CN107905245A - 超深水围堰用锁口钢管桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，采用了锁口钢管桩来进行围堰施工，结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接并焊接组合在一起，操作简单方便；采用锁口钢管桩围堰结构，安装时，可采用轻型吊装设备，安装更为方便，在桩基施工同时安装钢管桩围堰，使加工速度更快，更方便，在施工过程中围堰内外最大水头差可达20m,适合于在超深水中使用；锁口钢管桩围堰整体刚度大，当次使用完成还可以回收继续利用，节约了工程成本。

Description

超深水围堰用锁口钢管桩施工方法

技术领域

本申请涉及桥墩围堰的施工技术领域，特别是涉及一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法。

背景技术

对于位于水位较深，且水位升降幅度大的大承台轮廓的桥墩，施工可以采用双壁钢围堰、钢板桩围堰等形式，但是采用双壁钢围堰、安装下放对设备要求高、需要散拼，前期加工工期长，对加工精度、焊缝质量要求高，施工纠偏困难；同时用钢量较大，拆除困难且拆后可利用价值低。而采用钢板桩围堰，自身刚度小、对支撑要求高；不便于基础施工；深水施工时结构变形大，易漏水，对地质要求高，打穿密集弧面、片石和孤石较困难；对自身长度有要求，18m以上实施困难大，故对于大型浮吊无法使用、围堰内水头差较大，且工期较短的项目不适用。

发明内容

本发明公开一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，采用锁口钢管桩围堰，结构稳定，无需采用大型浮吊等设备，安装设备小巧，安装方便，整体刚度大，材料回收利用率高。

为了实现上述目的，本发明公开了一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，包括，

加工锁口钢管桩：在柱体空心结构的钢管桩的主管外壁上加工出锁口结构；

安装锁口钢管桩：插打锁口钢管桩，并沿着承台四周将钢管桩互相连接包围住整个承台，形成围堰边框；

安装内支撑：在安装好的围堰边框内侧安装多层内支撑；

拆卸内支撑和锁口钢管桩：整体施工完成，对内支撑和锁口钢管桩进行拆卸回收。

进一步的，所述安装内支撑的方法包括：

从上至下先安装先安装最上层的内支撑；

将围堰边框内的水位抽至下一层内支撑安装位以下；

再在围堰边框内侧的下一层内支撑安装位上安装内支撑。

进一步的，内支撑的拆除方法包括：

从下至上先拆除最下一层的内支撑；

围堰边框内回水至上一层内支撑安装位以下；

再拆除所述上一层内支撑安装位的内支撑。

进一步的，安装内支撑的过程还包括：在内支撑与锁口钢管桩连接位置之间浇筑混凝土以使内支撑与锁口钢管桩连接紧密，受力均匀。

进一步的，所述锁口钢管桩加工成O-C型，在主管外壁上分别焊接上O型锁口和/或C型锁口。

进一步的，所述主管和锁口结构间焊缝采用一面满焊、另一面间断焊的形式，所述间断焊的有效焊缝大于钢管桩和锁口的壁厚。

进一步的，第一个所述锁口钢管桩插打的垂直度控制范围为±0.5％。

进一步的，安装锁口钢管桩的步骤包括：

在承台最外圈护筒和龙门轨道基础桩之间加焊工钢，在工钢上设置有支撑架；

在支撑架上安装多个导向架至第一根锁口钢管桩的预安装位，形成导向框；

锁口钢管桩在导向框的导向下采用履带吊配合振动锤进行插打；

在第一个所述锁口钢管桩与支撑架上焊接加劲板固定第一个所述锁口钢管桩的位置；

将第一个所述锁口钢管桩的其中一侧的导向架移动一根锁口钢管桩的距离；

在锁口钢管桩的锁口上涂抹黄油；

在导向架的导向下插打下一根锁口钢管。

进一步的，在相邻的两个锁口钢管桩的锁口内填充止水用的填充物。

进一步的，在相邻的两个锁口钢管桩的锁口结构的外侧贴磁性防水橡胶条予以封堵。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：本发明公开了一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，采用了锁口钢管桩来进行围堰施工，结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接并焊接组合在一起，操作简单方便；采用锁口钢管桩围堰结构，安装时，可采用轻型吊装设备进行施工，施工更为方便，在桩基施工同时安装钢管桩围堰，使加工速度更快，更方便，在施工过程中围堰内外最大水头差可达20m,适合于在超深水中使用；锁口钢管桩围堰整体刚度大，当次使用完成还可以回收继续利用，节约了工程成本，平面布局适应性强，能较好地适应软弱覆盖层。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明围堰整体结构的俯视图；

图2为本发明施工流程图；

图3位本发明锁口钢管桩结构示意图；

图4为本发明锁口钢管桩安装时导向框结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

请参阅图1，为整体的锁口钢管桩10围堰的整体结构示意图，锁口钢管桩10在最外层，内支撑20位于锁口钢管桩10围合的内部。本发明公开了一种超深水围堰用锁口钢管桩10施工方法，请参阅图2，包括：

加工锁口钢管桩10：在柱体空心结构的钢管桩的主管11外壁上加工出锁口结构；

安装锁口钢管桩10：插打锁口钢管桩10，并沿着承台四周将钢管桩互相连接包围住整个承台，形成围堰边框；

安装内支撑20：在安装好的围堰边框内侧安装多层内支撑20；

拆卸内支撑20和锁口钢管桩10：整体施工完成，对内支撑20和锁口钢管桩10进行拆卸回收。

在本方法中，加工锁口钢管桩10之前，需要根据安装围堰的平台的大小，设计出所需的锁口钢管桩数量以及长度、直径等参数，再根据这些参数进行加工。锁口钢管桩10包括主管11以及固定在主管11外壁上的阴锁口13和阳锁口12，锁口钢管桩10的加工一般都是在工厂进行的，加工方法主要是在锁口钢管桩10的主管11上加工出用于与相邻的锁口钢管桩10进行锁定的阴锁口13和阳锁口12，锁口钢管桩10加工好后运输到施工现场进行插打、焊接固定。锁口钢管桩10为空心管结构，通过插打方式固定在水下的泥沙上固定，不同的钢管桩上的阴锁口13与阳锁口12相互适配连接，从而将整个平台围合起来形成围堰。当最后一个锁口钢管桩10安装完毕并焊接固定后，则在围堰边框内侧安装内支撑20，由于锁口钢管桩10组成的围堰边框内外最大水头差可达到20m,故需要在围堰边框内部安装多层内支撑20。本发明的锁口钢管桩10和内支撑20并不是一次性材料，还可以将锁口钢管桩和内支撑拆卸下来，以便于重复利用，节约工程成本。

本发明中优选地将锁口钢管桩10加工成O-C型，请参阅图3，在圆柱体空心的钢管桩的主管11外壁上分别焊接上O型锁口和/或C型锁口，采用O-C型的锁口钢管桩10，其水环境中能利用微生物与泥沙进入锁口缝隙形成止水层；且止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制。为了方便理解，可将O型锁口作为锁口钢管桩10的阳锁口12，将C型锁口作为阴锁口13，反之也可以，只是称呼不一样。进一步的，所述主管11和阳锁口12、阴锁口13的焊接采用一面满焊、另一面间断焊的形式，比如每间隔30cm焊10cm长焊缝。所述间断焊的有效焊缝大于钢管桩和锁口的壁厚，这样焊接以减少焊接变形。锁口钢管桩10锁口材料用严格使用国标材料，加工时应注意其精度控制，尤其是锁口竖直度、焊缝的焊接质量，可以选用Q345钢。

当锁口钢管桩10加工完毕，则运送到施工现场进行施工。需要注意的是，在施工前，还需要通过模拟性试验，对所用到的施工设备、锁口钢管桩的止水效果以及围堰结构的稳定性进行验证，通过试验数据对方案进行优化。在前期施工阶段，也应该注意对线材、孔渣等进行回收，以免影响锁口钢管插打与水下吸泥；锁口钢管桩插打安装前，需要沿围堰轮廓线水下打捞沉入河床的材料。

进一步的，锁口钢管桩10安装的步骤包括：

在承台最外圈的护筒和龙门轨道基础桩之间加工钢30，工钢采用双层结构，以增大受力，在工钢30上再安装支撑架50，所述支撑架50为多层结构，分别上下叠加在一起，形成供锁口钢管桩10安装导向的导向框。龙门轨道基础桩是在平台设置时既有的，其施工步骤在围堰之前，在最外圈的护筒和龙门轨道基础桩之间加焊工钢30，以及在工钢30上设置支撑架50，便于施工者行走，以及方便导向框的安装设置。

请参阅图4，为本发明导向框的结构示意图。支撑架50延伸的方向，一般也是锁口钢管桩10插打的方向。因为锁口钢管桩10插打的时候，为了能更好地控制锁口钢管桩10的插打方向，需要在支撑架50上焊接一个导向框，以确保锁口钢管桩10插打的垂直度控制范围为±0.5％。

导向框除了支撑架50还包括导向架31，导向架31安装在锁口钢管桩10的预安装位置的左右两侧，导向架31与支撑架50围合成一个一端开口的框型结构，当安装第一根锁口钢管桩10的时候，导向框至少三面夹持锁口钢管桩10，锁口钢管桩10在导向框的导向下，再采用履带吊配合振动锤进行插打。第一根锁口钢管桩10插打的垂直度控制范围为±0.5％。当第一根锁口钢管桩10被插打到位后，其他的锁口钢管桩10都是沿着支撑架50延伸方向，与第一个锁口钢管桩10并排依次进行插打焊接固定，由于插打过程中前一根锁口钢管桩10容易发生位移，故最好在每一根插打到位的锁口钢管桩10与支撑架50上焊接一块三角形加劲板40，以进行固定。

当需要安装第二根锁口钢管桩10的时候，将第一个锁口钢管桩10的其中一侧的导向架31移动一根锁口钢管桩10的距离并固定，并在第一根锁口钢管桩10的阴锁口13上涂抹黄油，保证围堰的锁口钢管桩10之间的密封性，使阳锁口12与阴锁口13之间挤压密实，确保止水。在导向架31的导向下插打下一根锁口钢管桩10，重复上述步骤依次安装完所有的锁口钢管桩10。为保证锁口钢管桩10顺利合拢，插打过程中确保每个锁口钢管桩10身保持垂直，在施工中加强测量工作，发现倾斜，及时调整，使每组锁口钢管桩10在顺围堰周边方向及其垂直方向的倾斜度均不大于5‰。

在进行锁口钢管桩10的插打时，当锁口钢管桩10的垂直度较好，则可一次将桩打到要求深度，当垂直度较差时，要分两次进行施打，即先将所有的锁口钢管桩10打入约一半深度后，再第二次打到要求的深度。打桩时切忌振动过大，以免造成桩尖弯卷或锁口变形，导致拔桩困难或锁口漏水。

进一步的，上述在阴锁口13上涂抹粘稠的黄油是为了止水，当围堰上的所有锁口钢管桩10插打完毕，需要合拢的时候，在合拢口处的锁口钢管桩10上还可以采用配比为3:1的人工填塞红粘土加锯末进行填充止水，同时在每个相邻的两个锁口钢管桩10的锁口内也可以填充止水用的填充物，填充物不局限于人工填塞红粘土加锯末，还可以是旧棉絮或者木楔。

进一步的，当以上的止水方法还不足以保证止水效果的话，还可以在在相邻的两个锁口钢管桩10的锁口的外侧贴磁性防水橡胶条予以封堵，磁性防水橡胶条为用柔性材料制成的条状体，条状体内沿橡胶条方向嵌设有磁性体，橡胶条包括中间的凸起部位和两侧的护翼。磁性防水橡胶条止水效果理想，凸起部位和其两侧的护翼实现对可漏水孔的密封，而且因为用柔性材料制作而成，不会随着风浪等外界因素影响引起锁口钢管桩10的变形而漏水，具有良好的抵抗外界恶劣环境能力，可以反复使用，方便施工。

当锁口钢管桩10围合完毕，并合拢处理后，下一步则为安装内支撑20。需要注意的是，在安装内支撑20的时候还需要在围合成环装结构的锁口钢管桩10上焊接一圈围囹60，内支撑20焊接在围囹60上，从而进一步支撑整个围堰。必要的时候，围囹60与锁口钢管桩10之间可通过混凝土进一步固定。进一步的，安装内支撑20按照“先支撑后抽水，分层抽水、分层支撑”的原则进行，具体的方法包括：

从上至下先安装最上层的内支撑20；

将围堰边框内的水位抽至下一层内支撑安装位以下；

再在围堰边框内侧下一层内支撑安装位上安装内支撑20。

具体为，以安装三层内支撑20为例。当围堰的内外水位一致的情况下，在围堰内部安装最上层的内支撑20，内支撑20也是在施工之前，根据承台的大小以及设计的围堰大小和结构，在工厂按照要求先加工好的，在安装最上层内支撑20的时候，只需要将对应的结构依次焊接安装。焊接完成后，可在内支撑20与锁口钢管桩10连接的位置再焊接加劲板21，以进行加固。

安装完第一层内支撑20后，将围堰内的水抽至下一层内支撑20安装位，再进行中间层内支撑20的焊接安装，安装完中间层后，再将水抽至下一层内支撑20安装位置，进行下一层内支撑20的安装焊接。为便于施工时下层内支撑20的安装，下一层的内支撑20可以在上一层内支撑20安装前先将其先放下，用手拉葫芦倒挂在上层内支撑20或锁口钢管桩10上方，待抽水至相应下一层的设计标高位置时再将其安装就位。为避免施工过程中因控制不精准致使内支撑20与锁口钢管桩10之间不密贴，或内支撑20与锁口钢管桩10间出现线或点接触而致使锁口钢管桩10局部产生受力不利的状况，施工时拟用M10及以上标号的水泥砂浆将两者之间进行充填加以改善。

当需要拆卸整个锁口钢管桩10和内支撑20组成的围堰时，先拆除内支撑20，再依次拆除锁口钢管桩10。

进一步的，所述内支撑20的拆除方法包括：

从下至上先拆除最下一层的内支撑20；

围堰边框内回水至上一层内支撑安装位以下；

再拆除所述上一层内支撑安装位的内支撑20。

具体的为，由于封底时需要将水抽至坑底，完成封底后，先拆除最下层的内支撑20，然后再逐步将围堰内的水回水至上一层内支撑20之下，拆卸上一层内支撑20，再继续往围堰内回水至上层的内支撑20，拆卸上层的内支撑20。

本发明的有益效果为：

1)采用了锁口钢管桩来进行围堰施工，结构更为稳定，锁口钢管桩在施工之前进行加工，安装的时候只要相互拼接在一起并焊接组装在一起，操作简单方便；

2)采用锁口钢管桩围堰结构，安装时，可采用轻型吊装设备在桩基施工同时安装钢管桩围堰，使加工速度更快，更方便；

3)在施工过程中围堰内外最大水头差可达20m,适合于在超深水中使用；

4)锁口钢管桩围堰整体刚度大，材料回收利用率高，平面布局适应性强，能较好地适应软弱覆盖层；

5)采用O-C型的锁口钢管桩，其水环境中能利用微生物与泥沙进入锁口缝隙形成止水层；且止水形式简单，便于二次止水，由于是在工厂中加工而成，施工精度便于控制；

6)插打锁口钢管桩时同步安装导向框，保证了锁口钢管桩安装时的垂直度；

7)内支撑安装采用先支撑后抽水，分层抽水、分层支撑的方式，进一步加强了围堰的受力，且这种安装方式，使围堰的内支撑施工时操作更方便快捷简单。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，包括，

加工锁口钢管桩：在柱体空心结构的钢管桩的主管外壁上加工出锁口结构；

安装锁口钢管桩：插打锁口钢管桩，并沿着承台四周将钢管桩互相连接包围住整个承台，形成围堰边框；

安装内支撑：在安装好的围堰边框内侧安装多层内支撑；

拆卸内支撑和锁口钢管桩：整体施工完成，对内支撑和锁口钢管桩进行拆卸回收。

2.根据权利要求2所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，所述安装内支撑的方法包括：

从上至下先安装先安装最上层的内支撑；

将围堰边框内的水位抽至下一层内支撑安装位以下；

再在围堰边框内侧的下一层内支撑安装位上安装内支撑。

3.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，内支撑的拆除方法包括：

从下至上先拆除最下一层的内支撑；

围堰边框内回水至上一层内支撑安装位以下；

再拆除所述上一层内支撑安装位的内支撑。

4.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，安装内支撑的过程还包括：在内支撑与锁口钢管桩连接位置之间浇筑混凝土以使内支撑与锁口钢管桩连接紧密，受力均匀。

5.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，所述锁口钢管桩加工成O-C型，在主管外壁上分别焊接上O型锁口和/或C型锁口。

6.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，所述主管和锁口结构间焊缝采用一面满焊、另一面间断焊的形式，所述间断焊的有效焊缝大于钢管桩和锁口的壁厚。

7.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，第一个所述锁口钢管桩插打的垂直度控制范围为±0.5％。

8.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，安装锁口钢管桩的步骤包括：

在承台最外圈护筒和龙门轨道基础桩之间加焊工钢，在工钢上设置有支撑架；

在支撑架上安装多个导向架至第一根锁口钢管桩的预安装位，形成导向框；

锁口钢管桩在导向框的导向下采用履带吊配合振动锤进行插打；

在第一个所述锁口钢管桩与支撑架上焊接加劲板固定第一个所述锁口钢管桩的位置；

将第一个所述锁口钢管桩的其中一侧的导向架移动一根锁口钢管桩的距离；

在锁口钢管桩的锁口上涂抹黄油；

在导向架的导向下插打下一根锁口钢管。

9.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，在相邻的两个锁口钢管桩的锁口内填充止水用的填充物。

10.根据权利要求1所述的超深水围堰用锁口钢管桩施工方法，其特征在于，在相邻的两个锁口钢管桩的锁口结构的外侧贴磁性防水橡胶条予以封堵。