一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰及施工方法與流程
2023-08-06 14:37:56 2
本發明涉及圍堰技術領域，具體來說，涉及一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰及施工方法。
背景技術：
目前傳統的水中基坑開挖支護有鋼套箱、鋼吊箱、鋼板樁圍堰和鋼管樁圍堰，在深水嵌巖的工程項目，一般採用雙壁鋼箱圍堰，但是其缺點：1、必須先採取水下爆破開挖，再下沉，這樣加大了基坑開挖的工程量，同時工期不可控；2、圍堰在基坑開挖完後，再分節製作、下沉耗時長，工期長；3、使用的鋼材量大。
因此，研製出一種可解決了水下爆破難且不可控的難題，同時又節約工期，減少成本的圍堰，便成為業內人士亟需解決的問題。
技術實現要素：
本發明提出了一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰，克服了現有產品中上述方面的不足。
本發明的目的是通過以下技術方案來實現：
一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰，包括封底混凝土、若干鎖扣鋼管樁、套接在鎖扣鋼管樁下部的錨固樁以及內支撐，所述封底混凝土設置在基巖的頂部，所述鎖扣鋼管樁插接在封底混凝土的邊緣並依次首尾相接，所述鎖扣鋼管樁的底部與基巖的頂部平齊，所述錨固樁由鋼筋混凝土製成，且該錨固樁深入該基巖的內部；所述鎖扣鋼管樁包括鋼管主體、連接管和T形的連接件，所述鋼管主體徑向方向上的一側焊接該連接管，且所述鋼管主體徑向方向上的另一側焊接該連接件，所述連接管的管壁沿軸向方向開設有可與該連接件相卡接的縫隙；所述內支撐焊接在鎖扣鋼管樁所圍成的區域內壁上，所述內支撐包括從上到下依次設置的第一內支撐腰梁和若干第二內支撐腰梁，所述第一內支撐腰梁包括平行設置的兩根第一圍檁以及均勻焊接在兩第一圍檁之間的若干第一撐杆，所述第二內支撐腰梁包括兩根第二圍檁、若干第二撐杆、若干第三撐杆、兩根第三圍檁以及若干斜支撐，所述第二撐杆焊接在兩平行設置的第二圍檁之間，所述第三撐杆與第二撐杆垂直設置，且該第三撐杆焊接在兩平行設置的第三圍檁之間，所述斜支撐靠近該第二圍檁與第三圍檁的交線位置，所述斜支撐的一端焊接在第二圍檁上，且該斜支撐的另一端焊接在第三圍檁上。
進一步地，所述連接件為工字鋼。
進一步地，所述錨固樁套接在鋼管主體下部。
進一步地，每根第一圍檁、第二圍檁和第三圍檁均由兩根H型鋼焊接而成。
進一步地，所述封底混凝土的頂部設置有施工承臺，所述施工承臺底部設置有樁基，所述樁基深入基巖的內部。
本發明還公開了一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰施工方法，包括以下步驟：
S1將鋼管主體、連接管和連接件焊接完成製得鎖扣鋼管樁並檢查；
S2測量放線定位後，將檢查合格的鎖扣鋼管樁以首尾相接的方式依次插打在基巖頂部，並使用錨固樁進行錨固；
S3在連接管的管腔中填沙，並壓實；
S4將鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰內部的水抽出並安裝內支撐；
S5封底混凝土封底及建造施工承臺；
S6施工：
S7施工完畢後拆除該鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰。
進一步地，在S2中，測量放線定位後，進行樁基衝孔及鎖扣鋼管樁插打，並通過旋挖鑽機在已經插打好的鋼管主體內進行引孔，引孔深度為鋼管主體底標高下3.0m，引完一個孔後隨即澆築鋼筋砼。
本發明的有益效果為：採用鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰，可實現幹挖作業，解決了水下爆破開挖難，爆破開挖工程量不可控的難題；又解決了雙壁鋼圍堰需分多節製作分段下沉對質量及安全控制難度較大的問題。而且鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰相對雙壁鋼圍堰減少了用鋼量，減少了水下爆破量，同時可以與樁基施工同步展開，減少了施工成本，節約了施工工期。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是本發明實施例所述的鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰的正視圖；
圖2是根據圖1所示的鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰的俯視圖；
圖3是根據圖1所示的鎖扣鋼管樁的結構示意圖；
圖4是根據圖1所示的錨固樁的結構示意圖；
圖5是本發明實施例所述的鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰施工方法的流程圖。
圖中：
1、基巖；2、鎖扣鋼管樁；3、錨固樁；4、連接管；5、連接件；6、第一內支撐腰梁；7、第二內支撐腰梁；8、第一圍檁；9、第一撐杆；10、第三撐杆；11、第三圍檁；12、斜支撐；13、封底混凝土；14、施工承臺；15、樁基。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
如圖1-4所示，根據本發明實施例所述的一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰，包括封底混凝土13、若干鎖扣鋼管樁2、套接在鎖扣鋼管樁2下部的錨固樁3以及內支撐，所述封底混凝土13設置在基巖1的頂部，所述鎖扣鋼管樁2插接在封底混凝土13的邊緣並依次首尾相接，所述鎖扣鋼管樁2的底部與基巖1的頂部平齊，所述錨固樁3由鋼筋混凝土製成，且該錨固樁3深入該基巖1的內部；所述鎖扣鋼管樁2包括鋼管主體、連接管4和T形的連接件5，所述鋼管主體徑向方向上的一側焊接該連接管4，且所述鋼管主體徑向方向上的另一側焊接該連接件5，所述連接管4的管壁沿軸向方向開設有可與該連接件5相卡接的縫隙；所述內支撐焊接在鎖扣鋼管樁2所圍成的區域內壁上，所述內支撐包括從上到下依次設置的第一內支撐腰梁6和若干第二內支撐腰梁7，所述第一內支撐腰梁6包括平行設置的兩根第一圍檁8以及均勻焊接在兩第一圍檁8之間的若干第一撐杆9，所述第二內支撐腰梁7包括兩根第二圍檁、若干第二撐杆、若干第三撐杆10、兩根第三圍檁以及若干斜支撐11，所述第二撐杆焊接在兩平行設置的第二圍檁之間，所述第三撐杆10與第二撐杆垂直設置，且該第三撐杆10焊接在兩平行設置的第三圍檁11之間，所述斜支撐12靠近該第二圍檁與第三圍檁11的交線位置，所述斜支撐12的一端焊接在第二圍檁上，且該斜支撐12的另一端焊接在第三圍檁11上。
在本發明的一個具體實施例中，所述連接件5為工字鋼。
在本發明的一個具體實施例中，所述錨固樁3套接在鋼管主體下部。
在本發明的一個具體實施例中，每根第一圍檁8、第二圍檁和第三圍檁11均由兩根H型鋼焊接而成。
在本發明的一個具體實施例中，所述封底混凝土13的頂部設置有施工承臺14，所述施工承臺14底部設置有樁基15，所述樁基15深入基巖1的內部。
如圖5所示，根據本發明實施例所述的一種鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰施工方法，包括以下步驟：
S1將鋼管主體、連接管4和連接件5焊接完成製得鎖扣鋼管樁2並檢查；
S2測量放線定位後，將檢查合格的鎖扣鋼管樁2以首尾相接的方式依次插打在基巖1頂部，並使用錨固樁3進行錨固；
S3在連接管4的管腔中填沙，並壓實；
S4將鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰內部的水抽出並安裝內支撐；
S5封底混凝土13封底及建造施工承臺14；
S6施工：
S7施工完畢後拆除該鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰。
在本發明的一個具體實施例中，在S2中，測量放線定位後，進行樁基衝孔及鎖扣鋼管樁插打，並通過旋挖鑽機在已經插打好的鋼管主體內進行引孔，引孔深度為鋼管主體底標高下3.0m，引完一個孔後隨即澆築鋼筋砼。
為了方便理解本發明的上述技術方案，以下通過具體使用方式上對本發明的上述技術方案進行詳細說明。
鎖扣鋼管樁2的材質為q235，單根長度為16.6m，在加工時，首先，在定位胎具上將φ720×10mm鋼管主體和φ159×8mm連接管4以及Ⅰ18工字鋼（連接件5）焊接成整體，鋼管主體與連接管4之間的焊縫處預先電焊φ6mm盤條以利焊接。然後，將連接管4的管壁沿軸向採用自動切割機進行切縫，開口縫寬6±1mm，施工要求縫隙均勻順直，並打磨平整，連接件5以從上至下的方式插接入連接管4中，當多個鎖扣鋼管樁2連接在一起後通過在連接管4的管腔中填沙來防止漏水。
鎖扣鋼管樁2下端置於基巖頂面。為保證覆蓋層被衝刷後圍堰的整體穩定，每根鋼管樁均設置鋼筋混凝土錨固樁3，錨固樁3直徑0.6m，嵌入基巖3m，並伸入鋼管4.0m。圍堰平面尺寸63.48×23.86m，共設置四層內支撐（一層第一內支撐腰梁6以及3層第二內支撐腰梁7）。圍堰頂高程為+102.074m，圍堰底高程為+85.474m。第一內支撐腰梁6 中的第一圍檁8採用2根H500×200的H型鋼焊接而成，第一撐杆9均採用φ630×10mm鋼管，第二內支撐腰梁7中的第二圍檁和第三圍檁11均採用2根H800×300的H型鋼焊接而成，斜支撐12和第二撐杆採用φ720×10mm鋼管，第三撐杆10採用φ630×10mm鋼管，第一撐杆9和第二撐杆均位於同一豎直平面上，為保證鎖扣鋼管樁2受力均勻，與圍檁相接觸的鎖扣鋼管樁2的四周需加焊加勁板，圍檁與鎖扣鋼管樁2之間的連接採用牛腿形式。
在施工時：
S2中的鎖扣鋼管樁2插打選擇從上遊圍堰順橋向中心處開始，然後依次向兩邊進行，最後在下遊角樁附近進行合攏。鎖扣鋼管樁2採用80t履帶吊進行插樁、配備120KW的振動錘。
S2中在樁基衝孔（用於錨固樁基15）的同時，開始鎖扣鋼管樁2的插打，並通過旋挖鑽機在已經插打好的鋼管主體內進行引孔，引孔直徑為0.6m，引孔深度為鋼管主體底標高下3.0m，引完一個孔後隨即澆築鋼筋砼（錨固樁3），混凝土灌注採用水下導管灌注施工。鋼筋砼頂面高出鎖扣鋼管樁2底面4 m，鋼管主體在施工承臺14的底面以下澆築強度C30的砼。
S3中填沙用於保證整體的密閉性，防止河水滲漏至圍堰內。
S4中內支撐在鎖扣鋼管樁2插打施工的同時在場地進行預製，待安裝時直接吊放到位。圍檁在吊裝前首先在安裝位置下方焊接承受圍檁自重的臨時短型鋼牛腿，然後吊圍檁就位。由於部分鎖扣鋼管樁2內側與圍檁之間存在空隙，將有空隙的鎖扣鋼管樁2用短型鋼支撐在圍檁上並焊接固定，尤其注意圍堰四角位置以及圍檁整體的固定。並按照設計要求安裝內支撐，對圍檁和短型鋼的支撐接頭位置用三角加勁板焊接，同時加強焊縫質量檢查，形成穩定的內支撐結構。
S8中在施工完成後拆除內支撐時，在圍堰與施工承臺14的細縫之間填滿砂礫，高度高出施工承臺14約50cm，拆除最下方的第二內支撐腰梁7及施工主塔。當圍堰中的結構物全部拆除完成後，再拆除剩餘的內支撐。待圍堰內支撐拆除完成後，逐根拆除鎖扣鋼管樁2，此時需派潛水員潛入水中切割，切割前上端必須用吊車扣掛穩妥方可進行水下切割作業。施工過程中必須逐根拆除，避免脫落對作業人員造成傷害。
綜上所述，藉助本發明的上述技術方案，採用鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰，可實現幹挖作業，解決了水下爆破開挖難，爆破開挖工程量不可控的難題；又解決了雙壁鋼圍堰需分多節製作分段下沉對質量及安全控制難度較大的問題。而且鎖扣鋼管與混凝土組合樁圍堰相對雙壁鋼圍堰減少了用鋼量，減少了水下爆破量，同時可以與樁基施工同步展開，減少了施工成本，節約了施工工期。
本發明不局限於上述最佳實施方式，任何人在本發明的啟示下都可得出其他各種形式的產品，但不論在其形狀或結構上作任何變化，凡是具有與本申請相同或相近似的技術方案，均落在本發明的保護範圍之內。