一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法

摘要

本发明公开了一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，包括如下步骤：步骤一、在钢管桩上设置射水压浆一体化管道及锁扣，在钢板桩上设置圆形一体钢管；步骤二、测量定位；步骤三、定位首根钢管桩的插打位置，下放钢管桩并捶打下沉，在下沉过程中通过高压水泵沿着射水压浆一体化管道进行射水，直至下沉至设计标高；步骤四、首根钢板桩下沉施工；步骤五、重复步骤三和步骤四，依次间隔下沉钢管桩及钢板桩，完成后解除高压射水系统；步骤六、通过压浆机连接至射水压浆一体化管道，对所有钢管桩进行注浆；步骤七、注浆完成后即可进行围堰基坑开挖及围檩支撑安装。本发明的围堰施工方法可以提高围堰沉桩效率、改善围堰锁扣处的止水性能。

权利要求

1.一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、在钢管桩上设置射水压浆一体化管道，在钢管桩相对的两侧还设置有锁扣，并在钢板桩上设置圆形一体钢管；

步骤二、根据围堰设计进行测量定位，并安放导向架；

步骤三、将高压射水系统的高压水泵通过软管连接至射水压浆一体化管道，定位首根钢管桩的插打位置，并吊装首根钢管桩至预定桩位上方，下放钢管桩并捶打下沉，在下沉过程中通过高压水泵沿着射水压浆一体化管道进行射水实现辅助沉桩，直至下沉至设计标高；

步骤四、首根钢管桩施工完成后，将首根钢板桩沿着首根钢管桩侧面下沉，其下沉施工同步骤三，并将首根钢管桩与首根钢板桩通过锁扣连接为一体；

步骤五、重复步骤三和步骤四，依次间隔下沉钢管桩及钢板桩，直至所有钢管桩及钢板桩施工完成，解除高压射水系统；

步骤六、组合围堰合拢后，通过压浆系统的压浆机连接至射水压浆一体化管道，对所有钢管桩进行注浆；

步骤七、注浆完成后即可进行围堰基坑开挖及围檩支撑安装；

所述射水压浆一体化管道包括管路和环形钢管，所述管路竖向设置于所述钢管桩外侧壁，所述环形钢管设置于所述钢管桩的内侧壁底部，所述环形钢管底部设置有数个竖向孔，所述管路的底部通过L型连通钢管与所述环形钢管连通，所述高压水泵及所述压浆机连接至所述管路的顶部；

所述管路设置一对且相对设置于所述钢管桩的外侧壁，一对管路分别设置于所述钢管桩上的一对锁扣旁侧，所述管路包括开口圆形钢管和弧形钢板，所述开口圆形钢管的侧面形成有开口，其朝向所述锁扣设置，所述弧形钢板恰好配合于开口处以将所述开口圆形钢管密封，所述弧形钢板的长度小于所述开口圆形钢管的长度，其中所述步骤六具体包括：

6.1、抽出高压开口圆形钢管中的弧形钢板，将高压水泵与开口圆形钢管再次连接，通过高压水泵射水，利用高压水冲洗锁扣周边土体，待周边土体与开孔圆形钢管内的水混合成泥浆后，解除高压水泵；

6.2、通过压浆系统的清孔装置将泥浆排出；

6.3、将注浆机与开口圆形钢管连接，启动注浆机进行注浆，将开口圆形钢管注满，此时锁扣周边及钢管桩底部已灌满浆体，等待凝固即可；

6.4、重复注浆施工完每一个钢管桩与钢板桩锁扣连接位置处的开口圆形钢管。

2.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述高压射水系统还包括位移传感器和控制器，用于控制射水压力，具体为：将位移传感器和控制器安装于高压水泵与射水压浆一体化管道之间，位移传感器用于检测沉桩位移，控制器用于连接位移传感器并获取位移传感器的数据，控制器还用于控制高压水泵的射水压力；

当控制器监测到位移传感器获取的沉桩位移小于设定值时，控制器发出信号增强高压水泵的高压射水压力，通过钢管桩底部环形管道的竖向孔冲击钢管桩刃脚处土体，使得钢管桩底部的土体在高压水流的冲击下成为临时松动的状态，减小贯入阻力，从而实现高效沉桩；当控制器监测到位移传感器获取的沉桩位移大于或等于设定值时，控制器发出信号降低高压水泵的高压射水压力。

3.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述开口圆形钢管在开口处向两侧均内凹形成卡槽，所述弧形钢板的两侧恰好配合于卡槽中。

4.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述开口圆形钢管与所述弧形钢板之间的接触面设置有橡胶垫。

5.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述弧形钢板上部设置有吊装孔。

6.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述环形钢管上下弧面均设置有一圈楔形钢板。

7.如权利要求1所述的强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，其特征在于，所述L型连通钢管位于所述钢管桩外的底部设置有锥形钢板。

说明书

一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及土木工程桥梁基础施工领域。更具体地说，本发明涉及一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法。

背景技术

[0002] 近年来，我国进入高质量发展时期，桥梁施工技术也在不断创新，特别是为适应众多江、河、湖泊及软弱土层的特殊地层构造而采用复杂的围堰设计，对围堰技术要求越来越
高。目前基础围堰有多种结构，如土石围堰、钢管(板)桩围堰、钢套箱围堰、混凝土排桩+止
水帷幕及混凝土咬合排桩支护。但当围堰在深水、水头差大以及强透水地层中，以上围堰结
构均存在一定的局限性：土石围堰适用于水深较浅，流速较小的作业环境；锁扣钢管(板)桩
适用于水头差＜10m的围堰；钢套箱虽适用于水头差＞10m围堰，但需大型起重设备，成本
高；混凝土排桩+止水帷幕在强透水地层中止水效果差，混凝土咬合排桩支护施工周期长，
进度要求高，且混凝土桩支护均会造成后期拆除困难，浪费材料，对河道存在一定的污染。

[0003] 现有的基础围堰结构中，钢板桩与钢管桩组合围堰结构也较为常见，其整体刚度较好，同时还具备施工速度快、质量可靠、可重复利用、经济性好等优点，但在沉桩施工中，
如遇致密土体会造成沉桩困难，同时在强透水地层中，锁扣处如不能有效止水，对后续施工
会造成一定的风险。而目前围堰施工中针对于高效沉桩、有效止水等无系统的施工结构及
工法，或是工序复杂，实施难度较大，作业效率低。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是提供一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，提高围堰沉桩效率、改善围堰锁扣处的止水性能。

[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，包括如下步骤：

[0006] 步骤一、在钢管桩上设置射水压浆一体化管道，在钢管桩相对的两侧还设置有锁扣，并在钢板桩上设置圆形一体钢管；

[0007] 步骤二、根据围堰设计进行测量定位，并安放导向架；

[0008] 步骤三、将高压射水系统的高压水泵通过软管连接至射水压浆一体化管道，定位首根钢管桩的插打位置，并吊装首根钢管桩至预定桩位上方，下放钢管桩并捶打下沉，在下
沉过程中通过高压水泵沿着射水压浆一体化管道进行射水实现辅助沉桩，直至下沉至设计
标高；

[0009] 步骤四、首根钢管桩施工完成后，将首根钢板桩沿着首根钢管桩侧面下沉，其下沉施工同步骤三，并将首根钢管桩与首根钢板桩通过锁扣连接为一体；

[0010] 步骤五、重复步骤三和步骤四，依次间隔下沉钢管桩及钢板桩，直至所有钢管桩及钢板桩施工完成，解除高压射水系统；

[0011] 步骤六、组合围堰合拢后，通过压浆系统的压浆机连接至射水压浆一体化管道，对所有钢管桩进行注浆；

[0012] 步骤七、注浆完成后即可进行围堰基坑开挖及围檩支撑安装。

[0013] 优选的是，所述射水压浆一体化管道包括管路和环形钢管，所述管路竖向设置于所述钢管桩外侧壁，所述环形钢管设置于所述钢管桩的内侧壁底部，所述环形钢管底部设
置有数个竖向孔，所述管路的底部通过L型连通钢管与所述环形钢管连通，所述高压水泵及
所述压浆机连接至所述管路的顶部。

[0014] 优选的是，所述管路设置一对且相对设置于所述钢管桩的外侧壁，一对管路分别设置于所述钢管桩上的一对锁扣旁侧，所述管路包括开口圆形钢管和弧形钢板，所述开口
圆形钢管的侧面形成有开口，其朝向所述锁扣设置，所述弧形钢板恰好配合于开口处以将
所述开口圆形钢管密封，所述弧形钢板的长度小于所述开口圆形钢管的长度，其中所述步
骤六具体包括：

[0015] 6.1、抽出高压开口圆形钢管中的弧形钢板，将高压水泵与开口圆形钢管再次连接，通过高压水泵射水，利用高压水冲洗锁扣周边土体，待周边土体与开孔圆形钢管内的水
混合成泥浆后，解除高压水泵；

[0016] 6.2、通过压浆系统的清孔装置将泥浆排出；

[0017] 6.3、将注浆机与开口圆形钢管连接，启动注浆机进行注浆，将开口圆形钢管注满，此时锁扣周边及钢管桩底部已灌满浆体，等待凝固即可；

[0018] 6.4、重复注浆施工完每一个钢管桩与钢板桩锁扣连接位置处的开口圆形钢管。

[0019] 优选的是，所述高压射水系统还包括位移传感器和控制器，用于控制射水压力，具体为：

[0020] 将位移传感器和控制器安装于高压水泵与射水压浆一体化管道之间，位移传感器用于检测沉桩位移，控制器用于连接位移传感器并获取位移传感器的数据，控制器还用于
控制高压水泵的射水压力；

[0021] 当控制器监测到位移传感器获取的沉桩位移小于设定值时，控制器发出信号增强高压水泵的高压射水压力，通过钢管桩底部环形管道的竖向孔冲击钢管桩刃脚处土体，使
得钢管桩底部的土体在高压水流的冲击下成为临时松动的状态，减小贯入阻力，从而实现
高效沉桩；当控制器监测到位移传感器获取的沉桩位移大于或等于设定值时，控制器发出
信号降低高压水泵的高压射水压力。

[0022] 优选的是，所述开口圆形钢管在开口处向两侧均内凹形成卡槽，所述弧形钢板的两侧恰好配合于卡槽中。

[0023] 优选的是，所述开口圆形钢管与所述弧形钢板之间的接触面设置有橡胶垫。

[0024] 优选的是，所述弧形钢板上部设置有吊装孔。

[0025] 优选的是，所述环形钢管上下弧面均设置有一圈楔形钢板。

[0026] 优选的是，所述L型连通钢管位于所述钢管桩外的底部设置有锥形钢板。

[0027] 本发明至少包括以下有益效果：

[0028] 1、本申请的围堰结构极大的提高了钢管桩及钢板桩的沉桩效率，同时通过注浆保证了围堰止水性能，避免了水下开挖围堰及护筒四周泥砂难以清理到位的问题，确保了封
底混凝土的平整度，降低封底混凝土的投入消耗量。

[0029] 2、本申请中的高压射水系统与压浆系统共用一条管路，结构简单，可操作性强，也节约了材料的投入，降低了成本投入，同时高压射水会造成钢板桩底部部分土体处于松动
状态，通过注浆可对底部进行一定的锚固，使得围堰结构更加可靠稳定。

[0030] 3、本申请进行强透水地层的围堰施工，简单、经济、适用性广，在类似工程施工领域具有相当的借鉴价值，为桥梁工程基础施工提供了重要的技术保证。

[0031] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

[0032] 图1为本发明的钢管桩与钢板桩组合围堰结构平面图；

[0033] 图2为本发明射水压浆一体化管道安装后的组合围堰平面图；

[0034] 图3为本发明射水压浆一体化管道安装后的钢管桩细部立面图；

[0035] 图4为本发明开口圆形钢管平面图；

[0036] 图5为本发明开口圆形钢管立面图；

[0037] 图6为本发明高压射水系统工作示意图；

[0038] 图7为本发明压浆系统工作示意图。

[0039] 附图标记说明：

[0040] 1‑锁扣，2‑开口圆形钢管，3‑弧形钢板，4‑环形钢管，5‑竖向孔，6‑锥形钢板，7‑L型连通钢管，8‑吊装孔，9‑圆形一体钢管，10‑楔形钢板，11‑钢管桩，12‑钢板桩，13‑高压射水系统，14‑压浆系统。

具体实施方式

[0041] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0042] 需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵
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，
并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。

[0043] 实施例1

[0044] 如图1至7，本发明提供一种强透水地层锁扣钢管桩与钢板桩组合围堰施工方法，包括如下步骤：

[0045] 步骤一、钢管桩11与钢板桩12材料进场后，加工射水压浆一体化管道，加工完成后将其焊接在钢管桩11上，在钢管桩11上设置完射水压浆一体化管道，在钢管桩11相对的两
侧还设置有锁扣1，并在钢板桩12上设置圆形一体钢管9；如图1所示，若干个钢管桩11及钢
板桩12组合形成围堰结构，相邻两个钢管桩11与钢板桩12间通过C9型锁扣1连接，钢管桩11
上设置有射水压浆一体化管道，实现射水及压浆一体化施工，钢板桩12上设置圆形一体钢
管9，用于实现射水施工；

[0046] 其中，所述射水压浆一体化管道包括管路和环形钢管4，所述管路竖向设置于所述钢管桩11外侧壁，所述环形钢管4设置于所述钢管桩11的内侧壁底部，所述环形钢管4底部
设置有数个竖向孔5，所述管路的底部通过L型连通钢管7与所述环形钢管4连通；为保证环
形钢管4下沉及拔除过程中土阻力的影响，所述环形钢管4上下弧面均设置有一圈楔形钢板
10；为保证高压射水系统13工作时开口圆形钢管2能顺利下沉，所述L型连通钢管7位于所述
钢管桩11外的底部设置有锥形钢板6，通过焊接设置；

[0047] 步骤二、现场根据围堰设计进行测量定位，并安放导向架；

[0048] 步骤三、将高压射水系统13的高压水泵通过软管连接至射水压浆一体化管道即与管路的顶部丝口进行连接，履带吊吊装振动锤，定位首根钢管桩11的插打位置，并通过钢丝
绳吊装首根钢管桩11至预定桩位上方，下放钢管桩11并捶打振动下沉，在下沉过程中通过
高压水泵沿着射水压浆一体化管道进行射水实现辅助沉桩，直至下沉至设计标高；高压水
或浆液依次通过管路、L型连通钢管7、环形钢管4，通过环形钢管4底部的竖向孔5进行钢管
桩11的高压射水和注浆一体化施工；高压射水系统13还包括水箱、位移传感器、控制器，压
浆系统14还包括清孔装置，均为常规装置，在此不再做展开说明；

[0049] 步骤四、首根钢管桩11施工完成后，将首根钢板桩12沿着首根钢管桩11侧面下沉，其下沉施工同步骤三，并将钢管桩11与钢板桩12通过锁扣1连接为一体；钢板桩12沉桩过程
中不设置压浆系统14，且将钢管桩11中的高压射水系统13中的射水压浆一体化管道利用圆
形一体钢管9代替即可，圆形一体钢管9通过焊接设置在钢板桩12中间部位，通过高压射水
实现钢管桩11和钢板桩12的沉桩；

[0050] 步骤五、重复步骤三和步骤四，依次间隔下沉钢管桩11及钢板桩12，直至所有钢管桩11及钢板桩12施工完成，解除高压射水系统13；

[0051] 步骤六、组合围堰合拢后，通过压浆系统14的压浆机连接至射水压浆一体化管道，对所有钢管桩11进行注浆，通过注浆实现钢管桩11底部的封底锚固；

[0052] 步骤七、注浆完成后即可进行围堰基坑开挖及围檩支撑安装。

[0053] 实施例2

[0054] 在实施例1的基础上，所述步骤三和步骤四的高压射水施工中，如图6所示，所述高压射水系统13还包括位移传感器和控制器，用于控制射水压力，具体为：

[0055] 将位移传感器和控制器安装于高压水泵与射水压浆一体化管道之间，位移传感器用于检测沉桩位移即通过控制器的计算转化为进尺速度，控制器用于连接位移传感器并获
取位移传感器的数据，控制器还用于控制高压水泵的射水压力；现场施工时可通过首根钢
管桩11沉桩总结数据调整控制器参数，决定高压射水的释放压力；

[0056] 当控制器监测到位移传感器获取的沉桩位移小于设定值时即探测到振动锤沉桩进尺缓慢时，控制器发出信号增强高压水泵的高压射水压力，通过钢管桩11底部环形管道
的竖向孔5冲击钢管桩11刃脚处土体，使得钢管桩11底部的土体在高压水流的冲击下成为
临时松动的状态，减小贯入阻力，从而实现高效沉桩；当控制器监测到位移传感器获取的沉
桩位移大于或等于设定值时即探测到振动锤沉桩进尺正常时，控制器发出信号降低高压水
泵的高压射水压力。

[0057] 实施例3

[0058] 在实施例1的基础上，所述步骤三中的射水压浆一体化管道中的管路具体结构为：所述管路设置一对且相对设置于所述钢管桩11的外侧壁，一对管路分别设置于所述钢管桩
11上的一对锁扣1旁侧，所述管路包括开口圆形钢管2和弧形钢板3，所述开口圆形钢管2的
侧面形成有开口，其朝向所述锁扣1设置，所述弧形钢板3恰好配合于开口处以将所述开口
圆形钢管2密封，所述弧形钢板3的长度小于所述开口圆形钢管2的长度；为了实现锁扣1处
的止水，管路设置一对且由两部分结构设置，弧形钢板3可插入开口圆形钢管2的开口中，实
现两者的自由安装拆卸。所述开口圆形钢管2在开口处向两侧均内凹形成卡槽，所述弧形钢
板3的两侧恰好配合于卡槽中，实现弧形钢板3在两侧的卡槽中自由安装拆卸且具有限位作
用。所述弧形钢板3上部设置有吊装孔8，用于连接履带吊等吊装设备。

[0059] 如图7所示，在实施例1的基础上，所述步骤六具体包括：

[0060] 6.1、组合围堰合拢后，对锁扣1连接处进行止水处理，压浆系统14利用高压射水系统13进行改造，将高压水泵、水箱、位移控制器以及传感器等解除，利用履带吊抽出高压开
口圆形钢管2中的弧形钢板3，吊点位置为弧形钢板3上部的吊装孔8。由于锁扣1周边及锁扣
1内含有砂土，直接注浆会影响止水效果，故将高压水泵与开口圆形钢管2再次相连，因开口
侧刚好对应锁扣1位置及周边土体，利用高压水冲洗锁扣1周边土体，此时周边土体与开孔
圆形钢管内的水混合成泥浆，解除高压水泵；

[0061] 6.2、通过压浆系统14的清孔装置将泥浆排出；

[0062] 6.3、将注浆机与开口圆形钢管2连接，启动注浆机进行注浆，将开口圆形钢管2注满，此时锁扣1周边及钢管桩11底部已灌满浆体，等待凝固即可；

[0063] 6.4、重复注浆施工完每一个钢管桩11与钢板桩12锁扣1连接位置处的开口圆形钢管2。

[0064] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地
实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限
于特定的细节和这里示出与描述的图例。