專利名稱：一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于深水基礎(chǔ)施工領(lǐng)域，涉及一種土木工程的圍堰結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種組合鋼樁圍堰。
背景技術(shù)：
圍堰結(jié)構(gòu)是在橋梁基礎(chǔ)、水工建筑物施工中的臨時性的構(gòu)筑物，其作用是擋土阻水。當(dāng)水深較淺時，一般采用土袋圍堰、木板樁圍堰；在水較深且流速較大的河流中，一般采用鋼板樁圍堰、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、可重復(fù)利用、成本低等特點(diǎn)，在基礎(chǔ)施工中得到了廣泛的應(yīng)用。國產(chǎn)的冷彎拉森鋼板樁，鎖口生產(chǎn)工藝簡單，沉樁施工時鎖口損壞率較高；進(jìn)口的熱軋拉森鋼板樁產(chǎn)品質(zhì)量好，經(jīng)久耐用，但生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格高。鋼板樁圍堰結(jié)構(gòu)的整體剛度較小，需要設(shè)置強(qiáng)而密的內(nèi)支撐，影響了基礎(chǔ)施工的操作工作面，鋼板樁圍堰不宜用于深基礎(chǔ)施工項(xiàng)目。鋼板樁圍堰經(jīng)常會發(fā)生漏水、滲水現(xiàn)象，其主要原因是舊鋼板樁使用前未進(jìn)行矯正處理或鋼板樁打入時發(fā)生傾斜，相鄰兩塊鋼板樁的鎖口對插接就不能嚴(yán)密，容易導(dǎo)致拉鉤式鎖口漏水、滲水，鋼板樁圍堰不宜用于深水基礎(chǔ)施工項(xiàng)目。鎖口鋼管樁圍堰是上世紀(jì)八十年代從日本引進(jìn)的圍堰結(jié)構(gòu)新技術(shù)，具有防水性能好、沉樁深度大、整體剛度大和施工簡便等優(yōu)點(diǎn)，在深水圍堰中已經(jīng)到了廣泛的運(yùn)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(chǔ)施工完成后，拔出的鎖口鋼管樁的體積較大，難以化整為零，異地運(yùn)輸困難，不利于多次重復(fù)利用，影響了鎖口鋼管樁圍堰的投資經(jīng)濟(jì)效益。隨著橋梁工程和港航工程建設(shè)的發(fā)展，深水圍堰項(xiàng)目越來越多，工程領(lǐng)域亟需一種防水鎖口連接可靠、整體剛度大、防水性能好、費(fèi)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(yōu)點(diǎn)，利用遇水膨脹橡膠的膨脹性和彈性特點(diǎn)，研發(fā)Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口的新產(chǎn)品，充分發(fā)揮鋼管樁和U型鋼板樁的各自優(yōu)點(diǎn)，采用鋼管樁作為圍堰結(jié)構(gòu)的主體，U型鋼板樁作為擋土阻水的圍擋結(jié)構(gòu)，將多種形式鋼樁結(jié)構(gòu)與新型的遇水膨脹橡膠防水鎖口進(jìn)行裝配組合使用，剛?cè)岵⑴e，優(yōu)勢互補(bǔ)，可形成一種新型的裝配式組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)。對于新型裝配式組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)，如果采用大直徑鋼管樁外側(cè)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(cè)拉鉤不容易居中對直咬合，拉鉤式鎖口強(qiáng)度和剛度較低，防水性能差，拉鉤式鎖口結(jié)構(gòu)形式不適宜深水基礎(chǔ)的裝配式組合鋼樁圍堰。如果采用鎖口鋼管樁圍堰的C型母扣與T型公扣連接方法，由于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(dǎo)致鎖口咬合不緊密，會產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象，影響施工作業(yè)環(huán)境。因此，針對新型的裝配式組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)，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(shí)用新型內(nèi)容技術(shù)問題:本實(shí)用新型提供一種可改善圍堰結(jié)構(gòu)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(shù)方案:本實(shí)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，鎖口子件為平行于U型鋼板樁翼緣的柱狀物；圍堰長樁包括鋼管樁、位于鋼管樁外側(cè)的鎖口母件、位于鎖口母件內(nèi)的遇水膨脹橡膠內(nèi)襯，以及位于鋼管樁與鎖口母件之間并連接二者的槽鋼連接件，鎖口母件上設(shè)置有與鎖口子件相匹配的管狀內(nèi)筒和連接管狀內(nèi)筒內(nèi)外的槽口，遇水膨脹橡膠內(nèi)襯固定設(shè)置在管狀內(nèi)筒內(nèi)壁上，鎖口子件套入管狀內(nèi)筒中，鎖口子件與遇水膨脹橡膠管內(nèi)襯之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物。本實(shí)用新型中，U型鋼板樁包括底板、分別設(shè)置于底板兩端的兩個腹板、設(shè)置于腹板端部并與底板平行的翼緣，鎖口子件與翼緣的端部固定連接。本實(shí)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(cè)面與U型鋼板樁底板的U形口內(nèi)一側(cè)固定連接。本實(shí)用新型中，膨潤土混合料填充物的組分按質(zhì)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(shí)用新型中，間隔布置的鋼管樁作為剛性長樁是圍堰結(jié)構(gòu)的主體受力結(jié)構(gòu)，U型鋼板樁作為柔性短樁起到擋土阻水的圍擋結(jié)構(gòu)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(shí)用新型中，防水鎖口是非常重要的構(gòu)件，鎖口能否止水是圍堰結(jié)構(gòu)成敗的關(guān)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(dú)特的橡膠新產(chǎn)品，它既有一般橡膠制品的彈性變形性能，又有遇水膨脹的性能。該種橡膠在遇水后會產(chǎn)生2 3倍的膨脹變形，并充滿接縫的所有不規(guī)則表面、空穴及間隙，同時產(chǎn)生巨大的接觸壓力，徹底防止?jié)B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(chǎn)品，目前，遇水膨脹橡膠止水條和遇水膨脹橡膠管已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，若將緩膨型膨潤土橡膠管用于圍堰鎖口結(jié)構(gòu)中，可改善圍堰結(jié)構(gòu)防水性能。根據(jù)新型裝配式組合鋼樁圍堰的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，借鑒百頁鉸鏈的結(jié)構(gòu)原理，利用膨潤土橡膠管產(chǎn)品的彈性變形和遇水膨脹性能，選用熱軋型鋼生產(chǎn)工藝制作Ω孔形熱軋鋼質(zhì)的成品鋼條作為鎖口母件的外層結(jié)構(gòu)，膨潤土橡膠管產(chǎn)品作為鎖口母件的內(nèi)層結(jié)構(gòu)，Ω孔形熱軋鋼條成品內(nèi)嵌入遇水膨脹橡膠管構(gòu)成防水鎖口母件。外方內(nèi)圓的Ω形熱軋成品鋼條結(jié)構(gòu)可確保鎖口母件的剛度和強(qiáng)度，有利于鎖口母件與鋼管樁焊接牢固，內(nèi)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。采用U型鋼板樁兩側(cè)端部焊接圓鋼棒作為鎖口子件，也可采用熱軋工藝生產(chǎn)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(shí)現(xiàn)咬合緊密且連接可靠的鎖口結(jié)構(gòu)。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(jìn)一步提高鎖口結(jié)構(gòu)的防水性能，形成新型防水鎖口系統(tǒng)。Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口系統(tǒng)具有咬合連接可靠、構(gòu)造簡單和防水性能好等優(yōu)點(diǎn)。[0015]有益效果:本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):本實(shí)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，采用剛性長樁與柔性短樁搭配組合使用，剛?cè)岵⑴e，優(yōu)勢互補(bǔ)。本實(shí)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(jié)構(gòu)整體性好、圍堰結(jié)構(gòu)適應(yīng)性強(qiáng)、可多次重復(fù)利用和價格低等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于橋梁工程、港航工程等領(lǐng)域的深水基礎(chǔ)施工。鋼管樁具有承載能力高，穿越土層能力強(qiáng)的特點(diǎn)，作為新型防水圍堰長樁，擔(dān)當(dāng)圍堰的主體結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)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(diǎn)，可方便地插入Ω形鎖口母件豎縫圓管內(nèi)，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(jié)合，組合使用，優(yōu)勢互補(bǔ)，可適合復(fù)雜地質(zhì)條件的圍堰結(jié)構(gòu)，具有快速裝配式結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。與鎖口鋼管樁圍堰相比，采用U型鋼板樁部分替代鋼管樁，可以節(jié)約鋼材，降低造價，防水鎖口連接方便，沉樁時可降低鎖口應(yīng)力，簡化圍堰施工工藝。與U型鋼板樁圍堰相t匕，采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(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(jié)構(gòu)的整體剛度，可提高圍堰結(jié)構(gòu)的安全性，可以減少圍檁和內(nèi)支撐的數(shù)量，可以提高圍堰結(jié)構(gòu)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(diǎn)，工業(yè)化批量生產(chǎn)Ω形遇水膨脹橡膠防水鎖口成品，減少了咬合鎖口加工制作的現(xiàn)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(jié)構(gòu)全拼裝裝配技術(shù)的發(fā)展思路，簡化了鎖口施工工藝，保證鎖口結(jié)構(gòu)的加工精度，提高圍堰的施工速度。Ω孔形熱軋鋼條成品內(nèi)嵌入遇水膨脹橡膠管的防水鎖口母件成品具有結(jié)構(gòu)強(qiáng)度大、體積小、構(gòu)造簡單、防水效果好、加工精度高和價格低等特點(diǎn)，防水鎖口母件外表面采用矩形外形，有利于與大直徑鋼管樁牢固焊接。防水鎖口母件的內(nèi)表面為帶有豎向縫的Ω形截面形式，有利于圓形防水鎖口子件打樁插入。采用U型鋼板樁兩側(cè)外翻翼緣兩側(cè)焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件，結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單，取材方便。防水鎖口子件圓形鋼棒底端設(shè)置圓錐形的鋼質(zhì)導(dǎo)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(jié)構(gòu)具有咬合緊密、鎖口連接受力可靠和構(gòu)造簡便的特點(diǎn)。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，采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(qiáng)度適中的特點(diǎn)。膨潤土混合料抗剪強(qiáng)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(diào)節(jié)，膨潤土混合料可采用導(dǎo)管灌注方法灌入防水鎖口。膨潤土混合料也可以直接涂抹在Ω形鎖口母件的圓形內(nèi)表面，也可以涂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(jìn)入鎖口內(nèi)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(lián)用，可給深水基礎(chǔ)施工提供一個文明安全的施工環(huán)境。

圖1是本實(shí)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(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本實(shí)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(nèi)筒221，槽口 222，遇水膨脹橡膠內(nèi)襯23，槽鋼連接件24，膨潤土混合料填充物3。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合說明書附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步具體說明。本實(shí)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(shè)置于底板兩端的兩個腹板、設(shè)置于腹板端部并與底板平行的翼緣，左右兩側(cè)翼緣的端部分別與一個鎖口子件12固定連接，鎖口子件12為平行于U型鋼板樁11翼緣的柱狀物；圍堰長樁2包括鋼管樁21、位于鋼管樁21外側(cè)的鎖口母件22、位于鎖口母件22內(nèi)的遇水膨脹橡膠管內(nèi)襯23，以及位于鋼管樁21與鎖口母件22之間并連接二者的槽鋼連接件24，鎖口母件22上設(shè)置有與鎖口子件12相匹配的管狀內(nèi)筒221和連接管狀內(nèi)筒221內(nèi)外的槽口 222，遇水膨脹橡膠管內(nèi)襯23固定設(shè)置在管狀內(nèi)筒221內(nèi)壁上，鎖口子件12套入管狀內(nèi)筒221中，鎖口子件12與遇水膨脹橡膠管內(nèi)襯23之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物3。本實(shí)用新型的一個實(shí)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(cè)面與U型鋼板樁11底板的U形口內(nèi)一側(cè)固定連接。本實(shí)用新型中的膨潤土混合料填充物3的組分按質(zhì)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(shí)施例1:本實(shí)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(zhì)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(gòu)成，鋼管樁作為圍堰結(jié)構(gòu)的長樁，U型鋼板樁作為圍堰結(jié)構(gòu)的短樁，Ω孔形鋼質(zhì)鎖口母件內(nèi)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采用膨潤土混合料填充物灌注密實(shí)。鎖口母件由熱軋鋼條成品及其內(nèi)嵌入遇水膨脹橡膠管構(gòu)成，為了方便運(yùn)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(shí)際需要長度下料。在施工現(xiàn)場，形熱軋鋼條成品采用串聯(lián)方法分節(jié)段套在遇水膨脹橡膠管外面，選用防水結(jié)構(gòu)膠將熱軋鋼條成品與遇水膨脹橡膠管牢固粘接，多節(jié)段Ω孔形熱軋鋼條成品接縫間也用防水結(jié)構(gòu)膠粘接，確保接縫處不發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。等待防水結(jié)構(gòu)膠固化結(jié)硬后，采用切割機(jī)將遇水膨脹橡膠管進(jìn)行豎向割縫，形成帶有豎縫的Ω形遇水膨脹橡膠管，實(shí)現(xiàn)Ω孔形熱軋鋼條內(nèi)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(gòu)件，應(yīng)與U型鋼板牢固連接成為整體，應(yīng)確保防水鎖口子件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。大型深水圍堰時，宜采用熱軋工藝生產(chǎn)的帶有粗大圓端頭鎖口子件的U型鋼板樁，也可采用U型鋼板樁兩側(cè)焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件。中小型圍堰時，應(yīng)采用裝配式鎖口子件，可采用U型鋼板樁兩側(cè)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(lián)卡件，半圓形鋼條內(nèi)側(cè)設(shè)置防水橡膠片，形成防水鎖口子件；也可采用U型鋼板樁的兩側(cè)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(nèi)嵌入遇水膨脹橡膠管的外方內(nèi)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(cè)，鋼管樁打樁沉入時，防水鎖口母件也同時沉樁到位。采用導(dǎo)管灌注方法，將膨潤土混合漿料灌入鎖口母件內(nèi)圓空腔，以便進(jìn)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(cè)的圓形鋼棒，圓形鋼棒的底端安裝圓錐形鋼質(zhì)導(dǎo)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。由于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(zhuǎn)動能力，新型防水鎖口屬于柔性鎖口連接，略微傾斜的沉樁施工時，不會產(chǎn)生較大的鎖口復(fù)雜應(yīng)力。鋼管樁長樁外側(cè)焊接槽鋼連接件，槽鋼連接件外側(cè)焊接Ω孔形鋼質(zhì)鎖口母件及其內(nèi)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(cè)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(shí)施例2:本實(shí)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(jù)水工構(gòu)筑物或橋墩的范圍，確定防水圍堰的平面尺寸，對河床進(jìn)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(dǎo)向架；步驟2在施工現(xiàn)場，進(jìn)行鋼管樁下料，在鋼管樁外側(cè)焊接槽鋼連接件，然后，將Ω孔形鋼質(zhì)鎖口母件及其內(nèi)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(dá)設(shè)計(jì)深度；步驟3配制重量配比為: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，采用導(dǎo)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(nèi)；步驟4U型鋼板樁的兩側(cè)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(zhì)錐形導(dǎo)向頭，，鎖口子件圓鋼棒插入Ω孔形遇水膨脹橡膠管中，采用打樁設(shè)備，插打圍堰短樁到達(dá)設(shè)計(jì)深度，形成裝配式組合鋼樁圍堰。實(shí)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(chǔ)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)為24米。選用H350*250*10*14的型鋼支托加固U型鋼板樁，H型鋼樁長設(shè)計(jì)為26米。采用熱軋成型工藝生產(chǎn)Ω孔形鋼質(zhì)鎖口母件，鎖口母件形狀為外方內(nèi)圓，夕卜表面采用寬度為160mm、高度為160mm的方形，內(nèi)表面為直徑IlOmm的圓形。采用Ω孔形遇水膨脹橡膠管成品嵌入Ω孔形鋼質(zhì)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(nèi)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(zhì)錐形導(dǎo)向頭，U型鋼板樁與鎖口子件圓鋼棒焊接在一起。采用重量配比為: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。采用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(shè)置7根大直徑鋼管樁和6個U型鋼板樁，短邊設(shè)置5根鋼管樁和4個U型鋼板樁。圍檁采用H型鋼，內(nèi)支撐采用鋼管。對比傳統(tǒng)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(yōu)點(diǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。主要施工工藝流程為:施工準(zhǔn)備——定位放樣——安裝導(dǎo)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——燒筑基礎(chǔ)，具體施工工藝要點(diǎn)如下:( I)施工準(zhǔn)備、定位放樣根據(jù)水工構(gòu)筑物或橋墩基礎(chǔ)的大小，確定防水圍堰的幾何形狀和平面尺寸。進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，收集地質(zhì)、地貌、水文等資料。對河床進(jìn)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(dǎo)向架，進(jìn)行定位樁的施工。組織施工材料和施工機(jī)械到位，進(jìn)行裝配式組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工制作，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，鋼管樁焊接宜采用坡口焊接方法，鋼管樁外側(cè)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(gòu)件，鎖口母件的外部采用矩形形狀，可方便地與鋼管樁牢固焊接連接；其內(nèi)部采用圓截面形狀，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(jié)構(gòu)時，鎖口母件22宜優(yōu)先采用熱軋鋼加工工藝制作的成品，Ω形孔內(nèi)設(shè)置遇水膨脹膨潤土橡膠圓管，圓管內(nèi)灌膨潤土混合漿料，應(yīng)盡早組織貨源；也可采用C型鋼外包Ω孔形遇水膨脹橡膠條的成品。對于小型的圍堰結(jié)構(gòu)，也采用C型鋼與薄壁有縫圓形鋼管之間內(nèi)灌混凝土形成的型鋼混凝土構(gòu)件作為鎖口母件，以便就地取材，降低造價成本，但應(yīng)保證加工精度。大型深水圍堰時，宜采用熱軋工藝生產(chǎn)的帶有粗大圓端頭鎖口子件的U型鋼板樁，應(yīng)盡早組織貨源，運(yùn)輸?shù)轿?；也可采用U型鋼板樁兩側(cè)焊接粗大的圓形鋼棒作為防水鎖口子件，U型鋼板樁應(yīng)預(yù)先進(jìn)行調(diào)直加工處理。小型圍堰時，可采用U型鋼板樁兩側(cè)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；也可采用U型鋼板樁的兩側(cè)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(qiáng)、打入土層深度較大、耐打、自重輕等優(yōu)點(diǎn)，工程界經(jīng)常作為復(fù)雜土層的選型樁。鋼管樁沉樁方式可采用沖擊施工法、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(gòu)件，保證組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，沉樁施工應(yīng)確保到達(dá)設(shè)計(jì)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(yīng)嚴(yán)格控制其豎向垂直度，鋼管樁過大的傾斜度將會導(dǎo)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(yīng)力過大導(dǎo)致鎖口產(chǎn)生嚴(yán)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(cè)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，并與大直徑鋼管樁一起沉樁到位。連接槽鋼件長度應(yīng)大于防水鎖口母件長度0.5 1.0米，防水鎖口母件長度應(yīng)大于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(jìn)入鎖口，在鋼管樁打樁下插前，鎖口母件22的底部可預(yù)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(guān)鍵問題，鎖口母件22與鎖口子件12之間有一定的空腔，應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)的防水填充材料填實(shí)，確保鎖口不出現(xiàn)滲水、漏水現(xiàn)象。防水填充材料抗剪強(qiáng)度不能太高，以便水下基礎(chǔ)施工完成后，圍堰結(jié)構(gòu)的組合鋼樁可以方便地拔出重復(fù)使用。目前，通常采用的是水泥砂漿填充料，防水性好，但由于水泥砂漿填充料強(qiáng)度太高，拆除圍堰時，難以拔出鋼樁進(jìn)行回收重復(fù)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(chǎn)生收縮變形，密封防水性能一般，會產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)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(huán)境有一定的污染。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(qiáng)度適中的防水填充材料。膨潤土具有很強(qiáng)的吸濕性，能吸附相當(dāng)于自身體積8 20倍的水而膨脹至30倍，在水介質(zhì)中能分散呈現(xiàn)膠體懸浮液，并具有一定的粘滯性、觸變性和潤滑性，它和泥沙等的混合物具有可塑性和粘結(jié)性，有較強(qiáng)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(nèi)部的膨脹力，科學(xué)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(qiáng)度適合有利于拔樁，用于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后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(diào)節(jié)，膨潤土混合漿料可采用導(dǎo)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(guān)鍵工序，為了防止膨潤土混合漿料在水中流失，宜采用膠帶封貼在鎖口母件22的豎向通縫外側(cè)，臨時性地進(jìn)行鎖口圓管封閉。采用灌漿導(dǎo)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(dǎo)管，直止孔口溢出膨潤土混合漿料為止，建議導(dǎo)管埋入膨潤土混合漿料不小于2m長度。為了確保膨潤土混合料的防水效果，可以采用專門工具，在鎖口母件22的內(nèi)表面預(yù)先涂抹3 5_厚的膨潤土防水混合料涂層，在鎖口子件鋼管的外表面預(yù)先涂抹2 3_厚的膨潤土防水混合料涂層，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(qiáng)度較高、輕型、施工簡單、擠土效應(yīng)低、節(jié)約材料等優(yōu)點(diǎn)，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(gòu)件，起到擋土阻水的圍擋構(gòu)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(yīng)設(shè)置圓錐形的鋼質(zhì)導(dǎo)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(jīng)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(nèi)筒較好吻合，裝配方便，鎖聯(lián)可靠，插打沉樁方便。由于U型鋼板樁有一定的伸縮變形能力和轉(zhuǎn)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(gòu)件不會產(chǎn)生較大的鎖口變形，不會產(chǎn)生較大的復(fù)雜鎖口應(yīng)力。在U型鋼板樁圓形鎖口子件的外表面，涂抹2 3_厚的膨潤土防水混合料涂層，一邊插入一邊遇水溶化膨脹，可進(jìn)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后，即可進(jìn)行圍檁和內(nèi)支撐施工。為了增加防水圍堰的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，增加圍堰結(jié)構(gòu)抵抗水土壓力的能力，應(yīng)設(shè)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(dāng)圍堰地層透水性較小時，可以采用抽水開挖方法，抽水開挖可采用人工開挖或小型挖掘機(jī)開挖。開挖時，圍堰內(nèi)四周設(shè)排水溝，配備足夠數(shù)量的抽水機(jī)?；A(chǔ)開挖完成后，可以直接進(jìn)行封底混凝土澆筑。當(dāng)圍堰地層透水性較大時，應(yīng)采用不抽水開挖方法。不抽水開挖可選用水力吸泥機(jī)、空氣吸泥機(jī)等。如果遇到較緊密的土層，宜采用高壓射水方法配合松土，以加快開挖基礎(chǔ)速度，也可以采用抓泥斗、挖掘機(jī)等水下挖基方法。開挖基礎(chǔ)時，遇到孤石可由潛水工水下作業(yè)消除。對于不抽水開挖基礎(chǔ)的圍堰基坑，應(yīng)采用水下澆筑混凝土方法，進(jìn)行混凝土封底作業(yè)。應(yīng)根據(jù)封底面積和水下混凝土的流動度，多點(diǎn)布置封底混凝土澆筑導(dǎo)管，封底混凝土澆筑厚度應(yīng)均勻。本實(shí)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(yōu)點(diǎn)，間隔布置的大直徑鋼管樁作為防水圍堰結(jié)構(gòu)的剛性長樁，作為防水圍堰的主體受力結(jié)構(gòu)，U型鋼板樁作為防水圍堰結(jié)構(gòu)的柔性短樁，起到圍擋結(jié)構(gòu)作用，長樁和短樁搭配使用，優(yōu)勢互補(bǔ)，剛?cè)岵⑴e，優(yōu)化了圍堰結(jié)構(gòu)體系。遇水膨脹橡膠防水鎖口連接可靠，構(gòu)造簡單，鎖口母件內(nèi)灌注膨潤土混合漿料進(jìn)一步提高鎖口連接的防水性能，確保組合鋼樁圍堰結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)整體性強(qiáng)、可多次重復(fù)利用和價格低等優(yōu)點(diǎn)，符合深水基礎(chǔ)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(quán)利要求1.一種帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特征在于，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)為平行于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)、位于所述鋼管樁(21)外側(cè)的鎖口母件(22)、位于所述鎖口母件(22)內(nèi)的遇水膨脹橡膠內(nèi)襯(23)，以及位于所述鋼管樁(21)與鎖口母件(22 )之間并連接二者的槽鋼連接件(24)，所述鎖口母件(22 )上設(shè)置有與鎖口子件(12 )相匹配的管狀內(nèi)筒(221)和連接所述管狀內(nèi)筒(221)內(nèi)外的槽口(222)，所述遇水膨脹橡膠內(nèi)襯(23)固定設(shè)置在所述管狀內(nèi)筒(221)內(nèi)壁上，鎖口子件(12)套入管狀內(nèi)筒(221)中，鎖口子件(12)與遇水膨脹橡膠內(nèi)襯(23)之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特征在于，所述U型鋼板樁(11)包括底板、分別設(shè)置于所述底板兩端的兩個腹板、設(shè)置于所述腹板端部并與底板平行的翼緣，所述鎖口子件(12)與翼緣的端部固定連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有防水鎖口的組合鋼樁圍堰，其特征在于，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(cè)面與U型鋼板樁(11)底板的U形口內(nèi)一側(cè)固定連接。
專利摘要本實(shí)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、位于鋼管樁外側(cè)的鎖口母件、位于鎖口母件內(nèi)的遇水膨脹橡膠內(nèi)襯，鎖口母件上設(shè)置有與鎖口子件相匹配的管狀內(nèi)筒和連接管狀內(nèi)筒內(nèi)外的槽口，遇水膨脹橡膠內(nèi)襯固定設(shè)置在管狀內(nèi)筒內(nèi)壁上，鎖口子件套入管狀內(nèi)筒中，鎖口子件與遇水膨脹橡膠管內(nèi)襯之間的縫隙填充有膨潤土混合料填充物。本實(shí)用新型采用剛性鋼樁與柔性鋼樁搭配組合使用，優(yōu)勢互補(bǔ)，具有防水性能好、鎖口連接可靠、取材方便、結(jié)構(gòu)整體剛度強(qiáng)、施工快捷和價格低等優(yōu)點(diǎn)。
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(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者徐文平, 陳有春, 楊海榮, 沈旭鴻, 計(jì)翔, 蘇劉, 石先旺 申請人:東南大學(xué)