一种可回收多点封闭式可控注浆型钢斜桩的制作方法

1.本发明涉及土木工程领域，尤其涉及一种基坑工程中的注浆型钢斜桩。


背景技术：

2.采用板式支护结构的基坑中，通常需要设置一定的支撑系统以保证支护结构的安全。支撑系统通常可分为设置于围护墙内侧的内支撑系统及设置于围护墙外侧的锚杆系统两大类。相比于锚杆系统，内支撑系统具有支撑刚度大、控制基坑变形能力强且不侵入周围地下空间以外形成障碍物等优点，具有广阔的应用前景。内支撑系统根据支撑结构体系形式可分为平面支撑体系和竖向斜撑体系。采用竖向斜撑体系的工程，基坑施工过程中需先留土护坡，待先行施工底板浇筑完成并达到设计强度后，架设斜抛撑。斜抛撑安装时一端通过牛腿抵靠在基础底板上，另一端抵靠在围护体系的围檩上，斜抛撑架设完成后开挖留土并施工留土区域底板及换撑。待底板及换撑达到设计强度后，拆除斜抛撑，继续施工上部结构；或待地下室结构施工完成并达到设计强度后，拆除斜抛撑。传统斜抛撑施工过程中底板需分区浇筑，基础底板需额外设置后浇带，增大底板渗水的风险；坑边留土护坡土方二次开挖，土方沿坑边掏挖，挖土效率低，且坑边施工荷载会导致支护结构和侧壁土层会产生较大的变形，从而影响到基坑工程的安全。
3.目前部分工程斜撑采用端部封闭的钢管或预制砼方桩作为受力构件。端部封闭的钢管斜撑采用振动的方式施工到位；由于端部封闭，这种桩属于挤土桩，对周边环境会产生不利的影响；另外沉桩完成后再采用预埋注浆管开发式样注浆，注浆量无法定量控制，注浆浆液分布范围无法确定，注浆加固效果具有较大的不确定性。预制砼方桩斜撑采用静压的方式施工到位，属于挤土桩，同样会对周边环境会产生较大的不利的影响，且预制砼方桩斜撑穿越底板区段止水钢板设置困难，增大结构底板渗水的风险。


技术实现要素：

4.为解决上述技术问题，本发明提供了一种可回收多点封闭式可控注浆型钢斜桩，该斜桩作为承受水平支撑结构可有效降低施工难度、缩短施工周期、降低施工成本、减小挤土、注浆量可控、保护环境。
5.技术方案为：一种可回收多点封闭式可控注浆型钢斜桩包括h型钢、注浆管、封闭注浆腔、端板和挡土板；h型钢为桩身，注浆管分别沿h型钢的腹板两侧通长布置；封闭注浆腔成对布置在腹板的左右两侧形成封闭注浆腔组，封闭注浆腔组沿h型钢长度方向间隔布置；各封闭注浆腔分别与注浆管连接；封闭注浆腔组的左右外侧分别设有端板，端板包括下端板和上端板，上端板的顶角分别与h型钢的两翼缘内侧铰接，使上端板能以顶角铰接点的连线为轴向上翻起；下端板的底角分别与h型钢的两翼缘内侧铰接，使下端板能以底角铰接点的连线为轴向下翻落；挡土板固定在封闭注浆腔的下方，且嵌入腹板与下端板的底边之间。
6.基于上述技术特征：封闭注浆腔组位于基坑开挖面标高以下布置。即封闭注浆腔、
下端板、上端板、桩尖挡土板和非桩尖挡土板均位于基坑开挖面标高以下。
7.基于上述技术特征：封闭注浆腔组等距离间隔布置或非等距离间隔布置。
8.基于上述技术特征：注浆管对称设置在h型钢的腹板和翼缘交界处。
9.基于上述技术特征：封闭注浆腔为弹性腔壁或非弹性腔壁。封闭注浆腔材料可采用弹性材料或无弹性材料。
10.基于上述技术特征：挡土板包括桩尖挡土板和非桩尖挡土板；非桩尖挡土板的截面为矩形，比腹板短，避开注浆管布置；桩尖挡土板的截面为梯形，与腹板等长。
11.基于上述技术特征：h型钢穿越地下室底板区域设置有方钢管，以便于h型钢施工完成后拔出回收，方钢管套在h型钢外，方钢管外侧设置止水钢板；止水钢板围绕方钢管外侧水平布置。
12.本发明的有益效果为：本发明通过在h型钢腹板两侧增设多组封闭注浆腔，有效提高h型钢位于基坑开挖面以下作为斜桩区段的承载力；对于设置竖向斜撑的基坑工程，本技术可以减少基础底板额外后浇带的设置、提高挖土效率并降低坑边施工荷载对支护结构的不利影响。h型钢作为斜桩区段设置封闭注浆腔，其余区段不设置封闭注浆腔。h型钢安装完成后，通过向设置在h型钢腹板两侧的多点封闭注浆腔内注浆，可有效提高单桩承载力，有效保证斜桩的施工质量。
13.与采用桩端封闭圆形钢管桩或预制砼方桩作为斜撑的方案相比，h型钢截面面积小，沉桩阻力小，施工方便；挤土效应小，有利于周边环境保护；相较于开放式注浆，封闭注浆腔注浆量可控，加固范围固定，加固效果可控；通过在h型钢穿越底板区段设置方钢管，保证施工完成后型钢斜桩可拔出回收，可有效降低成本。本工艺对行业进步和节能减排具有推动作用。
附图说明
14.图1为未注入浆液前多点封闭式可控注浆型钢斜桩结构平面示意图。
15.图2为未注入浆液前多点封闭式可控注浆型钢斜桩结构三维示意图。
16.图3为注浆后多点封闭式可控注浆型钢斜桩结构平面示意图。
17.图4为注浆后多点封闭式可控注浆型钢斜桩结构三维示意图。
18.图5为未注入浆液前多点封闭式可控注浆型钢斜桩横断面示意图，图1的a-a剖面图。
19.图6为注浆后多点封闭式可控注浆型钢斜桩横断面示意图，图3的b-b剖面图。
20.图7为型钢斜桩穿越底板区域横断面示意图，图3的c-c剖面图。
21.图8为未注入浆液前多点封闭式可控注浆型钢斜桩中间段注浆结构三维拆解图。
22.图9为未注入浆液前多点封闭式可控注浆型钢斜桩桩尖段注浆结构三维拆解图。
23.图中标号为：h型钢1；注浆管2；封闭注浆腔3；下端板4；上端板5；桩尖挡土板6；非桩尖挡土板7；方钢管8；止水钢板9；基坑开挖面标高10；地下室底板11；顶部注浆口12。
具体实施方式
24.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。
25.如图1至图2所示，可回收多点封闭式可控注浆型钢斜桩包括h型钢1、注浆管2、封闭注浆腔3、端板和挡土板。h型钢1为桩身。注浆管2分别沿所述h型钢1的腹板两侧通长布置，注浆管2可对撑地设置在h型钢腹板及翼缘交界处，注浆管2长度按照实际需求设置。成对设置的封闭注浆腔3布置在腹板的左右两侧形成封闭注浆腔组，封闭注浆腔组沿所述h型钢1长度方向间隔布置；封闭注浆腔组可沿h型钢1等间距或非等间距设置。封闭注浆腔3材料可采用弹性材料或无弹性材料；封闭注浆腔3的尺寸、形状及材料根据实际工程需要选择。
26.各封闭注浆腔3分别与注浆管2连接；封闭注浆腔组的左右外侧分别设有端板，端板包括下端板4和上端板5。注浆后上端板5和下端板4可打开。
27.如图8和图9所示，挡土板固定在封闭注浆腔3的下方，且嵌入h型钢1的腹板与下端板4底边之间。挡土板包括桩尖挡土板6及非桩尖挡土板7。桩尖挡土板6、非桩尖挡土板7与h型钢1焊接连接。如图8所示，非桩尖挡土板7的截面为矩形，比腹板短，避开注浆管2布置。如图9所示，桩尖挡土板6与腹板等长，其截面为梯形，类似楔形体，有利于斜桩打入土内。
28.斜桩施工前拼装完成，而后采用静压或振动的方式将斜桩打入指定位置；封闭注浆腔3、下端板4、上端板5、桩尖挡土板6、非桩尖挡土板7均位于基坑开挖面标高10以下。
29.如图3及图4所示，注浆管2的顶部注浆口12连接注浆泵，可回收多点封闭式可控注浆型钢斜桩安装完成后利用注浆泵向封闭注浆腔3内注浆，注浆需保证足够注浆压力，确保封闭注浆腔3充分膨胀、下端板4及上端板5充分打开。
30.如图3、图4和图7所示，h型钢1穿越地下室底板11区域设置有方钢管8，方钢管8套在h型钢1外，方钢管8外侧设置止水钢板9；止水钢板9围绕所述方钢管8外侧水平布置。
31.如图1至图6所示，注浆前封闭注浆腔3设置在h型钢1腹板两侧；下端板4、上端板5及桩尖挡土板6、非桩尖挡土板7用来保护封闭注浆腔3，以免封闭注浆腔3在桩基施工过程中发生破坏；上端板5的顶角分别与h型钢1的两翼缘内侧铰接，使所述上端板5能以顶角铰接点的连线为轴向上翻起；下端板4的底角分别与h型钢1的两翼缘内侧铰接，使所述下端板4能以底角铰接点的连线为轴向下翻落。下端板4、上端板5可围绕铰接点自由旋转，以便注浆后打开。注浆后对称设置在h型钢1腹板两侧的封闭注浆腔3充分膨胀，下端板4、上端板5完全打开。采用封闭式注浆量可以严格控制，注浆影响范围固定，注浆效果好。下端板4、上端板5、桩尖挡土板6或非桩尖挡土板7设置可根据实际工程需要灵活设置。
32.作为斜撑时，围檩传递而来的斜向荷载首先传递至h型钢1，随后传至h型钢1作为斜桩区段，经由h型钢1、封闭注浆腔3、下端板4及上端板5传至下部土层中。封闭注浆腔3、下端板4及上端板5的设置，保证了荷载传递的顺利进行，有效提高了单桩承载力。
33.本方案的优点是：h型钢安装完成后，通过向设置在h型钢腹板两侧的多点封闭注浆腔内注浆，可有效提高单桩承载力，有效保证斜桩施工质量；对于设置竖向斜撑的基坑工程，本技术可以减少基础底板额外后浇带的设置、提高挖土效率并降低坑边施工荷载对支护结构的不利影响；与采用桩端封闭圆形钢管桩或预制砼方桩作为斜撑的方案相比，h型钢截面面积小，沉桩阻力小，施工方便；挤土效应小，有利于周边环境保护；相较于开放式注浆，封闭注浆腔注浆量可控，加固范围固定，加固效果可控；通过在h型钢穿越底板区段设置方钢管，保证施工完成后型钢斜桩可拔出回收，可有效降低成本。
34.本发明在现有支护技术的基础上进行了创新，降低了施工成本，减少了材料的浪
费，使得相关技术朝着先进、安全、经济、绿色的方向迈了一步。
35.以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。