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原文传递一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构及其施工方法

专利名称：	一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构及其施工方法
摘要：	本发明公开了一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构及其施工方法，该结构包括拉森钢板段和预应力钢束，每个拉森钢板段包括多个沉降的拉森钢板和设置在拉森钢板开挖侧的加固机构，所述加固机构包括工字钢部件、钢垫板和托架；该方法包括以下步骤：一、施工准备及拉森钢板的堆存；二、拉森钢板的沉桩；三、预应力孔的钻设；四、预应力钢束的穿设；五、加固机构施工；六、预应力钢绞线的张拉、注浆及封锚；七、多次重复步骤三至步骤六，进行多次土方开挖，完成多道预应力钢束的安装。本发明拉森钢板不需要内钢撑，利用预应力钢束加固土体、消除土体抗滑移、控制土体变形和位移，提高了钢板桩强度、刚度和稳定性。
专利类型：	发明专利
申请人：	陕西建工集团股份有限公司
发明人：	姚格梅;王易安;马小瑞;孙一豪;关桦;焦岩
专利状态：	有效
申请日期：	1900-01-20T00:00:00+0805
发布日期：	1900-01-20T17:00:00+0805
申请号：	CN201911415213.X
公开号：	CN111021368A
代理机构：	西安创知专利事务所
代理人：	谭文琰
分类号：	E02D17/04;E02D5/04;E02D5/06;E02D5/16;E02D7/20;E;E02;E02D;E02D17;E02D5;E02D7;E02D17/04;E02D5/04;E02D5/06;E02D5/16;E02D7/20
申请人地址：	710003 陕西省西安市莲湖区北大街199号
主权项：	1.一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构，其特征在于，包括多个拉森钢板段和设置在多个拉森钢板段上的预应力钢束，每个拉森钢板段包括多个拉森钢板和设置在拉森钢板开挖侧的加固机构，多个拉森钢板分别为第1个拉森钢板(7-1)、第2个拉森钢板(7-2)、第3个拉森钢板(7-3)、第4个拉森钢板(7-4)、第5个拉森钢板(7-5)、第6个拉森钢板(7-6)和第7个拉森钢板(7-7)，所述第7个拉森钢板(7-7)的顶部低于第6个拉森钢板(7-6)的顶部；所述加固机构包括设置在多个拉森钢板的开挖侧的工字钢部件、沿所述工字钢部件远离拉森钢板的一侧设置的钢垫板(13)和设置在所述工字钢部件的底部的托架，所述工字钢部件包括由上至下依次布设的第一工字钢(11)和第二工字钢(12)，所述预应力钢束包括沿多个拉森钢板段长度布设的多道预应力钢束，每道所述预应力钢束包括沿多个拉森钢板段延伸布设的预应力钢束(10),所述第1个拉森钢板(7-1)、第2个拉森钢板(7-2)、第3个拉森钢板(7-3)、第4个拉森钢板(7-4)、第5个拉森钢板(7-5)、第6个拉森钢板(7-6)和第7个拉森钢板(7-7)均伸入待施工区域。 2.按照权利要求1所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构，其特征在于：所述第7个沉降的拉森钢板(7-7)的顶部低于第6个沉降的拉森钢板(7-6)的顶部的高度为0.8m～2m，所述托架的数量为多个，多个所述托架沿第二工字钢(12)的长度方向布设，且所述托架包括支撑在第二工字钢(12)底部的水平板(14-1)和连接于水平板(14-1)与拉森钢板之间的倾斜连接板(14-2)。 3.按照权利要求1所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩结构，其特征在于：所述预应力钢束(10)包括套管(2)、多根穿设在套管(2)内的应力钢绞线(3)和穿设应力钢绞线(3)固定端的定位盘(1)，所述应力钢绞线(3)的张拉端伸出第一工字钢(11)和第二工字钢(12)，在所述应力钢绞线(3)的张拉端设置锚具垫板(8)与锚具(9)，所述定位盘(1)沿圆周方向设置有多个供应力钢绞线(3)穿设的安装孔(1-2)，所述定位盘(1)的中心设置有供钻杆(4)穿设的环安装孔(1-1)。 4.一种拉森钢板和预应力钢束复合桩的施工方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、施工准备及拉森钢板的堆存：步骤101、将多个拉森钢板的咬口处涂抹黄油；步骤102、对多个拉森钢板采用两点吊运，形成多个拉森钢板堆存组；步骤103、按拉森钢板计图纸，在拉森钢板待施工区域进行测量放线，得到拉森钢板中心控制线，采用钢卷尺沿拉森钢板中心控制线长度方向标记各个拉森钢板安装区域；步骤104、采用全站仪对拉森钢板待施工区域的自然标高进行测量，得到自然标高，并记作Hz；根据公式hs＝hl-(Hsj-Hz)，得到拉森钢板的沉桩深度hs；其中，hl表示拉森钢板的长度，Hsj表示设计标高，0.2m≤Hsj-Hz≤0.3m；步骤105、沿拉森钢板中心控制线两侧设置两个导向架槽钢；其中，两个所述导向架槽钢支架之间的间距等于两个拉森钢板的最大厚度之和，所述导向架槽钢沿拉森钢板中心控制线长度方向布设；步骤二、拉森钢板的沉桩：步骤201、各个拉森钢板安装区域按照施工先后顺序划分为多个拉森钢板段，每个所述拉森钢板段包括七个拉森钢板安装区域，且七个拉森钢板安装区域依次标记为第1个拉森钢板安装区域、第2个拉森钢板安装区域、...、第i个拉森钢板安装区域、...、第n个拉森钢板安装区域；其中，i为正整数，且1≤i≤n，n＝7；步骤202、采用履带式液压打桩机对多个所述拉森钢板段的沉桩施工均相同，则对任一个所述拉森钢板段进行沉桩的施工过程如下：当前所沉桩的区域为第i个拉森钢板安装区域，其中，当i的取值为1、2、3、4和5时，第i个拉森钢板安装区域的沉桩过程如下：步骤2021、采用履带式液压打桩机将拉森钢板插到第i个拉森钢板安装区域中，直至待施工的拉森钢板插入拉森钢板待施工区域内的高度等于拉森钢板的沉桩深度hs，完成第i个拉森钢板安装区域的沉桩；其中，插入第i个拉森钢板安装区域内的拉森钢板记作第i个沉降的拉森钢板；步骤2022、采用履带式液压打桩机将拉森钢板插到第i+1个拉森钢板安装区域中，直至待施工的拉森钢板插入拉森钢板待施工区域内的高度等于拉森钢板的沉桩深度hs，完成第i+1个拉森钢板安装区域的沉桩；其中，插入第i+1个拉森钢板安装区域内的拉森钢板记作第i+1个沉降的拉森钢板，第i+1个沉降的拉森钢板和第i个沉降的拉森钢板之间为咬口连接；步骤2023、多次重复步骤2021和步骤2022，直至完成第n-1个拉森钢板安装区域的沉桩；其中，第1个沉降的拉森钢板(7-1)、第2个沉降的拉森钢板(7-2)、...、第i个沉降的拉森钢板、...、第n-1个沉降的拉森钢板的顶部均齐平；步骤2024、采用履带式液压打桩机将拉森钢板插到第n个拉森钢板安装区域中，直至待施工的拉森钢板全部插入拉森钢板待施工区域内，完成第n个拉森钢板安装区域的沉桩；其中，插入第n个拉森钢板安装区域内的拉森钢板记作第n个沉降的拉森钢板，所述第n个沉降的拉森钢板的顶部低于第n-1个沉降的拉森钢板的顶部的高度为0.8m～2m，且第n个沉降的拉森钢板的底部低于第n-1个沉降的拉森钢板的底部；步骤203、多次重复步骤202，完成多个拉森钢板段的沉桩；步骤三、预应力孔的钻设：步骤301、在拉森钢板安装区域内侧土方开挖，形成初步沉降区域；其中，初步沉降区域距离拉森钢板的水平间距为2m～4m，初步沉降区域的表面低于第n个沉降的拉森钢板的顶部的高度为0.1m～0.5m；步骤302、在形成初步沉降区域的过程中，在第n个沉降的拉森钢板的上部形成开挖截面，并在开挖截面的中心位置设置钻孔点；其中，每个拉森钢板段设置有一个钻孔点，多个拉森钢板段分别具有多个钻孔点，按照施工先后顺序标记为第1个钻孔点、第2个钻孔点、...、第j个钻孔点、...、第m个钻孔点；其中，j和m均为正整数，且1≤j≤m，m表示钻孔点总数，且m>3；步骤303、采用钻杆(4)在m个钻孔点分别边钻孔边注浆，形成预应力孔；其中，钻孔注浆泵压力值12MPa～14MPa，预应力孔由拉森钢板顶部至拉森钢板底部逐渐倾斜布设，预应力孔与水平面的夹角为20°～25°；步骤四、预应力钢束的穿设：在m个钻孔点安装预应力钢束(10)的施工过程均相同，则在第j个钻孔点安装预应力钢束(10)的施工过程如下：步骤401、将多根预应力钢绞线(3)套装在套管(2)内，且多根预应力钢绞线(3)的固定端套设在定位盘(1)的安装孔(1-2)内，形成预应力钢束(10)；步骤402、将钻杆(4)靠近喷浆孔(5)的钻头端部安装转动轴承(6)，并将钻杆(4)伸出转动轴承(6)的端部安装在定位盘(1)的内环安装孔(1-1)中；其中，转动轴承(6)的外侧面直径大于定位盘(1)的内侧面直径，且转动轴承(6)与定位盘(1)相贴合，多根预应力钢绞线(3)沿钻杆(4)外圆周均布；步骤403、将钻杆(4)与钻机连接，并将钻杆(4)靠近喷浆孔(5)的钻头端伸入第j个钻孔点的预应力孔，采用钻机通过钻杆(4)钻进带动预应力钢束(10)钻进；步骤404、直至钻杆(4)和预应力钢束(10)的钻进长度等于设计长度停止钻进，完成预应力钢束(10)的穿设；步骤405、通过钻杆(4)的喷浆孔(5)边向预应力钢束(10)注入水泥浆，同时钻杆(4)边退出预应力钢束(10)；其中，钻杆(4)的喷浆孔(5)向预应力钢束(10)注入水泥浆时形成预应力钢束(10)的锚固段；步骤406、在钻杆(4)的钻头端退出的过程中，当预应力钢束(10)的锚固段等于预应力钢束(10)的锚固端设定长度时，停止注入水泥浆，完成在第j个钻孔点预应力钢束(10)的穿设；步骤407、多次重复步骤401至步骤406，完成第m个钻孔点的预应力孔安装预应力钢束(10)；步骤五、加固机构施工：步骤501、在多个沉降的拉森钢板的开挖侧由上至下依次焊接第一工字钢(11)和第二工字钢(12)；其中，第一工字钢(11)和第二工字钢(12)分别位于所述预应力钢束(10)伸出端的上下两侧，且预应力钢束(10)伸出第一工字钢(11)和第二工字钢(12)；步骤502、在第一工字钢(11)和第二工字钢(12)远离拉森钢板的一侧架设钢垫板(13)；其中，钢垫板(13)的数量为多个，多个所述钢垫板(13)沿第一工字钢(11)和第二工字钢(12)的长度方向布设，且钢垫板(13)位于相邻两个拉森钢板的咬口连接处；步骤503、在第二工字钢(12)的底部架设托架；其中，所述托架的数量为多个，多个所述托架沿第二工字钢(12)的长度方向布设，且所述托架包括支撑在第二工字钢(12)底部的水平板(14-1)和连接与水平板(14-1)与拉森钢板之间的倾斜连接板(14-2)；步骤六、预应力钢绞线的张拉、注浆及封锚：步骤601、直至预应力钢束(10)的锚固段的强度达到设计强度的75％，对预应力钢束(10)进行张拉；步骤602、张拉完毕后，通过钻杆(4)的喷浆孔(5)边向预应力钢束(10)继续注入水泥浆，钻杆(4)边退出预应力钢束(10)，直至钻杆(4)的钻头端完全退出预应力钢束(10)孔，停止注入水泥浆；步骤603、切除预应力钢束(10)的张拉端穿出锚具(9)的伸出端，以使预应力钢束(10)的张拉端穿出锚具(9)的伸出端的长度为2cm～2.5cm；步骤604、对预应力钢束(10)的张拉端的锚具垫板(8)和锚具(9)进行封锚处理；步骤七、多次重复步骤三至步骤六，进行多次土方开挖，完成多道预应力钢束(10)的安装。 5.按照权利要求4所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩施工方法，其特征在于：所述预应力钢束(10)的锚固端设定长度为预应力钢束(10)总长的50％～62％。 6.按照权利要求4所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩的施工方法，其特征在于：步骤102中每个所述拉森钢板堆存组的高度不超过2m，所述拉森钢板堆存组包括由下至上依次布设的多个拉森钢板层，每个所述拉森钢板层中拉森钢板的数量不超过5根，所述拉森钢板层中相邻两个拉森钢板之间呈平行布设，且所述拉森钢板层中相邻两个拉森钢板之间的间距为5cm～10m，上下相邻两个拉森钢板层之间设置有多个垫枕木，多个垫枕木沿拉森钢板长度方向布设，相邻两个垫枕木的间距为3m～4m。 7.按照权利要求4所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩的施工方法，其特征在于：步骤403中所述钻杆(4)由上至下逐渐向下倾斜钻进，钻杆(4)钻进时的旋转速度为20r/min～30r/min；步骤404中钻杆(4)和预应力钢束(10)与第n个沉降的拉森钢板顶面所在水平面的夹角为20°～25°；步骤405中钻杆(4)的退出速度为0.5m/min～0.6m/min；步骤405中水泥浆的水灰比为0.75～0.8，水泥浆的注浆压力为20MPa～25MPa。 8.按照权利要求4所述的一种拉森钢板和预应力钢束复合桩的施工方法，其特征在于：步骤601中在预应力钢束(10)伸出第一工字钢(11)和第二工字钢(12)的张拉端安装锚具垫板(8)和锚具(9)，通过锚具垫板(8)和锚具(9)对预应力钢束(10)的张拉端进行第一次张拉，且当施加0.2Qy张拉力大于3min时，完成第一次张拉；再次施加0.2Qy～1.1Qy张拉力，进行第二次张拉，且当施加1.1Qy张拉力稳定5min～10min时，完成第二次张拉；其中，Qky为张拉控制应力设计值。
所属类别：	发明专利