一种双层钢板桩围堰及其施工方法

技术领域

本发明涉及交通工程技术领域，尤其涉及一种双层钢板桩围堰及其施工方法。

背景技术

钢板桩是带有锁口的一种型钢，其截面一般为直板形、槽形及Z形等，具有以下优点：强度高，容易打入坚硬土层；可在深水中施工，必要时加斜支撑形成围笼；防水性能好；能按照施工需求进行形状上的多种组合等等；因此，钢板桩围堰是一种常用的板桩挡水围堰，主要用于基坑加固、河流、湖泊挡水等水利施工过程中。

在相关施工过程中，若所处区域的地质结构、自然条件复杂，极易受流沙滑动、海潮冲刷影响，则随着埋深增加，下部水压力极大，围堰结构的防水风度越为困难，且由于施工过程中难免出现误差，如定位架的安装误差，或者插桩过程中钢板桩与钢板桩之间垂直度发生偏差等，均容易导致钢板桩与钢板桩之间锁口密封不严，从而使得围堰漏水，严重时甚至导致工程事故的发生。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种双层钢板桩围堰及其施工方法，有效保证围堰的防水堵漏效果。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种双层钢板桩围堰，包括：若干第一双层钢板桩和若干第二双层钢板桩，所述第一双层钢板桩和所述第二双层钢板桩相互连接，形成闭环结构；

所述第一双层钢板桩包括两个第一钢板和第一连接板，两所述第一钢板截面形状相同，均为U型结构，所述第一连接板的两端分别与两所述第一钢板固定连接，所述第一钢板和所述第二钢板在长度方向上错层设置，且开口方向相反，所述第一钢板的两侧均设置有第一锁扣，相邻所述第一钢板通过所述第一锁扣插接；

所述第二双层钢板桩包括两个第二钢板和第二连接板，两所述第二钢板截面形状均为弧形，所述第二连接板的两端分别与两所述第二钢板固定连接，所述第二钢板的两侧均设置有第二锁扣，相邻的所述第一钢板和所述第二钢板通过所述第一锁扣和所述第二锁扣插接。

进一步的，所述第一双层钢板桩和所述第二双层钢板桩相互连接形成闭环结构内设置有多根承力桩，所述承力桩的截面为圆形，沿着围堰的横向和纵向等间距间隔设置。

进一步的，还包括围檩机构，所述围檩机构设置在所述第一双层钢板桩和所述第二双层钢板桩形成的闭环结构内，包括支撑框和斜撑杆，所述支撑框沿着纵向分割形成若干层，与所述第一双层钢板桩和所述第二双层钢板桩的内侧壁贴合设置，所述斜撑杆与每层的所述支撑框位于同一水平面上，两端与支撑框相邻的两边连接。

进一步的，每一靠近所述闭环结构的承力桩设置有辅助支撑机构，所述辅助支撑机构包括主撑杆、第一副撑杆和第二副撑杆，所述主撑杆与所述承力桩的中心对应设置，所述第一副撑杆和所述第二副撑杆均设置有一对，分别位于所述主撑杆宽度方向的两侧，且与所述主撑杆之间的夹角为锐角，所述第一副撑杆连接所述主撑杆和所述支撑框，所述第二副撑杆连接所述主撑杆和所述承力桩。

进一步的，所述第一钢板包括承压部、斜撑部和翻边部，所述斜撑部和所述翻边部设置有两个，分别位于所述承压部的两端，沿着所述承压部中心对称设置，所述斜撑部连接同侧的所述翻边部的端部和所述承压部的端部。

进一步的，所述连接板两端垂直于两所述第一钢板的所述斜撑部设置，且所述斜撑部分别位于对应所述第一钢板的不同侧。

进一步的，所述第一钢板远离所述连接板的一侧设置有第一螺纹孔，下一所述第一双层钢板桩上相对于所述第一螺纹孔位置处对应设置有第二螺纹孔，所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔同轴设置，一紧固螺栓穿过所述第一螺纹孔和所述第二螺纹孔，连接相邻的两个所述第一双层钢板桩。

进一步的，相邻两个所述第一双层钢板桩连接使得所述承压部、所述斜撑部、所述翻边部和所述连接板之间形成合围槽，所述合围槽内填充有吸水组织。

进一步的，所述第一锁扣和所述第二锁扣均为螺旋状。

本发明还提供一种双层钢板桩围堰的施工方法，包括以下步骤：

在第一连接板的两端错层焊接第一钢板，形成若干个第一双层钢板桩，在第二连接板的两端焊接第二钢板，形成若干个第二双层钢板桩；

将制得的若干第一双层钢板桩和若干第二双层钢板桩沿着基坑的外侧插入，相互串联而形成闭环结构，其中，相邻的第一钢板之间通过第一锁扣插接，相邻的第一钢板和第二钢板通过第一锁扣和第二锁扣插接；

沿着围堰的横向和纵向间隔设置多根承力桩，对围堰内抽水，开挖基坑；

依据基坑深度分层设置围檩机构以及辅助支撑机构，使得围檩机构沿着闭环结构的内侧壁设置，辅助支撑机构一端设置在围檩机构上，另一端与相邻的承力桩固定连接；

完成主体工程结构的浇筑施工后，依次执行辅助支撑结构、围檩结构、第一双层钢板桩和第二双层钢板桩的快速拆除。

本发明的有益效果为：本发明通过设置第一双层钢板桩和第二双层钢板桩之间通过第一锁扣和第二锁扣的插接形成双层的闭环结构，使得连接更加紧密，且在连接时第一锁扣和第二锁扣均与第一钢板和第二钢板相对设置，从而有效避免单侧泄漏时的水流对冲作用，同时保证了整体的受力均衡性，进一步提高围堰的承载能力，保证防水堵漏效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中双层钢板桩围堰的结构示意图；

图2为本发明实施例中围檩机构和辅助支撑机构的结构示意图；

图3为本发明实施例中闭环结构的结构示意图；

图4为本发明实施例中第一双层钢板桩和第二双层钢板桩连接处的结构示意图；

图5为本发明实施例中第二双层钢板桩的结构示意图；

图6至图7为本发明实施例中第二双层钢板桩不同形式的示意图；

图8为本发明实施例中两个第一双层钢板桩连接处的结构示意图；

图9为本发明实施例中双层钢板桩围堰的施工方法的示意图。

附图标记：10、闭环结构；11、第一双层钢板桩；111、第一钢板；111a、承压部；111b、斜撑部；111c、翻边部；112、第一连接板；113、第一锁扣；114、合围槽；115、紧固螺栓；12、第二双层钢板桩；121、第二钢板；122、第二连接板；123、第二锁扣；20、承力柱；30、围檩机构；31、支撑框；32、斜撑杆；40、辅助支撑机构；41、主撑杆；42、第一副撑杆；43、第二副撑杆。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1至图8所示的双层钢板桩围堰，包括：若干第一双层钢板桩11和若干第二双层钢板桩12，第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12相互连接，形成闭环结构10；

第一双层钢板桩11包括两个第一钢板111和第一连接板112，两第一钢板111截面形状相同，均为U型结构，第一连接板112的两端分别与两第一钢板111固定连接，第一钢板111和第二钢板121在长度方向上错层设置，且开口方向相反，第一钢板111的两侧均设置有第一锁扣113，相邻第一钢板111通过第一锁扣113插接；

第二双层钢板桩12包括两个第二钢板121和第二连接板122，两第二钢板121截面形状均为弧形，第二连接板122的两端分别与两第二钢板121固定连接，第二钢板121的两侧均设置有第二锁扣123，相邻的第一钢板111和第二钢板121通过第一锁扣113和第二锁扣123插接。

本发明通过设置第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12之间通过第一锁扣113和第二锁扣123的插接形成双层的闭环结构10，使得连接更加紧密，且在连接时第一锁扣113和第二锁扣123均与第一钢板111和第二钢板121相对设置，从而有效避免单侧泄漏时的水流对冲作用，同时保证了整体的受力均衡性，进一步提高围堰的承载能力，保证防水堵漏效果。

在施工前，首先在第一连接板112的两端错层焊接第一钢板111，预制出若干个第一双层钢板桩11，在第二连接板122的两端焊接第二钢板121，预制出若干个第二双层钢板桩12；在需要设置围堰的地方测量放线，进行定位，挖出基坑，并安装定位架，通过打桩机进行插桩作业，将制得的若干第一双层钢板桩11和若干第二双层钢板桩12沿着基坑的外侧依次插入，相互串联而形成闭环结构10，其中，相邻的第一钢板111之间通过第一锁扣113插接，相邻的第一钢板111和第二钢板121通过第一锁扣113和第二锁扣123插接；由于第一双层钢板桩11错层设置，使得两第一双层钢板桩11在通过第一锁扣113连接后，第一锁扣113将与第一钢板111或第二钢板121相对设置，且由于形成了双层的闭环结构10，内外两侧均形成了紧密连接的锁扣，从而即使在单侧的第一锁扣113或者第二锁扣123位置发生泄漏时，也不会对内侧的第一锁扣113或者第二锁扣123位置发生水流对冲，从而提高了围堰的密封性能，保证了施工的安全性和稳定性。

需要说明的是，设置第二双层钢板桩12位于围堰转弯处，弧形的结构能够有效保证连接的顺畅性，保证围堰整体的密封性能，同时可以依据不同的位置尺寸，设置内外两侧的第二钢板121的弧度大小不同，使得两侧的第一双层钢板桩11能够平滑连接，保证受力的均匀性，提升防水效果。

在上述实施例的基础上，在第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12相互连接形成闭环结构10内设置有多根承力桩，承力桩的截面为圆形，沿着围堰的横向和纵向等间距间隔设置，以便于后续承台的设置，保证支撑的稳定性。

在上述实施例的基础上，还包括围檩机构30，围檩机构30设置在第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12形成的闭环结构10内，包括支撑框31和斜撑杆32，支撑框31沿着纵向分割形成若干层，与第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12的内侧壁贴合设置，斜撑杆32与每层的支撑框31位于同一水平面上，两端与支撑框31相邻的两边连接，支撑框31可通过焊接或者其他方式与第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12的内侧壁固定连接，通过支撑框31的作用限制围堰结构发生变形，同时在拐角位置的受力集中处设置额外的斜撑杆32与支撑框31之间形成三角稳定结构，进一步保证支撑的稳定性。

在上述实施例的基础上，当围堰的尺寸过大时，为进一步形成有效支撑，每一靠近闭环结构10的承力桩设置有辅助支撑机构40，在辅助支撑机构40的作用下，将承力桩和围檩机构30连接而形成分段式的局部支撑作用，从而有效保证第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12位置的准确性，辅助支撑机构40包括主撑杆41、第一副撑杆42和第二副撑杆43，主撑杆41与承力桩的中心对应设置，第一副撑杆42和第二副撑杆43均设置有一对，分别位于主撑杆41宽度方向的两侧，且与主撑杆41之间的夹角为锐角，第一副撑杆42连接主撑杆41和支撑框31，第二副撑杆43连接主撑杆41和承力桩，第一副撑杆42、主撑杆41和支撑框31之间以及第二副撑杆43、主撑杆41和承力桩之间分别形成了三点支撑结构，有效保证连接的稳定性，且由于承力桩的截面为圆心，第二主撑杆41和主撑杆41能够从多个角度对承力桩形成抵接作用，以保证受力方向的均衡性。

而当主体工程结构的浇筑施工完成后，可依次执行辅助支撑结构、围檩结构、第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12的快速拆除，进行后续工作，整体装拆过程快速而稳定。

在上述实施例的基础上，第一钢板111包括承压部111a、斜撑部111b和翻边部111c，斜撑部111b和翻边部111c设置有两个，分别位于承压部111a的两端，沿着承压部111a中心对称设置，斜撑部111b连接同侧的翻边部111c的端部和承压部111a的端部，承压部111a对水流的分隔起主要作用，由于两个第一钢板111错层设置且开口方向相反，两者分别位于围堰的外侧和内侧，使得相邻两个第一双层钢板桩11在连接后，第一锁扣113的插接位置刚好与承压部111a的中间位置相对设置，即水流通过外侧的第一锁扣113处渗入两个第一钢板111之间时，内侧的第一钢板111的承压部111a对水流形成阻挡作用，从而避免水流进入围堰内部。

在上述实施例的基础上，连接板两端垂直于两第一钢板111的斜撑部111b设置，且斜撑部111b分别位于对应第一钢板111的不同侧；连接板垂直的固定方式有效缓解了水流对第一钢板111的斜撑部111b上的冲力作用，能够承受更大的挤压力作用，保证围堰受力稳定性。

在上述实施例的基础上，为避免由于水体的冲击力作用而导致第一双层钢板桩11之间，以及第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12插接处不稳定，第一钢板111远离连接板的一侧设置有第一螺纹孔，下一第一双层钢板桩11上相对于第一螺纹孔位置处对应设置有第二螺纹孔，第一螺纹孔和第二螺纹孔同轴设置，一紧固螺栓115穿过第一螺纹孔和第二螺纹孔，连接相邻的两个第一双层钢板桩11，设置紧固螺栓115对相邻的两个第一双层钢板桩11连接进行加固，避免发生相对位移，保证围堰整体结构的稳定性。

在上述实施例的基础上，相邻两个第一双层钢板桩11连接使得承压部111a、斜撑部111b、翻边部111c和连接板之间形成合围槽114，合围槽114内填充有吸水组织，如吸水海绵或者沙土等结构，即使发生局部渗水的情况，合围槽114能够避免水体流向其他位置，吸水组织能够快速吸水，大大提升围堰了的防水能力。

在上述实施例的基础上，第一锁扣113和第二锁扣123均为螺旋状，在插接时避免因角度的细微偏差而导致连接的不稳定，也能够有效防止水流从第一锁扣113和第二锁扣123位置泄露进入围堰内部。

如图9所示，本发明还提供一种双层钢板桩围堰的施工方法，包括以下步骤：

在第一连接板112的两端错层焊接第一钢板111，形成若干个第一双层钢板桩11，在第二连接板122的两端焊接第二钢板121，形成若干个第二双层钢板桩12；

将制得的若干第一双层钢板桩11和若干第二双层钢板桩12沿着基坑的外侧插入，相互串联而形成闭环结构10，其中，相邻的第一钢板111之间通过第一锁扣113插接，相邻的第一钢板111和第二钢板121通过第一锁扣113和第二锁扣123插接；

沿着围堰的横向和纵向间隔设置多根承力桩，对围堰内抽水，开挖基坑；

依据基坑深度分层设置围檩机构30以及辅助支撑机构40，使得围檩机构30沿着闭环结构10的内侧壁设置，辅助支撑机构40一端设置在围檩机构30上，另一端与相邻的承力桩固定连接；

完成主体工程结构的浇筑施工后，依次执行辅助支撑结构、围檩结构、第一双层钢板桩11和第二双层钢板桩12的快速拆除。

上述方法的具体过程已经在上述实施例中具体阐述，此处不再赘述。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。