一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰的製作方法

2023-09-22 12:20:45

專利名稱：一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於深水基礎施工領域，涉及一種土木工程的圍堰結構，尤其涉及一種組合鋼樁圍堰。
背景技術：
圍堰結構是在橋梁基礎、水工建築物施工中的臨時性的構築物，其作用是擋土阻水。當水深較淺時，一般採用土袋圍堰、木板樁圍堰；在水較深且流速較大的河流中，一般採用鋼板樁圍堰、鋼管樁圍堰、鋼套箱圍堰。鋼板樁圍堰是最常用的一種圍堰形式，拉森鋼板樁是帶有拉鉤式鎖口的一種型鋼，鋼板樁具有重量輕、施工方便、可重複利用、成本低等特點，在基礎施工中得到了廣泛的應用。國產的冷彎拉森鋼板樁，鎖口生產工藝簡單，沉樁施工時鎖口損壞率較高；進口的熱軋拉森鋼板樁產品質量好，經久耐用，但生產工藝複雜，價格高。鋼板樁圍堰結構的整體剛度較小，需要設置強而密的內支撐，影響了基礎施工的操作工作面，鋼板樁圍堰不宜用於深基礎施工項目。鋼板樁圍堰經常會發生漏水、滲水現象，其主要原因是舊鋼板樁使用前未進行矯正處理或鋼板樁打入時發生傾斜，相鄰兩塊鋼板樁的鎖口對插接就不能嚴密，容易導致拉鉤式鎖口漏水、滲水，鋼板樁圍堰不宜用於深水基礎施工項目。鎖口鋼管樁圍堰是上世紀八十年代從日本引進的圍堰結構新技術，具有防水性能好、沉樁深度大、整體剛度大和施工簡便等優點，在深水圍堰中已經到了廣泛的運用。但是，鎖口鋼管樁圍堰造價較高，一次性投資大，鋼管樁密排插打沉樁施工的垂直精度要求高，沉樁時鎖口容易損壞。深水基礎施工完成後，拔出的鎖口鋼管樁的體積較大，難以化整為零，異地運輸困難，不利於多次重複利用，影響了鎖口鋼管樁圍堰的投資經濟效益。隨著橋梁工程和港航工程建設的發展，深水圍堰項目越來越多，工程領域亟需一種防水鎖口連接可靠、整體剛度大、防水性能好、費用較低、施工快捷的新型裝配式防水圍堰。吸取拉森鋼板樁圍堰和鎖口鋼管樁圍堰兩者的優點，利用遇水膨脹橡膠的膨脹性和彈性特點，研發Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口的新產品，充分發揮鋼管樁和U型鋼板樁的各自優點，採用鋼管樁作為圍堰結構的主體，U型鋼板樁作為擋土阻水的圍擋結構，將多種形式鋼樁結構與新型的遇水膨脹橡膠防水鎖口進行裝配組合使用，剛柔並舉，優勢互補，可形成一種新型的裝配式組合鋼樁圍堰結構。對於新型裝配式組合鋼樁圍堰結構，如果採用大直徑鋼管樁外側焊接板帶狀的拉鉤式鎖口與拉森鋼板樁的拉鉤鎖口互相咬合連接方法，沉樁施工時焊接的板帶狀的拉鉤式鎖口容易受力變形，兩側拉鉤不容易居中對直咬合，拉鉤式鎖口強度和剛度較低，防水性能差，拉鉤式鎖口結構形式不適宜深水基礎的裝配式組合鋼樁圍堰。如果採用鎖口鋼管樁圍堰的C型母扣與T型公扣連接方法，由於U形鋼板樁的整體剛度較低，鎖口卡緊對直定位比較困難，導致鎖口咬合不緊密，會產生滲漏水現象，影響施工作業環境。因此，針對新型的裝配式組合鋼樁圍堰結構，亟需一種鎖口連接可靠、防水性能好、價格低的新型防水鎖口。
實用新型內容技術問題:本實用新型提供一種可改善圍堰結構的防水性能，提高圍堰施工速度，降低圍堰造價的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰。技術方案:本實用新型的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，包括圍堰短樁和固定連接兩相鄰圍堰短樁的圍堰長樁；圍堰短樁包括U型鋼板樁和鎖口子件，U型鋼板樁的左右兩端分別與一個鎖口子件固定連接，鎖口子件為平行於U型鋼板樁翼緣的柱狀物；圍堰長樁包括鋼管樁、位於鋼管樁外側的鎖口母件、位於鎖口母件內的遇水膨脹橡膠內襯，以及位於鋼管樁與鎖口母件之間並連接二者的槽鋼連接件，鎖口母件上設置有與鎖口子件相匹配的管狀內筒和連接管狀內筒內外的槽口，遇水膨脹橡膠內襯固定設置在管狀內筒內壁上，鎖口子件套入管狀內筒中，鎖口子件與遇水膨脹橡膠管內襯之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物。本實用新型中，U型鋼板樁包括底板、分別設置於底板兩端的兩個腹板、設置於腹板端部並與底板平行的翼緣，鎖口子件與翼緣的端部固定連接。本實用新型中，圍堰短樁還可包括H型鋼樁，H型鋼樁的一個翼板的外側面與U型鋼板樁底板的U形口內一側固定連接。本實用新型中，膨潤土混合料填充物的組分按質量百分比為:膨潤土含量30% 35%、粉煤灰含量15% 20%、赤泥含量30% 35%，水泥8% 12%，水玻璃3% 5%，水性聚氨酯樹脂1% 2%,浙青麻絲0.5% 10Zoο本實用新型中，間隔布置的鋼管樁作為剛性長樁是圍堰結構的主體受力結構，U型鋼板樁作為柔性短樁起到擋土阻水的圍擋結構作用，防水鎖口起到剛性長樁和柔性短樁之間的連接作用。本實用新型中，防水鎖口是非常重要的構件，鎖口能否止水是圍堰結構成敗的關鍵問題，鎖口連接必須受力可靠，必須具有良好的防水性能。遇水膨脹橡膠是一種獨特的橡膠新產品，它既有一般橡膠製品的彈性變形性能，又有遇水膨脹的性能。該種橡膠在遇水後會產生2 3倍的膨脹變形，並充滿接縫的所有不規則表面、空穴及間隙，同時產生巨大的接觸壓力，徹底防止滲漏。擠出成型的緩膨型膨潤土橡膠材料是最成熟的遇水膨脹橡膠產品，目前，遇水膨脹橡膠止水條和遇水膨脹橡膠管已經得到了廣泛的應用，若將緩膨型膨潤土橡膠管用於圍堰鎖口結構中，可改善圍堰結構防水性能。根據新型裝配式組合鋼樁圍堰的結構特點，借鑑百頁鉸鏈的結構原理，利用膨潤土橡膠管產品的彈性變形和遇水膨脹性能，選用熱軋型鋼生產工藝製作Ω孔形熱軋鋼質的成品鋼條作為鎖口母件的外層結構，膨潤土橡膠管產品作為鎖口母件的內層結構，Ω孔形熱軋鋼條成品內嵌入遇水膨脹橡膠管構成防水鎖口母件。外方內圓的Ω形熱軋成品鋼條結構可確保鎖口母件的剛度和強度，有利於鎖口母件與鋼管樁焊接牢固，內嵌的遇水膨脹橡膠管可確保鎖口母件與圓形鎖口子件咬合緊密，可提高鎖口連接的防水性能。採用U型鋼板樁兩側端部焊接圓鋼棒作為鎖口子件，也可採用熱軋工藝生產的帶有粗大圓端頭的U型鋼板樁成品兼鎖口子件，圓形鎖口子件插入Ω形鎖口母件之中，可實現咬合緊密且連接可靠的鎖口結構。利用膨潤土的防水性能，將膨潤土混合料填充圓形鎖口母件和圓形鎖口子件之間的空腔空間，可進一步提高鎖口結構的防水性能，形成新型防水鎖口系統。Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口系統具有咬合連接可靠、構造簡單和防水性能好等優點。[0015]有益效果:本實用新型與現有技術相比，具有以下優點:本實用新型的帶有防水鎖口的裝配式組合鋼樁圍堰主要由大直徑鋼管樁長樁、遇水膨脹橡膠防水鎖口、U型鋼板樁短樁等三部分組成，採用剛性長樁與柔性短樁搭配組合使用，剛柔並舉，優勢互補。本實用新型的組合鋼樁圍堰具有施工速度快、防水性能好、取材方便、鎖口連接可靠、結構整體性好、圍堰結構適應性強、可多次重複利用和價格低等優點，可廣泛應用於橋梁工程、港航工程等領域的深水基礎施工。鋼管樁具有承載能力高，穿越土層能力強的特點，作為新型防水圍堰長樁，擔當圍堰的主體結構，結構性能可靠。U型鋼板樁具有重量輕、施工簡單、價格便宜等特點，可方便地插入Ω形鎖口母件豎縫圓管內，作為防水圍堰的短樁，起到擋土阻水的圍擋作用。鋼管樁長樁與U型鋼板樁短樁互相結合，組合使用，優勢互補，可適合複雜地質條件的圍堰結構，具有快速裝配式結構的優點。與鎖口鋼管樁圍堰相比，採用U型鋼板樁部分替代鋼管樁，可以節約鋼材，降低造價，防水鎖口連接方便，沉樁時可降低鎖口應力，簡化圍堰施工工藝。與U型鋼板樁圍堰相t匕，採用大直徑的鋼管樁長樁部分替代薄壁的U型鋼板樁短樁，提高了樁身結構的強度和剛度，提高了鋼樁穿透硬土層的能力，增加了鋼樁入土錨固深度，因而，可增加了圍堰結構的整體剛度，可提高圍堰結構的安全性，可以減少圍檁和內支撐的數量，可以提高圍堰結構的抗傾性能和抗滑性能。利用遇水膨脹橡膠的膨脹性和彈性特點，工業化批量生產Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口成品，減少了咬合鎖口加工製作的現場施工工作量。防水鎖口成品作為拼裝零件，符合了組合鋼樁圍堰結構全拼裝裝配技術的發展思路，簡化了鎖口施工工藝，保證鎖口結構的加工精度，提高圍堰的施工速度。Ω孔形熱軋鋼條成品內嵌入遇水膨脹橡膠管的防水鎖口母件成品具有結構強度大、體積小、構造簡單、防水效果好、加工精度高和價格低等特點，防水鎖口母件外表面採用矩形外形，有利於與大直徑鋼管樁牢固焊接。防水鎖口母件的內表面為帶有豎向縫的Ω形截面形式，有利於圓形防水鎖口子件打樁插入。採用U型鋼板樁兩側外翻翼緣兩側焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件，結構構造簡單，取材方便。防水鎖口子件圓形鋼棒底端設置圓錐形的鋼質導向頭，圓形鋼棒防水鎖口子件可以順利地插入鎖口母件中，一邊插打，一邊鎖口咬合擠緊。新型防水鎖口結構具有咬合緊密、鎖口連接受力可靠和構造簡便的特點。膨潤土混合料遇水膨脹止水效果好，具有一定的粘性和彈性，猶如人造的橡皮土、彈簧土，採用膨潤土混合漿料作為Ω形膨脹橡膠防水鎖口的防水填充料，具有價格低、防水性能好、粘彈性能好、抗剪強度適中的特點。膨潤土混合料抗剪強度適中，圍堰拆除時，拔除鋼樁施工方便。膨潤土混合料的粘稠度可用摻水量調節，膨潤土混合料可採用導管灌注方法灌入防水鎖口。膨潤土混合料也可以直接塗抹在Ω形鎖口母件的圓形內表面，也可以塗抹在圓形鎖口子件鋼棒外表面，隨著鋼樁沉樁時膨潤土混合料進入鎖口內部。大直徑鋼管樁長樁、U型鋼板樁短樁、膨潤土混合料與Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口的完美配合聯用，可給深水基礎施工提供一個文明安全的施工環境。

圖1是本實用新型的組合鋼樁圍堰示意圖；[0024]圖2是組合鋼樁圍堰的短樁示意圖；圖3是組合鋼樁圍堰的長樁示意圖；圖4是防水鎖口的結構示意圖；圖5是本實用新型的裝配式組合鋼樁圍堰總平面布置示意圖。圖中有:圍堰短樁1，U型鋼板樁11，鎖口子件12，H型鋼樁13，圍堰長樁2，鋼管樁
21，鎖口母件22，管狀內筒221，槽口 222，遇水膨脹橡膠內襯23，槽鋼連接件24，膨潤土混合料填充物3。
具體實施方式
下面結合說明書附圖和實施例對本實用新型作進一步具體說明。本實用新型的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，包括圍堰短樁I和固定連接兩相鄰的圍堰短樁I的圍堰長樁2 ;圍堰短樁I包括U型鋼板樁11和鎖口子件12，U型鋼板樁11包括底板、分別設置於底板兩端的兩個腹板、設置於腹板端部並與底板平行的翼緣，左右兩側翼緣的端部分別與一個鎖口子件12固定連接，鎖口子件12為平行於U型鋼板樁11翼緣的柱狀物；圍堰長樁2包括鋼管樁21、位於鋼管樁21外側的鎖口母件22、位於鎖口母件22內的遇水膨脹橡膠管內襯23，以及位於鋼管樁21與鎖口母件22之間並連接二者的槽鋼連接件24，鎖口母件22上設置有與鎖口子件12相匹配的管狀內筒221和連接管狀內筒221內外的槽口 222，遇水膨脹橡膠管內襯23固定設置在管狀內筒221內壁上，鎖口子件12套入管狀內筒221中，鎖口子件12與遇水膨脹橡膠管內襯23之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物3。本實用新型的一個實施例中，圍堰短樁I還包括H型鋼樁13，H型鋼樁13的一個翼緣的外側面與U型鋼板樁11底板的U形口內一側固定連接。本實用新型中的膨潤土混合料填充物3的組分按質量百分比為:膨潤土含量30% 35%、粉煤灰含量15% 20%、赤泥含量30% 35%，水泥8% 12%，水玻璃3% 5%，水性聚氨酯樹脂1% 2%，浙青麻絲0.5% 1%。實施例1:本實用新型的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，由鋼管樁、U型鋼板樁、Ω孔形鋼質鎖口母件、Ω孔形遇水膨脹橡膠管、鎖口子件圓鋼棒、膨潤土混合料填充物、槽鋼連接件和H型鋼樁構成，鋼管樁作為圍堰結構的長樁，U型鋼板樁作為圍堰結構的短樁，Ω孔形鋼質鎖口母件內嵌入Ω孔形遇水膨脹橡膠管作為防水鎖口母件，鎖口子件圓鋼棒插入Ω孔形遇水膨脹橡膠管之中，Ω孔形遇水膨脹橡膠管與鎖口子件鋼棒之間的空腔採用膨潤土混合料填充物灌注密實。鎖口母件由熱軋鋼條成品及其內嵌入遇水膨脹橡膠管構成，為了方便運輸，熱軋鋼條成品下料長度宜為I 2米；遇水膨脹膨潤土橡膠管為100米長的盤圓狀物，其下料長度可按照實際需要長度下料。在施工現場，形熱軋鋼條成品採用串聯方法分節段套在遇水膨脹橡膠管外面，選用防水結構膠將熱軋鋼條成品與遇水膨脹橡膠管牢固粘接，多節段Ω孔形熱軋鋼條成品接縫間也用防水結構膠粘接，確保接縫處不發生滲漏水現象。等待防水結構膠固化結硬後，採用切割機將遇水膨脹橡膠管進行豎向割縫，形成帶有豎縫的Ω形遇水膨脹橡膠管，實現Ω孔形熱軋鋼條內嵌Ω形遇水膨脹橡膠管的防水鎖口母件，就可以形成裝配式組合鋼樁圍堰所需長度的防水鎖口母件成品。防水鎖口子件是連接防水鎖口母件的重要構件，應與U型鋼板牢固連接成為整體，應確保防水鎖口子件的結構強度。大型深水圍堰時，宜採用熱軋工藝生產的帶有粗大圓端頭鎖口子件的U型鋼板樁，也可採用U型鋼板樁兩側焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件。中小型圍堰時，應採用裝配式鎖口子件，可採用U型鋼板樁兩側外翻翼緣上打一排圓孔，螺栓固定兩個半圓形的鋼條裝配式鎖聯卡件，半圓形鋼條內側設置防水橡膠片，形成防水鎖口子件；也可採用U型鋼板樁的兩側外翻翼緣牢固焊接有縫圓形鋼管，兩者間空腔充填混凝土，形成防水鎖口子件。防水鎖口母件為Ω孔形熱軋鋼條內嵌入遇水膨脹橡膠管的外方內圓成品，通過連接槽鋼件，鎖口母件可以牢固焊接在鋼管樁的外側，鋼管樁打樁沉入時，防水鎖口母件也同時沉樁到位。採用導管灌注方法，將膨潤土混合漿料灌入鎖口母件內圓空腔，以便進一步確保組合鋼樁圍堰的防水性能。防水鎖口子件是牢固焊接在U型鋼板樁兩側的圓形鋼棒，圓形鋼棒的底端安裝圓錐形鋼質導向頭，可以順利地插入鎖口母件22中，一邊插打，一邊鎖口咬合擠緊。由於U型鋼板樁具有一定的柔性，防水母扣和防水子扣之間在水平方向有一定的伸縮變形能力，也有一定的轉動能力，新型防水鎖口屬於柔性鎖口連接，略微傾斜的沉樁施工時，不會產生較大的鎖口複雜應力。鋼管樁長樁外側焊接槽鋼連接件，槽鋼連接件外側焊接Ω孔形鋼質鎖口母件及其內嵌的Ω孔形遇水膨脹橡膠管的條狀成品，四者連成整體，一起沉樁到位。U型鋼板樁的兩側外翻翼緣與鎖口子件圓鋼棒牢固焊接，H型鋼樁是焊接在U型鋼板樁中部位置，三者連成整體，一起沉樁到位。實施例2:本實用新型的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰的施工方法，包括以下步驟:步驟I根據水工構築物或橋墩的範圍，確定防水圍堰的平面尺寸，對河床進行清理，避免在鋼樁插打位置遇到障礙物，精密放樣測量，安裝導向架；步驟2在施工現場，進行鋼管樁下料，在鋼管樁外側焊接槽鋼連接件，然後，將Ω孔形鋼質鎖口母件及其內嵌Ω孔形遇水膨脹橡膠管的條狀成品焊接在槽鋼連接件的外偵牝形成防水圍堰的長樁，打入長樁到達設計深度；步驟3配製重量配比為:膨潤土含量30% 35%、粉煤灰含量15% 20%、赤泥含量30% 35%，，水泥8% 12%，水玻璃3% 5%，水性聚氨酯樹脂1% 2%，浙青麻絲0.5% 1%的膨潤土混合料填充物，採用導管灌注方法，將膨潤土混合料填充物灌入Ω孔形遇水膨脹橡膠管的孔內；步驟4U型鋼板樁的兩側外翻翼緣端部焊接鎖口子件圓鋼棒，U型鋼板樁中部位置焊接H型鋼樁，形成防水圍堰短樁，鎖口子件圓鋼棒底端安裝鋼質錐形導向頭，，鎖口子件圓鋼棒插入Ω孔形遇水膨脹橡膠管中，採用打樁設備，插打圍堰短樁到達設計深度，形成裝配式組合鋼樁圍堰。實施例3:某圍堰形狀為矩形，長15米，寬度為10米，圍堰水深是10米，橋墩基礎水下開挖深度為5米。選用直徑為800mm、壁厚為16mm的鋼管樁作為圍堰長樁,鋼管樁長度設計為30米。選用寬度為1200mm、高度為300mm、壁厚為14mm的冷彎U型鋼板樁作為圍堰的短樁，U型鋼板樁長設計為24米。選用H350*250*10*14的型鋼支託加固U型鋼板樁，H型鋼樁長設計為26米。採用熱軋成型工藝生產Ω孔形鋼質鎖口母件，鎖口母件形狀為外方內圓，夕卜表面採用寬度為160mm、高度為160mm的方形，內表面為直徑IlOmm的圓形。採用Ω孔形遇水膨脹橡膠管成品嵌入Ω孔形鋼質鎖口母件作為防水母件，Ω孔形遇水膨脹橡膠管外圓直徑為IlOmm,內圓直徑為90mm,壁厚為10mm。鎖口子件為直徑70mm鋼棒,鋼棒底端螺絲連接安裝鋼質錐形導向頭，U型鋼板樁與鎖口子件圓鋼棒焊接在一起。採用重量配比為:膨潤土含量32%%、粉煤灰含量16%%、赤泥含量35%，水泥10%，水玻璃4%，水性聚氨酯樹脂2%，浙青麻絲1%的膨潤土混合料，作為防水堵漏填充物。採用20號槽鋼作為槽鋼連接件。圍堰大直徑鋼管樁的中心間距是2.5米，長邊設置7根大直徑鋼管樁和6個U型鋼板樁，短邊設置5根鋼管樁和4個U型鋼板樁。圍檁採用H型鋼，內支撐採用鋼管。對比傳統的鋼管樁圍堰和鋼板樁圍堰，新型裝配式組合鋼樁圍堰具有施工速度快、防水性能好、鎖口連接可靠和價格低等優點，取得了良好的經濟效益。主要施工工藝流程為:施工準備——定位放樣——安裝導向架——大直徑鋼管樁沉樁一鎖口灌注膨潤土混合料一插打U型鋼板樁一圍堰支撐施工一抽水開挖、混凝土封底——燒築基礎，具體施工工藝要點如下:( I)施工準備、定位放樣根據水工構築物或橋墩基礎的大小，確定防水圍堰的幾何形狀和平面尺寸。進行現場調查，收集地質、地貌、水文等資料。對河床進行清理工作，避免在插打組合鋼樁位置遇到障礙物。精密放樣測量，安裝導向架，進行定位樁的施工。組織施工材料和施工機械到位，進行裝配式組合鋼樁圍堰結構構件的加工製作，修建臨時施工棧橋。大直徑鋼管樁焊接接長時，一定要保證順直，鋼管樁焊接宜採用坡口焊接方法，鋼管樁外側焊接槽鋼連接件形成連接平面，將鎖口母件22與大直徑鋼管樁焊接牢固，以便一起沉樁到位。鎖口母件22是新型裝配式組合鋼樁圍堰的重要構件，鎖口母件的外部採用矩形形狀，可方便地與鋼管樁牢固焊接連接；其內部採用圓截面形狀，可方便地與圓形鎖口子件咬合連接。在大型的組合鋼樁圍堰結構時，鎖口母件22宜優先採用熱軋鋼加工工藝製作的成品，Ω形孔內設置遇水膨脹膨潤土橡膠圓管，圓管內灌膨潤土混合漿料，應儘早組織貨源；也可採用C型鋼外包Ω孔形遇水膨脹橡膠條的成品。對於小型的圍堰結構，也採用C型鋼與薄壁有縫圓形鋼管之間內灌混凝土形成的型鋼混凝土構件作為鎖口母件，以便就地取材，降低造價成本，但應保證加工精度。大型深水圍堰時，宜採用熱軋工藝生產的帶有粗大圓端頭鎖口子件的U型鋼板樁，應儘早組織貨源，運輸到位；也可採用U型鋼板樁兩側焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件，U型鋼板樁應預先進行調直加工處理。小型圍堰時，可採用U型鋼板樁兩側外翻翼緣上打一排圓孔，螺栓固定兩個半圓形的裝配件，形成防水鎖口子件；也可採用U型鋼板樁的兩側外翻翼緣牢固焊接有縫圓形鋼管，兩者間空腔充填混凝土，形成防水鎖口子件。(2 )大直徑鋼管樁沉樁鋼管樁具有承載能力高、穿透土層能力強、打入土層深度較大、耐打、自重輕等優點，工程界經常作為複雜土層的選型樁。鋼管樁沉樁方式可採用衝擊施工法、振動施工法、液壓施工法。選用鋼管樁作為新型裝配式防水組合鋼樁圍堰的剛性長樁，是組合鋼樁圍堰的主要受力構件，保證組合鋼樁圍堰結構的強度和剛度，沉樁施工應確保到達設計深度，保證組合鋼樁圍堰抗滑性和抗傾覆能力。鋼管樁沉樁時應嚴格控制其豎向垂直度，鋼管樁過大的傾斜度將會導致U型鋼板樁插樁困難，密排鋼樁互相牽拽作用，鋼樁樁身過大的傾斜將會使得鎖口應力過大導致鎖口產生嚴重變形而損壞，鋼管樁沉樁允許傾斜度可以安裝樁長的1%來控制。鋼管樁外側牢固焊接連接槽鋼件，以便形成連接平面，連接槽鋼件與鎖口母件22牢固焊接牢固，並與大直徑鋼管樁一起沉樁到位。連接槽鋼件長度應大於防水鎖口母件長度0.5 1.0米，防水鎖口母件長度應大於U型鋼板樁長度0.5 1.0米，U型鋼板樁長度可為鋼管樁長度的70% 90%。為了阻止碎石和硬土進入鎖口，在鋼管樁打樁下插前，鎖口母件22的底部可預先焊接坡度為1:6的鋼擋板。( 3 )鎖口灌入膨潤土混合料鎖口防水性能是裝配式組合鋼樁圍堰成敗的關鍵問題，鎖口母件22與鎖口子件12之間有一定的空腔，應採用優質的防水填充材料填實，確保鎖口不出現滲水、漏水現象。防水填充材料抗剪強度不能太高，以便水下基礎施工完成後，圍堰結構的組合鋼樁可以方便地拔出重複使用。目前，通常採用的是水泥砂漿填充料，防水性好，但由於水泥砂漿填充料強度太高，拆除圍堰時，難以拔出鋼樁進行回收重複利用；粘土水泥漿填充料，價格便宜，拆除圍堰時，鋼樁拔出方便，但是，該材料會產生收縮變形，密封防水性能一般，會產生滲漏水現象；改性浙青防水密封膏，防水性好，可方便鋼樁拔出，但是，價格貴，且對環境有一定的汙染。裝配式組合鋼樁圍堰亟需一種價格低、防水性能好、灌注方便、抗剪強度適中的防水填充材料。膨潤土具有很強的吸溼性，能吸附相當於自身體積8 20倍的水而膨脹至30倍，在水介質中能分散呈現膠體懸浮液，並具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的混合物具有可塑性和粘結性，有較強的陽離子交換能力和吸附能力，工程界已廣泛利用膨潤土良好的防水性能。為了降低造價，為降低鋼管鎖口內部的膨脹力，科學配置膨潤土混合料，用作防水鎖口的填充材料，可以確保圍堰防水性能。重量配比為:膨潤土含量30% 35%、粉煤灰含量15% 20%、赤泥含量30% 35%，水泥8% 12%，水玻璃3% 5%，水性聚氨酯樹脂1% 2%，浙青麻絲0.5% 1%的膨潤土混合料，膨潤土混合料遇水膨脹止水效果好，具有一定的粘性和彈性，猶如人造的「橡皮土、彈簧土」，抗剪強度適合有利於拔樁，用於圍堰鎖口將具有良好的密封防水性能。膨潤土混合料加水稀釋後可形成膨潤土混合漿料，膨潤土混合漿料的粘稠度可用摻水量調節，膨潤土混合漿料可採用導管灌注方法灌入防水鎖口。鎖口灌入膨潤土防水混合料是裝配式組合鋼樁圍堰防水施工的關鍵工序，為了防止膨潤土混合漿料在水中流失，宜採用膠帶封貼在鎖口母件22的豎向通縫外側，臨時性地進行鎖口圓管封閉。採用灌漿導向鋼管插到鎖口母件22的底部，膨潤土混合漿料從孔底向上壓力灌注，邊灌邊提升導管，直止孔口溢出膨潤土混合漿料為止，建議導管埋入膨潤土混合漿料不小於2m長度。為了確保膨潤土混合料的防水效果，可以採用專門工具，在鎖口母件22的內表面預先塗抹3 5_厚的膨潤土防水混合料塗層，在鎖口子件鋼管的外表面預先塗抹2 3_厚的膨潤土防水混合料塗層，確保防水鎖口的止水效果。(4) U型鋼板樁插打U型鋼板樁具有強度較高、輕型、施工簡單、擠土效應低、節約材料等優點，工程界常作為圍堰插板樁。選用U型鋼板樁作為新型裝配式組合鋼樁圍堰的短樁，是組合鋼樁圍堰的次要受力構件，起到擋土阻水的圍擋構件的作用。為提高寬幅型U型鋼板樁的插打的貫入能力，可將H型鋼樁焊接在U型鋼板樁中間部位，同時也可改善U型鋼板樁的整體剛度。U型鋼板樁兩端焊接粗大的圓形鋼棒形成防水鎖口子件，圓形鋼棒底端應設置圓錐形的鋼質導向頭，在U型鋼板樁插打時候，以便圓形鋼棒防水鎖口子件可以順利地插入已經遇水膨脹的鎖口母件22中，一邊插打，一邊鎖口咬合擠緊。圓形的鎖口子件與鎖口母件22的管狀內筒較好吻合，裝配方便，鎖聯可靠，插打沉樁方便。由於U型鋼板樁有一定的伸縮變形能力和轉動能力，新型鎖口連接有一定的柔性，U型鋼板樁略微傾斜沉樁時，鎖口構件不會產生較大的鎖口變形，不會產生較大的複雜鎖口應力。在U型鋼板樁圓形鎖口子件的外表面，塗抹2 3_厚的膨潤土防水混合料塗層，一邊插入一邊遇水溶化膨脹，可進一步確保防水鎖口的止水效果。(5)圍堰支撐施工裝配式鎖口鋼樁插打完畢形成圍堰後，即可進行圍檁和內支撐施工。為了增加防水圍堰的結構穩定性，增加圍堰結構抵抗水土壓力的能力，應設置多道防水圍檁支撐。一邊抽水，一邊逐步增加圍檁支撐。 (6)抽水開挖、混凝土封底當圍堰地層透水性較小時，可以採用抽水開挖方法，抽水開挖可採用人工開挖或小型挖掘機開挖。開挖時，圍堰內四周設排水溝，配備足夠數量的抽水機。基礎開挖完成後，可以直接進行封底混凝土澆築。當圍堰地層透水性較大時，應採用不抽水開挖方法。不抽水開挖可選用水力吸泥機、空氣吸泥機等。如果遇到較緊密的土層，宜採用高壓射水方法配合鬆土，以加快開挖基礎速度，也可以採用抓泥鬥、挖掘機等水下挖基方法。開挖基礎時，遇到孤石可由潛水工水下作業消除。對於不抽水開挖基礎的圍堰基坑，應採用水下澆築混凝土方法，進行混凝土封底作業。應根據封底面積和水下混凝土的流動度，多點布置封底混凝土澆築導管，封底混凝土澆築厚度應均勻。本實用新型的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，充分利用了鋼管樁和U型鋼板樁的各自優點，間隔布置的大直徑鋼管樁作為防水圍堰結構的剛性長樁，作為防水圍堰的主體受力結構，U型鋼板樁作為防水圍堰結構的柔性短樁，起到圍擋結構作用，長樁和短樁搭配使用，優勢互補，剛柔並舉，優化了圍堰結構體系。遇水膨脹橡膠防水鎖口連接可靠，構造簡單，鎖口母件內灌注膨潤土混合漿料進一步提高鎖口連接的防水性能，確保組合鋼樁圍堰結構防水要求。新型裝配式組合鋼樁圍堰具有施工快捷、防水性能好、結構整體性強、可多次重複利用和價格低等優點，符合深水基礎圍堰要求。剛性長樁長度在宜IOm 50m之間，柔性短樁的長度可為長樁的70% 90%。
權利要求1.一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特徵在於，該組合鋼樁圍堰包括圍堰短樁(I)和固定連接兩相鄰的所述圍堰短樁(I)的圍堰長樁(2)； 所述圍堰短樁(I)包括U型鋼板樁(11)和鎖口子件(12 )，所述U型鋼板樁(11)的左右兩端分別與一個鎖口子件(12)固定連接，所述鎖口子件(12)為平行於U型鋼板樁(11)翼緣的柱狀物； 所述圍堰長樁(2)包括鋼管樁(21)、位於所述鋼管樁(21)外側的鎖口母件(22)、位於所述鎖口母件(22)內的遇水膨脹橡膠內襯(23)，以及位於所述鋼管樁(21)與鎖口母件(22 )之間並連接二者的槽鋼連接件(24)，所述鎖口母件(22 )上設置有與鎖口子件(12 )相匹配的管狀內筒(221)和連接所述管狀內筒(221)內外的槽口(222)，所述遇水膨脹橡膠內襯(23)固定設置在所述管狀內筒(221)內壁上，鎖口子件(12)套入管狀內筒(221)中，鎖口子件(12)與遇水膨脹橡膠內襯(23)之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物(3)。
2.根據權利要求1所述的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特徵在於，所述U型鋼板樁(11)包括底板、分別設置於所述底板兩端的兩個腹板、設置於所述腹板端部並與底板平行的翼緣，所述鎖口子件(12)與翼緣的端部固定連接。
3.根據權利要求1或2所述的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特徵在於，所述的圍堰短樁(I)還包括H型鋼樁(13)，所述H型鋼樁(13)的一個翼緣的外側面與U型鋼板樁(11)底板的U形口內一側固定連接。
專利摘要本實用新型公開了一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，包括圍堰短樁和固定連接兩相鄰圍堰短樁的圍堰長樁；圍堰短樁包括U型鋼板樁和鎖口子件，U型鋼板樁的左右兩端分別與一個鎖口子件固定連接，圍堰長樁包括鋼管樁、位於鋼管樁外側的鎖口母件、位於鎖口母件內的遇水膨脹橡膠內襯，鎖口母件上設置有與鎖口子件相匹配的管狀內筒和連接管狀內筒內外的槽口，遇水膨脹橡膠內襯固定設置在管狀內筒內壁上，鎖口子件套入管狀內筒中，鎖口子件與遇水膨脹橡膠管內襯之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物。本實用新型採用剛性鋼樁與柔性鋼樁搭配組合使用，優勢互補，具有防水性能好、鎖口連接可靠、取材方便、結構整體剛度強、施工快捷和價格低等優點。
文檔編號C04B28/26GK203034467SQ20122056945
公開日2013年7月3日 申請日期2012年10月31日 優先權日2012年10月31日
發明者徐文平, 陳有春, 楊海榮, 沈旭鴻, 計翔, 蘇劉, 石先旺 申請人:東南大學