本發明屬于地下工程施工技術領域，尤其是涉及一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰及施工方法。

背景技術：

鎖口鋼管樁圍堰是有水地下工程施工中采用的一種臨時結構，利用鋼管樁較大的剛度和抗彎能力，通過鎖口聯接形成基坑開挖圍堰結構，為基坑工程提供安全、無水作業的作業空間，鎖口的連接形式可靠性及良好的止水效果是鎖口鋼管樁圍堰施工質量控制的關鍵。目前，常用的鎖口鋼管樁鎖扣形式多為c-o型、c-i型和[]-ι型，上述幾種常用的鎖扣形式中陰陽鎖扣連接部的密貼性較差，鎖口止水措施常用填充黏土、鋸末、棉布等方法，止水效果不甚好。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其結構簡單、拆裝簡便且安全可靠、止水效果好，能有效解決鎖口鋼管樁圍堰施工中存在的防滲漏難題。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征在于：由多個依次緊密相接的c-c型鎖口鋼管樁圍成，多個所述c-c型鎖口鋼管樁的結構均相同且其均呈豎直向布設；每個所述c-c型鎖口鋼管樁均包括一個豎向鋼管以及布設在豎向鋼管外側的陽鎖扣和陰鎖扣，所述陽鎖扣和陰鎖扣均為c字形且二者均沿豎向鋼管的中心軸線布設；相鄰兩個所述豎向鋼管之間均通過由一個陽鎖扣和一個扣裝在陽鎖扣外側的陰鎖扣組成的鎖口結構進行連接；每個所述鎖口結構內均通過鎖口填充結構進行密實填充，所述鎖口填充結構包括由上至下插入所述鎖口結構內且上部開口的布袋、布設于布袋內的加熱電阻絲和由灌入布袋內的硫磺砂漿形成的砂漿充填結構，所述加熱電阻絲位于砂漿充填結構內，所述布袋沿所述鎖口結構的長度方向布設。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征是：所述布袋的內側設置有防水層。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征是：還包括對砂漿充填結構進行豎向加壓的豎向加載結構，所述豎向加載結構布設于穩壓蓋上；所述穩壓蓋包括由上至下插入至所述鎖口結構內的圓柱形加壓頭和位于所述圓柱形加壓頭上的圓形平臺，所述圓形平臺的直徑大于所述圓柱形加壓頭的直徑。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征在于：所述豎向加載機構為由多個堆放于所述圓形平臺上的堆放物組成的堆載結構。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征在于：所述陽鎖扣和陰鎖扣均為鋼板彎曲成型且二者均焊接固定在豎向鋼管外側。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征在于：所述陽鎖扣和陰鎖扣均通過綴板與豎向鋼管滿焊為一體。

上述一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰，其特征在于：所述陽鎖扣和陰鎖扣的長度均與豎向鋼管的長度相同且二者的底部均與豎向鋼管的底部相平齊；所述陽鎖扣和陰鎖扣的橫截面均為圓弧形，所述陽鎖扣的圓心角不小于180°，所述陰鎖扣的圓心角大于180°且其內半徑大于陽鎖扣的外半徑，所述陽鎖扣的外半徑比陰鎖扣的內半徑小0.5cm～1.5cm。

同時，本發明還公開了一種方法步驟簡單、設計合理且施工簡便、使用效果好的c-c型鎖口鋼管樁圍堰施工方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、測量放線：對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中多個所述c-c型鎖口鋼管樁的施工位置分別進行測量放線；

步驟二、鋼管樁插打及合攏施工：根據步驟一中的測量放線結果，對多個所述c-c型鎖口鋼管樁進行插打及合攏施工，獲得合攏后的鋼管樁圍堰，合攏后的鋼管樁圍堰中相鄰兩個所述c-c型鎖口鋼管樁之間均形成一個所述鎖口結構；

步驟三、鎖口結構充填：對步驟二中合攏后的鋼管樁圍堰中各鎖口結構分別進行充填，并完成所有鎖口結構的充填過程；

其中，對任一個所述鎖口結構進行充填時，過程如下：

步驟301、鎖口結構內部清理：對所述鎖口結構內部的雜物進行清理；

步驟302、布袋及加熱電阻絲布放：將布袋由上至下插入所述鎖口結構內，并在布袋內放置加熱電阻絲；

步驟303、灌入硫磺砂漿：向步驟302中所述布袋內灌入硫磺砂漿，獲得砂漿充填結構；

步驟304、豎向加壓：對步驟303中所述砂漿充填結構進行豎向加壓直至硫磺砂漿初凝，獲得施工成型的鎖口填充結構；

步驟四、圍堰施工完成：待步驟三中各鎖口結構內所灌入硫磺砂漿均達到設計強度后，完成所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的施工過程；

步驟五、圍堰拆除：待步驟四中所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰使用完成后，對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰進行拆除；

對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰進行拆除時，對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中的各c-c型鎖口鋼管樁分別進行拆除；對任一個所述c-c型鎖口鋼管樁進行拔除之前，均先對該c-c型鎖口鋼管樁與相鄰c-c型鎖口鋼管樁之間的鎖口填充結構進行拆除；對鎖口填充結構進行拆除時，先采用加熱電阻絲對布袋內的砂漿充填結構進行熱融，再從所述鎖口結構內提出布袋。

上述方法，其特征是：步驟304中進行豎向加壓時，先在砂漿充填結構上布設穩壓蓋，并使穩壓蓋底部與砂漿充填結構頂部接觸；再采用豎向加載結構由上至下對砂漿充填結構進行豎向加壓；豎向加壓的壓力不小于步驟303中灌入硫磺砂漿時所用注漿壓力的2倍；

所述穩壓蓋包括由上至下插入至所述鎖口結構內的圓柱形加壓頭和位于所述圓柱形加壓頭上的圓形平臺，所述圓形平臺的直徑大于所述圓柱形加壓頭的直徑。

上述方法，其特征是：步驟二中進行鋼管樁插打及合攏施工時，沿所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的邊緣線由前至后對多個所述c-c型鎖口鋼管樁進行插打；步驟五中對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中的各c-c型鎖口鋼管樁分別進行拆除，沿所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的邊緣線由前至后或由后至前對各c-c型鎖口鋼管樁分別進行拆除；

步驟五中從所述鎖口結構內提出布袋后，傾倒布袋內的硫磺砂漿，并對布袋和加熱電阻絲進行清理。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、所采用的c-c型鎖口鋼管樁圍堰結構簡單、設計合理且投入成本較低，由多個依次緊密相接的c-c型鎖口鋼管樁圍成封閉式圍堰。

2、采用c-c型鎖口結構形式，內置布袋并灌注硫磺砂漿，保壓擠密使其與鎖口內壁密貼，更能保證鎖口部位的止水效果，同時增大了鎖口部位的剛度。與傳統的鎖口鋼管樁圍堰相比，該c-c型鎖口結構比以往采用的[]-ι、c-t鎖口接觸更緊密，比c-o節約材料且可以安裝止水布袋。

3、采用鎖口內安裝帶內襯塑料袋的布袋，并向布袋中灌注微膨脹硫黃砂漿的方法，較一般填塞黏土、鋸末更可靠牢固，止水效果更好，硫黃砂漿凝固成形后強度較高且參與鎖口結構受力，有效提高了鎖口部位的剛度。

4、與壓注普通砂漿相比，拆除時由于硫黃砂漿中電熱絲通電熱融，消除對鎖口結構的嵌固約束作用，有效減少了拔出鋼管樁的摩擦阻力，更便于拆除。

5、鋼管樁拔出后，及時倒出熱融的硫黃砂漿，抽出布袋中的內襯塑料袋和電熱絲，清理布袋、電熱絲可重復使用，有效節約工程成本。

6、施工簡便且施工質量易于控制，通過向鎖口結構內布放帶有塑料內襯的砂漿布袋并灌注硫磺砂漿及持荷保壓的方法，保證填充硫磺砂漿的布袋完全填充鎖口空間、密貼鎖口內壁從而起到止水作用；拆除前將鎖口內電阻絲與電源接通，熱融鎖口內硫磺砂漿，解除其對鎖口的剛性約束作用，實現鋼管樁構件單元的快速拔除。

綜上所述，本發明設計合理、拆裝簡便且安全可靠、止水效果好，能有效解決鎖口鋼管樁圍堰施工中存在的防滲漏難題，可操作性強、便捷、高效且易于控制，使用效果好，推廣前景廣闊，并且有效解決了鋼管樁圍堰鎖口連接、止水和快速拆除的工程難題。

下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。

附圖說明

圖1為本發明c-c型鎖口鋼管樁的結構示意圖。

圖2為本發明直線段c-c型鎖口鋼管樁圍堰的結構示意圖。

圖3為本發明轉角段c-c型鎖口鋼管樁圍堰的結構示意圖。

圖4為本發明鎖口填充結構的結構示意圖。

圖5為本發明穩壓蓋的結構示意圖。

圖6為本發明砂漿充填結構的加載狀態示意圖。

圖7為本發明c-c型鎖口鋼管樁圍堰的施工方法流程框圖。

附圖標記說明:

1—c-c型鎖口鋼管樁；1-1—豎向鋼管；1-2—陽鎖扣；

1-3—陰鎖扣；2—鎖口填充結構；2-1—布袋；

2-2—加熱電阻絲；2-3—砂漿充填結構；3—穩壓蓋。

具體實施方式

如圖1、圖2及圖3所示，本發明所述的一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰由多個依次緊密相接的c-c型鎖口鋼管樁1圍成，多個所述c-c型鎖口鋼管樁1的結構均相同且其均呈豎直向布設；每個所述c-c型鎖口鋼管樁1均包括一個豎向鋼管1-1以及布設在豎向鋼管1-1外側的陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3，所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3均為c字形且二者均沿豎向鋼管1-1的中心軸線布設；相鄰兩個所述豎向鋼管1-1之間均通過由一個陽鎖扣1-2和一個扣裝在陽鎖扣1-2外側的陰鎖扣1-3組成的鎖口結構進行連接；如圖4所示，每個所述鎖口結構內均通過鎖口填充結構2進行密實填充，所述鎖口填充結構2包括由上至下插入所述鎖口結構內且上部開口的布袋2-1、布設于布袋2-1內的加熱電阻絲2-2和由灌入布袋2-1內的硫磺砂漿形成的砂漿充填結構2-3，所述加熱電阻絲2-2位于砂漿充填結構2-3內，所述布袋2-1沿所述鎖口結構的長度方向布設。

本實施例中，所述布袋2-1的內側設置有防水層。

并且，所述防水層為塑料袋。

本實施例中，所述加熱電阻絲2-2外側套裝有絕緣管。

如圖5和圖6所示，本發明所述的c-c型鎖口鋼管樁圍堰，還包括對砂漿充填結構2-3進行豎向加壓的豎向加載結構，所述豎向加載結構布設于穩壓蓋3上；所述穩壓蓋3包括由上至下插入至所述鎖口結構內的圓柱形加壓頭和位于所述圓柱形加壓頭上的圓形平臺，所述圓形平臺的直徑大于所述圓柱形加壓頭的直徑。

本實施例中，所述豎向加載機構為由多個堆放于所述圓形平臺上的堆放物組成的堆載結構。

并且，所述堆放物為沙袋。

本實施例中，所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3均為鋼板彎曲成型且二者均焊接固定在豎向鋼管1-1外側。

為焊接牢靠，所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3均通過綴板與豎向鋼管1-1滿焊為一體。本實施例中，所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3均通過兩塊呈對稱布設的綴板焊接固定在豎向鋼管1-1上。

本實施例中，所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的長度均與豎向鋼管1-1的長度相同且二者的底部均與豎向鋼管1-1的底部相平齊。

所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的橫截面均為圓弧形，所述陽鎖扣1-2的圓心角不小于180°，所述陰鎖扣1-3的圓心角大于180°且其內半徑大于陽鎖扣1-2的外半徑，所述陽鎖扣1-2的外半徑比陰鎖扣1-3的內半徑小0.5cm～1.5cm。其中，內半徑是指內徑的一半，外半徑是指外徑的一半。

本實施例中，所述陽鎖扣1-2的圓心角為180°，所述陰鎖扣1-3的圓心角為270°。

實際加工時，可根據具體需要，對所述陽鎖扣1-2和所述陰鎖扣1-3的圓心角大小進行相應調整。

本實施例中，所述陽鎖扣1-2的外半徑比陰鎖扣1-3的內半徑小1cm。

所述圓形平臺的直徑比陰鎖扣1-3的外徑大8cm～12cm，所述圓柱形加壓頭的直徑比陽鎖扣1-2的內徑小4cm～6cm，。所述鎖口填充結構2頂部比豎向鋼管1-1的頂部低30～50cm，所述鎖口填充結構2頂部與豎向鋼管1-1頂部之間的間距記作d，所述圓柱形加壓頭的高度比d大30～50cm。

本實施例中，所述圓形平臺的直徑比陰鎖扣1-3的外徑大10cm，所述圓柱形加壓頭的直徑比陽鎖扣1-2的內徑小5cm。實際加工時，可根據具體需要，對所述圓形平臺的直徑以及所述圓柱形加壓頭的直徑和高度分別進行相應調整。

本實施例中，所述砂漿充填結構2-3分為第一充填結構和第二充填結構組成，所述第一充填結構和第二充填結構的橫截面均為半圓形，所述第一充填結構的直徑與陽鎖扣1-2的內徑一致，所述第二充填結構的直徑與陰鎖扣1-3的內徑一致。

本實施例中，所述第一充填結構的直徑為40cm～150cm。所述陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的厚度均為1mm～3mm。

實際加工時，可根據具體需要，對陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的厚度進行相應調整。

本實施例中，所述布袋2-1的寬度記作d，其中π×d2＜d≤π×d1，d1為陰鎖扣1-3的內徑，d2為陽鎖扣1-2的內徑。

本實施例中，每個所述c-c型鎖口鋼管樁1上所設置陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的數量均為一個。

實際加工時，可根據具體需要，對每個所述c-c型鎖口鋼管樁1上所設置陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的數量進行相應調整。

實際施工時，可根據具體需要，對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的結構和尺寸進行確定，并根據所確定c-c型鎖口鋼管樁圍堰的結構和尺寸，對所用c-c型鎖口鋼管樁1的數量和各c-c型鎖口鋼管樁1的布設位置分別進行確定。

實際使用時，多個均布設在同一直線上的c-c型鎖口鋼管樁1組成直線段c-c型鎖口鋼管樁圍堰，詳見圖2；多個呈直角形布設的c-c型鎖口鋼管樁1組成轉角段c-c型鎖口鋼管樁圍堰，詳見圖3。因而，采用c-c型鎖口鋼管樁1能圍成多個不同結構和尺寸的c-c型鎖口鋼管樁圍堰，使用方式靈活。其中，所述直線段c-c型鎖口鋼管樁圍堰中，c-c型鎖口鋼管樁1上的陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3均與c-c型鎖口鋼管樁1布設在同一直線上，所述轉角段c-c型鎖口鋼管樁圍堰中陽鎖扣1-2和陰鎖扣1-3的布設位置可根據實際情況確定。

其中，所述硫磺砂漿也稱硫磺水泥砂漿，硫磺砂漿以其強度快速生成,其抗凍性能、抗疲勞性能和承受重復荷載的能力都極為優異而被廣泛用于土木工程的各個領域，如在公路工程領域用硫磺砂漿作為大梁的臨時支座，預埋電阻絲的硫磺砂漿用于更換大梁支座以及用硫磺砂漿“樁靴法”處理斷樁等方法得到應用。硫磺水泥砂漿常被用來錨固軌道螺栓及制作橋梁臨時支座，型號有m40-m50型，成本低，結構性強，正在大興推廣。

本發明中所采用的硫磺砂漿為鐵路施工中使用的常規硫磺砂漿。該硫磺砂漿的配合比可參照tb10302-96《鐵路軌道施工及驗收規范》和jgj/t70-2009《建筑砂漿基本性能試驗方法標準》進行設計。

本實施例中，所述硫磺砂漿由硫磺、中砂、水泥、礦粉和石蠟按重量比1:(1.25～1.36):(0.5～0.55):(0.1～0.14):(0.015～0.025)均勻混合而成。

實際施工時，可根據具體需要，對所述硫磺砂漿的組合和配比進行相應調整。其中，石蠟起到絕緣的部分作用。

如圖7所示的一種c-c型鎖口鋼管樁圍堰施工方法，包括以下步驟：

步驟一、測量放線：對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中多個所述c-c型鎖口鋼管樁1的施工位置分別進行測量放線；

步驟二、鋼管樁插打及合攏施工：根據步驟一中的測量放線結果，對多個所述c-c型鎖口鋼管樁1進行插打及合攏施工，獲得合攏后的鋼管樁圍堰，合攏后的鋼管樁圍堰中相鄰兩個所述c-c型鎖口鋼管樁1之間均形成一個所述鎖口結構；

步驟三、鎖口結構充填：對步驟二中合攏后的鋼管樁圍堰中各鎖口結構分別進行充填，并完成所有鎖口結構的充填過程；

其中，對任一個所述鎖口結構進行充填時，過程如下：

步驟301、鎖口結構內部清理：對所述鎖口結構內部的雜物進行清理；

步驟302、布袋及加熱電阻絲布放：將布袋2-1由上至下插入所述鎖口結構內，并在布袋2-1內放置加熱電阻絲2-2；

步驟303、灌入硫磺砂漿：向步驟302中所述布袋2-1內灌入硫磺砂漿，獲得砂漿充填結構2-3；

步驟304、豎向加壓：對步驟303中所述砂漿充填結構2-3進行豎向加壓直至硫磺砂漿初凝，獲得施工成型的鎖口填充結構2；

步驟四、圍堰施工完成：待步驟三中各鎖口結構內所灌入硫磺砂漿均達到設計強度后，完成所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的施工過程；

步驟五、圍堰拆除：待步驟四中所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰使用完成后，對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰進行拆除；

對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰進行拆除時，對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中的各c-c型鎖口鋼管樁1分別進行拆除；對任一個所述c-c型鎖口鋼管樁1進行拔除之前，均先對該c-c型鎖口鋼管樁1與相鄰c-c型鎖口鋼管樁1之間的鎖口填充結構2進行拆除；對鎖口填充結構2進行拆除時，先采用加熱電阻絲2-2對布袋2-1內的砂漿充填結構2-3進行熱融，再從所述鎖口結構內提出布袋2-1。

本實施例中，步驟303中灌入硫磺砂漿時，注漿壓力不小于c-c型鎖口鋼管樁1底部的水土壓力。并且，步驟303中灌入硫磺砂漿時，采用常規的注漿設備進行注漿即可。

本實施例中，步驟304中進行豎向加壓時，先在砂漿充填結構2-3上布設穩壓蓋3，并使穩壓蓋3底部與砂漿充填結構2-3頂部接觸；再采用豎向加載結構由上至下對砂漿充填結構2-3進行豎向加壓；豎向加壓的壓力不小于步驟303中灌入硫磺砂漿時所用注漿壓力的2倍。

本實施例中，步驟二中進行鋼管樁插打及合攏施工時，沿所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的邊緣線由前至后對多個所述c-c型鎖口鋼管樁1進行插打。

步驟五中對所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰中的各c-c型鎖口鋼管樁1分別進行拆除，沿所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的邊緣線由前至后或由后至前對各c-c型鎖口鋼管樁1分別進行拆除。

本實施例中，步驟五中從所述鎖口結構內提出布袋2-1后，傾倒布袋2-1內的硫磺砂漿，并對布袋2-1和加熱電阻絲2-2進行清理。

由上述內容可知，本發明通過在c-c型鎖口鋼管樁1外側設置陰陽鎖扣作為鋼管樁間的連接構造，待c-c型鎖口鋼管樁1插打到位后，所述鎖口結構內設置鎖口填充結構2用以填充并擠密鎖口空間，在實現止水作用的同時，增加所述鎖口結構的構造剛度，并將c-c型鎖口鋼管樁1依次連接形成封閉的圍堰結構；設置穩壓蓋3并在其上堆載穩壓持荷到所灌入硫磺砂漿完全初凝，穩壓荷載不小于注漿壓力的2倍，這樣能有效保證填充硫磺砂漿的布袋2-1完全填充鎖口空間并密貼所述鎖口結構的內壁，從而起到有效的止水作用；布袋2-1內灌注硫磺砂漿并安裝電阻絲，便于拆除時接通電阻絲電源，熱融硫磺砂漿并消除其對所述鎖口結構的剛性約束作用，減小拔除c-c型鎖口鋼管樁1的摩阻力；布袋2-1內襯塑料袋及電阻絲外包絕緣管，保證電阻絲通電條件下施工安全。

本實施例中，步驟一中進行測量放線時，根據所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的設計圖紙進行測量放線；步驟二中進行鋼管樁插打及合攏施工之前，先根據所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的設計圖紙，確定多個所述c-c型鎖口鋼管樁1的插打順序。

本實施例中，步驟301中對所述鎖口結構內部的雜物進行清理時，對所述鎖口結構內部的泥漿、沙礫等雜物進行清理。之后，再安裝帶有塑料袋和加熱電阻絲2-2的布袋2-1。

本實施例中，步驟304中對所述砂漿充填結構2-3進行豎向加壓時，在所述鎖口結構頂部安裝穩壓蓋3并在穩壓蓋3上堆積沙袋加壓，堆載壓力不小于注漿壓力2倍，持荷時間到硫磺砂漿完全初凝，以保證填充硫磺砂漿的布袋2-1完全填充所述鎖口結構的內部空間并密貼所述鎖口結構的內壁從而起到止水作用，所述鎖口結構內的硫磺砂漿初凝后，移除堆載沙袋，拆除穩壓蓋3。

本實施例中，步驟四中圍堰施工完成后，利用施工完成的所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰進行基坑開挖和基坑內結構物施工，完成所述c-c型鎖口鋼管樁圍堰的使用過程。

步驟五中進行圍堰拆除時，按照c-c型鎖口鋼管樁1的拆除順序，依次給所述鎖口結構內的加熱電阻絲2-2通電，熱融硫磺砂漿，并提出布袋2-1，傾倒硫磺砂漿，清洗整理加熱電阻絲2-2和布袋2-1，拔除c-c型鎖口鋼管樁1，整修存放以備后用，完成圍堰拆除作業。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，并非對本發明作任何限制，凡是根據本發明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發明技術方案的保護范圍內。