[发明专利]一种组合钢结构支护桩及施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及建筑施工领域，具体为一种适用于小型地下车库基坑支护、地下消防水池基坑支护、桥基围堰、防洪截流和综合管廊开挖支护等临时性建筑或部分永久建筑，尤其适用于工期紧、造价低，且变形控制要求高的基坑工程的组合钢结构支护桩及施工方法。

背景技术

近年来，随着我国地下建筑建设蓬勃发展，地下空间的开发与利用日益兴隆。随着土地价格的不断上涨，地下空间的利用越发的迫切，因此，规划的地下建筑紧贴用地红线；规划的市政综合管廊地处城市主干道下，用于开挖时基坑支护的范围越来越小，常规的支护桩加止水桩占地宽度至少需要2.0m，加上施工机械的操作空间，则占地范围不小于5.0m，这样势必降低土地的利用率，经济性差。对于小型地下室或综合管廊，采用传统灌注桩或SMW工法，不仅工期长，造价高，且污染环境。因此，基坑工程中迫切需求一种既能满足止水，又能满足挡土，且占地范围小，造价较低的支护结构和施工方法。

专利申请号为CN201220144855.8 的发明专利申请公开了一种双排钢板桩与H型钢组合基坑支护结构。包括用于基坑止水的前排钢板桩、用于基坑挡土的H型钢、用于辅助止水和挡土的后排钢板桩、扣件。H型钢由两块平行布置的本体和将本体连接在一起的连接件组成，本体上沿长度方向的外侧分别布置前排钢板桩、后排钢板桩之间设置扣件。本发明虽实现了结构刚度大、兼有挡土止水功能、可循环利用、适用于开挖深度较深基坑的目的，但仍存在如下不足：（1）双排钢板桩施工后，占地范围过大，使土地有效利用率低；（2）H型钢设置在两排钢板桩中间通过扣件连接，施工难度较大。钢板桩打桩过程两排桩位置必须等间距施工，且不得发生少许偏位，否则H型钢无法插入两侧的钢板桩内。

专利申请号为CN201610481147.6 的发明专利申请公开了一种工字型复合钢板桩，包括拉森钢板桩和工字钢。工字钢的一侧翼缘连接在拉森钢板桩凹面的腹板上。本发明虽具有可快速施工和止水效果好的优点，又具有抗变形能力好的优点，但仍存在如下不足：（1）工字钢连接在拉森钢板桩腹部，增加了钢板桩的腹部刚度，但拉森钢板桩扣件接口刚度并未增加，则该支护结构薄弱环节并未解决；（2）一排钢板桩，只能形成一道止水作用，基坑开挖后，渗漏水情况较严重。

因此，改进现有的刚结构支护桩，使其结构简单、节约建筑用地，且止水效果好的支护桩，已经是一个值得研究的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种结构简单、节约建筑用地，且止水效果好的，特别适用于中小地下停车库，能在场地狭小的施工环境中进行操作的组合钢结构支护桩及其施工方法。

本发明的目的是这样实现的：

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；

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；

所述的H型钢桩的两翼设置的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；

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，方便连接；

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；

所述U型钢桩3的高度小于H型钢桩1宽度的0.4倍；

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；

一种组合钢结构支护桩的施工方法，包括以下步骤：（一）、是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。