CN112663641A - 一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构及其施工方法，包括：分别设置于接口两侧的第一钢管桩、第二钢管桩；第一钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第一开口，且第一开口沿第一钢管桩的长度方向布设；第二钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第二开口，且第二开口沿第二钢管桩的长度方向布设；设置于第一钢管桩与第二钢管桩之间的工字钢；工字钢的腹板插入第一开口、第二开口，使工字钢的两个翼板分别插入到第一钢管桩、第二钢管桩管内并与其内壁贴合；设置于第一钢管桩和第二钢管桩管内的止水填充材料，使钢管桩围堰结构的接口合拢。本发明构成“C+工+C”型接口结构，连接方式牢固，便于施工；采用可以进行灵活选型、种类丰富的工字钢作为合拢桩。

Description

一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构及其施工方法

技术领域

本发明涉及深水条件下桥梁工程施工领域，具体地，涉及一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构及施工方法。

背景技术

目前随着航道整治工程的不断开展，在水中设置围堰及支护结构一体化的体系也越来越多，均要满足止水、整体刚度及强度以及便于施工等多方的需求。而针对钢管桩围堰结构体系的合拢接口型式也有很多，但是存在一定的不足。

需要满足结构的稳定性要求，则会选择刚度及强度较好的材料；针对止水效果的问题，则会选择相互间连接紧密的接口型式。产生影响的限制因素越多，必然会形成一定困难。因此，需要对多方面的需求统筹考虑，进而产生创新性的设计。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构及其施工方法。

本发明第一个方面提供一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，包括：

设置于接口一侧的第一钢管桩；所述第一钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第一开口，且所述第一开口沿所述第一钢管桩的长度方向布设；

设置于接口另一侧的第二钢管桩；所述第二钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第二开口，且所述第二开口沿所述第二钢管桩的长度方向布设；

设置于所述第一钢管桩与所述第二钢管桩之间的工字钢；所述工字钢的腹板插入所述第一开口、所述第二开口，使所述工字钢的两个翼板分别插入到所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内，并使两个所述翼板的两端分别与所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的内壁贴合；

设置于所述第一钢管桩和所述第二钢管桩管内的止水填充材料，用于阻断水流途径；使钢管桩围堰结构的接口合拢。

优选地，所述止水填充材料采用止水胶泥。

优选地，所述第一钢管桩通过第一异型拉森钢板桩与相邻的第三钢管桩连接。

优选地，所述第一异型拉森钢板桩的截面呈梯形结构。

优选地，所述第二钢管桩通过第二异型拉森钢板桩与相邻的第四钢管桩连接。

优选地，所述第二异型拉森钢板桩的截面呈梯形结构。

优选地，所述第一开口、所述第二开口的宽度大于所述工字钢的腹板厚度5％-10％。

本发明第二个方面提供一种所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构的施工方法，包括：

S1：对第一钢管桩、第二钢管桩进行开口，开口宽度与工字钢的腹板厚度匹配；然后将所述第一钢管桩、所述第二钢管桩下沉到位；此时所述第一钢管桩、所述第二钢管桩间隔一距离，且所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的开口相对；

S2：在合拢之前，对工字钢进行选型，选择合适的工字钢，即能够保证所述工字钢正好能够插入两侧所述第一钢管桩、所述第二钢管桩内，并且使所述工字钢插入深度与所述第一钢管桩、所述第二钢管桩保持一致；

S3：将所述工字钢的腹板插入所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的开口，然后将所述工字钢下沉到位；

S4：将止水填充材料填充于所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内，使所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内空间填充密实，完成合拢。

优选地，在S1之前，还包括：

采用液压振动锤将第三钢管桩、第四钢管桩插打到位，且所述第三钢管桩、所述第四钢管桩分别位于待合拢位置的两侧；即分别位于待施工所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的外侧；

根据对两侧所述第三钢管桩、所述第四钢管桩垂直度的测量，计算垂直度偏差，采用第一异型拉森钢板桩、第二异型拉森钢板桩分别对所述第三钢管桩、所述第四钢管桩的垂直度进行纠偏，保证待合拢位置钢管桩垂直度满足要求。

优选地，所述S2中，对工字钢进行选型，选择合适的工字钢：其中，测出泥面处所述第一钢管桩、所述第二钢管桩偏位距离，之后换算得出上端口、下端口处所述第一钢管桩与所述第二钢管桩的偏位宽度B₁、B₂，即得出工字钢两侧所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的纠偏宽度为(B₁、B₂)_max，以及换算得出所述第一钢管桩与所述第二钢管桩的底部外侧的间距B₃，确定合适宽度B的工字钢，则B应该满足：

(B₁、B₂)_max＞B＞B₃；

根据合适宽度B的工字钢及长细比,选择合适的工字钢。

与现有技术相比，本发明具有如下至少一种的有益效果：

本发明上述结构，由第一钢管桩、工字钢及第二钢管桩构成为“C+工+C”型接口结构，形成了嵌套式结构，使整体连接结构牢固稳定，便于施工；采用可以进行灵活选型、种类丰富的工字钢作为合拢桩；利用钢管桩的结构特性，在第一钢管桩、第二钢管桩外壁上设置开口，插打工字钢穿过第一钢管桩、第二钢管桩的开口，将工字钢的翼板位置分别与第一钢管桩、第二钢管桩的内壁进行贴合，从而达到封闭的效果；并在第一钢管桩、第二钢管桩管内填满具有止水功能的填充物，并保证填充密实，阻断水流途径。

本发明上述结构：工字钢型式种类多样，可以根据实际情况进行选型，可进行调控的余地较多，同时，两种结构构件经过贴合后，止水效果较好，在两侧第一钢管桩、第二钢管桩管中填充密实，进一步保证止水性，施工可行性高。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构的平面图；

图2是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构的立面图；

图3是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的第一钢管桩的截面示意图；

图4是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的工字钢的截面示意图；

图5是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法的S1施工步骤示意图；

图6是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法的S3施工步骤示意图；

图7是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法的S4施工步骤示意图；

图8是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法在S1之前插打第三钢管桩、第四钢管桩施工步骤示意图；

图9是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法在S1之前第三钢管桩、第四钢管桩纠偏施工步骤示意图；

图10是本发明一优选实施例的钢管桩围堰结构合拢的接口结构施工方法的S2对工字钢进行选型示意图；

图中标记分别表示为：1为第一钢管桩、2为第二钢管桩、3为工字钢、4为第一异型拉森钢板桩、5为第二异型拉森钢板桩、6为第三钢管桩、7为第四钢管桩、8为止水填充材料、11为第一开口、12为第二开口、31为翼板、32为腹板。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

参照图1所示，为本发明一优选实施例的一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构的平面图，是针对在深水条件下的锁扣钢管桩围堰施工，提出的一种施工可行性高、止水效果好、可调控余地多的钢管桩围堰结构合拢的接口结构。该接口结构包括第一钢管桩1、第二钢管桩2、工字钢3和止水填充材料8。

参照图2所示，第一钢管桩1设置于接口(即为待合拢位置处)一侧；参照图3所示，第一钢管桩1的外壁上设有贯通其壁厚的第一开口11，且第一开口11沿第一钢管桩1的长度方向布设。

第二钢管桩2设置于接口另一侧；第二钢管桩2的外壁上设有贯通其壁厚的第二开口12，且第二开口12沿第二钢管桩2的长度方向布设。且第二开口12与第一开口11位置相对。

工字钢3作为最后钢管桩围堰的合拢桩；参照图4所示，工字钢3由两块翼板31和一块腹板32组成。工字钢3设置于第一钢管桩1与第二钢管桩2之间；参照图1所示，工字钢3的腹板32插入第一开口11、第二开口12，使工字钢3的两个翼板31分别插入到第一钢管桩1、第二钢管桩2管内，并使两个翼板31的两端分别与第一钢管桩1、第二钢管桩2的内壁贴合，从而达到封闭的效果；通过工字钢3使第一钢管桩1与第二钢管桩2连接为一体结构。

止水填充材料8填充于第一钢管桩1和第二钢管桩2管内，并将第一钢管桩1和第二钢管桩2管内的空间填满并保证填充密实，用于阻断水流途径；从而使钢管桩围堰结构的接口合拢。

在其他部分优选实施例中，止水填充材料8采用止水胶泥。止水胶泥的主要材料为石屑与锯木屑配合比为3:1的拌合物胶泥。

在其他部分优选实施例中，参照图2所示，第一钢管桩1通过第一异型拉森钢板桩与相邻的第三钢管桩6连接。第一异型拉森钢板桩可对第一钢管桩1一侧已经打入的第三钢管桩6纠偏，能尽量保证第一钢管桩1垂直度满足要求。

在其他部分优选实施例中，第一异型拉森钢板桩的截面呈梯形结构。第一异型拉森钢板桩可以通过对常规拉森钢板桩切割后重新拼接、焊接而形成的异型拉森钢板桩。

在其他部分优选实施例中，参照图2所示，第二钢管桩2通过第二异型拉森钢板桩5与相邻的第四钢管桩7连接。第二异型拉森钢板桩5可对第二钢管桩2一侧已经打入的第四钢管桩7纠偏，能尽量保证第二钢管桩2垂直度满足要求。

在其他部分优选实施例中，第二异型拉森钢板桩5的截面呈梯形结构。

在其他部分优选实施例中，第一开口11、第二开口12的宽度与腹板32的厚度相匹配；第一开口11、第二开口12可允许增加宽度范围为腹板32的厚度5％-10％。

在另一实施例中，上述用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构可以采用以下施工方法，包括：

S1：参照图5所示，对第一钢管桩1、第二钢管桩2进行开口,然后将第一钢管桩1、第二钢管桩2下沉到位(即指到达设计所要求的入土深度，围堰桩体结构的底标高)：

具体为对第一钢管桩1、第二钢管桩2进行开口，开口宽度与工字钢3的腹板32的厚度匹配，在具体实施时，可允许增加开口宽度5％-10％左右；然后采用液压振动锤将第一钢管桩1、第二钢管桩2下沉到位；此时第一钢管桩1、第二钢管桩2间隔一定的距离，且第一钢管桩1、第二钢管桩2的开口相对。

S2：对工字钢3进行选型，选择合适的工字钢3，即能够保证工字钢3正好能够插入两侧第一钢管桩1、第二钢管桩2内，并且使工字钢3插入深度与第一钢管桩1、第二钢管桩2保持一致。

作为一优选方式，在合拢之前，可以由潜水员潜水进行测量，测出第一钢管桩1、第二钢管桩2插入土体后泥面处钢管桩偏位距离，之后按比例进行换算，得出上端口、下端口处钢管桩偏位宽度B₁、B₂，参照图10所示；以及换算得出第一钢管桩1与第二钢管桩2的底部外侧的间距B₃。合适的工字钢3选择的要点主要是根据两侧钢管桩需要纠偏宽度(B₁、B₂)_max和工字钢3自身的长细比确定。长细比是根据现场实际情况确定，需要确保一定的刚度确保现场插打顺利。

以下以φ710钢管桩为例，工字钢根据以下两点确定：

(1)偏位宽度(B₁、B₂)_max：B₁与B₂之间的较大项；

工字钢3选用宽度为B，则B应该满足：

(B₁、B₂)_max＞B＞B₃。

(2)长细比：确保拥有足够的刚度，插打顺利。

S3：参照图6所示，将工字钢3的腹板32插入第一钢管桩1、第二钢管桩2的开口，然后可利用液压振动锤将工字钢3下沉到位(即到达设计所要求的入土深度，围堰桩体结构的底标高)；

S4：参照图7所示，填充第一钢管桩1、第二钢管桩2：

具体为将止水填充材料8填充于第一钢管桩1、第二钢管桩2管内，使第一钢管桩1、第二钢管桩2管内空间填充密实，完成合拢。

在一优选实施例中，在上述S1之前包括：

参照图8所示，采用液压振动锤将第三钢管桩6、第四钢管桩7插打到位，且第三钢管桩6、第四钢管桩7分别位于待合拢位置的两侧；即分别位于待施工第一钢管桩1、第二钢管桩2的外侧。

参照图9所示，根据对两侧第三钢管桩6、第四钢管桩7垂直度的测量，计算垂直度偏差，采用第一异型拉森钢板桩、第二异型拉森钢板桩5分别对第三钢管桩6、第四钢管桩7的垂直度进行纠偏，保证待合拢位置钢管桩垂直度满足要求。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质。

Claims (10)

1.一种用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，包括：

设置于接口一侧的第一钢管桩；所述第一钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第一开口，且所述第一开口沿所述第一钢管桩的长度方向布设；

设置于接口另一侧的第二钢管桩；所述第二钢管桩的外壁上设有贯通其壁厚的第二开口，且所述第二开口沿所述第二钢管桩的长度方向布设；

设置于所述第一钢管桩与所述第二钢管桩之间的工字钢；所述工字钢的腹板插入所述第一开口、所述第二开口，使所述工字钢的两个翼板分别插入到所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内，并使两个所述翼板的两端分别与所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的内壁贴合；

设置于所述第一钢管桩和所述第二钢管桩管内的止水填充材料，用于阻断水流途径；使钢管桩围堰结构的接口合拢。

2.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，

所述止水填充材料采用止水胶泥。

3.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，所述第一钢管桩通过第一异型拉森钢板桩与相邻的第三钢管桩连接。

4.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，所述第一异型拉森钢板桩的截面呈梯形结构。

5.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，所述第二钢管桩通过第二异型拉森钢板桩与相邻的第四钢管桩连接。

6.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，所述第二异型拉森钢板桩的截面呈梯形结构。

7.根据权利要求1所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构，其特征在于，所述第一开口、所述第二开口的宽度大于所述工字钢的腹板厚度5％-10％。

8.一种权利要求1-7任一项所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构的施工方法，其特征在于，包括：

S1：对第一钢管桩、第二钢管桩进行开口，开口宽度与工字钢的腹板厚度匹配；然后将所述第一钢管桩、所述第二钢管桩下沉到位；此时所述第一钢管桩、所述第二钢管桩间隔一距离，且所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的开口相对；

S2：在合拢之前，对工字钢进行选型，选择合适的工字钢，即能够保证所述工字钢正好能够插入两侧所述第一钢管桩、所述第二钢管桩内，并且使所述工字钢插入深度与所述第一钢管桩、所述第二钢管桩保持一致；

S3：将所述工字钢的腹板插入所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的开口，然后将所述工字钢下沉到位；

S4：将止水填充材料填充于所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内，使所述第一钢管桩、所述第二钢管桩管内空间填充密实，完成合拢。

9.根据权利要求8所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构的施工方法，其特征在于，在S1之前，还包括：

采用液压振动锤将第三钢管桩、第四钢管桩插打到位，且所述第三钢管桩、所述第四钢管桩分别位于待合拢位置的两侧；即分别位于待施工所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的外侧；

根据对两侧所述第三钢管桩、所述第四钢管桩垂直度的测量，计算垂直度偏差，采用第一异型拉森钢板桩、第二异型拉森钢板桩分别对所述第三钢管桩、所述第四钢管桩的垂直度进行纠偏，保证待合拢位置钢管桩垂直度满足要求。

10.根据权利要求8所述的用于钢管桩围堰结构合拢的接口结构的施工方法，其特征在于，所述S2中，对工字钢进行选型，选择合适的工字钢：其中，测出泥面处所述第一钢管桩、所述第二钢管桩偏位距离，之后换算得出上端口、下端口处所述第一钢管桩与所述第二钢管桩的偏位宽度B₁、B₂，即得出工字钢两侧所述第一钢管桩、所述第二钢管桩的纠偏宽度为(B₁、B₂)_max，以及换算得出所述第一钢管桩与所述第二钢管桩的底部外侧的间距B₃，确定合适宽度B的工字钢，则B应该满足：

(B₁、B₂)_max＞B＞B₃；

根据合适宽度B的工字钢及长细比,选择合适的工字钢。

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