[发明专利]一种组合钢结构支护桩及施工方法

权利要求书

1.一种组合钢结构支护桩，包括带直角边异型空腹钢桩（2）、H型钢桩（1）和U型钢桩（3）；所述带直角边异型空腹钢桩（2）在其2个垂直端各设有2个悬臂，悬臂的末端设置有用于连接的带直角异型空腹钢桩悬臂圆球（5），其4个直角围成的空间为上下贯通的带直角异型空腹钢桩空腹（6）；所述H型钢桩（1）的两翼分别设置2个3/4圆弧的H型钢桩圆弧卡扣（4）；所述U型钢桩（3）的两端分别设置为U型钢桩两端圆球（7）；所述带直角边异型空腹钢桩（2）通过桩边悬臂末端的带直角异型空腹钢桩悬臂圆球（5）与H型钢桩（1）连接；所述U型钢桩（3）通过两端U型钢桩两端圆球（7）与H型钢桩（1）连接。

2.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述的H型钢桩（1）的截面宽高比为0.45～0.6，根据工程设计确认采用的H型钢桩的截面大小。

3.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述的H型钢桩（1）的两翼设置的3/4圆弧的H型钢桩圆弧卡扣（4）中圆弧直径为30～50mm，具体尺寸根据H型钢桩截面大小确定，H型钢桩截面越大，圆弧直径越大。

4.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述的带直角边异型空腹钢桩（2）的有效边长与H型钢桩宽度相同。

5.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述的带直角边异型空腹钢桩（2）的垂直端悬臂末端设置的带直角异型空腹钢桩悬臂圆球（5）的直径小于H型钢桩圆弧卡扣直径10mm。

6.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述U型钢桩（3）的高度小于H型钢桩（1）宽度的0.4倍。

7.根据权利要求1所述的一种组合钢结构支护桩，其特征在于：所述U型钢桩（3）两端设置的U型钢桩两端圆球（7）的直径小于H型钢桩圆弧卡扣（4）直径10mm。

8.一种组合钢结构支护桩的施工方法，其特征在于：包括以下步骤：（一）、采用如权利要求1所述的H型钢桩（1）、带直角边异型空腹钢桩（2）和U型钢桩（3），三者均由设计根据工程规模和地质条件计算确定具体的截面尺寸和截面材料厚度和等级，然后由工厂制作好再运输至现场或现场制作；（二）、是根据地质情况采用整体、局部或单根压沉；当地质等其他因素限制无法整体压沉时，可单根或局部压沉至预定标高；（三）是基坑土方开挖，以及后续的钢围檩（10）、围檩支架和钢支撑（8）施工。

9.根据权利要求8所述的一种组合钢结构支护桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将带直角边异型空腹钢桩（2）设置于基坑四边直角角落；

步骤二：沿着平行于地下结构外墙的基坑边线，放线H型钢桩（1）和U型钢桩（3），采用机械方法将H型钢桩（1）和U型钢桩（3）逐根压沉；

步骤三：开挖基坑土方，并根据设计要求，架设钢围檩（10）和钢支撑（8）；

步骤四：地下室或地下结构施工方法以及基坑土方回填与传统基坑一致。

10.根据权利要求8或9所述的一种组合钢结构支护桩的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

所述的一种组合钢结构支护桩的施工方法，其具体施工步骤如下：1）、选择要支护的基坑的其中一个直角角落，将1根带直角边异型空腹钢桩（2）经测量放线，设置于基坑直角角落，并采用机械压入至设计标高，接着利用施工机械的外力将第一根H型钢桩（1）垂直压入地坪到设计标高，并确保H型钢桩（1）的H型钢桩圆弧卡扣（4）与带直角边异型空腹钢桩（2）的带直角异型空腹钢桩悬臂圆球（5）紧密相扣，形成有效的止水锁扣；然后利用外力将第一根U型钢桩（3）垂直压入地坪，并确保该U型钢桩（3）一侧的U型钢桩两端圆球（7）扣件与第一根H型钢桩（1）另一侧的3/4H型钢桩圆弧卡扣（4）插接，紧密相扣，且配合形成导向；

2）、接下来按照上述方法施工第二根U型钢桩（3），待将第二根U型钢桩（3）压入至地坪到设计标高后，开始施工第二根H型钢桩（1）；以该方式循序施工第三根U型钢桩（3）、第四根U型钢桩（3）、第三根H型钢桩（1）……，完成该组合钢结构支护桩的施工；

3）、开挖基坑土方至第一道内支撑底标高，根据设计要求架设钢支撑（8）和钢围檩（10）；所述钢支撑（8）采用双拼H350×350型钢；所述钢支撑（8）两侧分别焊接两块尺寸为-200×200×16的水平钢加劲板（9）；所述的钢围檩（10）采用双拼H400×400型钢；所述钢支撑（8）与钢围檩（10）通过焊接封头钢板（11）连接在一起；为了加强钢围檩的整体抗剪性能，在所述钢围檩（10）采用的型钢翼缘之间设置竖向钢加劲板（12）；为了基坑整体的稳定性，在所述钢围檩（10）下设置尺寸为-500×300×16水平向钢垫板（14）和尺寸为-500×250×16竖向钢牛腿（13）；为了进一步加强钢围檩和组合钢结构支护桩的连接和稳定，在所述的钢围檩（10）和组合钢结构桩之间焊接尺寸为-400×400×20的竖向钢垫板（15），并采用直径为25mm，间距为1500mm的2根钢吊筋（17），焊接在钢围檩和组合钢结构桩上；最后在所述的钢围檩（10）和组合钢结构桩之间的空隙内密实填充C25混凝土（16）；

4）、待钢支撑（8）和钢围檩（10）设置完后，且填充混凝土（16）达到设计强度的50%后，继续向下开挖土方；根据设计需要，可按上述方法，设置第二道钢支撑或第三道钢支撑……，直至土方开挖至基坑底标高；

5）、进行地下室或地下结构施工，其方法以及基坑土方回填与传统基坑一致。