接，因此连接臂需要单独制作，两个连接臂的结构是相同的，仅仅是第一锁扣的开口朝向不同，因此在生产连接臂时，可以采用同一模具来生产连接臂，在将连接臂焊接到边缘部上时，仅仅需要使两个连接臂上的第一锁扣的开口朝向不同即可。而如果使同一连接臂上的两个第一锁扣的开口朝向相反，则在将连接臂焊接到边缘部上时，需要判断各个第一锁扣的朝向，增加了生产步骤，降低了生产效率。
9.进一步，两个连接臂与直板部沿同一直线延伸。当采用该复合钢板桩相互连接成连续墙时，能够使相邻复合钢板桩之间的力量沿一直线方向传递，最大限度地降低在受到外力时，复合钢板桩所产生的形变，维持连续墙的稳定性。
10.进一步，为使连接臂和直板部能够均匀受力，两个连接臂的厚度均与直板部的厚度相同。
11.具体地，两个边缘部与腹板之间的夹角相同，且每个边缘部与腹板之间的夹角均为120-140
°
。该设计能够使腹板所受到的外部压力沿边缘部分解为沿第一轴线方向和垂直于第一轴线方向的两个分力，从而减少垂直于第一轴线方向的力量，更有利于复合钢板桩的稳定。
12.进一步，为提高生产效率，腹板和一对边缘部由一钢板折弯而成。
13.其次，本技术还提出了一种基坑支护墙，其由至少两个上述各方案中的任意一项所述的复合钢板桩顺序咬合连接而成，其中直线部位于帽型部朝向基坑内部方向的一侧。由于直线部的连接作用，复合钢板桩的横截面呈一个封闭的梯形，具有较高的稳定性，当基坑支护墙受到基坑外部土体的压力后，压力能够沿边缘部分解为沿第一轴线方向和垂直于第一轴线方向的两个分力，由于两个连接臂通过直线部连接在一起，使得部分第一轴线方向上的分力能够经直线部相互抵消，另一部分第一轴线方向上的分力经连接臂传递到相邻的复合钢板桩上，最大限度地避免了帽型部的扭转变形，提高了整个基坑支护墙的稳定性。
附图说明
14.图1是复合钢板桩的结构示意图。
15.图2是帽型部的结构示意图。
16.图3是直线部的结构示意图。
17.图4是基坑支护墙的结构示意图。
具体实施方式
18.参阅图1-图3，附图中，第一箭头x的指向表示第一轴线方向，第二箭头y的指向表示第一方向，第三箭头s的指向表示第二方向，第一方向与第二方向的朝向相反、且均沿水平方向延伸，第一方向与第二方向均与第一轴线方向相垂直。
19.一种复合钢板桩，其包括可拆卸地插设在一起的帽型部10和直线部40，该帽型部
10包括一沿第一轴线方向延伸的腹板11和设置在腹板的第一轴线方向的相对两端的一对边缘部，为便于描述，将两个边缘部分别称为第一边缘部12和第二边缘部13，本实施例中，腹板和一对边缘部由一钢板折弯而成。
20.该一对边缘部由腹板11起、朝远离腹板的方向倾斜延伸，且该一对边缘部之间的距离由腹板朝远离腹板的方向逐渐增大。在每一边缘部远离腹板的一端均设置有一沿第一轴线方向延伸的连接臂，两个连接臂分别为连接在第一边缘部12上的第一连接臂14和连接在第二边缘部13上的第二连接臂15。两个连接臂与腹板之间的角度相同，均为130
°
。可以理解在其他实施例中，两个连接臂与腹板之间的角度还可以为120
°
、125
°
、135
°
或140
°
，当然也可以为120-140
°
之间的其他任意角度。
21.第一边缘部12连接在第一连接臂14的中间部，使的第一连接臂14朝向第二连接臂15的一端向内超过的第一边缘部12的第一内侧面121。在第一连接臂14的第一轴线方向的两端均设置有第一锁扣a，将两个第一锁扣a分别称为第一锁扣aⅰ16和第一锁扣aⅱ18，其中第一锁扣aⅰ16位于第一边缘部12的内侧，第一锁扣aⅱ18位于第一边缘部12的外侧，两个第一锁扣a的开口均朝向第一方向。
22.第二边缘部13连接在第二连接臂15的中间部，使的第二连接臂15朝向第一连接臂14的一端向内超过的第二边缘部13的第二内侧面131。在第二连接臂15的第一轴线方向的两端均设置有第一锁扣b，将两个第一锁扣b分别称为第一锁扣bⅰ17和第一锁扣bⅱ19，其中第一锁扣bⅰ17位于第二边缘部13的内侧，第一锁扣bⅱ19位于第二边缘部13的外侧，两个第一锁扣b的开口均朝向第二方向。
23.由于第一锁扣aⅰ16位于第一边缘部12的内侧，第一锁扣bⅰ17位于第二边缘部13的内侧，即两个连接臂上相对的两个第一锁扣位于该一对边缘部之间。
24.该直线部40包括沿第一轴线方向延伸的直板部41，在该直板部41的第一轴线方向的两端均设置有一个第二锁扣，两个第二锁扣分别为称为第二锁扣ⅰ42和第二锁扣ⅱ43。其中第二锁扣ⅰ42的开口朝向第二方向，第二锁扣ⅱ43的开口的朝向第一方向。
25.其中第二锁扣ⅰ42可拆卸地与第一锁扣aⅰ16咬合，第二锁扣ⅱ43可拆卸地与第一锁扣bⅰ17咬合。即直线部的两个第二锁扣分别可拆卸地与位于一对边缘部之间两个第一锁扣咬合。
26.第一连接臂14与第二连接臂15的第一厚度ha与直板部的第二厚度hb相同，且第一连接臂14、第二连接臂15与直板部沿同一直线延伸。
27.请参阅图4，一种基坑支护墙，其由上述若干个复合钢板桩顺序咬合连接而成，其中一个复合钢板桩的第一锁扣aⅱ18与相邻的复合钢板桩的第一锁扣bⅱ19咬合在一起。其中直线部位于帽型部朝向基坑内部方向的一侧。
28.在施工基坑支护墙的过程中，首先下沉帽型部10，然后再下沉直线部40，并使直线部40上的第二锁扣咬合到帽型部10的相对的两个第一锁扣上，形成复合钢板桩，相邻的复合钢板桩相互咬合在一起。在具体的施工中，可以首先沿设定位置完成部分或全部帽型部，并使帽型部相互咬合在一起，然后再下沉直线部，并使直线部咬合到相应的帽型部上。或者在每完成一个帽型部的下沉后，即下沉一个直线部，并使直线部咬合到帽型部上，形成一个复合钢板桩。
29.在回收复合钢板桩时，与上述下沉的次序相反，首先将直线部从地下拔出，然后再
将帽型部从地下拔出。由于在拔出直线部后，原先在直线部周围的土体失去附着的依靠，在将帽型部从地下拔出时，原先被包围在复合钢板桩内部的土体仍保持在地下，只有少量的土体粘结在帽型部上，从而大幅度地降低了在拔出复合钢板桩时所携带的土体。

技术特征：
1.一种复合钢板桩，其特征在于，包括可拆卸地插设在一起的帽型部和直线部，该帽型部包括一沿第一轴线方向延伸的腹板和设置在腹板的第一轴线方向的相对两端的一对边缘部，该一对边缘部由腹板起、朝远离腹板的方向倾斜延伸，且该一对边缘部之间的距离由腹板朝远离腹板的方向逐渐增大；在每一边缘部远离腹板的一端均设置有一沿第一轴线方向延伸的连接臂，在每一连接臂的第一轴线方向的两端均设置有一个第一锁扣，两个连接臂上相对的两个第一锁扣位于该一对边缘部之间；该直线部包括沿第一轴线方向延伸的直板部，在该直板部的第一轴线方向的两端均设置有一个第二锁扣；该直线部的两个第二锁扣分别可拆卸地与位于一对边缘部之间两个第一锁扣咬合；该第一轴线方向沿水平方向延伸。2.根据权利要求1所述的复合钢板桩，其特征在于，其中一个连接臂上的两个第一锁扣的开口均朝向第一方向，另一个连接臂上的两个第一锁扣的开口均朝向第二方向；直线部的两个第二锁扣中，其中一个第二锁扣的开口朝向第一方向，另一个第二锁扣的开口朝向第二方向；第一方向与第二方向的朝向相反、且均沿水平方向延伸，第一方向与第二方向均与第一轴线方向相垂直。3.根据权利要求1所述的复合钢板桩，其特征在于，两个连接臂与直板部沿同一直线延伸。4.根据权利要求3所述的复合钢板桩，其特征在于，两个连接臂的厚度均与直板部的厚度相同。5.根据权利要求1所述的复合钢板桩，其特征在于，两个边缘部与腹板之间的夹角相同，且每个边缘部与腹板之间的夹角均为120-140
°
。6.根据权利要求1所述的复合钢板桩，其特征在于，腹板和一对边缘部由一钢板折弯而成。7.一种基坑支护墙，其特征在于，由至少两个权利要求1-6中任一项所述的复合钢板桩顺序咬合连接而成，其中直线部位于帽型部朝向基坑内部方向的一侧。

技术总结
本申请公开了一种复合钢板桩，其包括可拆卸地插设在一起的帽型部和直线部，帽型部包括腹板和设置在腹板两端的一对边缘部，边缘部倾斜延伸，在每一边缘部远离腹板的一端均设置有一连接臂，在每一连接臂的两端均设置有第一锁扣，两个连接臂上相对的两个第一锁扣位于一对边缘部之间；直线部包括直板部，在直板部的两端均设置有第二锁扣；直线部的两个第二锁扣分别可拆卸地与两个连接臂的相对设置的两个第一锁扣咬合。本申请中的复合钢板桩的横截面呈一个封闭的梯形，具有较高的稳定性。避免了帽型钢板桩翼缘产生扭转变形的问题。能够采用分次拔桩的方法，将复合钢板桩从地下拔出回收，有效地降低了由于拔桩所产生的带土量大和回填量大的问题。填量大的问题。填量大的问题。


技术研发人员：王晓妮 年景 徐湉瑶
受保护的技术使用者：南京理工大学紫金学院
技术研发日：2023.04.13
技术公布日：2023/7/21