本发明涉及地下工程建设技术领域，特别涉及一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构及其施工方法。
背景技术：
在软土地区，基坑钢管桩围护结构较多地采用以下两种结构形式，一种是钢管桩与止水帷幕相结合，另一种是相邻两根钢管桩采用子、母锁扣相互咬合连接为一体。
如图1所示，连续设置的钢管桩1与搅拌桩止水帷幕2相结合的形式实现了止水功能，但明显增加了工程建设成本，而且，由于搅拌桩止水帷幕2施工质量参差不齐，其止水效果不好，经常出现局部或大面积漏水的情况，仍需要钻孔注浆止水。如图2所示，相邻两根钢管桩3通过子、母锁扣相互咬合的连接形式，通过增加地下水的绕流路径来实现止水功能，但由于施工或其他原因导致地下水流通道阻力较小时，其止水效果明显减弱，由于需要从锁扣内进行钻孔注浆施工，其施工难度明显增大。
技术实现要素：
针对现有钢管桩围护结构子、母锁扣相互咬合的连接形式存在止水效果有限，需从锁扣内钻孔注浆加强止水导致施工难度增大的问题。本发明的目的是提供一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构及其施工方法，顺时针或逆时针旋转内套管能够对齐或错开内、外套管注浆孔的孔位，进而对子、母锁扣之间的间隙实现往复注浆以提高止水效果。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构，包括若干并列设置的钢管桩，所述钢管桩包括钢管桩本体,以及沿所述钢管桩本体轴线设置且固接于钢管桩本体外壁的一对母锁扣和子锁扣，相邻两根所述钢管桩的母锁扣和子锁扣相互咬合为一体；
所述子锁扣包括固接于钢管桩本体的外套管，及与外套管相配合的内套管，底端封闭的内套管套设于外套管内并与外套管螺纹连接，所述母锁扣横截面呈“C”形，且所述母锁扣的槽口远离钢管桩本体轴线方向设置，相邻两根所述钢管桩的子锁扣的外套管卡扣于母锁扣的槽口内，而且，所述内套管和所述外套管侧壁设置的多个注浆孔位置相对应，相邻两个所述注浆孔沿圆周方向的间距大于注浆孔的直径。
优选的，所述外套管侧壁的内螺纹以及所述内套管侧壁的外螺纹均设置于最顶部所述注浆孔的上方。
优选的，所述内套管和所述外套管侧壁的注浆孔位置相对应，所述注浆孔自上而下均布于所述外套管或内套管的侧壁，且所述注浆孔沿圆周方向和/或轴线方向等间距排列。
优选的，所述内套管和所述外套管侧壁的注浆孔位置相对应，沿所述外套管或内套管轴线方向设置的若干注浆孔组成孔隙组，多个所述孔隙组以所述外套管或内套管轴线为中心自上而下呈螺旋状分布于所述外套管或内套管的侧壁。
优选的，所述外套管的注浆孔自上而下均布于其侧壁，所述内套管的沿其轴线方向设置的多个注浆孔组成孔隙组，多个所述孔隙组以所述内套管轴线为中心自上而下呈螺旋状分布，且所述外套管和所述内套管侧壁上相邻两个所述注浆孔的间距相等。
优选的，所述内套管的顶端还设有手柄。
优选的，所述外套管外壁沿其高度方向设置有插口，所述钢管桩本体外壁沿其高度方向设置有承口，所述外套管与所述钢管桩本体之间承插连接。
另外，本发明还提供了一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构的施工方法，步骤如下：
S1：预制加工所述钢管桩，在钢管桩本体外壁的两侧分别固接母锁扣及承口，并预制子锁扣的外套管和内套管，所述外套管外壁固定插口，所述外套管与所述钢管桩本体承插连接；
S2：沿基坑边线依次施打固接为一体的所述钢管桩本体及外套管，相邻两个所述钢管桩之间的外套管套设于母锁扣内咬合连接，进行所述外套管内土方开挖并清孔，将所述内套管套设于所述外套管内，所述内套管与所述外套管的顶部螺纹连接；
S3：注浆状态时，旋转所述内套管，使所述内套管和所述外套管的注浆孔孔位对齐，在所述内套管内进行注浆，将浆液通过所述注浆孔压送至所述母锁扣与所述子锁扣之间的间隙，实现止水功能，注浆完毕后，旋转所述内套管，使所述内套管和所述外套管的注浆孔孔位错开，实施所述内套管冲洗作业。
优选的，还包括步骤S4，需要重复注浆时，再次旋转所述内套管使所述内套管和所述外套管的注浆孔孔位对齐，进行往复注浆作业。
优选的，所述步骤S1还包括，在所述外套管外壁包裹柔性材料。
本发明的效果在于：
一、本发明可实现往复注浆的钢管桩围护结构，相邻两根钢管桩的母锁扣和子锁扣相互咬合连接为一体，子锁扣包括嵌套设置的内套管和外套管，外套管与钢管桩本体承插连接，内套管和外套管螺纹连接，且内套管和外套管的侧壁分布有相对应的多个注浆孔，顺时针或逆时针旋转内套管能够对齐或错开内、外套管注浆孔的孔位，进而对子、母锁扣之间的间隙实现往复注浆以提高止水效果；钢管桩各构件分别由工厂预制，质量可靠有保证，各构件运输至施工现场装配化施工，降低了施工难度，提高了工作效率，减少了施工现场的环境污染；由于无需另外设置围护桩的外侧止水帷幕，进一步降低了工程成本；另外，注浆孔孔位可以根据工程水文地质情况进行定制和实时调整，实现了钢管桩围护结构的精准止水功能，提高了施工的精细化程度。
二、本发明的一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构的施工方法，首先，于工厂预制钢管桩各构件并运输至施工现场，依次施打固接为一体的钢管桩本体及外套管，相邻两个钢管桩之间的外套管套设于母锁扣内咬合连接，在清孔后的外套管内嵌入内套管，顺时针或逆时针旋转内套管能够对齐或错开内、外套管注浆孔的孔位，进而对子、母锁扣之间的间隙实现往复注浆以提高止水效果，该施工方法通过控制内、外套管注浆孔对齐或错开实现往复注浆，步骤简洁，操作方便，降低了施工难度，而且，由于往复注浆显著提升了围护结构的止水效果，避免了渗漏水现象，减少了后续维护的工作量。
附图说明
图1为现有的钢管桩与止水帷幕相结合的基坑钢管桩围护结构的示意图；
图2为现有的子、母锁扣相互咬合的基坑钢管桩围护结构的示意图；
图3为本发明一实施例的钢管桩本体与子锁扣组装之前各构件的结构示意图；
图4为本发明一实施例的钢管桩的结构示意图；
图5为本发明一实施例的相邻两个钢管桩相互咬合连接的示意图；
图6为本发明一实施例的子锁扣内、外套管连接关系的示意图；
图7为本发明一实施例的内、外套管处于注浆工作状态的示意图；
图8为本发明一实施例的内、外套管处于非注浆工作状态的示意图
图9～图11为本发明一实施例的外套管管壁展开的示意图。
图中标号如下：
钢管桩10；钢管桩本体11；母锁扣14；子锁扣15；内套管151；注浆孔一152；外套管153；注浆孔二154；插口155；承口16。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构及其施工方法作进一步详细说明。根据下面的说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。为叙述方便，下文中所述的“上”、“下”与附图的上、下的方向一致，但这不能成为本发明技术方案的限制。
实施例一：结合图3至图11说明本发明可实现往复注浆的钢管桩围护结构，它包括若干并列设置的钢管桩10，钢管桩10包括钢管桩本体11，以及沿其高度方向分别固接于钢管桩本体11外壁的一对母锁扣14和子锁扣15，钢管桩本体11、子锁扣15及母锁扣14的轴线平行，相邻两根钢管桩10的母锁扣14和子锁扣15相互咬合连接为一体；如图1和图4所示，子锁扣15包括固接于钢管桩本体11的外套管153，及与外套管153相配合的内套管151，底端封闭的内套管151套设于外套管153内并与外套管153螺纹连接；母锁扣14横截面呈“C”形，且母锁扣14的槽口远离钢管桩本体11轴线方向设置，相邻两根钢管桩10的子锁扣15的外套管153卡扣于母锁扣14的槽口内，内套管151侧壁设置的多个注浆孔一152与外套管153侧壁设置的多个注浆孔二154相对应，相邻两个注浆孔一152(或注浆孔二154)沿圆周方向的间距大于注浆孔一152(或注浆孔二154)的直径。本实施例的内套管151、外套管153及母锁扣14均由具有圆形横截面的钢管加工制成。如图5所示，在注浆状态时，旋转内套管15 1使得内、外套管153的注浆孔一152和注浆孔二154孔位对齐，在内套管151 内实施注浆，浆液通过注浆孔一152和注浆孔二154压送至子、母锁扣14之间的间隙，实现止水功能；如图6所示，注浆完毕后，旋转内套管151使得内、外套管153的注浆孔一152和注浆孔二154孔位错开，实施内套管151冲洗作业。
本发明可实现往复注浆的钢管桩围护结构，相邻两根钢管桩10的母锁扣1 4和子锁扣15相互咬合连接为一体，子锁扣15包括嵌套设置的内套管151和外套管153，外套管153与钢管桩本体11承插连接，内套管151和外套管153螺纹连接，且内套管151和外套管153的侧壁分布有相对应的多个注浆孔，顺时针或逆时针旋转内套管151能够对齐或错开内、外套管153注浆孔的孔位，进而对子、母锁扣14之间的间隙实现往复注浆以提高止水效果；钢管桩10各构件分别由工厂预制，质量可靠有保证，各构件运输至施工现场装配化施工，降低了施工难度，提高了工作效率，减少了施工现场的环境污染；由于无需另外设置围护桩的外侧止水帷幕，进一步降低了工程成本；另外，注浆孔孔位可以根据工程水文地质情况进行定制和实时调整，实现了钢管桩围护结构的精准止水功能，提高了施工的精细化程度。
如图6所示，外套管153侧壁的内螺纹以及内套管151侧壁的外螺纹均设置于最顶部注浆孔的上方，避免浆液堵塞螺纹，影响注浆作业的顺利进行。
图9～图11是以外套管153管壁展开状态为例说明注浆孔的分布形式，如图7所示，位于内螺纹下方的注浆孔二154自上而下满布于外套管153侧壁，且注浆孔二154沿圆周方向和/或轴线方向等间距排列，内套管151侧壁注浆孔一152的分布形式与外套管153相同，注浆孔一152、注浆孔二154均布于内套管151及外套管153侧壁，使得注浆作业更加均匀；作为另一实施例，如图8 所示，沿外套管153轴线方向设置的若干注浆孔二154组成孔隙组，多个孔隙组以外套管153轴线为中心自上而下呈螺旋状分布于外套管153侧壁，也可如图9所示，外套管153侧壁的注浆孔二154分布形式采取由若干列等间距注浆孔二154与螺旋状分布孔隙组相结合的方式，内套管151侧壁注浆孔一152的分布形式与外套管153相同；引入全部或局部螺旋状分布孔隙组的注浆孔分布形式，能够保证浆液自上而下填充子、母锁扣14之间的间隙，而且，相比于注浆孔满布于外套管153侧壁的结构而言，该实施例的外套管153管壁的刚度更大，能够避免注浆施工过程中管壁发生变形或损坏；作为最佳实施例，外套管1 53侧壁注浆孔二154采取满布于侧壁的形式，且注浆孔二154沿圆周方向和/ 或轴线方向等间距排列，而内套管151侧壁的注浆孔一152采取如图8或图9 所示的全部或局部螺旋状分布孔隙组的注浆孔分布形式，在旋转内套管151的施工过程中，上述设置更有利于内套管151孔隙组的注浆孔一152与外套管15 3的注浆孔二154相对应。另外，本实施例所列举的注浆孔分布形式仅是一个示例，具体到实际施工中，注浆孔的分布形式、数量及孔洞间距可根据工程地质情况(如土体渗透系数及地下水分布等)制定。
如图3所示，外套管153外壁沿其高度方向设有插口155，钢管桩本体11 外壁沿其高度方向设有承口16，外套管153与钢管桩本体11之间承插连接。插口155由长条形钢板制成，承口16的横截面呈U形，插口155插入承口的U形槽口内实现承插连接，承插连接分为刚性承插连接和柔性承插连接两种形式，刚性承插连接是插口155和承口16对位后先用嵌缝材料嵌缝，然后用密封材料密封，使外套管153与钢管桩本体11连接成为一个牢固的整体；柔性承插连接是在承口16内放入富有弹性的橡胶圈，然后施力将外套管153的插口155插入承口16，形成一个能适应一定范围内位移和振动的连接整体。
为便于旋转内套管151，上述内套管151的顶端还设有手柄；如图6所示，本实施例中手柄为垂直设置的两根杆件，两根杆件的端部与内套管151的内壁焊接固定，杆件可由钢筋或小直径钢管制成，当然，手柄也可采用其他结构形式，并不局限于此，以便于持握并旋转内套管151为宜。
实施例二：结合图3至图11说明本发明的一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构的施工方法，具体步骤如下：
S1：在工厂预制加工如实施例一所述的钢管桩10，在钢管桩本体11外壁的两侧分别固接母锁扣14及承口16，并分别预制子锁扣15的外套管153和内套管151，外套管153外壁焊接固定有插口155，图3为钢管桩本体11与子锁扣1 5组装之前各构件的结构示意图，箭头表示构件之间的装配关系，外套管153与钢管桩本体11通过承插实现有效连接；
S2：沿基坑边线依次施打固接为一体的钢管桩本体11及外套管153，相邻两个钢管桩10之间的外套管153套设于母锁扣14内咬合连接，进行外套管15 3内土方开挖，并进一步进行清孔施工，如图3和图6所示，将内套管151嵌入外套管153内，内套管151与外套管153顶部螺纹连接，通过顺时针或逆时针旋转内套管151进行注浆孔的孔位调整；
S3：如图7所示，在注浆状态时，旋转内套管151，使内、外套管153注浆孔一152和注浆孔二154孔位对齐，在内套管151内进行注浆，并将浆液通过注浆孔一152和注浆孔二154压送至母锁扣14与子锁扣15之间的间隙，实现止水功能；如图8所示，注浆完毕后，旋转内套管151，使内、外套管153注浆孔一152和注浆孔二154孔位错开，实施内套管151冲洗作业；当需要重复注浆时，再次旋转内套管151使内套管151、外套管153的注浆孔一152和注浆孔二154孔位对齐，进行往复注浆作业。
本发明的一种可实现往复注浆的钢管桩围护结构的施工方法，首先，于工厂预制钢管桩10各构件并运输至施工现场，依次施打固接为一体的钢管桩本体 11及外套管153，相邻两个钢管桩10之间的外套管153套设于母锁扣14内咬合连接，在清孔后的外套管153内嵌入内套管151，顺时针或逆时针旋转内套管 151能够对齐或错开内、外套管153注浆孔的孔位，进而对子、母锁扣14之间的间隙实现往复注浆以提高止水效果，该施工方法通过控制内、外套管153注浆孔对齐或错开实现往复注浆，步骤简洁，操作方便，降低了施工难度，而且，由于往复注浆显著提升了围护结构的止水效果，避免了渗漏水现象，减少了后续维护的工作量。
所述步骤S1还包括，在外套管153外壁包裹柔性材料，阻止土体进入注浆孔内，进而堵塞注浆孔。柔性材料如沥青麻丝、聚苯乙烯板、聚氯乙烯泡沫板等。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求范围。