[发明专利]带有遇水膨胀橡胶防水锁口的组合钢桩围堰

说明书

技术领域

本发明属于深水基础施工领域，涉及一种土木工程的围堰结构，尤其涉及一种组合钢桩围堰。

背景技术

围堰结构是在桥梁基础、水工建筑物施工中的临时性的构筑物，其作用是挡土阻水。当水深较浅时，一般采用土袋围堰、木板桩围堰；在水较深且流速较大的河流中，一般采用钢板桩围堰、钢管桩围堰、钢套箱围堰。

钢板桩围堰是最常用的一种围堰形式，拉森钢板桩是带有拉钩式锁口的一种型钢，钢板桩具有重量轻、施工方便、可重复利用、成本低等特点，在基础施工中得到了广泛的应用。国产的冷弯拉森钢板桩，锁口生产工艺简单，沉桩施工时锁口损坏率较高；进口的热轧拉森钢板桩产品质量好，经久耐用，但生产工艺复杂，价格高。钢板桩围堰结构的整体刚度较小，需要设置强而密的内支撑，影响了基础施工的操作工作面，钢板桩围堰不宜用于深基础施工项目。钢板桩围堰经常会发生漏水、渗水现象，其主要原因是旧钢板桩使用前未进行矫正处理或钢板桩打入时发生倾斜，相邻两块钢板桩的锁口对插接就不能严密，容易导致拉钩式锁口漏水、渗水，钢板桩围堰不宜用于深水基础施工项目。

锁口钢管桩围堰是上世纪八十年代从日本引进的围堰结构新技术，具有防水性能好、沉桩深度大、整体刚度大和施工简便等优点，在深水围堰中已经到了广泛的运用。但是，锁口钢管桩围堰造价较高，一次性投资大，钢管桩密排插打沉桩施工的垂直精度要求高，沉桩时锁口容易损坏。深水基础施工完成后，拔出的锁口钢管桩的体积较大，难以化整为零，异地运输困难，不利于多次重复利用，影响了锁口钢管桩围堰的投资经济效益。

随着桥梁工程和港航工程建设的发展，深水围堰项目越来越多，工程领域亟需一种防水锁口连接可靠、整体刚度大、防水性能好、费用较低、施工快捷的新型装配式防水围堰。吸取拉森钢板桩围堰和锁口钢管桩围堰两者的优点，利用遇水膨胀橡胶的膨胀性和弹性特点，研发Ω形遇水膨胀橡胶防水锁口的新产品，充分发挥钢管桩和U型钢板桩的各自优点，采用钢管桩作为围堰结构的主体，U型钢板桩作为挡土阻水的围挡结构，将多种形式钢桩结构与新型的遇水膨胀橡胶防水锁口进行装配组合使用，刚柔并举，优势互补，可形成一种新型的装配式组合钢桩围堰结构。

对于新型装配式组合钢桩围堰结构，如果采用大直径钢管桩外侧焊接板带状的拉钩式锁口与拉森钢板桩的拉钩锁口互相咬合连接方法，沉桩施工时焊接的板带状的拉钩式锁口容易受力变形，两侧拉钩不容易居中对直咬合，拉钩式锁口强度和刚度较低，防水性能差，拉钩式锁口结构形式不适宜深水基础的装配式组合钢桩围堰。如果采用锁口钢管桩围堰的C型母扣与T型公扣连接方法，由于U形钢板桩的整体刚度较低，锁口卡紧对直定位比较困难，导致锁口咬合不紧密，会产生渗漏水现象，影响施工作业环境。因此，针对新型的装配式组合钢桩围堰结构，亟需一种锁口连接可靠、防水性能好、价格低的新型防水锁口。

发明内容

技术问题：本发明提供一种可改善围堰结构的防水性能，提高围堰施工速度，降低围堰造价的带有遇水膨胀橡胶防水锁口的组合钢桩围堰。

技术方案：本发明的带有遇水膨胀橡胶防水锁口的组合钢桩围堰，包括围堰短桩和固定连接两相邻围堰短桩的围堰长桩；围堰短桩包括U型钢板桩和锁口子件，U型钢板桩的左右两端分别与一个锁口子件固定连接，锁口子件为平行于U型钢板桩翼缘的柱状物；围堰长桩包括钢管桩、位于钢管桩外侧的锁口母件、位于锁口母件内的遇水膨胀橡胶内衬，以及位于钢管桩与锁口母件之间并连接二者的槽钢连接件，锁口母件上设置有与锁口子件相匹配的管状内筒和连接管状内筒内外的槽口，遇水膨胀橡胶内衬固定设置在管状内筒内壁上，锁口子件套入管状内筒中，锁口子件与遇水膨胀橡胶管内衬之间的缝隙填充有膨润土混合料填充物。

本发明中，U型钢板桩包括底板、分别设置于底板两端的两个腹板、设置于腹板端部并与底板平行的翼缘，锁口子件与翼缘的端部固定连接。

本发明中，围堰短桩还可包括H型钢桩，H型钢桩的一个翼板的外侧面与U型钢板桩底板的U形口内一侧固定连接。

本发明中，膨润土混合料填充物的组分按质量百分比为：膨润土含量30%～35%、粉煤灰含量15%～20%、赤泥含量30%～35%，水泥8%～12%，水玻璃3%～5%，水性聚氨酯树脂1%～2%，沥青麻丝0.5%～1%。

本发明中，间隔布置的钢管桩作为刚性长桩是围堰结构的主体受力结构，U型钢板桩作为柔性短桩起到挡土阻水的围挡结构作用，防水锁口起到刚性长桩和柔性短桩之间的连接作用。本发明中，防水锁口是非常重要的构件，锁口能否止水是围堰结构成败的关键问题，锁口连接必须受力可靠，必须具有良好的防水性能。