CN116733019B - 一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法，涉及围堰施工技术领域，解决了现有钢管桩围堰施工精度差、施工速度慢的问题，提高了施工效率，具体方案如下：包括依次固定连接为一体的若干钢管桩，相邻钢管桩之间通过连接锁扣连接，所述钢管桩由主管以及相对固定安装在主管两侧的第一连接锁扣、第二连接锁扣组成，第一连接锁扣的横截面呈矩形，第二连接锁扣为形状与第一连接锁扣相匹配的U型结构，第二连接锁扣两侧的上部位置和下部位置均开设有连接孔以用于拼接板、高强螺栓的安装。

Description

一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法

技术领域

本发明涉及围堰施工技术领域，特别是涉及一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法。

背景技术

钢管桩是通过锁扣将各主管组合成的钢结构连续墙，其紧密且刚度大，可用来挡土或挡水，包括中间部位的主管及主管两侧或其它角度的锁扣，锁扣起连接作用，主管提供挡土和挡水所需的刚度。钢管桩围堰与其它支护方式相比具有强度高、寿命长、防漏水性能好、施工简便快速、成本较低、高效环保等特点，因此钢管桩围堰施工为目前桥梁基坑的主要施工方式。

钢管桩围堰施工主要为逐根插打、相互连接的方式，施工速度较慢，且逐根插打施工精度较难保证，例如无法保证相邻钢管桩之间的角度及连接强度、无法保证每个钢管桩围堰插入土层深度相同、难以保持每个钢管桩围堰插打的垂直度，且需要搭建钢管桩围堰导向架以进行插入导向，施工速度慢；另外，现有钢管桩之间的连接一般伴随其插打施工同步进行，不定因素较多，难以保证钢管桩围堰的防水性能与连接处刚度，施工质量差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法，相邻钢管桩之间通过横截面呈矩形的第一连接锁扣与U型结构的第二连接锁扣配合使用，使得相邻钢管桩之间的连接为双层密封，大大提高了其防水性能，且能够有效限制相邻钢管桩之间的角度，避免相邻钢管桩之间发生转动、偏移等现象，解决了现有钢管桩围堰施工精度差、施工速度慢的问题。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供了一种钢管桩围堰，包括依次固定连接为一体的若干钢管桩，相邻钢管桩之间通过连接锁扣连接，所述钢管桩由主管以及相对固定安装在主管两侧的第一连接锁扣、第二连接锁扣组成，第一连接锁扣的横截面呈矩形，第二连接锁扣为形状与第一连接锁扣相匹配的U型结构，第二连接锁扣两侧的上部位置和下部位置均开设有连接孔以用于拼接板、高强螺栓的安装。

作为进一步的实现方式，所述拼接板固定安装在第二连接锁扣的两侧，拼接板的顶端高于钢管桩的顶端平面以用于与邻近的上层钢管桩围堰固定连接。

作为进一步的实现方式，钢管桩围堰中间位置处的一个钢管桩上固定安装有定位条，定位条与施工区域处的定位槽配合以进行导向，定位条沿对应主管的长度方向竖向设置。

第二方面，本发明提供了一种整体插打拆除装置，包括施工框架和若干插打吊具，施工框架由主体框架和固定安装在主体框架底部的立柱组成，主体框架所围合的空间区域分为用于钢管桩围堰拼装的拼装区和用于钢管桩围堰插打施工的插打区，拼装区与插打区之间通过轨道相连通，所述插打吊具通过能够横向、纵向移动的移动吊架安装在轨道上。

作为进一步的实现方式，所述插打吊具由吊绳、伸缩杆以及振动锤组成，振动锤的顶部通过伸缩杆与移动吊架连接，伸缩杆竖向设置，吊绳位于伸缩杆内部，吊绳的一端与振动锤连接，另一端与移动吊架上的伺服电机连接。

作为进一步的实现方式，每个所述伸缩杆的底端固定连接有一个连接杆件，连接杆件水平设置，所有连接杆件远离伸缩杆的一端汇集在一起并固定。

作为进一步的实现方式，所述伸缩杆由若干相互滑动的关节组成，伸缩杆的顶端与移动吊架固定连接，伸缩杆与移动吊架相垂直。

作为进一步的实现方式，所述移动吊架分为第一移动吊架和第二移动吊架，第二移动吊架滑动设置在主体框架上的轨道上，第一移动吊架滑动设置在第二移动吊架上，第一移动吊架的移动方向与第二移动吊架的移动方向相垂直，所述插打吊具与第一移动吊架连接。

第三方面，本发明提供了一种钢管桩围堰的施工方法，具体如下：

步骤1、组装整体插打拆除装置并确定定位槽的安装位置；

步骤2、在拼装区拼装钢管桩围堰，并在钢管桩连接处两侧使用拼接板、高强螺栓实现第一连接锁扣与对应第二连接锁扣之间的固定连接，完成一层钢管桩整体拼装；

步骤3、将插打吊具移动到拼装区，利用振动锤夹住对应钢管桩围堰，起吊并将吊起的一组钢管桩围堰移动至插打区对应位置；

步骤4、使钢管桩围堰内侧的定位条插装在施工现场固定的定位槽内，缓慢下放钢管桩围堰至指定平面；

步骤5、待钢管桩围堰位置检查无误后，启动所有的振动锤进行钢管桩围堰的整体插打，直至钢管桩围堰顶部离施工平面设定距离；

步骤6、重复步骤3、4；

步骤7、当第二组钢管桩围堰下放到第一组钢管桩围堰的上方后，第二组钢管桩围堰底部通过第一组上伸的拼接板进行定位，并用高强螺栓将第一层、第二层钢管桩围堰连接成一个整体，启动振动锤对连接后的两层钢管桩围堰进行整体插打直至第二层钢管桩顶部离施工平面设定距离；

步骤8、多次重复步骤6、7，直至设定层数的钢管桩围堰插打完成。

作为进一步的实现方式，步骤3中，在起吊钢管桩围堰时，首先将钢管桩围堰吊离地面并静置观察插打吊具及施工框架骨架的变形情况，在确定安全后，再次起吊到指定高度并移动至插打区。

上述本发明的有益效果如下：

（1）本发明相邻钢管桩之间通过横截面呈矩形的第一连接锁扣与U型结构的第二连接锁扣配合使用，使得相邻钢管桩之间的连接为双层密封，大大提高了其防水性能，且能够有效限制相邻钢管桩之间的角度，避免相邻钢管桩之间发生转动、偏移等现象，且钢管桩围堰由若干钢管桩固定连接为一体结构，整体施工，大大提高了施工速度。

（2）本发明拼接板以及高强螺栓的使用，一方面可保证第一连接锁扣与第二连接锁扣之间的连接牢固性，同时还可提高第一连接锁扣与第二连接锁扣之间的连接密封性，进而提高其防水能力；另一方面可用于邻近层钢管桩围堰之间的连接，保证相邻钢管桩围堰之间的连接强度、连接稳定性及连接处防水能力。

（3）本发明钢管桩围堰中间位置处的钢管桩上设置了定位条，并在施工区域配备了与其配合的定位槽，无需架设导向架等结构，大大提高了施工效率。

（4）本发明拼装工作与插打施工分开并在专门的工作区域同步进行，使拼装工作工厂化、标准化，有利于提高拼装工作的质量，减少施工中不定因素带来的干扰，拼装、插打同时进行，避免了机械、人员窝工现象，显著提高了施工效率、施工速度。

（5）本发明伸缩杆的设置能够保证振动锤的垂直度，避免其工作过程中出现摇晃的现象，进而保证钢管桩围堰插打的垂直度，配合连接杆的使用，保证所有插打吊具处于同一水平高度，有效保证了施工的精度。

（6）本发明钢管桩围堰利用拼接板多层整体拼装，提高了钢管桩围堰的整体性以及连接处的刚度，增强了其防水性能，有助于保证钢管桩围堰整体插打的垂直度和各钢管桩之间相对位置的准确度，省去了导向架、施工平台的搭建，提高了施工速度。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1是本发明根据一个或多个实施方式的施工框架的整体结构示意图；

图2是本发明根据一个或多个实施方式的施工框架的侧视结构示意图；

图3是本发明根据一个或多个实施方式的施工框架的俯视结构示意图；

图4是本发明根据一个或多个实施方式的插打吊具的结构示意图；

图5是本发明根据一个或多个实施方式的钢管桩的俯视结构示意图；

图6是本发明根据一个或多个实施方式的钢管桩围堰的俯视结构示意图；

图中：为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用；

其中，1、第一移动吊架；2、第一轨道；3、第二移动吊架；4、第二轨道；5、立柱；6、吊绳；7、伸缩杆；8、连接杆件；9、振动锤；10、第一连接锁扣；11、第二连接锁扣；12、定位槽；13、定位条；14、拼装区；15、插打区。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

正如背景技术所介绍的，钢管桩围堰施工主要以逐根插打、相互连接的方式，此种方式施工速度较慢，且因逐根插打施工精度较难保证，尤其在钢管桩围堰下方土层分布不均时，难以保持插打的垂直度，钢管桩之间的连接伴随其插打施工同步进行，不定因素较多，难以保证钢管桩围堰的防水性能与连接处刚度，施工质量差的问题，为了解决如上的技术问题，本发明提出了一种钢管桩围堰及其整体插打拆除装置、施工方法。

实施例1

本发明的一种典型的实施方式中，如图5-图6所示，提出一种钢管桩围堰，由若干钢管桩依次连接而成，相邻钢管桩之间通过连接锁扣连接。

其中，钢管桩由主管以及相对固定安装在主管两侧的连接锁扣组成，具体如图5所示，主管由两个弧形板拼接而成，主管两侧分别为第一连接锁扣10和第二连接锁扣11，第一连接锁扣10的横截面呈矩形，第二连接锁扣11为形状与第一连接锁扣10相匹配的U型结构。

可以理解的是，第一连接锁扣10、第二连接锁扣11与主管之间可以是一体成型结构，也可以通过焊接等方式固定连接在一起，具体的连接方式可根据实际需求进行选择，这里不做过多的限制。

横截面呈矩形的第一连接锁扣10与U型结构的第二连接锁扣11配合使用，使得相邻钢管桩之间的连接为双层密封，大大提高了其防水性能，且能够有效限制相邻钢管桩之间的角度，避免相邻钢管桩之间发生转动、偏移等现象。

其中，第二连接锁扣11两侧的上部位置和下部位置均开设有连接孔，以用于螺栓的安装，进而通过高强螺栓将拼接板固定安装在第二连接锁扣11的两侧，拼接板的顶端高于钢管桩的顶端平面。

拼接板以及高强螺栓的使用，一方面可保证第一连接锁扣10与第二连接锁扣11之间的连接牢固性，同时还可提高第一连接锁扣10与第二连接锁扣11之间的连接密封性，进而提高其防水能力；另一方面还可用于邻近层钢管桩围堰之间的连接，保证相邻钢管桩围堰之间的连接强度、连接稳定性及连接处防水能力。

可以理解的是，在使用高强螺栓时，可在连接孔处设置防水密封垫等结构以增加其防水能力，具体的这里不做过多的限制。

钢管桩围堰中间位置处的一个钢管桩上还固定安装有定位条13，定位条13通过焊接的方式固定安装在位于钢管桩围堰中间位置处的一个钢管桩的主管外侧壁上，定位条13沿对应主管的长度方向竖向设置，以用于在钢管桩围堰插打过程中的导向工作。

还设有定位槽12，定位槽12竖向固定安装在施工区域，主要用于与定位条13配合使用，以实现对钢管桩围堰插装的定位、导向。

实施例2

本发明的另一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出一种钢管桩围堰的整体插打拆除装置，利用了实施例1中所述的钢管桩围堰，该装置包括，施工框架，施工框架分为拼装区14和插打区15，其中，拼装区14用于钢管桩围堰的拼装，插打区15用于钢管桩围堰的插打施工，拼装区14与插打区15之间通过轨道相连通，插打吊具可在拼装区14和插打区15之间移动。

如图1-图2所示，施工框架由主体框架和立柱5组成，主体框架底部通过若干立柱5进行支撑，主体框架的内侧设有轨道，本实施例中为第二轨道4，拼装区14和插打区15为主体框架所围合的空间区域，插打吊具在拼装区14与插打区15之间沿着第二轨道4移动；

具体的，主体框架上插打区15处设有若干第一移动吊架1、第一轨道2和第二移动吊架3，其中，第二移动吊架3的两端通过滑轮与第二轨道4连接，能够沿着第二轨道4移动；第一轨道2固定安装在第二移动吊架3的上方，第一轨道2能够跟随第二移动吊架3移动，第一轨道2上安装有第一移动吊架1，第一移动吊架1通过滑轮与第一轨道2连接；

第一移动吊架1的移动方向与第二移动吊架3的移动方向相垂直（即一个纵向移动、一个横向移动），第一移动吊架1底部与插打吊具连接。

可以理解的是，在其他实施例中，插打区15处的移动吊架也可以是其他的安装形式，只要能够驱动插打吊具在插打区15内移动到指定位置工作即可。

插打吊具设有若干个，以用于对拼装后的钢管桩围堰进行吊装、插打。

如图4所示，插打吊具由吊绳6、伸缩杆7以及振动锤9组成，振动锤9的顶部通过吊绳6、伸缩杆7与第一移动吊架1连接，其中，第一移动吊架1上安装有伺服电机，吊绳6与伺服电机连接，进而通过伺服电机驱动振动锤9的升降，振动锤9、伺服电机均在第一移动吊架1的带动下沿着轨道移动；

其中，振动锤9为现有技术，含有夹具，能够夹紧钢管桩并对钢管桩施加振动的力；伸缩杆7为中空结构，吊绳6位于伸缩杆7内，伸缩杆7的顶端与第一移动吊架1固定连接，伸缩杆7竖向设置且与第一移动吊架1相垂直，以通过伸缩杆7保证振动锤9的垂直度，避免其工作过程中出现摇晃的现象，进而保证钢管桩围堰插打的垂直度。

伸缩杆7由若干关节组成，相邻关节之间能够相互滑动，伸缩杆7的底端（即伸缩杆7与振动锤9固定连接的一端）固定连接一个连接杆件8，连接杆件8水平设置，即连接杆件8与伸缩杆7相垂直。

由于插打吊具设有若干个，因此，连接杆件8同样设有若干个，所有插打吊具上的连接杆件8远离伸缩杆7的一端汇集在一起并固定，从而可在连接杆件8的作用下保证所有插打吊具处于同一水平高度，以保证所有钢管桩插打深度相同。

需要注意的是，在实际使用中应保证所有的连接杆件8均水平设置且高度相同。

实施例3

本发明的另一种典型的实施方式中，提出了一种钢管桩围堰的施工方法，利用了实施例1中的钢管桩围堰和实施例2中的整体插打拆除装置，具体如下：

步骤1、组装整体插打拆除装置并测量放线，按照图纸在插打区15确定定位槽12的安装位置；

步骤2、在拼装区14，按照钢管桩施工方案，选择指定尺寸的钢管桩，使得若干钢管桩依次连接并在连接锁扣处组合，然后在钢管桩连接处两侧使用拼接板（拼接板高出对应钢管桩的上平面）、高强螺栓实现第一连接锁扣10与对应第二连接锁扣11之间的固定连接，进而完成一层钢管桩整体拼装；

步骤3、通过第二移动吊架3带动第一移动吊架1移动到拼装区14，第一移动吊架1移动到对应钢管桩围堰上侧，伺服电机控制振动锤9下落，利用振动锤9夹住对应钢管桩围堰的吊点位置，待夹牢后，缓慢的将拼装好的一组钢管桩围堰整体起吊，将一组钢管桩围堰吊离地面50cm左右，静置 30 分钟，观察吊具及施工框架骨架的变形情况，在确定安全后，再次起吊到指定高度，固定吊绳6，利用移动吊架沿将吊起的一组钢管桩围堰移动至插打区15对应位置；

步骤4、使钢管桩围堰内侧的定位条13插装在施工现场插打固定的定位槽12内，缓慢下放钢管桩围堰至指定平面；

步骤5、待对钢管桩围堰位置检查无误后，启动所有的振动锤9进行钢管桩围堰的整体插打，直至钢管桩围堰顶部离施工平面50cm左右；

步骤6、重复步骤3、4；

步骤7、当第二组钢管桩围堰下放到第一组钢管桩围堰的上方后，第二组钢管桩围堰底部通过第一组上伸的拼接板进行定位，以保证上下两层钢管桩围堰之间的垂直度，并利用高强螺栓将第一层上的拼接板与第二层钢管桩围堰连接锁扣下部的连接孔连接，使第一层、第二层钢管桩围堰连接成一个整体，启动所有的振动锤9对连接后的两层钢管桩围堰进行整体插打直至第二层钢管桩顶部离施工平面50cm左右；

步骤8、多次重复步骤6、7，直至设定层数的钢管桩围堰插打完成。

在进行钢管桩围堰的拆除时，再利用振动锤9一边振动，一边一层层向上拔出钢管桩围堰，待拔到指定高度后拆除连接两层钢管桩围堰的高强螺栓，将上层的钢管桩围堰移到拼装区14拆卸，再将振动锤9吊转回插打区15重复拔出、拆卸、移走的操作，直至钢管桩全部拆卸完成。

与传统插打方式相比，本实施例上述施工方法的优点：拼装工作与插打施工分开并在专门的工作区域同步进行，使拼装工作工厂化、标准化，有利于提高拼装工作的质量，减少施工中不定因素带来的干扰；多层整体拼装，提高了钢管桩围堰的整体性以及连接处的刚度，增强了其防水性能，有助于保证钢管桩围堰整体插打的垂直度和各钢管桩之间相对位置的准确度，省去了导向架、施工平台的搭建，提高了施工速度；拼装、插打同时进行，避免了机械、人员窝工现象，显著提高了施工效率、施工速度。

经济效益方面：本实施例中的第一、第二移动吊架均可在相应的轨道上移动，可根据围堰的尺寸与情况具体调节相应的吊装、插打过程中所使用的振动锤的位置，适用于各种尺寸钢管桩围堰的整体插打，具有节省资源、重复利用性高的特点，且其大幅度提高了施工速度与施工效率，具有较好的经济效益。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种整体插打钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、组装整体插打拆除装置并确定定位槽的安装位置；其中整体插打拆除装置包括施工框架和若干插打吊具，施工框架由主体框架和固定安装在主体框架底部的立柱组成，主体框架所围合的空间区域分为用于钢管桩围堰拼装的拼装区和用于钢管桩围堰插打施工的插打区，拼装区与插打区之间通过轨道相连通；所述插打吊具通过能够横向、纵向移动的移动吊架安装在轨道上；

步骤2、在拼装区拼装钢管桩围堰，所述钢管桩围堰包括：依次固定连接为一体的若干钢管桩，相邻钢管桩之间通过连接锁扣连接，所述钢管桩由主管以及相对固定安装在主管两侧的第一连接锁扣、第二连接锁扣组成，第一连接锁扣的横截面呈矩形，第二连接锁扣为形状与第一连接锁扣相匹配的U型结构，第二连接锁扣两侧的上部位置和下部位置均开设有连接孔以用于拼接板、高强螺栓的安装；所述拼接板固定安装在第二连接锁扣的两侧，拼接板的顶端高于钢管桩的顶端平面以用于与邻近的上层钢管桩围堰固定连接；所述钢管桩围堰中间位置处的一个钢管桩上固定安装有定位条，定位条与施工区域处的定位槽配合以进行导向，定位条沿对应主管的长度方向竖向设置；完成一层钢管桩整体拼装；

步骤3、将插打吊具移动到拼装区，利用振动锤夹住对应钢管桩围堰，起吊并将吊起的一组钢管桩围堰移动至插打区对应位置；

步骤4、使钢管桩围堰内侧的定位条插装在施工现场固定的定位槽内，缓慢下放钢管桩围堰至指定平面；

步骤5、待钢管桩围堰位置检查无误后，启动所有的振动锤进行钢管桩围堰的整体插打，直至钢管桩围堰顶部离施工平面设定距离；

步骤6、重复步骤3、4；

步骤7、当第二组钢管桩围堰下放到第一组钢管桩围堰的上方后，第二组钢管桩围堰底部通过第一组上伸的拼接板进行定位，并用高强螺栓将第一层、第二层钢管桩围堰连接成一个整体，启动振动锤对连接后的两层钢管桩围堰进行整体插打直至第二层钢管桩顶部离施工平面设定距离；

步骤8、多次重复步骤6、7，直至设定层数的钢管桩围堰插打完成；

所述步骤3中，在起吊钢管桩围堰时，首先将钢管桩围堰吊离地面并静置观察插打吊具及施工框架骨架的变形情况，在确定安全后，再次起吊到指定高度并移动至插打区。

2.如权利要求1所述一种整体插打钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，所述插打吊具由吊绳、伸缩杆以及振动锤组成，振动锤的顶部通过伸缩杆与移动吊架连接，伸缩杆竖向设置，吊绳位于伸缩杆内部，吊绳的一端与振动锤连接，另一端与移动吊架上的伺服电机连接。

3.如权利要求2所述一种整体插打钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，每个所述伸缩杆的底端固定连接有一个连接杆件，连接杆件水平设置，所有连接杆件远离伸缩杆的一端汇集在一起并固定。

4.如权利要求2所述一种整体插打钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，所述伸缩杆由若干相互滑动的关节组成，伸缩杆的顶端与移动吊架固定连接，伸缩杆与移动吊架相垂直。

5.如权利要求1所述一种整体插打钢管桩围堰的施工方法，其特征在于，所述移动吊架分为第一移动吊架和第二移动吊架，第二移动吊架滑动设置在主体框架上的轨道上，第一移动吊架滑动设置在第二移动吊架上，第一移动吊架的移动方向与第二移动吊架的移动方向相垂直，所述插打吊具与第一移动吊架连接。