一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩及施工方法

本发明涉及钢板桩支护结构设计与施工，具体涉及一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩及施工方法。

背景技术：

1、钢板桩是一种利用两侧自由组合联动装置构成连续紧密钢结构体的基坑支护桩形式，以其具有施工效率高、承载能力强、止水效果好、可重复利用等诸多方面的优越性能，而在道路管道、排水井坑、电梯井坑等基坑支护工程中得到广泛应用。统计分析结果显示，目前全球钢板桩年消费量已经超过300万吨，其中亚洲地区年消费量高达100万吨以上。随着钢板桩在基坑支护工程中的推广应用，均质软土地层中桩体结构和施工方法日趋完善。然而，随着钢板桩逐渐被用于坚硬地层和软硬不均等复杂地层，钢板桩的结构刚度、打桩噪声、施工扰动等已经难以满足实际需求。因桩体承载力不足和地层过度扰动导致的工程问题已经成为制约钢板桩发展应用的重要因素。针对现有钢板桩结构和施工方法的缺陷和不足，提出一种可以降低打桩阻力和加固周围地层的钢板桩及施工方法尤为必要。

2、目前针对基坑支护钢板桩的研究大多集中于桩体稳定、水密性能、组合效应和可操作性等方面。例如，中国发明专利cn115045297a、cn115030201a和cn115341532a提出了一种淤泥质底层超深基坑开挖支护施工方法、一种生态钢板桩筑岛围堰结构和一种超长钢板桩三段式拉锚固定装置的安装施工方法，分别通过实时监测桩体变形、固定连接多道桩体和设计锚碇拉杆装置的方式提升钢板桩稳定性；再如，中国实用新型专利cn217734071u和cn217758898u提出了一种新型的组合钢管桩深水围堰和一种城市综合管廊止水帷幕装置，分别通过优化连接锁扣形式和增设止水帷幕装置强化钢板桩水密性能；再如，中国发明专利cn115369899a和cn115262582a分别采用水泥土搅拌桩结合钢板桩组合和钢板桩与搅拌桩组合的方式提升了基坑和围堰结构的承载稳定性能；再如，中国发明专利cn111576437a和cn115217091a提出了一种基坑装配式型钢支撑支护方法和一种水利施工用钢板桩施工方法，分别通过设计带螺纹开孔的h型钢结构和设置随施工进度移动的履带施工设备提升了钢板桩的可操作性和施工效率。

3、现有技术中，如专利申请cn113737796a提出了一种钢板桩高压水冲辅助打桩与拔桩同步注浆施工工法，以高压水冲来冲松土层，减少钢板桩的下沉阻力，在此过程中需要使用高压水泵辅助打桩，存在作业工序复杂且对地层扰动较大的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩及施工方法，能够解决现有技术中需要使用高压水泵辅助打桩，存在作业工序复杂且对地层扰动较大的问题。

2、为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

3、一方面，提供一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其包括：

4、钢板桩本体，其用于插打在设计位置；

5、第一输送通道，其设置在所述钢板桩本体上，用于在所述钢板桩本体插入的过程中同步输送土体软化剂至所述设计位置；

6、第二输送通道，其设置在所述钢板桩本体上，用于在所述钢板桩本体拔出的过程中同步输送浆液。

7、在上述技术方案的基础上，

8、在一些可选的方案中，所述钢板桩本体包括腹板和两块翼缘板，两块所述翼缘板间隔设置在所述腹板宽度方向上的两端，并位于所述腹板的一侧。

9、在一些可选的方案中，所述腹板与其中一所述翼缘板的连接处设有第一隔板，所述第一隔板与所述腹板和翼缘板连接，围成横截面为三角形的所述第一输送通道。

10、在一些可选的方案中，所述腹板和翼缘板的下部均设有多个与所述第一输送通道连通的第一喷孔。

11、在一些可选的方案中，所述腹板与其中一所述翼缘板的连接处设有第二隔板，所述第二隔板与所述腹板和翼缘板连接，围成横截面为三角形的所述第二输送通道。

12、在一些可选的方案中，所述第二隔板倾斜设置，使所述第二输送通道从上到下横截面面积逐渐增大。

13、在一些可选的方案中，还包括：

14、第一输送管，其一端与所述第一输送通道连接，另一端用于与土体软化剂贮存罐连接；

15、第二输送管，其一端与所述第二输送通道连接，另一端用于与浆液贮存罐连接。

16、在一些可选的方案中，所述第一输送管设有第一流量计和第一压力计，用于监测注入所述土体软化剂的流量和压力，并基于此判断终止注入时机。

17、在一些可选的方案中，所述第二输送管设有第二流量计和第二压力计，用于监测注入所述浆液的流量和压力，并基于此判断终止注入时机。

18、另一方面，提供一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的施工方法，其利用上述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩实施，包括以下步骤：

19、在钢板桩本体插入的过程中，通过第一输送通道同步输送土体软化剂至设计位置；

20、在拔出钢板桩本体的过程中，通过第二输送通道同步注浆。

21、与现有技术相比，本发明的优点在于：

22、在使用该可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩时，将钢板桩本体插打在设计位置，第一输送通道设置在钢板桩本体上，在钢板桩本体插入的过程中同步输送土体软化剂至设计位置，可以在打桩过程中软化地层，可以降低打桩过程中的地层阻力，进而减少冲击噪音和能量消耗，第二输送通道也设置在钢板桩本体上，在钢板桩本体拔出的过程中同步输送浆液，可以及时填充拔桩孔隙加固周围软弱地层。由于第一输送通道设置在钢板桩本体上，通过第一输送通道来将土体软化剂同步输送，相较于使用高压水冲的方式作业工序简单且对地层扰动较小，解决了现有技术中需要使用高压水泵辅助打桩，存在作业工序复杂且对地层扰动较大的问题。

技术特征：

1.一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述钢板桩本体(1)包括腹板(11)和两块翼缘板(12)，两块所述翼缘板(12)间隔设置在所述腹板(11)宽度方向上的两端，并位于所述腹板(11)的一侧。

3.如权利要求2所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述腹板(11)与其中一所述翼缘板(12)的连接处设有第一隔板(4)，所述第一隔板(4)与所述腹板(11)和翼缘板(12)连接，围成横截面为三角形的所述第一输送通道(22)。

4.如权利要求3所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述腹板(11)和翼缘板(12)的下部均设有多个与所述第一输送通道(22)连通的第一喷孔(5)。

5.如权利要求2所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述腹板(11)与其中一所述翼缘板(12)的连接处设有第二隔板(6)，所述第二隔板(6)与所述腹板(11)和翼缘板(12)连接，围成横截面为三角形的所述第二输送通道(32)。

6.如权利要求5所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述第二隔板(6)倾斜设置，使所述第二输送通道(32)从上到下横截面面积逐渐增大。

7.如权利要求1所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，还包括：

8.如权利要求7所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述第一输送管(21)设有第一流量计(8)和第一压力计(7)，用于监测注入所述土体软化剂的流量和压力，并基于此判断终止注入时机。

9.如权利要求7所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩，其特征在于，所述第二输送管(31)设有第二流量计(101)和第二压力计(10)，用于监测注入所述浆液的流量和压力，并基于此判断终止注入时机。

10.一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的施工方法，其特征在于，利用如权利要求1-9任一项所述的一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩实施，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种可降低打桩阻力和加固桩周地层的钢板桩及施工方法，涉及钢板桩支护结构设计与施工技术领域，包括钢板桩本体，其用于插打在设计位置；第一输送通道，其设置在钢板桩本体上，用于在钢板桩本体插入的过程中同步输送土体软化剂至设计位置；第二输送通道，其设置在钢板桩本体上，用于在钢板桩本体拔出的过程中同步输送浆液。在插打的过程中同步输送土体软化剂，可以软化地层，降低打桩过程中的地层阻力，进而减少冲击的噪音和能量消耗，减少打桩过程对周围环境干扰，在钢板桩拔出的过程中同步输送浆液，可以及时填充拔桩孔隙和加固周围软弱地层。通过第一输送通道将土体软化剂同步输送，作业工序简单且对地层扰动较小。

技术研发人员：唐少辉,张晓平,胡敏,王怀义,解玄,王夏扬,冀佩琦
受保护的技术使用者：武汉大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14