CN114809012A - 钢管桩、注料头和防渗水材料以及包含其的止水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管桩、注料头和防渗水材料以及包含其的止水方法，所述钢管桩包括：止水连接单元，所述止水连接单元设于所述钢管桩的两侧，所述止水连接单元用于与另一所述钢管桩的所述止水连接单元可拆卸连接，所述止水连接单元包括连接部，所述连接部内设有向上贯通的通道，所述连接部上设有从所述通道贯通至所述连接部外表面的渗料孔。通过设置止水连接单元使得相邻两钢管桩通过止水连接单元能够拼接连接形成钢管桩围护，并且在止水连接单元内设置连接部，连接部内设置通道，连接部外表面设置贯通通道的渗料孔，通过向通道内注料使得所注入的料沿渗料孔渗出并密封连接相邻的两钢管桩，以保证钢管桩组合连接形成整体围护的防渗水需求。

Description

钢管桩、注料头和防渗水材料以及包含其的止水方法

技术领域

本发明涉及一种钢管桩、注料头和防渗水材料以及包含其的止水方法。

背景技术

目前，对于深基坑施工多采用地下连续墙、SMW工法桩、钻孔灌注桩排桩+三轴搅拌桩、钻孔灌注桩排桩+高压旋喷桩等形式。这些围护结构材料回收率较低，造成较大浪费，增加了造价。

为了改善围护结构材料回收率低、造价高的问题，少量工程采用钢板桩、钢管桩等做围护结构。这些现有的钢板桩、钢管桩等用于围护结构，通常需要在其两侧做复杂的防水结构构造。这些复杂的防水构造不仅结构复杂，成本也较高，虽然使得防水效果增强，但是其极大的增加了施工难度，同时在施工中防水构造损坏的概率极大增加，导致这些钢管桩、钢板桩的使用寿命大幅降低，增加了施工成本。因此，本申请提出一种结构简单，不易损坏，拆装方便，防渗水性能和实用性较高的钢管桩围护的钢管桩及止水方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中钢管桩围护结构接缝处防渗能力差的缺陷，提供一种钢管桩、注料头和防渗水材料以及包含其的止水方法。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种钢管桩，所述钢管桩包括：

止水连接单元，所述止水连接单元设于所述钢管桩的两侧，所述止水连接单元用于与另一所述钢管桩的所述止水连接单元可拆卸连接，所述止水连接单元包括连接部，所述连接部内设有向上贯通的通道，且所述连接部的底部密封，所述连接部上设有从所述连接部外表面接通至所述通道的渗料孔。

在本方案中，钢管桩的两侧设有止水连接单元，相邻的两钢管桩通过止水连接单元能够拼接连接，多根钢管桩依次连接形成钢管桩围护结构，用于深基坑围护，止水连接单元包括连接部，连接部内设有通道，连接部的外表面设有贯通通道的渗料孔，通过向通道内注料，使得注入的料从连接部的外表面能够渗出并进一步渗入止水连接单元外周侧的土地中，使得止水连接单元在与另一钢管桩的止水连接单元拼接时形成密封连接，以提高钢管桩的防渗水功能。

较佳地，所述止水连接单元还包括有卡合部，所述连接部和所述卡合部分别位于所述钢管桩的第一侧和第二侧，所述卡合部呈弧形且设有开口，另一所述连接部伸入所述开口且卡接于所述卡合部内。

在本方案中，向所述连接部的通道内注料，使得注入的料从连接部的外表面能够渗出并进一步渗入止水连接单元连接部和卡合部之间的土体之中。同时，止水连接单元的卡合部与连接部为可拆卸式连接，通过将连接部打入土地中，使卡合部的弧形对应连接部的外表面并沿竖直方向将卡合部打入土地，卡合部的开口靠近连接部方向，进而将相邻的钢管桩拼接连接形成整体，是本申请的一种较佳地结构设置。

较佳地，所述渗料孔分布于所述连接部外表面的中部和下部。

在本方案中，将连接部打入土地后会将连接部的一端保留在土地地表上，以便于向连接部的通道内注料，同时，将连接部的一端保留在地表上便于连接部的拆卸和重复利用，渗料孔对应连接部打入土地中的外表面设置，既能够有效实现连接部的防渗水功能，又能够简化连接部的加工过程，降低连接部的加工成本。

较佳地，所述连接部上设有封闭段，所述通道在所述封闭段处内外不连通，所述封闭段位于所述渗料孔的上方。

在本方案中，渗料孔的上方为封闭段，封闭段即为连接部位于土地地表上方且伸入地表下方约0.5～1.0m的一端，当注料注入至封闭段端口时停止注料。

较佳地，所述渗料孔为直径2-3mm的圆孔状的渗出孔。

在本方案中，渗料孔采用2-3mm的渗出孔，既能够满足连接部的注料需求，又能够保证所注入的料的流速保持平稳，减少注料的消耗同时又保证钢管桩的防渗水功能。

一种注料头，与所述钢管桩的所述通道顶端对接，所述注料头一端连接有注料管，所述注料头的另一端设有出料孔，所述注料头伸入所述通道内且所述注料头的周侧与所述通道的内壁之间设有间隙。

在本方案中，连接部的通道适配该注料头，注料头的周侧与通道的内壁设有一定间隙，通过注料头向通道内注料时，该间隙用于注料头在注料时将通道内的空气排出，从通道底部由低向高依次注料，最终使得通道内被所注入的料所填充且没有外部空气通过通道口部进入通道内。

一种防渗水材料，所述防渗水材料用于填充至上述钢管桩的所述通道内，所述防渗水材料为液态堵漏材料，所述液态堵漏材料能够渗入所述连接部的外表面，进入连接部与卡合部之间的土体中并阻挡所述钢管桩围护结构外侧的地下水。

在本方案中，注入通道内的材料可为水泥浆，水泥浆因其自身凝结后具有的防水性能被应用于防渗水材料，水泥浆的凝固时间可达到2小时以上，另外，水泥浆可通过添加缓凝剂增长其凝固时间，并水泥浆的流动性较好，在这段时间内进行注料，能够与连接部外表面的土体充分混合并提供良好的防渗水功能，且自身性能较为稳定。

一种钢管桩的止水方法，所述止水方法采用上述任意一项钢管桩、注料头和防渗水材料实现，所述钢管桩的止水方法包括以下步骤：

S1、将气垫塞入所述钢管桩的止水连接单元的通道内，向所述气垫内充气并通过所述气垫填充所述通道；

S2、将一所述钢管桩沿围护方向打入地下，并保留所述钢管桩的一端位于地面上，将另一所述钢管桩沿围护方向打入地下，并将前一所述钢管桩的连接部和后一所述钢管桩的卡合部相互卡合，依次将所述钢管桩连接形成围护结构，再将卡合后的所述通道中的气垫内气体放空并将所述气垫撤出所述通道；

S3、将注料头伸入卡合后的所述通道内，并通过所述注料头向所述通道内注入防渗水材料。

在本方案中，在连接部打入土地前，将气垫塞入连接部的通道内，以使得连接部外表面的渗料孔不会因土压入渗料孔而发生渗料孔和通道堵塞的情况，再将气垫放气并撤出连接部的通道，即可向通道内进行注料。

较佳地，所述钢管桩的止水方法在步骤S3之中还包括以下步骤：

将所述注料头下落到通道底部时，开始向所述通道的底部由低到高依次注入所述防渗水材料；

在注料时将所述注料头始终保持在所述防渗水材料的液面下，并随着所述防渗水材料的液面上升而将所述注料头相应提升。

在本方案中，在注料时将注料头始终伸入防渗水材料的液面下方，并通过注料头与通道之间的间隙，将通道内的空气排出，并保证注入通道内的防渗水材料不会出现气泡，防渗水性能更加优秀。

较佳地，在步骤S3中还包括：当注料至所述通道上端顶部时，停止注料，采用活塞将所述注料头封入所述通道内，通过所述活塞封闭所述通道，并再次向所述通道内注入所述防渗水材料，且注料方式采用加压注料，当所述防渗水材料通过所述通道上的渗料孔渗入所述钢管桩的连接部与卡合部之间的土体之中时停止注料，并在下一个所述通道内重复上述注料方式。

在本方案中，将防渗水材料注料至连接部位于地面上的一端端顶时停止注料，并通过活塞封住连接部的通道的口部，注料头被活塞封在通道内，对注料头加压并再次向通道内注料，以使得防渗水材料经连接部上的渗料孔流出并与连接部与卡合部之间的土体充分混合，混合后凝固形成防渗水土体。

本发明的积极进步效果在于：本发明通过设置止水连接单元使得相邻两钢管桩通过止水连接单元能够拼接连接，多根钢管桩以此连接形成围护结构，并且在止水连接单元内设置连接部，连接部内设置通道，连接部外表面设置贯通通道的渗料孔，通过向通道内注料使得所注入的料沿渗料孔渗出并密封连接相邻的两钢管桩的接缝，以保证钢管桩组合连接形成整体围护的防渗水需求。

附图说明

图1为本发明一较佳实施例的止水连接单元的拼接连接示意图。

图2为本发明一较佳实施例的连接部打入土地中的工作状态示意图。

图3为本发明一较佳实施例的注料头的结构示意图。

图4为本发明一较佳实施例的止水连接单元注料的工作状态示意图。

附图标记说明：

钢管桩1

止水连接单元11

连接部111

通道1111

渗料孔1112

卡合部112

开口1121

封闭段1113

注料头2

注料管21

出料孔22

活塞3

具体实施方式

下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。

深基坑工程需要开挖到地面以下，随着开挖深度的增加，在南方的等富含地下水的区域，深基坑开挖深度低于地下水水位，要求深基坑的围护结构具有良好的防渗防水功能才能确保深基坑工程顺利施工。

对此，本发明对于深基坑围护提供一种钢管桩1，如图1、图2所示，具体包括：止水连接单元11，止水连接单元11设于钢管桩1的两侧，止水连接单元11用于与另一钢管桩1的止水连接单元11可拆卸连接，止水连接单元11包括连接部111，连接部111内设有向上贯通的通道1111，且连接部111的底部密封，连接部111上设有从连接部111外表面接通至通道1111的渗料孔1112。

具体地，钢管桩1的两侧设有止水连接单元11，止水连接单元11的长度与钢管桩1的长度一致，以使得止水连接单元11的防渗水范围与钢管桩1保持一致，相邻的两钢管桩1通过止水连接单元11拼接形成整体，多根钢管桩1通过止水连接单元11一一拼接则形成组合式钢管桩围护，用于深基坑围护，止水连接单元11包括连接部111，连接部111内设有通道1111，连接部111的外表面设有贯通通道1111的渗料孔1112，通过向通道1111内注料，使得注入的料从连接部111的外表面能够渗出并进一步渗入止水连接单元11内的土地中，使得止水连接单元11在与另一钢管桩1的止水连接单元11拼接时形成密封连接，以提高钢管桩1的防渗水功能。

在本实施中，止水连接单元11还包括有卡合部112，连接部111和卡合部112分别位于钢管桩1的第一侧和第二侧，卡合部112呈弧形且设有开口1121，另一连接部111伸入开口1121且卡接于卡合部112内。

如图1所示，止水连接单元11的卡合部112与连接部111为可拆卸式连接，连接部111为圆筒件且位于钢管桩1的第一侧，卡合部112为“C”形件且位于钢管桩1的第二侧，卡合部112的开口1121能够避让连接部111与钢管桩1的连接部位；另外，当连接部111与卡合部112均打入土地中时，受到土地压力挤压连接部111与卡合部112会向外拉伸，进而使得连接部111在卡合部112内移动并贴合于开口1121上，卡合部112内部为弧形且适配连接部111的形状，通过连接部111移动至开口1121处进而提高止水连接单元11的密封性。

如图2所示，渗料孔1112分布于连接部111外表面的中部和下部。

具体地，将连接部111打入土地后会将连接部111的一端保留在土地地表上，以便于向连接部111的通道1111内注料，同时，将连接部111的一端保留在地表上，相应的钢管桩1的一端保留在地表上，通过拆卸设备将钢管桩1位于地表上的端部固定并拔出土地中，进而拆除钢管桩1，提高钢管桩1的重复利用率，渗料孔1112对应连接部111打入土地中的外表面设置，既能够保证所注入的料全部进入土地中，进而有效实现连接部111的防渗水功能。

在本实施例中，连接部111上设有封闭段1113，通道1111在封闭段1113处内外不连通，封闭段1113位于渗料孔1112的上方。

如图2所示，渗料孔1112的上方为封闭段1113，封闭段1113一部分在地面以上，一部分还在地面以下，避免渗料孔1112暴露或者距离地面太近，具体地，封闭段为连接部位于土地地表上方且伸入地表下方约0.5～1.0m的一端，进而避免所注入通道的料冲破土体，流淌到地面之上，封闭段1113不仅用于钢管桩1的安装和拆卸，并且，提供警示作用，当向通道1111内注料时从通道1111底部开始注料，逐步提高注料高度，直至注料至封闭段1113时停止注料，此时所注入的料通过渗料孔1112完全渗入土地地表下的土体中，钢管桩1的防渗水注料完成；另外，注料注入至封闭段1113顶部时停止注料，在保证钢管桩1的防渗水功能同时能够减少注料过程中的材料浪费情况。

在本实施例中，渗料孔1112为直径2-3mm的圆孔状的渗出孔。

具体地，渗料孔1112采用2-3mm的渗出孔，既能够满足连接部111的注料需求，又能够保证所注入的料的流速保持平稳，防止注入的料快速渗出连接部111并沿竖直方向流入连接部111下方的土地中，减少注料的消耗同时又保证钢管桩1的防渗水功能。此外，渗料孔1112的尺寸较小能够避免在钢管桩1打入土地中时，土地自身压力将土地土体沿渗料孔1112挤压进连接部111的通道1111内，避免在注料过程中，所注入的料内包含土体等其他杂质，提高钢管桩1注料后的防渗水性能。

在对本实施例钢管桩进行注料时还需用到一种注料头2，注料头用于与上述钢管桩1的通道1111顶端对接，注料头2一端连接有注料管21，注料头2的另一端设有出料孔22，注料头2伸入通道1111内且注料头2的周侧与通道1111的内壁之间设有间隙。

如图2、图3所示，连接部111的通道1111适配该注料头2，注料头2的周侧与通道1111的内壁之间设有间隙，该间隙用来排出通道1111内的空气，并且注料头2能够沿通道1111的顶端滑动至通道1111的底部，通过注料头2向通道1111内注料，并且在注料时通道1111内的空气通过该间隙排出通道1111，注料时，将注料头2始终伸入所注入的料的液面之下，并从通道1111底部由低向高依次注料，最终使得通道1111内被所注入的料填充且没有外部空气通过通道1111顶端口部进入通道1111内，进一步地提高注料效果并提高钢管桩1的防渗水效果。

在对本实施例钢管桩进行注料时还需用到一种防渗水材料，防渗水材料用于填充至上述钢管桩1的通道1111内，防渗水材料为液态堵漏材料，由液态堵漏材料能够渗入连接部111的外表面的土体中并阻挡钢管桩1外侧的地下水。

具体地，注入通道1111内的材料为水泥浆，水泥浆因其凝结后自身具有的防水性能被应用于防渗水材料，水泥浆的凝固时间可达到2小时以上，另外，水泥浆可通过添加缓凝剂增长其凝固时间，在这段时间内进行注料可使得水泥浆的渗料更彻底，能够与连接部外表面的土体充分混合并提供良好的防渗水功能，并且凝固后的水泥浆的自身性能较为稳定。

本实施例还提供了一种钢管桩的止水方法，止水方法采用上述钢管桩1、注料头2和防渗水材料实现，钢管桩的止水方法包括以下步骤：

S1、将气垫塞入钢管桩1的止水连接单元11的通道1111内，向气垫充气通过气垫填充通道1111；

S2、将一钢管桩1沿围护方向打入地下，并保留钢管桩1的一端位于地面上，将另一钢管桩1沿围护方向打入地下，并将前一钢管桩1的连接部111和后一钢管桩的卡合部112相互卡合，依次将钢管桩1连接形成围护结构，再将卡合后的通道1111中的气垫内气体放空并将气垫撤出通道1111；

S3、将注料头2伸入卡合后的通道1111内，并通过注料头2向通道1111内注入防渗水材料。

具体地，连接部111的外表面设有渗料孔1112，在连接部111打入土地之前，将气垫塞入连接部111的通道1111内，以使得连接部111外表面的渗料孔1112不会因土地压力将土地土体压入渗料孔1112而发生渗料孔1112堵塞的情况，再将气垫放气并撤出连接部111的通道1111，即可向通道1111内进行注料，并且保证注料后通道1111内的防渗水材料内不会混合土体等杂质，提高注料后的钢管桩1防渗水性能。

在本实施例中，钢管桩的止水方法在步骤S3之中还包括以下步骤：

将注料头2下落到通道1111的底部时，开始向通道1111的底部由低到高依次注入防渗水材料；

在注料时将注料头2始终保持在防渗水材料的液面下，并随着防渗水材料的液面上升而将注料头2相应提升。

具体地，注料头2与通道1111的内壁之间设有间隙，在向通道1111的底部注料时，防渗水材料从注料头2的出料孔22流出并积蓄在通道1111的底部，防渗水材料的液面将注料头2包裹，继续注料时，通道1111内的空气受到防渗水材料的挤压而流出通道1111，注料头2始终位于防渗水材料的液面下进而使得注入通道1111的防渗水材料不会产生气泡，其防水性能更佳。

在本实施例中，在步骤S3中具体包括：当注料至连接部111位于地面上时，停止注料，采用活塞3将注料头2封入通道1111内，通过活塞3封闭通道1111，并对注料头2加压并再次向通道1111内注入防渗水材料，当防渗水材料通过通道1111上的渗料孔1112渗入钢管桩1的连接部111与卡合部112之间的土体之中时停止注料，并在下一个通道1111内重复上述注料方式。

如图4所示，具体地，将防渗水材料注入至连接部111的封闭段1113时，暂停注料，通过活塞3将注料头2封闭在通道1111内，同时，活塞3能够防止通道1111内的防渗水材料溢出通道1111，另外，注料头2依旧与注料软管21连通，当活塞3安装到位后，向注料头2进行增压，使得防渗水材料流动性更大，而且防渗水材料受到压力挤压会沿渗料孔1112流出，并与连接部111与卡合部112之间的土体充分混合，进而防渗水材料包裹连接部111与卡合部112之间的土体颗粒或者土体单元，由防渗水材料、土体组成的混合物质紧密粘合连接部111外表面和卡合部112内表面形成防渗水结构。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种钢管桩，其特征在于，所述钢管桩包括：

止水连接单元，所述止水连接单元设于所述钢管桩的两侧，所述止水连接单元用于与另一所述钢管桩的所述止水连接单元可拆卸连接，所述止水连接单元包括连接部，所述连接部内设有向上贯通的通道，且所述连接部的底部密封，所述连接部上设有从所述连接部外表面接通至所述通道的渗料孔。

2.如权利要求1所述的钢管桩，其特征在于，所述止水连接单元还包括有卡合部，所述连接部和所述卡合部分别位于所述钢管桩的第一侧和第二侧，所述卡合部呈弧形且设有开口，另一所述连接部伸入所述开口且卡接于所述卡合部内。

3.如权利要求1所述的钢管桩，其特征在于，所述渗料孔分布于所述连接部外表面的中部和下部。

4.如权利要求1所述的钢管桩，其特征在于，所述连接部上设有封闭段，所述通道在所述封闭段处内外不连通，所述封闭段位于所述渗料孔的上方。

5.如权利要求1所述的钢管桩，其特征在于，所述渗料孔为直径2-3mm的圆孔状的渗出孔。

6.一种注料头，所述注料头用于与如权利要求1-5任一项所述钢管桩的所述通道顶端对接，其特征在于，所述注料头一端连接有注料管，所述注料头的另一端设有出料孔，所述注料头伸入所述通道内且所述注料头的周侧与所述通道的内壁之间设有间隙。

7.一种防渗水材料，所述防渗水材料用于填充至如权利要求1-5任一项所述钢管桩的所述通道内，其特征在于，所述防渗水材料为液态堵漏材料，所述液态堵漏材料能够渗入所述连接部的外表面的土体中并阻挡所述钢管桩外侧的地下水。

8.一种钢管桩的止水方法，所述止水方法采用如权利要求1-7的任意一项钢管桩、注料头和防渗水材料实现，其特征在于，所述钢管桩的止水方法包括以下步骤：

S1、将气垫塞入所述钢管桩的止水连接单元的通道内，向所述气垫内充气并通过所述气垫填充所述通道；

S2、将一所述钢管桩沿围护方向打入地下，并保留所述钢管桩的一端位于地面上，将另一所述钢管桩沿围护方向打入地下，并将前一所述钢管桩的连接部和后一所述钢管桩的卡合部相互卡合，依次将所述钢管桩连接形成围护结构，再将卡合后的所述通道中的气垫内气体放空并将所述气垫撤出所述通道；

S3、将注料头伸入卡合后的所述通道内，并通过所述注料头向所述通道内注入防渗水材料。

9.如权利要求8所述的钢管桩的止水方法，其特征在于，所述钢管桩的止水方法在步骤S3之中还包括以下步骤：

将所述注料头下落到所述通道底部时，开始向所述通道的底部由低到高依次注入所述防渗水材料；

在注料时将所述注料头始终保持在所述防渗水材料的液面下，并随着所述防渗水材料的液面上升而将所述注料头相应提升。

10.如权利要求9所述的钢管桩的止水方法，其特征在于，在步骤S3中还包括：当注料至所述通道上端顶部时，停止注料，采用活塞将所述注料头封入所述通道内，通过所述活塞封闭所述通道，并再次向所述通道内注入所述防渗水材料，且注料方式采用加压注料，当所述防渗水材料通过所述通道上的渗料孔渗入所述钢管桩的连接部与卡合部之间的土体之中时停止注料，并在下一个所述通道内重复上述注料方式。

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