CN104532867B - 复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及基坑围护工程领域中的复腔钢管桩连续墙及其止水效果检测方法，包括钢管桩(1)、钢管桩连接(2)、阻水腔(3)、堵漏腔(4)、阻水体(5)、堵漏体(6)六部分，还可以包括检测腔(8)，可通过阻水腔(3)与阻水体(5)预防发生管涌、流砂灾害，并通过堵漏腔(4)与堵漏体(6)保护阻水体(5)不泄漏，可通过检测腔(8)检测接缝(7)处与薄弱环节(9)处的止水效果，具备自检测功能，可杜绝管涌、流土灾害的发生，结构简单，造价低、施工方便，可工厂预制，现场安装，可全回收再使用，环保效益好，工期短。

Description

复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法

技术领域

本发明涉及土木工程领域中的基坑围护工程与围堰工程领域。

背景技术

基坑围护及围堰工程是土木工程的重要组成部分之一，目前常用的围护桩(墙)形式主要有钻孔灌注桩加隔水的水泥土桩、地下连续墙、钢板桩、SMW工法桩四大类，其中的前两类为现场浇筑而形成的以钢筋混凝土为主的桩(墙)体，耗材、耗能多，造价较高，容易因现场施工质量控制问题产生安全隐患。钢板桩与SMW工法桩一般在施工完成后拔出其中的钢材，围护桩(墙)的主要材料可循环使用，因此相对耗材、耗能较小，属于较经济环保的围护桩(墙)形式，但是钢板桩之间的搭接位置无法满足较严格的隔水要求，当基坑挖深较深时，钢板桩往往漏水严重，加之钢板桩刚度较低，从而限制其推广应用，SMW工法桩为了解决挡土隔水问题，需在受力构件(即H型钢)之间施工水泥土桩局部挡土并隔水，但当基坑较深时，水泥土桩受力开裂可能导致隔水失效，加之水泥土不可回收，有一定的材料消耗，因此造价仍然较高。基坑围护是一类临时性的工程，在基坑回填后即完成工程的所有使用价值，因此采用可回收的预制构件(如抗弯抗剪性能好的H型钢)进行围护可节材、节能，大幅度降低工程造价，且施工质量易控制，具备广阔的发展前景，但预制构件连接处的隔水问题是制约其发展的瓶颈，也是国内外岩土工程领域中的一项空白，本发明人先前提出可以有效隔水的预制隔水桩，解决了相邻预制桩连接处的隔水问题。在河流、湖泊及海洋围堰工程中，如何有效实现隔水是重大工程难题。本发明是通过工程实践与试验，是对现有预制隔水桩技术的重大改进与创新。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供第一种复腔钢管桩连续墙，该复腔钢管桩连续墙挡土效果好，材料用量省，施工速度快，刚度大，安全性好，使用后可全回收再利用，环保效益突出，且可采用锤击法、静压法或振动法施工，适用范围广，施工质量可靠。

第一种复腔钢管桩连续墙包括钢管桩、钢管桩连接、阻水腔、堵漏腔、阻水体、堵漏体六部分，其中钢管桩为主要受力构件，钢管桩连接为位于相邻钢管桩之间承担桩间水土压力的结构，阻水腔为位于相邻钢管桩或钢管桩连接之间的接缝处沿接缝方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩或连接于相邻钢管桩的结构为阻水腔的一部分，堵漏腔为与阻水腔相邻且沿接缝方向有一定长度的空腔状结构，阻水体为位于阻水腔内能有效控制相邻钢管桩接缝处管涌、流土、流砂或减小渗水量的物质；堵漏体为位于堵漏腔内保护阻水体不外漏的物质。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的阻水腔可以是袋状结构。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的阻水体可以是砂性土、粉性土或粘性土中的一种或几种组合。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的阻水体可以是土体或土体与水混合搅拌形成的泥浆或土体与水、水泥混合搅拌形成的水泥土浆或胶体中的一种或几种组合。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的堵漏体为位于堵漏腔中的袋状结构与充填于袋状结构内的流体的组合。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的堵漏体为位于堵漏腔中的的遇水膨胀的物体。

本发明的第二个目的在于提供第二种复腔钢管桩连续墙，该复腔钢管桩连续墙挡土效果好，适用范围广，施工质量可靠，且可在使用期间实现自检测目的，可确保工程安全。

该第二种复腔钢管桩连续墙包括钢管桩、钢管桩连接、一个或多个检测腔、阻水腔及阻水体五部分，其中钢管桩为主要受力构件，钢管桩连接为位于相邻钢管桩之间的挡土结构，阻水腔为位于相邻钢管桩或其连接件的接缝处沿接缝方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩或连接于相邻钢管桩的连接件为阻水腔的一部分，检测腔为相邻于阻水腔沿接缝方向或覆盖薄弱连接处有一定长度的空腔状结构，阻水体为位于阻水腔内阻隔钢管桩连续墙两侧地下水流动的物质。

在上述的复腔钢管桩连续墙中，上述的检测腔为侧壁开孔的管状结构。

本发明的第三个目的是提供一种复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，该复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法可以随时快速地检测钢管桩连续墙止水效果，可确保止水安全可靠。

该复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法包括以下步骤：

a)降低钢管桩连续墙一侧地下水水位或改变检测腔内的地下水位；

b)检测检测腔内的水位变化；

c)根据检测腔与钢管桩连续墙两侧地下水的水位变化，判断钢管桩连续墙止水效果。

在上述的复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法中，在上述步骤出c)中，若检测腔与钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系被阻水腔及阻水体隔离，且检测腔内的水位变化较小，则可判定止水效果较好，反之，则可判定止水效果较差；若检测腔与钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系未被阻水腔及阻水体隔离，且检测腔内的水位变化较小，则检测腔另一侧的止水效果较差。

在上述的复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法中，在上述步骤出c)中，若检测腔覆盖钢管桩连续墙的止水薄弱环节，且检测腔内的水位变化速度慢，则止水薄弱环节的止水效果好，反之，则薄弱环节可能出现漏水。

本发明的第四个目的是提供第二种复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，该复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法可以随时快速直观地检测钢管桩连续墙止水效果，可快速确定可能漏水位置，确保止水安全可靠。

该第二种复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法包括以下步骤：

a)抽出检测腔内的地下水，清空检测腔；

b)在检测腔内放入摄像头或照亮检测腔侧壁；

c)观察检测腔侧壁漏水及流砂情况，判断检测腔周边的止水效果。

本发明的第五个目的是提供一种复腔钢管桩连续墙止水接头，该复腔钢管桩连续墙止水接头可靠性高，施工简单快速，制作质量易控，止水效果好。

该复腔钢管桩连续墙止水接头包括连接件、插榫、插槽、槽形腔壁、加劲板五部分，其中插榫与连接件连接，连接件与钢管桩连接，插槽与相邻钢管桩连接，槽形腔壁与插槽或相 邻钢管桩连接，加劲板为加强槽形腔壁、插槽、相邻钢管桩之间连接强度的构件。

在上述的复腔钢管桩连续墙止水接头中，上述的插榫可以是钢管与侧壁开孔的钢管中的一种或两种组合。

在上述的复腔钢管桩连续墙止水接头中，上述的槽形腔壁可以是槽钢。

本发明的复腔钢管桩连续墙及其接头止水效果自检测方法，止水效果好，具备自检测功能，可杜绝管涌、流土灾害的发生，结构简单，造价低。

附图说明

图1为本发明的第一个实施例所用的复腔钢管桩连续墙的横截面示意图；

图2为本发明的第二个实施例与第三个实施例所用的复腔钢管桩连续墙横截面示意图；

图3为本发明的第二个实施例与第三个实施例所用的复腔钢管桩连续墙止水接头横截面示意图。

具体实施方式

作为本发明的第一个实施例，主要目的是结合图1，介绍本发明的第一种复腔钢管桩连续墙的结构构造、工作原理及其施工方法。第一种复腔钢管桩连续墙包括钢管桩(1)、钢管桩连接(2)、阻水腔(3)、堵漏腔(4)、阻水体(5)、堵漏体(6)六部分。其中钢管桩(1)为主要受力构件，钢管桩(1)可以是圆形截面钢管，也可以是方形截面钢管，还可以是其他截面形状的空心管状结构；钢管桩连接(2)为位于相邻钢管桩(1)之间承担桩间水土压力的结构，可以采用钢板制作，也可以是钢板桩；阻水腔(3)为位于相邻钢管桩(1)或钢管桩连接(2)之间的接缝(7)处沿接缝(7)方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩(1)或连接于相邻钢管桩(1)的结构为阻水腔(3)的一部分；堵漏腔(4)为与阻水腔(3)相邻且沿接缝(7)方向有一定长度的空腔状结构；因钢管桩(1)在插入土体与拔出的过程中是相对分离的，因此相邻桩或连接于桩身上的连接件之间总存在沿桩长方向贯通的接缝(7)，阻水腔(3)与堵漏漏腔(4)宜设置于接缝(7)处，相邻的钢管桩(1)或连接于钢管桩(1)的钢管桩连接(2)为阻水腔(3)与堵漏腔(4)的一部分，这样在阻水腔(3)内填充的阻水体(5)就可以将相邻钢管桩(1)紧密连接，在堵漏腔(4)内充填的堵漏体(6)在加强相邻钢管桩(1)紧密连接的同时，堵漏体(6)可保护阻水体(5)不泄漏，确保止水长期可靠。阻水体(5)为位于阻水腔(3)内能有效控制相邻钢管桩(1)的接缝(7)处管涌或减小渗水量的物质，阻水体(5)可以是砂性土等可密实封堵相邻钢管桩(1)或钢管桩连接(2)之间接缝(7)处缝隙的物质，阻水体(5)也可以是渗透性低的粉性土或粘性土，阻水体(5)还可以是土体或土体与水混合搅拌形成的泥浆或土体与水、水泥混合搅拌形成的水泥土浆或胶体中的一种或几种组合。通过设置阻水体(5)，可确保地下水位高一侧土体不在接缝(7)发生管涌、流砂等灾害。堵漏体(6)为位于堵漏腔(4)内阻止阻水体(5)外漏的物质，堵漏体(6)可以是位于堵漏腔(4)中的袋状结构与充填于袋状结构内流体组合，堵漏体(6)还可以是位于堵漏腔(4)内的遇水膨胀的物体，如遇水膨胀止水条、干海带、黄豆等，在遇水膨胀止水条置入堵漏腔(4)后，通过遇水膨胀止水条的膨胀密实充填堵漏腔(4)，达到堵漏目的。当然，遇水膨胀的物体也可作为阻水体(5)。试验证明，只设置单腔的钢管桩连续 墙在部分土层中会随着时间的推移，渗水量逐渐增加，而同时设置阻水腔(3)、阻水体(5)与堵漏腔(4)与堵漏体(6)的钢管桩连续墙在各类土层中均能有效长期隔水，且隔水效果好。在本实施例中，可根据需要设置两个或多个阻水腔(3)与堵漏腔(4)，并充填阻水体(5)与堵漏体(6)。

作为本发明的第二个实施例，主要目的是结合图2与图3，介绍本发明的第二种复腔钢管桩连续墙的结构构造、工作原理及其止水效果检测方法。该第二种复腔钢管桩连续墙包括钢管桩(1)、钢管桩连接(2)、一个或多个检测腔(8)、阻水腔(3)及阻水体(5)五部分，其中钢管桩(1)为主要受力构件，钢管桩连接(2)为位于相邻钢管桩(1)之间的挡土结构，阻水腔(3)为位于相邻钢管桩(1)或其连接件的接缝(7)处沿接缝(7)方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩(1)或连接于相邻钢管桩(1)的连接件为阻水腔(3)的一部分，检测腔(8)为相邻于阻水腔(3)沿接缝(7)方向或覆盖薄弱连接处(9)有一定长度的空腔状结构，阻水体(5)为位于阻水腔(3)内阻隔钢管桩连续墙两侧地下水流动的物质。钢管桩(1)、阻水腔(3)及阻水体(5)的结构构造与工作原理同上述的第一个实施例。在本实施例中，重点介绍检测腔(8)的结构构造与工作原理及利用检测腔(8)进行复腔钢管桩连续墙止水效果的检测的方法。在本实施例中，结合图2与图3，首先介绍第二种复腔钢管桩连续墙及其第一种复腔钢管桩连续墙的止水效果检测方法。在图2与图3中，第二种复腔钢管桩连续墙设置有两处检测腔(8)，第一处检测腔(8)设置于接缝(7)附近，主要目的是利用钢管桩连接(2)的插榫(10)内部的空腔部分兼作检测腔(8)，将插榫(10)设置为侧壁开孔的钢管，插榫(10)内的空腔即可作为检测腔(8)使用。由图2与图3可以看出，插榫(10)位于接缝(7)处，因其侧壁开孔，在未设阻水体(5)的情况下，插榫(10)内的检测腔(8)与复腔钢管桩连续墙两侧的土体地下水相通，可通过如下的方法与步骤对复腔钢管桩连续墙的止水效果进行检测。首先降低钢管桩连续墙一侧地下水水位或改变插榫(10)内的检测腔(8)内的地下水位；然后检测检插榫(10)内的检测腔(8)内的水位变化；之后，根据插榫(10)内的检测腔(8)内的水位变化及插榫(10)内的检测腔(8)与钢管桩连续墙两侧地下水的水力联系情况，判断钢管桩连续墙止水效果，若检插榫(10)内的检测腔(8)与复腔钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系被阻水腔(3)及阻水体(5)隔离，且检测腔(8)内的水位变化较小，则可判定止水效果较好，反之，则可判定止水效果较差；若检测腔(8)与复腔钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系未被阻水腔(3)及阻水体(5)隔离，且检测腔(8)内的水位变化较小，则检测腔(8)另一侧的止水效果较差。在工程实践中，钢管桩(1)与附于其上钢管桩连接(2)之间的连接缝往往是结构薄弱环节，在插入施工过程中，可能会出现开裂等问题，为了避免结构薄弱环节造成基坑漏水，可在薄弱环节处设置检测腔(8)，通过检测腔(8)检测薄弱环节在插入施工后及使用过程中的完好情况，以确保基坑围护结构止水有效。具体实施方法可以是这样的，沿着薄弱环节(如沿焊缝位置)连接加强壁(11)，加强壁(11)可以是角钢、槽钢、扁钢等，将加强壁(11)的两侧分别与钢管桩(1)及钢管桩连接(2)连接，可以采用焊接方式，也可以采用铆接方式，由加强壁(11)、钢管桩(1)的一部分、钢管桩连接(2)的一部分围成位于薄弱环节处的检测腔(8)，如图2与图3所示。在钢管桩(1)及连接于其上的钢管桩连接(2)插入土体施工后，将位 于薄弱环节处的检测腔(8)内的地下水抽出，清空检测腔(8)，然后在检测腔(8)内放入摄像头或照亮检测腔(8)的侧壁；观察检测腔(8)的侧壁漏水及流砂情况，判断检测腔(8)周边的止水效果。从而达到钢管桩连续墙止水效果检测目的。当然，该检测方法也可应用于接缝(7)处的止水效果检测。

作为本发明的第三个实施例，主要目的是结合图3介绍本发明提供的一种复腔钢管桩连续墙止水接头，该复腔钢管桩连续墙止水接头包括连接件(12)、插榫(10)、插槽(13)、槽形腔壁(14)、加劲板(15)五部分，其中插榫(10)与连接件(12)连接，连接件(12)与钢管桩(1)连接，插槽(13)与相邻的钢管桩(1)连接，槽形腔壁(14)与插槽(13)或相邻的钢管桩(1)连接，加劲板(15)为加强槽形腔壁(14)、插槽(13)、钢管桩(1)之间连接强度的构件。在实际应用中，可根据钢管桩(1)及钢管桩连接(2)的不同组合，将钢管桩连续墙分为子管与母管两种形式，如图3所示，其中子管包括钢管桩(1)、连接件(12)、插榫(10)三部分，母管包括钢管桩(1)、插槽(13)、槽形腔壁(14)、加劲板(15)四部分，使用时，母管与子管间隔使用，形成子母相扣的钢管桩连续墙，子管、母管可通过焊接方式制作。插槽(13)、插榫(10)可采用钢管制作，槽形腔壁(14)可选用槽钢制作。子管与母管可设置为对称图形，以便于施工控制。

本专利包括但不限于本领域内专业人士可替代使用的其他施工方法。

Claims (4)

1.一种复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，该复腔钢管桩包括钢管桩(1)、钢管桩连接(2)、一个或多个检测腔(8)、阻水腔(3)及阻水体(5)五部分，其中钢管桩(1)为主要受力构件，钢管桩连接(2)为位于相邻钢管桩(1)之间的挡土结构，阻水腔(3)为位于相邻钢管桩(1)或其连接件的接缝(7)处沿接缝(7)方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩(1)或连接于相邻钢管桩(1)的连接件为阻水腔(3)的一部分，检测腔(8)为相邻于阻水腔(3)沿接缝(7)方向或覆盖薄弱连接处(9)有一定长度的空腔状结构，阻水体(5)为位于阻水腔(3)内阻隔钢管桩连续墙两侧地下水流动的物质，该复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法包括以下步骤：

a)降低钢管桩连续墙一侧地下水水位或改变侧壁开孔的检测腔(8)内的地下水位；

b)检测侧壁开孔的检测腔(8)内的水位变化；

c)根据侧壁开孔的检测腔(8)与钢管桩连续墙两侧地下水的水位变化，判断钢管桩连续墙止水效果。

2.根据权利要求1所述的复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，其特征是在上述步骤出c)中，若检测腔(8)与钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系被阻水腔(3)及阻水体(5)隔离，且检测腔(8)内的水位变化较小，则可判定止水效果较好，反之，则可判定止水效果较差；若检测腔(8)与钢管桩连续墙水位降低侧的地下水力联系未被阻水腔(3)及阻水体(5)隔离，且检测腔(8)内的水位变化较小，则检测腔另一侧的止水效果较差。

3.根据权利要求1所述的复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，其特征是在上述步骤出c)中，若检测腔(8)覆盖钢管桩连续墙的止水薄弱环节，且检测腔(8)内的水位变化速度慢，则止水薄弱环节的止水效果好，反之，则薄弱环节可能出现漏水。

4.一种复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法，该复腔钢管桩包括钢管桩(1)、钢管桩连接(2)、一个或多个检测腔(8)、阻水腔(3)及阻水体(5)五部分，其中钢管桩(1)为主要受力构件，钢管桩连接(2)为位于相邻钢管桩(1)之间的挡土结构，阻水腔(3)为位于相邻钢管桩(1)或其连接件的接缝(7)处沿接缝(7)方向有一定长度的空腔状结构，且相邻钢管桩(1)或连接于相邻钢管桩(1)的连接件为阻水腔(3)的一部分，检测腔(8)为相邻于阻水腔(3)沿接缝(7)方向或覆盖薄弱连接处(9)有一定长度的空腔状结构，阻水体(5)为位于阻水腔(3)内阻隔钢管桩连续墙两侧地下水流动的物质，该复腔钢管桩连续墙止水效果检测方法包括以下步骤：

a)抽出侧壁开孔的检测腔(8)内的地下水，清空侧壁开孔的检测腔(8)；

b)在侧壁开孔的检测腔(8)内放入摄像头或照亮侧壁开孔的检测腔(8)的侧壁；

c)观察侧壁开孔的检测腔(8)的侧壁漏水及流砂情况，判断侧壁开孔的检测腔(8)周边的止水效果。