CN218148449U - 一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，包括钢管桩、导向装置和导向架；在基坑边缘设置导向架，在导向架上设置导向装置，同时在钢管桩设置与导向装置配合的卡接结构，在施工时，通过导向装置对钢管桩进行定位保证其垂直度，同时将第一根插入的钢管桩作为基准定位桩，在插打第二钢管桩时，第二钢管桩与导向装置和第一钢管桩连接，在插打过程中导向装置和第一钢管桩对第二钢管桩起到纠偏作用，保证第二钢管桩的垂直度，有效的提高围堰的施工效率。

Description

一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰

技术领域

本实用新型属于桥梁工程施工技术领域，涉及一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰。

背景技术

富水砂层分布区域较广，在我国西北地区泾、渭河流域均大量分布。该地层在桥梁承台施工时，常用钢围堰作为基坑围护结构，钢板桩围堰由于自身刚度较小，砂层中施工时容易变形而钢套箱围堰施工难度大，成本高。故在富水砂层高水头深承台建设中，多使用锁口钢管桩围堰。

钢管桩围堰主要采用C-T、C-O、C-C、F-F等锁口结构的钢管桩，适用于支护较深的基坑。锁口钢管桩可应用于各种环境，具有较高的强度和刚度，可以根据实际使用需要选择钢管的直径和厚度，但其缺点是在砂层中插打困难、垂直度与平顺性控制不易。

实用新型内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，解决了现有锁口钢管桩施工技术在富水砂层施工精度控制不易，插打困难等技术问题。

本实用新型是通过以下技术方案来实现：

一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，包括钢管桩、导向装置和导向架；

所述导向架包括环向封闭的内框架和外框架，内框架设置在基坑的边缘，外框架等距套设在内框架的外部，多个钢管桩并列设置在内框架和外框架之间，相邻两个钢管桩通过卡接结构相互连接；

所述导向装置包括固定导向板和活动导向板，固定导向板和活动导向板分别跨设在内框架和外框架上，并且活动导向板能够沿导向架的环形移动，固定导向板和活动导向板分别设置在钢管桩的两侧，固定导向板和活动导向板上分别设置有定位结构，定位结构与卡接结构可拆卸连接，用于控制钢管桩插入时的垂直度。

优选的，所述内框架和外框架的结构相同，所述内框架包括固定钢梁、导向横钢梁和多个等间距设置的立柱，多个立柱通过固定钢梁和导向横钢梁固定连接，固定钢梁和导向横钢梁平行设置。

优选的，所述立柱的中部上设置有牛腿，横钢梁固接在牛腿上，所述立柱的顶部设置有卡槽，固定钢梁固接在卡槽中。

优选的，所述外框架上固接有多个稳定柱，稳定柱的下端插入地层中，用于减少导向架在钢管桩插打过程中下沉量。

优选的，所述卡接结构包括对称设置在钢管桩两侧的卡槽和卡块，相邻两个钢管桩，其中一个钢管桩的卡槽与另一个钢管桩的卡块卡接。

优选的，所述卡槽为设置有缺口槽的定位管，所述缺口槽沿轴向设置在定位管的外壁上，定位管同轴固接在钢管桩的外壁上；所述卡块为与缺口槽配合的T型块。

优选的，所述固定导向板固定设置在导向架上，靠近钢管桩的一侧设置有与卡槽或卡块配合的第一定位部。

优选的，所述活动导向板的底部设置有两个平行的滑槽，活动导向板通过滑槽设置在内框架和外框架上，活动导向板靠近钢管桩的一侧设置有与第二定位部，第二定位部上设置有与定位管外壁配合的凹槽，凹槽中设置有与缺口槽配合的定位板。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：

本实用新型提供的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，在基坑边缘设置导向架，在导向架上设置导向装置，同时在钢管桩设置与导向装置配合的卡接结构，在施工时，通过导向装置对钢管桩进行定位保证其垂直度，同时将第一根插入的钢管桩作为基准定位桩，在插打第二钢管桩时，第二钢管桩与导向装置和第一钢管桩连接，在插打过程中导向装置和第一钢管桩对第二钢管桩起到纠偏作用，保证第二钢管桩的垂直度，有效的提高围堰的施工效率。

附图说明

图1为本实用新型施工方法的流程图；

图2为本实用新型钢管桩的俯视图；

图3为本实用新型型钢导梁与立柱的连接图；

图4为本实用新型部分内框架和外框架与导向装置的安装示意图；

图5为本实用新型插打第一根钢管桩时导向装置的安装示意图；

图6为本实用新型导向装置的结构示意图；

图7为本实用新型导向装置的俯视图；

图8为本实用新型螺栓的结构示意图；

图9为本实用新型钢管桩在内框架和外框架之间的排布图；

图10为本实用新型围堰的俯视图；

图11为本实用新型带有韧脚后的钢管桩示意图。

图中：钢管桩1；加劲板2；立柱3；翼缘板4；牛腿5；横钢梁6；纵钢梁7；固定钢梁8；稳定桩9；第一钢管桩10；第二钢管桩11；第三根钢管桩12；第四根钢管桩13；第五根钢管桩14；固定导向板15；活动导向板16；卡槽21；卡块21；定位部71；第一定位部151；第二定位部161；定位螺栓162。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。

参阅图2-11，一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，包括钢管桩1、导向装置，以及环形封闭的导向架。

所述导向架包括内框架和外框架，内框架设置在基坑的边缘，外框架等距套设在内框架的外部，多个钢管桩依次设置在内框架和外框架之间，相邻两个钢管桩通过卡接结构相互卡接；

所述导向装置包括固定导向板15和活动导向板16，固定导向板15和活动导向板16分别跨设在内框架和外框架上，并且活动导向板16能够沿内框架的环形移动，固定导向板15和活动导向板16分别设置在至少一个钢管桩的两侧，固定导向板15和活动导向板16上分别设置有定位结构，定位结构与卡接结构可拆卸连接，用于控制钢管桩插入时的垂直度。

所述内框架和外框架的结构相同，不同之处在于两者的环形周长，下面以内框架为例，对内框架和外框架的结构进行详细的说明。

所述内框架为矩形结构，包括多个等间距设置的立柱3、固定钢梁和横钢梁6，位于同一直线上的多个立柱3的上端和中部通过固定钢梁8和横钢梁6固定连接，固定钢梁8和横钢梁6平行设置，固定钢梁8位于多个立柱3的顶部，横钢梁6位于多个立柱3的中部，相邻的两个固定钢梁8首尾连接，相邻的两个导向横钢梁6首尾连接，多个固定钢梁8和多个横钢梁6分布形成环形封闭结构。

在本实施例中，所述内框架和外框架均为矩形结构，因此包括四个固定钢梁8和四个横钢梁6，立柱的中部上设置有牛腿5，横钢梁6设置在牛腿上并焊接固定，内框架和外框架的立柱错位设置。

所述立柱3的顶部设置有卡槽，所述固定钢梁8为工字梁，固定钢梁8嵌置在卡槽中，工字梁的翼缘板4与卡槽的两侧焊接。

为了提高外框架的稳定性，在外框架的每个边上还设置有至少一个稳定柱9，用于减少外框架在钢管桩插打过程中下沉量，稳定柱为C型框架结构，由多个型钢焊接组成，稳定柱9的下端插入基坑的外部，上端和中部分别与横钢梁6和固定钢梁8焊接固定。

所述钢管桩的卡接结构包括对称设置在钢管桩1两侧的卡槽21和卡块21，卡槽21为设置有缺口槽的定位管，定位管焊接在钢管桩1的外侧，定位管除与钢管桩焊接以外，其两侧也通过加劲板2与钢管桩连接，提高两者的连接强度，缺口槽设置在定位管的侧壁上并轴向贯穿定位管，卡块21为与缺口槽配合的T型块，相邻两个钢管桩，其中一个钢管桩的T型块插接在缺口槽的定位管中，实现相邻两个定位柱的卡接；所述定位管和T型块与钢管桩等长设置；所述钢管桩的的桩头部位设置有韧脚，用于切削土体提高插打的效率。

所述固定导向板15的底面设置有两个平行的定位槽，两个定位槽分别卡接在内框架和外框架的固定钢梁上并焊接固定，固定导向板15靠近钢管桩的一侧设置有与第一定位部151，第一定位部151为与T型块配合的带有缺口槽的定位管，定位管的长度等于活动导向板的厚度。

所述活动导向板16的底部设置有两个平行的滑槽，活动导向板16通过滑槽设置在内框架和外框架的固定钢梁上，活动导向板16靠近钢管桩的一侧设置有与第二定位部161，第二定位部161上设置有与定位管外壁配合的凹槽，凹槽中设置有与缺口槽配合的定位板；所述固定导向板的两侧设置有定位部件，用于将活动导向板16与固定钢梁定位，避免在插打钢管桩时活动导向板16移动。

所述定位部件为定位螺栓162，定位螺栓设置在活动导向板的一侧，定位螺栓的端部伸入至滑槽中，用于抵接在固定钢梁的侧壁上，实现活动导向板和固定钢梁的定位。

下面对本实用新型提供的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰的施工方法进行详细的阐述。

参阅图1，一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰的施工方法，包括以下步骤：

步骤1、根据设计要求预制带有卡接结构的钢管桩；

具体的，在钢构厂预制一定长度的带有缺口定位管和T型块的钢管桩1，待材料进场后将多个钢管桩1焊接至设计长度，在钢管桩的振锤锤击部焊接一圈钢板，防止管口变形。

步骤2、在基坑的边沿设置导向槽，在导向槽的两侧设置内框架和外框架。

具体的，按照基坑尺寸，测量放线后开挖导向槽，导向槽的宽度大于钢管桩的直径，并至一定深度后停止开挖，沿导向槽的外边缘和内边缘间隔插打立柱3，并在导向槽两侧的同一直线的立柱上焊接固定钢梁和横钢梁，固定钢梁水平焊接或栓结在立柱顶部卡槽中，横钢梁焊接或栓接在立柱的牛腿上，导向槽两侧的立柱错位设置。

安装导向架时注意以下几点：

控制和调整导向架的位置，确保围堰平面位置正确；导向架的高度要适宜，要有利于控制钢管桩的施工高度和提高施工工效；导向架不能随着钢管桩的打设而产生下沉和变形；导向架的位置应尽量水平，并不能与钢管桩碰撞。

步骤3、在内框架角部的横钢梁端部焊接纵钢梁7，纵钢梁7与横钢梁直角设置，并且纵钢梁7的另一端与外框架的纵钢梁7焊接，纵钢梁7上设置有缺口槽定位管；该内框架角部的横钢梁为首跟钢管桩的位置。

步骤4、在每个外框架的外部中心位置焊接稳定桩9，稳定桩9的下端打入地表下，稳定桩9用于减少外框架在钢管桩插打过程中下沉量，可根据实际情况增减数量，稳定桩9的两端与相邻的两个立柱焊接成整体，至此完成围堰导向装置的施工。

步骤5、第一钢管桩10进行引孔施工。

具体的，导向装置施工完毕后，开始进行第一钢管桩10的插打施工，本实用新型从导向架角部开始插打，绕着围堰周长插打完毕后在同一角部进行合龙。

进行第一钢管桩10的插打施工，钢管桩插打前需要引孔，引孔方式有长螺旋钻机引孔、旋挖钻机配合长螺旋引孔、反循环钻机配合长螺旋引孔。若塌孔严重，可在插打到一定深度难以下沉时拔出钢管桩，在桩头施作水刀装置进行水刀冲砂引孔插打，引孔至一定深度后，在孔内灌注黏土进行砂土置换。

当地层为黏土层时，采用长螺旋钻机进行引孔，钢管桩插打前，先进行长螺旋钻机就位，待调直钻头后在桩位处进行引孔钻进，至接近设计深度时，进行钻头回转至地面，如此循环两次，则引孔完成，然后在引孔中立即回填黏土。

当地层为中砂地层时，采用旋挖钻机引孔，则在桩位先打入一定长度的钢护筒，进行旋挖钻引孔，当引孔至垂直度控制有困难时用长螺旋钻机进行引孔，至接近设计深度时，立即在孔内回填黏土进行置换。

当地层为中砂层、细沙层，或者砂层夹杂黏土层时，采用反循环钻机引孔(也可在一定深度后换用长螺旋钻机引孔，以保证垂直度)，至接近设计深度时，立即在孔内回填黏土进行置换。为了控制钢管桩插入比，所有机械在进行引孔时皆不能引至设计深度或以下，若引孔后的钢管桩还是难以打入至设计深度，则考虑在钢管桩桩头增设水刀装置，进行铣孔钻进，或在插打至下沉很困难时，利用小型旋挖钻头进行钢管桩底取砂土后进行振动插打，至设计深度后停止。

步骤6、根据第一钢管桩的位置以及钢管桩的直径，在内框架和外框架上设置固定导向板15和活动导向板16，将钢管桩两侧的卡槽21和卡块21分别与固定导向板15和活动导向板16的第一定位部151和第二定位部161插接，然后采用吊装振动锤进行振动沉击至设计深度。

具体的，引孔到位后，按照钢管桩尺寸，进行固定导向板15的焊接以及活动导向板16的栓结，并使得钢管桩的T型块插入固定导向板15的缺口槽定位管中，同时将钢管桩另一侧的定位管的缺口插入活动导向板16的定位板中，并将凹槽贴覆在定位管的侧壁上，在钢管桩下沉的过程中纵钢梁7的T型块插入缺口槽定位管中，实现钢管桩下沉时的垂直定位。

需要说明的是，固定导向板15和活动导向板16的位置可以互换，纵钢梁7的定位部71与固定导向板15的第一定位部151的形状相同。活动导向板16在栓结时需预留螺栓孔，固定钢梁8上不需预留螺栓孔，定位螺栓162在侧面穿过活动导向板16时在固定钢梁的侧面增设橡胶垫，然后按照实际情况拧紧定位螺栓162，进行第一钢管桩10的插打，钢管桩用吊装振动锤进行振动沉击。

在导梁架上标出每一根钢管桩的位置，钢管桩从导梁架的拐角部开始插打，第一根钢管桩插打前进行引孔，引孔至一定深度后，若孔内塌孔严重，钢管桩还不能插打至设计深度，则选择用旋挖钻机进行配合引孔；当旋挖钻机在引孔时出现塌孔严重现象或垂直度控制较差，则选择反循环钻机配合长螺旋钻机进行引孔，钢管桩可经过插打进入与拔出再插入几个循环过程进行垂直度控制，若此时还是不能插打至设计深度，则在钢管桩桩头架设水刀，进行冲孔插打，或在钢管桩插打至一定深度后配合小型旋挖钻进入钢管桩进行掏孔作业后插打。

步骤7、将活动导向板16移动至第二钢管桩的位置并固定，将第二钢管桩的T型块与第一钢管桩10的缺口槽定位管卡接，重复步骤5和6，将第二钢管桩11的插打至设计深度。

具体的，第一钢管桩10插打至设计深度后，进行第二钢管桩11的插打。需要说明的是，若用长螺旋钻机进行引孔，则在第一钢管桩10插打完毕后再进行第二根钢管桩12的插打作业；若用旋挖钻机或反循环钻及进行引孔时，先进行第一钢管桩10的引孔钢护筒打设，待引孔至一定深度后进行粘性土回填，再进行第二根钢管桩11的打设钢护筒及引孔，将第二钢管桩11的引孔进行回填，进行第一钢管桩10的插打，再进行第三根钢管桩12的打设钢护筒及引孔回填，进行第二根钢护筒11的打设，如此循环。若用长螺旋引孔，则按照顺序依次插打施工，两个引孔之间存在一定距离的咬边。

若经过各种引孔措施引孔，钢管桩在振动沉击后依然扰动引孔内砂层导致依旧达不到设计深度时，拔出钢管桩在桩头安装高压射水装置，配合高压射水引孔。或者配合小钻头旋挖钻机进入钢管桩进行旋挖取土，再振沉钢管桩至设计深度。

步骤8、重复步骤7直至完成所有钢管桩的插打施工，当进行最后一根钢管桩的插打时，先拆除固定导向板15和纵钢梁7。

在承台四角部各安装垂线，钢管桩下沉过程中用垂线观测其垂直度，当钢管桩两端相距10～15根桩的距离时，之后每打入一根桩配合全站仪测量，及时纠偏。

钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。

步骤9、当钢管桩围堰封口后，在缺口槽定位管内采用黄土、粘土、麻絮、锯沫等按照一定比例混合后填充捣实。

步骤10、围堰开挖支护及止水降水施工；

具体的，进行围堰开挖，由于地下水位较高，先用长臂挖掘机进行挖掘，并施作第一道支撑，然后进行集水坑降水；后续配合小型挖掘机和人工开挖进行，过程中采用高压射水吸泥予以配合，遵循“逐层支撑逐层开挖”的原则，围堰即将开挖至要求深度后配合空压机吸泥将基坑开挖到位。

步骤11、承台回填与钢管桩的拔出。

具体的，进行混凝土干封底或水下封底及承台施工养护，然后回填基坑后拔出钢管桩并拆除导向架。

本实用新型提供一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰已成功应用于西安市地铁10号线施工总承包项目2标段跨泾、渭河公轨合建桥项目桥梁深承台锁口钢管桩围堰施工，有效解决了钢管桩插打过程中垂直度控制不易、插打难度大等技术问题。相比于原设计双壁钢围堰施工，节约钢材约3000t，节约工期约4个月，也极大节省了人工及设备成本。

实施例1

西安市地铁10号线施工总承包项目2标段跨泾河公轨合建桥梁深承台锁口钢管桩围堰施工。

现场承台围堰锁口钢管桩设计深度略有不同，靠近河道处最深，为33m。开始插打时，首先进行了导向槽的开挖，再进行内框架和外框架的施工，在内框架和外框架施工钢管桩作为定位桩，此方法高效解决了钢管桩的垂直度控制问题。

钢管桩设计直径为820mm，首先选择长螺旋钻机引孔，钻头直径为800mm，发现由于引孔直径太小，在用APE150液压振动锤进行钢管桩振沉时塌孔严重，钢管桩打入一定深度后难以下沉，故选择了直径800mm钻头，再配合旋挖钻引孔，然后进行黏土回填，以控制其垂直度与引孔孔壁稳定性，再使用APE400液压振动锤进行钢管桩振沉直至设计要求深度。需要说明的是，若引孔直径略大于钢管柱直径，也不影响钢管桩围堰的整体稳定性，因为在振动锤振动插打过程中，砂层亦被振动并密贴至钢管桩周围。

实施例2

西安市地铁10号线施工总承包项目2标段跨渭河公轨合建桥梁深承台锁口钢管桩围堰施工。

现场承台围堰锁口钢管桩设计深度有18m、26m等，靠近河道处最深为26m，在辅助钢管桩下沉过程中运用了高压射水装置进行冲砂引孔，部分钢管桩配合使用小钻头旋挖钻机进行管内挖孔。

本实用新型的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，在钢管桩施工位置周围挖掘导向槽并安装导向架；采用用长螺旋钻机或配合旋挖钻机/反循环钻机引孔；钢管桩引孔内回填黏土；打入第一根锁口钢管桩作为定位桩；以第一根钢管桩为基准，继续插打剩余钢管桩；钢管桩围堰纠偏合龙；锁口内采用黄土、粘土、麻絮或锯沫等混合物填充捣实；采用大小机械配合的方式分层开挖并降水，安装三角托架、围檩以及内支撑；基坑开挖至要求深度后进行清基；搭设封底平台浇筑封底混凝土；围堰内支撑拆除，施工承台及墩身；拔出钢管桩。该施工方法有效解决了富水砂层地质条件下钢管桩插打困难问题，提高钢管桩围堰施工效率，节约了工期和人工成本。

以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，包括钢管桩(1)、导向装置和导向架；

所述导向架包括环向封闭的内框架和外框架，内框架设置在基坑的边缘，外框架等距套设在内框架的外部，多个钢管桩并列设置在内框架和外框架之间，相邻两个钢管桩通过卡接结构相互连接；

所述导向装置包括固定导向板(15)和活动导向板(16)，固定导向板(15)和活动导向板(16)分别跨设在内框架和外框架上，并且活动导向板(16)能够沿导向架的环形移动，固定导向板(15)和活动导向板(16)分别设置在钢管桩的两侧，固定导向板(15)和活动导向板(16)上分别设置有定位结构，定位结构与卡接结构可拆卸连接，用于控制钢管桩插入时的垂直度。

2.根据权利要求1所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述内框架和外框架的结构相同，所述内框架包括固定钢梁、导向横钢梁(6)和多个等间距设置的立柱(3)，多个立柱通过固定钢梁和导向横钢梁固定连接，固定钢梁(8)和导向横钢梁(6)平行设置。

3.根据权利要求2所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述立柱的中部上设置有牛腿(5)，横钢梁(6)固接在牛腿上，所述立柱(3)的顶部设置有卡槽，固定钢梁(8)固接在卡槽中。

4.根据权利要求1所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述外框架上固接有多个稳定柱(9)，稳定柱(9)的下端插入地层中，用于减少导向架在钢管桩插打过程中下沉量。

5.根据权利要求1所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述卡接结构包括对称设置在钢管桩(1)两侧的卡槽(21)和卡块(22)，相邻两个钢管桩，其中一个钢管桩的卡槽与另一个钢管桩的卡块卡接。

6.根据权利要求5所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述卡槽(21)为设置有缺口槽的定位管，所述缺口槽沿轴向设置在定位管的外壁上，定位管同轴固接在钢管桩(1)的外壁上；所述卡块(22)为与缺口槽配合的T型块。

7.根据权利要求6所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述固定导向板(15)固定设置在导向架上，靠近钢管桩的一侧设置有与卡槽(21)或卡块配合的第一定位部(151)。

8.根据权利要求6所述的一种适用于富水砂层的锁口钢管桩围堰，其特征在于，所述活动导向板(16)的底部设置有两个平行的滑槽，活动导向板(16)通过滑槽设置在内框架和外框架上，活动导向板(16)靠近钢管桩的一侧设置有与第二定位部(161)，第二定位部(161)上设置有与定位管外壁配合的凹槽，凹槽中设置有与缺口槽配合的定位板。

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