工字型鋼板樁及其結合牆的製作方法
2023-06-21 11:31:26
專利名稱：工字型鋼板樁及其結合牆的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適合於土木、水利和市政工程等的圍護結構技術，尤 其是涉及一種高截面模量的工字型鋼板樁及其結合牆。
技術背景
隨著國民經濟的不斷發展，建設規模也日漸增大，如大型的地下建築、 港口碼頭岸牆及基礎、大型的跨河大橋基礎、河道護岸的整治等，這些建築物 在施工時，需對自身或四周建築物的基礎實施圍護。在多種圍護結構中，由於 鋼板樁具有材質穩定、質量可靠、可反覆使用、環保無汙染、降低工程造價等 優點得到人們的青睞。對鋼板樁及其結合牆的要求是高剛性牆體、優良的隔 水性、易插打、易拆除和能反覆使用。目前常用的鋼板樁及其結合牆，如中 國發明專利公報於2008年3月19日公開了公開號為CN101146960A ，專利申 請號為200680009749.6，名稱為"組合板樁牆"的發明專利，這種組合板樁牆 的目的是用於加強港口以及河流的堤岸，以支撐水壩，或架設碼頭駁岸等。其 由T型和雙T型梁之類的承載元件以及與承載元件直接連接的連接型材構成， 連接型材配備有與承載元件上的匹配鎖元件接合的鎖元件，相互接合的鎖元件 允許有小的相對運動，用來保證組合牆的豎直穩定性和防滲漏特性。又如中 國發明專利公報於2006年8月2日公開了公開號為CN1813108A，專利申請號 為200480018307.9 ，名稱為"鋼製的工字形板樁牆型材"的發明專利，這種型 材包括兩個翼緣部分，這兩個翼緣部分在中間通過一腹板連接，其在翼緣部上連接著做成杵頭形的連接尾段，杵頭形的連接尾段用來安裝連接鎖口件。這 些板樁牆型材通過連接鎖口件組成封閉壁，用來支承地勢躍變和用來固定施工 基坑和碼頭設施。這兩份公開的專利申請所採用的承載元件均為熱軌製造，為 製成這種杵頭形的連接尾段，需經粗軋、精軋等工序，昂貴的軋輥組花費是驚 人的，因此將鎖口的複雜形狀設置在連接型材上，由於連接型材兩側都有連接 縫，因此滲漏的機率增大了一倍。其鎖口的設計是一個大的問題，現有的鎖口 難以保證好的止水效果，鎖口能否止水是結合牆成敗優劣的標誌之一。其它形
式的鋼板樁如z型、u型等鋼板樁因與自身的截面模量相關，在抗側向土壓力、
抗水壓力、抗波浪力及抗傾覆的穩定性方面均尚有欠缺
實用新型內容
本實用新型的目的是針對現有技術不足之處而提供一種適宜於冷彎製作， 成本低的、保持高豎直穩定性(抗彎性能)及具有良好隔水性的工字型鋼板樁 及其結合牆。
本實用新型的目的是通過以下措施來實現 一種工字型鋼板樁及其結合牆， 包括構成工字型鋼板樁本體的工字部，若干中間輔樁，其特徵是所述工字部 的翼板兩端緣設有鎖口，其一端緣鎖口開口向外呈四折彎，其另一端緣鎖口開 口向內呈二折彎，所述中間輔樁兩端緣有與之相應的開口向外呈四折彎鎖口及 開口向內呈二折彎鎖口 ，鋼板樁與中間輔樁或中間輔樁與中間輔樁之間的連接 藉助於開口向內呈二折彎鎖口與開口向外呈四折彎鎖口連接。
所述工字部的一個翼板兩端緣設有鎖口 ，其一端緣鎖口開口向外呈四折彎， 另 一端緣鎖口開口向內呈二折彎。
所述工字部的兩個翼板兩端緣設有鎖口 ，其同向端緣的鎖口開口向外呈四折彎，相反端緣的鎖口開口向內呈二折彎。
所述工字部的兩個翼板兩端緣設有鎖口 ，其同向一翼板的端緣鎖口開口向 外呈四折彎，另一翼板端緣鎖口開口向內呈二折彎。
所述中間輔樁為z型鋼板樁。
所述中間輔樁為本體為工字部的鋼板樁。
所述中間輔樁為Q型鋼板樁。
與現有技術相比，由於採用了本實用新型提出的工字型鋼板樁及其結合牆， 鋼板樁的本體工字部兩翼板的端緣設有鎖口，鋼板樁與中間輔樁或為Z型或為 Q型或為工字型鋼板樁的連接組成結合牆，可根據現場的情況組織變換，大大 提高了結合牆的抗側向土壓力、抗水壓力、抗波浪力及抗傾覆的穩定性。本實 用新型的鎖口由開口向外呈四折彎及開口向內呈二折彎的鎖口組成，其接合處 形成迷宮式密封，進一步提高了隔水性。本實用新型結構合理、鎖口設計有效、 施工性好，取得了積極的效果和長足的進步。
圖1是本實用新型提出的一個實施例鋼板樁及鎖口的示意圖。
圖2是本實用新型提出的另一個實施例鋼板樁及鎖口的示意圖。
圖3是本實用新型提出的第三個實施例鋼板樁及鎖口的示意圖。
圖4是圖1實施例鋼板樁與Z型輔樁連接結合牆的示意圖。
圖5是圖1實施例鋼板樁與Q型輔樁連接結合牆的示意圖。
圖6是圖2實施例鋼板樁與工字型輔樁連接形成雙排結合牆的示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖對具體實施方式
作詳細說明
在圖1所示本實用新型的一個實施例中， 一種鋼板樁及其結合牆，包括構 成鋼板樁本體的工字部，若干中間輔樁，所述工字部的翼板l兩端緣設有鎖口， 其一端緣鎖口開口向外呈四折彎ll，其另一端緣鎖口開口向內呈二折彎12。圖 2給出了本實用新型提出的另一個實施例鋼板樁及鎖口的示意圖。工字部的兩個 翼板兩端緣設有鎖口，其同向端緣的鎖口開口向外呈四折彎，相反端緣的鎖口 開口向內呈二折彎。也可以採取圖3這樣的措施工字部的兩個翼板兩端緣設 有鎖口，其同向一翼板的端緣鎖口開口向外呈四折彎，另一翼板端緣鎖口開口 向內呈二折彎。圖2及圖3這種形式的優點是可形成如圖6所示的工字型鋼與 工字型鋼相連接的雙排結合牆的示意圖。進一步增強結合牆的抗風力、抗水流 力、抗波浪力及抗傾覆的穩定性。
圖4、圖5給出了工字型鋼板樁與不同的中間輔樁連接的示意圖。所述中間 Z型13或Q型14輔樁兩端緣有與之相應的開口向外呈四折彎鎖口及開口向內呈 二折彎鎖口 ，鋼板樁與中間輔樁或中間輔樁與中間輔樁之間的連接藉助於開口 向內呈二折彎鎖口與開口向外呈四折彎鎖口連接。
本實用新型鋼板樁利用工字型鋼能過承受更大的側向水平力(更高抗彎截 面係數，鋼板樁的抗彎截面係數最大只有5000cm3/m)和鋼板樁良好止水效果， 通過在工字型翼緣採用冷彎製成的鎖口形成工字型鋼板樁(通過採用不同寬度， 高度和厚度的翼緣型材和不同厚度、高度的腹板，該產品的抗彎截面係數可以 達到20000cmVm)，可以使該產品自身擁有更高的抗彎截面係數，同時通過鎖口
的連接，能夠形成一道封閉式的擋水和擋土牆。
圖4 6給出了鋼板樁與中間輔樁組成的不同形式的結合牆。接合不同的實際工程靈活選擇。由於實際工程中不同結構所需要的截面係數不一樣，我們就 可以採用不同形式的結合牆，例如使用工字型鋼板樁作為主樁承受水平力，中
間填充"Z、 Q型"等鋼板樁作為傳力、止水、止水構件形成板樁牆系統，根據 結構側面承受的土、水壓力形成的彎曲荷載，通過調節工字型鋼板樁和中間填 充單元的形式和個數，形成不同的抗彎截面係數，達到實際工程所需要的最經 濟的抗彎截面係數，這樣就會使工程造價大大減少。由於採用更高截面係數的 板樁牆系統，即提高了牆體的抵抗變形的能力，在實際中可以有效減少支護體 系的變形。
結合牆系統的慣性矩計算公式如下-
J系統=1鵬板樁+1輔柱 (cm4) ① 結合牆系統單位長度的慣性矩和截面係數
I系統,米=整:柱統寬輔lb (cm4/m) ②
W系統/米="^^h型板樁
,I 、
1 + 褲闢
、Ih型板被乂
/整個系統寬度b cm3/m
如果工字型板樁的慣性矩為270000cm4,截面係數為7000cm3，寬度為0.5 米，中間填充樁的慣性矩為21000cm4，截面係數為1300cm3,寬度為0.75米， 計算得整個體系的寬度為1.25米，系統每米的慣性矩和截面係數分別為 232800cm4/m、 6036cm3/m。若中間填充樁慣性矩為56688cm4，截面係數為 2000cm3，寬度為L37米，通過計算得整個體系的寬度為1.87米，系統每米的 慣性矩和截面係數分別為174699cm4/m、 4529cm3/m。故可以採用不同的工字板 樁和不同的輔樁結合形成工程所需的抗彎截面係數。
採用相同的土質情況和計算工況，對於一個10深的基坑，設置三道支撐，採用我們的工字型板樁、現行的SMW工法和一般的鋼板樁分別進行了計算採 用我們的產品，基坑變形為23.9mm，而採用SMW工法的基坑變形為44.8mm， 採用一般的鋼板樁的基坑變形為63.2mm。
本實用新型的鎖口採用迷宮式的結構，進一步提高了隔水性，鎖口的滲漏 算如下
式中
qZ:在高度Z處單位長度鋼板樁鎖口的流量(m3/秒/m) APZ:在高度Z處的壓力差(千帕) P:鎖口的阻漏率(m/s)，通過試驗取得
水的容重(kN/m3) 最大壓強為
AP鵬=ywH ⑤
其中工字為基坑挖掘深度
則總的通過一個鎖口的流量為
其中工字為從基坑底到不透水層的深度
本實用新型的鎖口經驗算能有效減少滲水問題，我們產品的阻漏率 /^10-7m/See,相當於不透水土體。
關於鎖口的強度經計算，已完全達到預期的值10mm厚度鎖口脫開所需的 拉力為106.02 KN，鎖口的抗拉強度實測值為125.37KN。從鋼板樁及其結合牆的整體剛性及隔水性來看，本實用新型取得了積極的 效果和長足的進步。
本實用新型鋼板樁的結構形式完全適於冷彎製作，可以省去熱軋製作所需 的昂貴的軋輥機組，節省生產成本，有相當好的性價比。
上面結合附圖描述了本實用新型的一個實施方式，實施例給出的結構並不 構成對本實用新型的限制，可根據實際生產需要，確定所需中間輔樁的個數及 形式，凡採用等同替換或等效變換的形式所獲得的技術方案，均落在本專利的 保護範圍之內。
權利要求1.一種工字型鋼板樁及其結合牆，包括構成工字型鋼板樁本體的工字部，若干中間輔樁，其特徵是所述工字部的翼板兩端緣設有鎖口，其一端緣鎖口開口向外呈四折彎，其另一端緣鎖口開口向內呈二折彎，所述中間輔樁兩端緣有與之相應的開口向外呈四折彎鎖口及開口向內呈二折彎鎖口，鋼板樁與中間輔樁或中間輔樁與中間輔樁傳力件之間的連接藉助於開口向內呈二折彎鎖口與開口向外呈四折彎鎖口連接。
2. 如權利要求1所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述工字部 的一個翼板兩端緣設有鎖口，其一端緣鎖口開口向外呈四折彎，另一端緣鎖口 開口向內呈二折彎。
3. 如權利要求1所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述工字部 的兩個翼板兩端緣設有鎖口，其同向端緣的鎖口開口向外呈四折彎，相反端緣 的鎖口開口向內呈二折彎。
4. 如權利要求1所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述工字部 的兩個翼板兩端緣設有鎖口，其同向一翼板的端緣鎖口開口向外呈四折彎，另 一翼板端緣鎖口開口向內呈二折彎。
5. 如權利要求1或2所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述中 間輔樁為Z型鋼板樁。
6. 如權利要求1或2所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述中 間輔樁為本體為工字部的鋼板樁。
7. 如權利要求1或2所述的工字型鋼板樁及其結合牆，其特徵是所述中 間輔樁為Q型鋼板樁。
專利摘要本實用新型涉及一種高截面模量的工字型鋼板樁及其結合牆。其含工字型鋼板樁本體的工字部，若干中間輔樁。所述工字部的翼板兩端緣設有鎖口，其一端緣鎖口開口向外呈四折彎，其另一端緣鎖口開口向內呈二折彎，鋼板樁與中間輔樁或中間輔樁與中間輔樁之間的連接藉助於開口向內呈二折彎鎖口與開口向外呈四折彎鎖口連接。本實用新型提出的工字型鋼板樁及其結合牆，鋼板樁的翼板的端緣設有鎖口，鋼板樁與中間輔樁或為Z型或為Ω型或為工字型鋼板樁的連接組成結合牆，可根據現場的情況組織變換，大大提高了結合牆的抗側向土壓力、抗水壓力、抗波浪力及抗傾覆的穩定性。本實用新型的鎖口其接合處形成迷宮式密封，進一步提高了隔水性。本實用新型結構合理、鎖口設計有效、施工性好，取得了積極的效果和長足的進步。
文檔編號E02D29/02GK201292526SQ20082015159
公開日2009年8月19日 申請日期2008年8月1日 優先權日2008年8月1日
發明者吳建勳, 姚明洲, 東 安, 彭金順, 徐麗麗, 李向陽, 王國豪, 源 薛, 趙江偉 申請人:歐領特(上海)鋼板樁租賃有限公司