一种可调节的围堰结构及围堰施工方法

技术领域

本申请涉及水利水电施工技术领域，具体而言，涉及一种可调节的围堰结构及围堰施工方法。

背景技术

水利水电工程中常见的围堰结构包括土石围堰、钢板桩或钢管桩围堰等。在许多小型工程中，土石围堰相对来说工艺简单、造价较低，但是在实际工程中由于对工程范围、通航要求和对毗邻建筑物保护等方面的限制和考虑，往往只能选择造价相对较高但安全稳定性更好的钢管桩等围堰。不仅如此，在有些地质复杂多变的工程中，前期设计勘察得到的地质地形参数可能与实际情况有所出入，这导致的满足设计要求的围堰不一定能够适应工程现场实际环境并完全满足安全稳定的要求。

因此如何提供一种既满足环保文明施工要求，又满足一般工程的实际需求、相对造价较低且技术可行结构简单、通用性强的围堰成为了一个值得研究的热点。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种可调节的围堰结构及围堰施工方法，其能够根据需求调节围堰的长度和宽度，以满足多种工程需求。

第一方面，提供了一种可调节的围堰结构，包括2个桩基和设于2个桩基之间的对撑。

每个所述桩基的长度可调节；所述桩基用于插设于地基中，将围堰结构进行固定，并根据土质抽拉调节至预定长度；所述对撑固定连接于2个所述桩基之间，所述对撑的长度可调节，所述对撑与所述桩基之间通过围檩固定连接；在相邻两个桩基之间形成围堰填土区。

在一种可实施的方式中，所述桩基以及所述对撑均为多级伸缩结构。

在一种可实施的方式中，所述桩基包括一级基体、二级基体、三级基体；所述一级基体、所述二级基体均为底部开口的中空圆柱体，所述二级基体同轴套设于所述一级基体内，所述三级基体同轴套设于所述二级基体内。

在一种可实施的方式中，所述一级基体、所述二级基体、所述三级基体的外表面均设置外螺纹。

在一种可实施的方式中，在所述二级基体的顶部设置第二弹性件，在所述三级基体的顶部设置第三弹性件；在一级基体的底部设置第一通孔，在所述二级基体的底部设置第二通孔；所述第一通孔用于所述第二弹性件伸出后对第二弹性件进行限位，所述第二通孔用于所述第三弹性件伸出后对第三弹性件进行限位。

在一种可实施的方式中，在所述一级基体以及所述二级基体的内壁上贴有条状缓冲层，所述条状缓冲层的长度为第二弹性件至第一通孔的长度。

在一种可实施的方式中，在一级基体、二级基体的底部均设置多个垫块。

在一种可实施的方式中，在所述三级基体的底部设置锥形钻头，所述锥形钻头的直径为所述一级基体的直径1.5-2倍；所述锥形钻头通过外螺纹与所述三级基体的底部可拆卸连接。

在一种可实施的方式中，所述对撑为两级可伸缩圆柱体结构，包括一级对撑和二级对撑，所述二级对撑套设于一级对撑内；

在所述二级对撑的插入端设置多个对撑卡扣，在所述二级对撑的伸出端设置多个按钮，所述对撑卡扣和所述按钮沿二级对撑的径向插入二级对撑内，所述对撑卡扣的插入端和所述按钮的插入端通过连接板连接；

所述一级对撑的侧壁上沿所述对撑卡扣的滑动方向布置多个预留孔，所述预留孔用于所述对撑卡扣伸出并对所述对撑卡扣进行限位。

根据本申请的第二方面，还提供了一种可调节的围堰施工方法，使用第一方面提供的可调节的围堰结构，包括以下步骤：

S1、对工程所在地的土体进行钻孔、地质勘察以获取土层参数，根据所述土层参数确定地形地质参数，基于地形地质参数确定一级基体的长度、一级对撑的长度；

S2、在实际地质情况比所述地形地质参数恶劣时，调节桩基的长度直至满足安全稳定要求为止，将调节后的所述桩基打入到土体中；

S3、将桩基打入至设计高程后，在相邻两个桩基之间安装对撑；

S4、在桩基之间的围堰填土区内回填填土；

S5、在工程结束后，拆除回收桩基及对撑。

与现有技术相比，本申请的有益效果为：

在本申请的技术方案中，在所述第二弹性件或者第三弹性件伸出时，增强桩基与土体之间的粘结摩擦力，从而增强围堰的抗倾覆能力，提高围堰的稳定性。

通过桩基表面外螺纹的设置，能够增强与土体的粘结摩擦力，从而增强围堰的抗倾覆能力，提高围堰的稳定性。

通过设置可调节长度的对撑，可以加强围堰的稳定性和安全性，满足实际工程的要求。

通过将多节桩基结构中的每一级基体直径和长度依次递减设置，与等长度、等直径的钢管桩围堰相比，可以适应多种工程实际需求、具备普适性、更加节省材料重量与节约成本。

通过锥形钻头的设置，可以在打设围堰时帮助桩基更轻松的伸入至坚硬地层中。

本申请提供了一种可调节的围堰结构及围堰施工方法，围堰结构的长度及宽度均可以调节，以适应多种地质情况，满足多种工程需求，增加围堰的通用性。

附图说明

图1是本发明实施例的可调节的围堰结构的结构示意图。

图2是本发明实施例的可调节的围堰结构中，在收缩状态的桩基正视图。

图3是本发明实施例的可调节的围堰结构中，在展开状态的桩基正视图。

图4是本发明实施例的可调节的围堰结构中，在收缩状态的桩基俯视图。

图5是本发明实施例的可调节的围堰结构中，仅展开二级基体的桩基的俯视图。

图6是本发明实施例的可调节的围堰结构中，第二弹性件在展开状态的结构示意图。

图7是本发明实施例的可调节的围堰结构中，第二弹性件在压缩状态的结构示意图。

图8是本发明实施例的可调节的围堰结构中，锥形钻头与三级基体连接的结构示意图。

图9是本发明实施例的可调节的围堰结构中，对撑在收缩状态的正视图。

图10是本发明实施例的可调节的围堰结构中，二级对撑在一级对撑内不同状态的结构示意图。

其中，附图标记说明如下：

1、桩基；2、对撑；3、填土；4、围檩；5、水体；6、地基；101、一级基体；102、外螺纹；103、第二弹性件；104、垫块；105、二级基体；106、三级基体；107、锥形钻头；108、第一通孔；109、条状缓冲层；110、连接沿；111、螺纹段；201、二级对撑；202、按钮；203、对撑卡扣；204、一级对撑；205、预留孔。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。这些实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

根据本申请的第一方面，参见图1至图10，首先提供一种可调节的围堰结构，包括2个桩基和设于2个桩基之间的对撑2。

每个桩基1的长度可调节；桩基1用于插设于地基6中，将围堰进行固定，并根据土质抽拉至预定长度。如图1所示，对撑2固定连接于2个桩基1之间，对撑的长度可调节，对撑与桩基1之间通过围檩4固定连接。在相邻两个桩基1之间形成围堰填土区3。

本申请可以通过调节对撑的长度调节相邻两个桩基1之间的间距，以改变围堰结构的宽度。通过调节每个桩基1的长度设置围堰插入地基6的长度。围堰结构的一侧为水体5，本申请提供的围堰具有较强的抗倾覆能力和稳定性，且能适应多种施工环境，操作简便，利于推广使用。

在一种可实施的方式中，所述桩基1为多级伸缩结构。

具体的，如图2至图5所示，所述桩基1包括一级基体101、二级基体105、三级基体106。一级基体101、二级基体105均为底部开口的中空圆柱体，所述二级基体105同轴套设于所述一级基体101内，所述三级基体106同轴套设于所述二级基体105内。

需要说明的是，一级基体101、二级基体105、三级基体106的直径依次减小。二级基体105的直径为一级基体101直径的60％-90％，三级基体106的直径为二级基体105直径的60％-90％。二级基体105的长度为一级基体101长度的70％-90％，三级基体106的长度为二级基体105长度的70％-90％。

在一种可实施的方式中，所述一级基体101、所述二级基体105、所述三级基体106的外表面均设置外螺纹102，通过外螺纹102的设置，利于桩基1在土质较硬的情况下，更易于插设于地基6中。

需要说明的是，所述外螺纹102的凸起高度为所在桩基1直径的1％-5％，相邻两圈外螺纹102之间的间距为所在桩基1长度的10％-40％，所述一级基体101、所述二级基体105、所述三级基体106上外螺纹102的凸起高度和外螺纹102间距可以根据实际工程情况设定。

在一种可实施的方式中，所述一级基体101、所述二级基体105均为具有预定壁厚的中空钢管，所述三级基体106可以为中空钢管，也可以为实心的圆柱形钢管。

在一种可实施的方式中，如图4和图5所示，在所述二级基体105的顶部设置4个第二弹性件103，在所述三级基体106的顶部设置4个第三弹性件，如图5所示，在一级基体101的底部设置4个第一通孔108，在所述二级基体105的底部设置4个第二通孔。第一通孔108与第二弹性件103的位置对应设置，所述第一通孔108用于所述第二弹性件103伸出后对弹性件进行限位，第二通孔与第三弹性件的位置对应设置，所述第二通孔用于所述第三弹性件伸出后对弹性件进行限位。

在所述第二弹性件103或者第三弹性件伸出时，增强桩基1与土体之间的粘结摩擦力，使围堰结构更加稳固。在二级基体105插设于一级基体101内时，通过所述第二弹性件103挤压一级基体101的内壁，在三级基体106插设于二级基体105内通过所述第三弹性件挤压二级基体105的内壁，使多级桩基结构更加稳定。

需要说明的是，第二弹性件103通过焊接的方式与二级基体105固定连接，第三弹性件通过焊接的方式与三级基体106固定连接。4个第一通孔108均布于一级基体101的内壁上，4个第二通孔均布于二级基体105的内壁上。

根据施工需求，在需要增加桩基1的长度时，将二级基体105从一级基体101内抽出，第二弹性件103沿一级基体101的内壁进行滑动，第二弹性件103滑至第一通孔108的位置时，经第一通孔108滑出，以固定二级基体105和一级基体101之间的相对位置。根据施工需求，需要再次增加桩基结构的长度时，将三级基体106从二级基体105内抽出，此时，第三弹性件沿二级基体105的内壁进行滑动，第三弹性件滑至第二通孔的位置时经第二通孔滑出，以固定三级基体106和二级基体105之间的相对位置，使桩基结构加长后仍具有较强的稳定性。

在一种可实施的方式中，如图5和图6所示，所述第二弹性件103展开后以及第三弹性件展开后均为圆锥体，第二弹性件103或者第三弹性件展开后的长度为相邻两个桩基1之间的水平间隔距离的2-5倍。第二弹性件103或者第三弹性件在挤压状态下的最小长度为相邻两个桩基1之间的水平间隔距离的0.8-0.9倍。所述圆锥体投影在桩基1侧壁上的最大圆形直径为相邻桩基1的水平间隔距离的1.5-4倍。

在一种可实施的方式中，如图7所示，在一级基体101以及二级基体105的内壁上贴有条状缓冲层109，所述条状缓冲池用于防止内壁被圆锥体的末端划损。

需要说明的是，每个条状缓冲层109的中轴线与相对应的第二弹性件103或者第三弹性件的圆锥体中心线对应设置，所述条状缓冲层109的长度为第二弹性件103至第一通孔108的长度。条状缓冲层109为耐磨损的材料制成，且具备可重复使用预定次数的能力。

具体的，所述第一通孔108的直径与第二弹性件103的最大直径一致，第二通孔的直径与第三弹性件的最大直径一致。

在一种可实施的方式中，在一级基体、二级基体的底部均设置多个垫块。垫块在桩基抽拉过程中起到缓冲作用。

具体的，本实施例中，如图6所示，在一级基体101的底部设置4个第一垫块104，第一垫块104通过焊接等方式与一级基体101固定连接。在二级基体105底部设置4个第二垫块。第二垫块通过焊接等方式与二级基体105固定连接。

具体的，所述垫块的厚度与弹性件压缩后的厚度一致，所述垫块的长度为垫块厚度的1.5-3倍。所述垫块均布于桩基1的内壁上，且每个垫块的下部与所在桩基1的底边齐平设置。

在一种可实施的方式中，如图8所示，在所述三级基体106的底部设置锥形钻头107。

具体的，所述锥形钻头107的直径为一级基体101直径的1.5-2倍。锥形钻头107的高度为其底面直径的1.5-3倍。

在一种可实施的方式中，如图8所示，在三级基体106的底部设置螺纹段111，锥形钻头107通过螺纹段111与三级基体106的底部可拆卸连接，以使锥形钻头107发生损坏时便于更换。

具体的，所述螺纹段111的高度为三级基体106直径的0.5-1.5倍。

需要说明的是，在锥形钻头107的周侧设置一圈连接沿110，所述连接沿110向上伸出，所述连接沿110的高度为锥形钻头107直径的20％-50％。所述连接沿110为磁性材质，在三级基体106、二级基体105插设于桩基结构内时，所述连接沿110与一级基体101的外壁之间通过磁吸力连接。

还需要说明的是，所述垫块可设为能够对部分金属产生较大磁吸力的材料制成，在三级基体106、二级基体105插设于桩基结构内时，所述连接沿110与垫块之间通过磁吸力连接。

在一种可实施的方式中，如图4和图7所示，通过所述第二弹性件103挤压一级基体101的内壁，在三级基体106插设于二级基体105内通过所述第三弹性件挤压二级基体105的内壁，使桩基结构更加稳定。

在一种可实施的方式中，如图9和图10所示，所述对撑为两级可伸缩圆柱体结构，包括一级对撑204和二级对撑201，所述二级对撑201套设于一级对撑204内，根据工程需求进行抽拉以改变对撑的长度。

具体的，如图9和图10所示，在二级对撑201的插入端设置多个对撑卡扣203，在二级对撑201的伸出端设置多个按钮202，所述对撑卡扣203和所述按钮202沿二级对撑201的径向插入二级对撑201内，所述对撑卡扣203的插入端和所述按钮202的插入端通过连接板连接。如图10所示，在按压所述按钮202时，所述对撑卡扣203随所述按钮202一同滑入二级对撑201内，此时拉动二级对撑201并调节二级对撑201的位置。

所述对撑卡扣203与所述对撑卡扣203的插入端之间的距离为二级对撑201长度的5％-15％。按钮202与二级对撑201的伸出端之间的距离为二级对撑201长度的5％-15％。对撑卡扣203与按钮202的尺寸相对应，对撑卡扣203或者按钮202的长度为其直径的1-3倍。

如图9所示，所述一级对撑204的侧壁上沿所述对撑卡扣203的滑动方向布置多个预留孔205，所述预留孔205用于所述对撑卡扣203伸出并对所述对撑卡扣203进行限位。对撑卡扣203伸出某个预留孔205后，将一级对撑204和二级对撑201的相对位置进行固定。

需要说明的是，所述对撑的轴线低于桩基1的顶部高程0.5m-1.5m。一级对撑204的长度根据实际工程需要设定，二级对撑201的长度为对撑一级长度的70％-90％。所述预留孔205的直径为一级对撑204直径的5％-15％，相邻两个预留孔205的间隔距离为一级对撑204长度的5％-30％。

还需要说明的是，对撑、对撑卡扣203和按钮202的材料视实际工程情况而定。一级对撑204一级和桩基1的壁厚视实际工程情况而定。桩基1、对撑相应的壁厚、材料、长度、直径等具体参数都需要经过稳定计算确定。填土的土体指标和围檩4的型号参数需要视实际情况而定，且需要满足稳定计算要求。

根据本申请的第二方面，还提供了一种可调节的围堰施工方法，使用第一方面提供的可调节的围堰结构，包括以下步骤：

S1、对工程所在地基6的土体进行钻孔、地质勘察以获取土层参数，根据所述土层参数确定地形地质参数，基于地形地质参数确定一级基体101的长度、一级对撑204的长度；

S2、在实际地质情况比所述地形地质参数恶劣时，抽拉二级基体105或者同时抽拉二级基体105和三级基体106，调节桩基1的长度至满足安全稳定要求为止；将调节后的所述桩基1打入到土体中；

S4、将桩基1打入至设计高程后，在相邻两个桩基1之间安装对撑2；

S5、在桩基1之间的围堰填土区内回填填土3；

S6、在工程结束后，拆除回收桩基1及对撑2。

在一种可实施的方式中，在步骤S2中，至少还包括以下内容：对土体进行扩挖清基，并对落水洞的洞口附近的清基地表上设置注浆锚杆。

在一种可实施的方式中，在步骤S4中，至少还包括以下内容：根据相邻两个桩基1之间的距离调节对撑2的长度。

综上所述，本申请提供了一种可调节的围堰结构及围堰施工方法，围堰结构的长度及宽度均可以调节，以适应多种地质情况，满足多种工程需求，增加围堰的通用性。

在所述第二弹性件103或者第三弹性件伸出时，增强桩基与地基6土体之间的粘结摩擦力，从而增强围堰的抗倾覆能力，提高围堰的稳定性。

通过桩基表面外螺纹102的设置，能够增强与土体的粘结摩擦力，从而增强围堰的抗倾覆能力，提高围堰的稳定性。

通过设置可调节长度的对撑，可以加强围堰的稳定性和安全性，满足实际工程的要求。

通过将多节桩基结构中的每一级基体直径和长度依次递减设置，与等长度、等直径的钢管桩围堰相比，可以适应多种工程实际需求、具备普适性、更加节省材料重量与节约成本。

通过锥形钻头107的设置，可以在打设围堰时帮助桩基更轻松的伸入至坚硬地层中。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。