一种取水头施工锁口钢管桩围堰

技术领域

本发明涉及取水头施工技术领域，特别是涉及一种取水头施工锁口钢管桩围堰。

背景技术

围堰：是指在水上工程建设中，为建造永久性水上设施，修建的临时性围护结构。

在取水头施工中，取水头位于地表水位以下，在水较深且流速较大的河流可采用钢管桩围堰。钢管桩围堰既可以防水、围水，又可以起到支撑基坑的作用。钢管桩围堰施工工序简单，节约工期，可循环使用，成本低，但现有的钢管桩围堰由于锁口结构较为复杂，施工难度大，且现有的钢管桩围堰锁口强度低，结构稳定性不好，在外部的水的压力作用下容易变形，导致堵漏性能较差；建造出来的围堰结构不结实，防水效果也不能有效解决，影响了施工的进度和施工成本。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，提供一种取水头施工锁口钢管桩围堰，其具有结构结实，受力均匀，能有效地防水，方便在锁口钢管桩内进行取水头或其他的施工。

一种取水头施工锁口钢管桩围堰，包括锁口钢管桩、圈梁、内支撑；

所述锁口钢管桩呈方形框体结构，所述锁口钢管桩包括若干锁口桩；所述若干锁口桩两两相互扣合围合成方形框体结构；所述若干锁口桩均包括主钢管、锁口管、扣合连接板；所述锁口管、扣合连接板分别连接在所述主钢管两侧；所述锁口管远离所述主钢管一侧的侧壁上轴向设有开口；所述扣合连接板的两侧分别设置有导向柱，所述扣合连接板靠近所述主钢管的一端与所述导向柱之间形成扣合槽；相邻的两根锁口桩的所述锁口管和所述扣合连接板能够扣合，且扣合时所述扣合槽与所述锁口管的开口配合、所述导向柱与所述锁口管的开口处的内侧壁配合；

所述圈梁设置于所述锁口钢管桩的内侧，所述圈梁呈方形；

所述内支撑包括对撑钢管和斜撑，所述对撑钢管连接在所述圈梁的相对两侧的中部，所述斜撑连接在所述圈梁的相邻两侧的四个角处。

本发明通过两两扣合的锁口桩围合成方形框体结构，形成所述锁口钢管桩，将圈梁固定在锁口钢管桩内，同时利用所述内支撑来支撑圈梁，结构结实，受力均匀，能有效地防水，方便在锁口钢管桩内进行取水头或其他的施工。通过扣合连接板的两侧分别设置有导向柱，使相邻的两根锁口桩的所述锁口管和所述扣合连接板扣合时，所述扣合连接板与所述锁口管的开口配合、所述导向柱与所述锁口管的开口处的内侧壁配合；使所述扣合连接板与所述锁口管扣合紧密，提升了所述锁口桩之间的防水堵漏性能。

同时所述扣合槽与所述锁口管的开口配合、所述导向柱与所述锁口管的开口处的内侧壁配合。施工扣合时，所述导向柱位于所述锁口管内，且与所述锁口管的开口处的内侧壁配合，所述导向柱起良好的导向作用，能使相邻两锁口桩之间的锁口管和扣合连接板精确配合，防止因扣合连接板相对锁口管偏转，而使透槽被胀开的情况，从而增强了锁口管的防水堵漏性能；另外，还能够进一步增强所述锁口桩之间的扣合处的密封有效性以及强度，同时防止在施工时所述锁口钢管桩的所述锁口桩之间的扣合处受到外部水或土的压力过大时，特别是位于锁口钢管桩相对两侧的中部受到外部压力过大，导致强锁口钢管桩之间的扣合处因强度和密封有效性不足而导致漏水。

进一步地，所述锁口管内设置止水填充物。以便将所述锁口管和所述扣合连接板扣合时，将所述锁口管内的缝隙密封，进一步增强防水性。

进一步地，所述圈梁和所述锁口钢管桩之间通过砂浆抄垫连接。所述圈梁与所述锁口钢管桩之间存在间隙，该间隙通过浇筑砂浆形成所述砂浆抄垫，所述砂浆抄垫连接固定圈梁和锁口钢管桩。

进一步地，所述扣合连接板两端设置有限位板，所述扣合连接板靠近所述主钢管的一端的限位板与所述主钢管焊接，且与所述导向柱之间形成所述扣合槽。所述扣合连接板远离所述主钢管的一端的限位板在扣合时位于所述锁口管内，能够在所述锁口管内止水填充物的挤压作用下直接或间接与所述锁口管的内侧壁紧密连接，增强所述扣合连接板与所述锁口管的紧密连接性，以及锁口钢管桩之间的扣合处的连接强度。

进一步地，所述圈梁从上往下分为第一层圈梁、第二层圈梁、第三层圈梁；所述对撑钢管从上往下分为第一层内支撑对撑钢管、第二层内支撑对撑钢管、第三层内支撑钢管；所述斜撑从上往下分为第一层斜撑、第二层斜撑、第三层斜撑；

所述第一层内支撑对撑钢管的两端、所述第二层内支撑对撑钢管的两端、所述第三层内支撑对撑钢管的两端分别连接在所述第一层圈梁、所述第二层圈梁、所述第三层圈梁的相对两侧的中部；所述第一层斜撑的两端、所述第二层斜撑的两端、所述第三层斜撑的两端分别连接在所述第一层圈梁、所述第二层圈梁、所述第三层圈梁的相邻两侧的四个角处。

通过各层对撑钢管和斜撑分别与各层圈梁连接，能够提供给与所述圈梁的连接节点向外的预顶力，使得所述圈梁能够承受更大的外力，使所述圈梁受力进一步分散，进而使所述锁口钢管桩的受力进一步分散。

进一步地，所述内支撑还包括竖向立柱支撑；所述竖向立柱支撑竖向设置，从上到下分别连接第一层内支撑对撑钢管的中间、第二层内支撑对撑钢管的中间、第三层内支撑钢管的中间。通过竖向立柱支撑5的设置，增强结构强度。

进一步地，所述锁口管与所述主钢管之间焊接连接有加强钢板。通过加强钢板的设置，增强所述锁口管与所述主钢管的连接强度，进一步加强锁口钢管桩的强度。

本发明所述的取水头施工锁口钢管桩围堰，还包括防护棚，所述防护棚设置在所述锁口钢管桩的顶部。通过防护棚的设置，可以在冬季温度较低或夏季温度较高或其他的条件环境下施工时使用，保护施工人员。

为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

附图说明

图1为本发明的取水头施工锁口钢管桩围堰结构示意图；

图2为图1的A-A剖面示意图；

图3为图1中B处放大示意图；

图4为图1中C处放大示意图；

图5为图3中局部锁口桩11的连接示意图；

图6为图4中局部锁口桩11的连接示意图；

图7为锁口管和扣合连接板扣合连接时的示意图；

图8为锁口管的结构示意图；

图9为扣合连接板的结构示意图。

具体实施方式

实施例1

请参阅图1，一种取水头施工锁口钢管桩围堰，包括锁口钢管桩1、圈梁2、内支撑。

请参阅图1-图4，锁口钢管桩1呈方形框体结构，锁口钢管桩1包括若干锁口桩11；若干锁口桩11两两相互扣合围合成方形框体结构；请参阅图5-图6，若干锁口桩11均包括主钢管111、锁口管112、扣合连接板113；锁口管112、扣合连接板113分别连接在主钢管111两侧；请参阅图8，锁口管112远离主钢管111一侧的侧壁上轴向设有开口1121；请参阅图9，扣合连接板113的两侧分别设置有导向柱1131，扣合连接板113靠近主钢管的一端与导向柱1131之间形成扣合槽1133；相邻的两根锁口桩11的锁口管112和扣合连接板113能够扣合，且扣合时扣合槽1133与锁口管112的开口1121配合、导向柱1131与锁口管112的开口1121处的内侧壁配合；

请参阅图1，圈梁2设置于锁口钢管桩1的内侧，圈梁2呈方形。

请参阅图1，所述内支撑包括对撑钢管3和斜撑4，对撑钢管3连接在圈梁2的相对两侧的中部，斜撑4连接在圈梁2的相邻两侧的四个角处。

请参阅图1，本发明通过两两扣合的锁口桩11围合成方形框体结构，形成锁口钢管桩1，将圈梁2固定在锁口钢管桩1内，同时利用所述内支撑来支撑圈梁2，结构结实，受力均匀，能有效地防水，方便在锁口钢管桩1内进行取水头10或其他的施工。通过扣合连接板113的两侧分别设置有导向柱1131，使相邻的两根锁口桩11的锁口管112和扣合连接板113扣合时，扣合连接板113处的扣合槽1133与锁口管112的开口1121配合、导向柱1131与锁口管112的开口1121处的内侧壁配合；使扣合连接板113与锁口管112扣合紧密，提升了锁口桩11之间的防水堵漏性能。

同时扣合槽1133与锁口管112的开口1121配合、导向柱1131与锁口管112的开口1121处的内侧壁配合。施工扣合时，导向柱1131位于锁口管112内，且与锁口管112的开口1121处的内侧壁配合，导向柱1131起良好的导向作用，能使相邻两锁口桩11之间的锁口管112和扣合连接板113精确配合，防止因扣合连接板113相对锁口管2偏转，而使透槽3被胀开的情况，从而增强了锁口管112的防水堵漏性能；另外，还能够进一步增强锁口桩11之间的扣合处的密封有效性以及强度，同时防止在施工时锁口钢管桩1的锁口桩11之间的扣合处受到外部水或土的压力过大时，特别是位于锁口钢管桩1相对两侧的中部受到外部压力过大，导致强锁口桩11之间的扣合处因强度和密封有效性不足而导致漏水。

位于锁口钢管桩1的四角处的锁口桩11为锁口角桩，其锁口管112、扣合连接板113相对垂直连接在主钢管111的两侧。位于锁口角桩之间的锁口桩11为锁口管桩，其锁口管112、扣合连接板113相对对称连接在主钢管111的两侧。

请参阅图3和图4，圈梁2和锁口钢管桩1之间通过砂浆抄垫6连接。圈梁2与锁口钢管桩1之间存在间隙，该间隙通过浇筑砂浆形成砂浆抄垫6，砂浆抄垫连接固定圈梁2和锁口钢管桩1。砂浆抄垫6浇筑时，先在锁口钢管桩1内将圈梁2组装好，再进行砂浆浇筑形成砂浆抄垫6。此举使由锁口桩11扣合围成的框体受力更加均匀，圈梁2与锁口桩11的连接也不会产生内应力，整体一体性更强，更不会导致锁口桩11相互扣合处变形，有效地维持了锁口钢管桩1的内部结构稳定。

锁口管112内设置止水填充物114，以便将锁口管112和扣合连接板113扣合时，将锁口管112内的缝隙密封，进一步增强防水性。可选用砂浆止水，即采用砂浆作为锁口管112的填充物。还可选用捣实粘土止水，即采用粘土和锯末为主，加上膨胀剂作为止锁口管112的填充物，用粘土锯末混合物填充时，充分捣实，达到止水的效果。

扣合连接板113的两端设置有限位板1132，扣合连接板113靠近主钢管111的一端的限位板1132与主钢管113焊接，且与导向柱1131之间形成扣合槽1133。扣合连接板113远离主钢管111的一端的限位板1132在扣合时位于锁口管112内，能够在锁口管112内止水填充物的挤压作用下直接或间接与锁口管112的内侧壁紧密连接，增强扣合连接板113与锁口管112的紧密连接性，以及锁口钢管桩1之间的扣合处的连接强度。

请参阅图2，圈梁2从上往下分为第一层圈梁21、第二层圈梁22、第三层圈梁23；对撑钢管3从上往下分为第一层内支撑对撑钢管31、第二层内支撑对撑钢管32、第三层内支撑钢管33；斜撑4从上往下分为第一层斜撑(图未示)、第二层斜撑(图未示)、第三层斜撑(图未示)。

第一层内支撑对撑钢管31的两端、第二层内支撑对撑钢管32的两端、第三层内支撑对撑钢管33的两端分别连接在第一层圈梁21、第二层圈梁22、第三层圈梁23的相对两侧的中部。优选的，每层的对撑钢梁2均设置有多根，分别平行并排设置在相应层的圈梁2的相对两侧的中部。

所述第一层斜撑的两端、所述第二层斜撑的两端、所述第三层斜撑的两端分别连接在所述第一层圈梁、所述第二层圈梁、所述第三层圈梁的相邻两侧的四个角处。优选的，每层圈梁2的相邻两侧的四个角处有2根平行的斜撑4，斜撑与圈梁2的侧面的夹角为45°。

第一层圈梁21由2根HN700×300型钢焊接组成，正交对接为等强坡口焊焊接；第二层圈梁22、第三层圈梁23由3根HN1000×300型钢焊接组成，正交对接为等强坡口焊焊接。第一层内支撑对撑钢管31均采用Φ800×20mm钢管，第二层内支撑对撑钢管32、第三层内支撑对撑钢管33采用Φ1000×14mm钢管，对撑钢管3与圈梁2均采用螺栓连接。第一层斜撑采用2HN700×300mm型钢，第二层斜撑、第三层斜撑采用3HN1000×300mm型钢，斜撑4与圈梁2之间均采用坡口焊焊接。

通过各层对撑钢管3和斜撑4分别与各层圈梁2，能够提供给与圈梁2的连接节点向外的预顶力，使得圈梁2能够承受更大的外力，使圈梁2受力进一步分散，进而使锁口钢管桩1的受力进一步分散。

所述内支撑还包括竖向立柱支撑5；竖向立柱支撑5竖向设置，从上到下分别连接第一层内支撑对撑钢管31的中间、第二层内支撑对撑钢管32的中间、第三层内支撑钢管33的中间。通过竖向立柱支撑5的设置，增强结构强度。竖向支撑立柱均采用HN588×300形式。

请参阅图5-图6，锁口管112与主钢管111之间焊接连接有加强钢板115。通过加强钢板115的设置增强锁口管112与主钢管111的连接强度，进一步加强锁口钢管桩1的强度。

请参阅图2，本发明的取水头施工锁口钢管桩围堰还包括防护棚7，防护棚7设置在锁口钢管桩1的顶部。通过防护棚7的设置，可以在冬季温度较低或夏季温度较高或其他的条件环境下施工时使用，保护施工人员。

在主、支栈桥施工完整后，请参阅图1，利用本发明的取水头施工锁口钢管桩围堰进行取水头的施工，流程如下：

设置钢管桩插打导向，利用履带吊在栈桥上插打锁口桩11，围合成方形框体结构，即锁口钢管桩1；插打完成后，在锁口管112内填入止水填充物；

在施工常水位下锁口钢管桩1内抽水至第一层圈梁设高位以下1.0m，安装第一层圈梁21、第一层内支撑对撑钢管31、所述第一层斜撑；紧贴第一层内支撑对撑钢管31中点插打竖向支撑立柱5，将第一层内支撑对撑钢管支撑于竖向支撑立柱上；

锁口钢管桩1内抽水至第二层圈梁设高位以下1.0m，安装第二层圈梁22、第二层内支撑对撑钢管32、所述第二层斜撑；将第二层内支撑对撑钢管32支撑于竖向支撑立柱5上；

锁口钢管桩1内抽水至第三层圈梁设高位以下1.0m，安装第三层圈梁23、第三层内支撑对撑钢管33、所述第三层斜撑；将第三层内支撑对撑钢管32支撑于竖向支撑立柱5上；

锁口钢管桩1内继续抽水取土，按照取水头10基础尺寸，开挖至设计高程，保留取水头10基础长边原状土；

割除第三层内支撑对撑钢管33以下的竖向支撑立柱5；施工取水头10基础；拆除第三层内支撑对撑钢管33和所述第三层斜撑，以及割除第二层内支撑对撑钢管32以下的竖向支撑立柱5；

继续施工取水头10主体结构第二层；拆除第二层内支撑对撑钢管32和所述第二层斜撑，以及割除第一层内支撑对撑钢管32以下的竖向支撑立柱5；

继续施工取水头10主体结构第三层；锁扣钢管桩内灌水指第一层内支撑对撑钢管31和所述第一层斜撑以下1.0m；拆除第一层内支撑对撑钢管31和所述第一层斜撑，以及拆除第一层内支撑对撑钢管31以下的竖向支撑立柱5；

继续施工取水头10的顶部结构；

拆除圈梁2和锁口钢管桩1，以便下一次使用。

在本实施例中，锁口桩11要求插打到设计位置，即根据地勘资料，江心侧(低土层侧)的锁口桩11的底部入岩不小于4.3m，江岸侧(高土层侧)的锁口桩11入岩不小于4.45m。

同时保证锁口桩11与圈梁2接触位置在锁口钢管桩1设计加固的范围内，以确保锁口钢管桩1局部受力满足要求。锁口钢管桩1与圈梁2接触位置误差为±1mm，锁口钢管桩1内抽水安装圈梁2，应对锁口钢管桩1和各层圈梁接触位置进行抄垫，浇注砂浆形成砂浆抄垫12。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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，则本发明也意图包含这些改动和变形。