内外水压自动平衡钢护筒的制作方法

本发明涉及桥梁施工中关于水下钻孔桩施工江水隔离护具领域，具体涉及一种内外水压自动平衡钢护筒。

背景技术：

桥梁基础施工过程中，水中修建桥梁钻孔桩基础时，需要用到钢护筒。施工过程中随着钢护筒在水中下沉，钢护筒承受水压逐渐增大。施工过程中若地质层存在土洞、溶洞、岩层裂隙或暗河等特殊情况时，钢护筒发生漏浆，此时钢护筒内的江水快速流走，钢护筒的内外水压差急剧增大，发生爆筒事件。

目前为了解决水中修建桥梁钻孔桩发生爆筒事件，通常是在钢护筒下沉的过程中，在栈桥上安装水泵，通过水泵向钢护筒内不断注水，以确保钢护筒出现漏浆时，通过水泵向钢护筒内及时补充水，降低钢护筒的内外水压差。然而传统使用水泵克服钢护筒内外差的方法存在诸多缺陷，例如：额外增加了施工成本，包括电力成本、设备成本及人工成本等。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在水下钻孔桩施工时，使用较低成本就能避免遇到溶洞而出现筒体变形的内外水压自动平衡钢护筒。

为达到上述目的，本发明的基础方案为：内外水压自动平衡钢护筒，包括筒体，所述筒体上部设有沿筒体轴向排列的进水孔，所述筒体的外壁上设有用于遮挡进水孔的挡水板，该挡水板与筒体可拆卸连接，筒体的外壁上设有对挡水板进行限位的导轨组，所述挡水板上设有吊装板。

本方案的施工过程及优点在于：具体进行筒体下沉时，首先通过起吊装置将挡水板从筒体上调离开，然后将筒体在施工地段下沉。当筒体的底部接触到淤泥层时，此时筒体上部的进水孔已经接触到江面。筒体继续下沉，当筒体遇到地质层为溶洞时，筒体内的江水快速流到溶洞中，筒体的内外压力差瞬间增大，此时筒体外部的江水从进水孔处快速流入到筒体内，急速减小筒体的内外压力差。本方案的筒体使筒体底部达到淤泥层时，筒体内外的江水通过进水孔实现连通。当筒体内的江水急速流向溶洞时，筒体外部的江水迅速补入到筒体内，从而克服了筒体在下沉过程中出现内外压力差较大的情况，进而避免筒体发生变形的情况发生。

当筒体达到指定位置时，没有遇到溶洞，则将挡水板插入到导轨组上，此时挡水板将进水孔遮挡，进而对筒体内的江水与筒体外的江水进行隔离，然后向筒体内放入钢筋笼，向筒体内注入混泥土，由于混泥土的密度较大，混泥土下沉将筒体内的江水向外涌。

当筒体内的水泥桩成型后，可将挡水板取走，进行二次使用。本方案巧妙的在筒体上设计进水孔与挡水板相组合的方式，克服了传统钢护筒为了避免钢筒筒变形，使用外部水泵向钢护筒注水存在的诸多问题。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，所述筒体的内壁设有加强圈，该加强圈上设有支撑杆组。由于筒体通常较长，有时长度可达100米以上，本方案通过在筒体内设计加强圈，并在加强圈上设计支撑杆，能有效的增强筒体在运输和水中下沉的过程中筒体的强度。筒体下沉的施工过程中，一边下沉，一边将支持杆取掉，从而方便后面施工中向筒体内放置钢筋笼。

优选方案二：作为基础方案的另一优选方案：所述导轨组包括两根槽口相对L型板。本方案采用L型板槽口正对布置，形成简单实用的导轨，在现场施工时，由于进水孔是纵向排列，方便导轨制作时，也采用纵向布置，具有较强的实施性。

优选方案三：作为优选方案一的优选方案：还包括连接板，所述支撑杆组中支撑杆一端固定在连接板上，另一端固定在加强圈上。本方案中支撑杆一端固定在连接板上，另一端固定在加强圈上，则支撑杆的长度相对于支撑杆两端均固定在筒体而言，本方案中的支撑杆长度较短，一方面能提高材料的利用率，减少较短管材的浪费；另一方面，能更好的提高整个筒体的强度， 因为支撑杆越长，支撑杆因自身重量产生的弯曲度越大。

优选方案四：作为优选方案二的优选方案：所述L型板为角钢，采用角钢制作导轨，能实现在同等重量的情况下，强度更好的效果。

优选方案五：作为优选方案三或优选方案四的优选方案：所述挡水板为水平板，且挡水板上设有环形橡胶圈或用于遮挡进水孔的橡胶板，所述支撑杆为空心管，所述加强圈的壁厚与筒体的厚度相等，所述吊装板上设有螺纹吊装孔；所述进水孔与筒体的内径比为1:3~1:5。

本方案的优点在于：由于筒体是圆筒状，需要对筒体上的进水孔进行遮挡时，挡水板通常需要制作呈弧形板，然而将平板材制作呈弧形板需要对板材进行卷制，要使挡水板的弧度与筒体的弧度相匹配，在制作工序上比较复杂。本方案采用平板材与环形橡胶圈或橡胶板的结合方式，环形橡胶圈使挡水板与筒体之间的间隙形成封闭腔体，在筒体中灌浆时，阻止筒体中的灌浆液从进水孔中流走。橡胶板则直接将进水孔堵住，避免筒体在灌浆的过程中灌浆液从进水孔处流走。支撑杆采用空心管，在确保支撑强度的前提下减少重量。加强圈的厚度与筒体的厚度相等，一方面是方便材料的采购；另一方面是方便焊接，以及方便焊接处内应力的释放。含有螺纹吊装孔的吊装板方便吊装，当起吊设备出现故障时，现场可以采用人工吊装，在螺纹吊装孔上安装螺栓，然后人工起吊挡水板。经过发明人的多次试验证明，进水孔与筒体的内径比在1:3-1:5之间更加合理，若内径比太小，则筒体外部水不能使筒体内及时补充满水；若内径比太大，则筒体体的强度受到影响，不利于施工。

附图说明

图1是本发明内外水压自动平衡钢护筒实施例一的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是实施例一中挡水板的结构示意图；

图4是实施例二中挡水板的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：筒体10、进水孔11、轨道12、加强圈13、挡水板20、环形橡胶圈21、吊装板22、橡胶板23、支撑架30、连接板31、支撑杆32。

实施例一

实施例基本如图1和图2所示：内外水压自动平衡钢护筒，包括筒体10和挡水板20。筒体10上部设有四个沿筒体10轴向排列的进水孔11。筒体10的外壁上焊接有两幅轨道12，每一幅轨道12均是由两根相对的等边角钢组成。进水孔11位于两副轨道12形成的导轨区域内。筒体10内壁每间隔2米均焊接一个加强圈13，该加强圈13的壁厚与筒体10的壁厚相同。加强圈13上设有四个均布的连接槽。筒体10内还安装有支撑架30，该支撑架30包括一块连接板31和四根支撑杆32，支撑杆32的一端焊接在连接板31上，另一端卡在连接槽内。

如图3所示，挡水板20的上部焊接有吊装板22，该吊装板22上钻有两个螺纹吊装孔；挡水板20上焊接有吊装板22的侧面上粘接有环形橡胶圈21。

具体使用该钢护筒实施时，首先通过起吊装置将挡水板20从筒体10上调离开，然后将筒体10在施工地段下沉。当筒体10的底部接触到淤泥层时，此时筒体10上部的进水孔11已经接触到江面。筒体10继续下沉，当筒体10遇到地质层为溶洞时，筒体10内的江水快速流到溶洞中，筒体10的内外压力差瞬间增大，此时筒体10外部的江水从进水孔11处快速流入到筒体10内，急速减小筒体10的内外压力差。本方案的筒体10使筒体10底部达到淤泥层时，筒体10内外的江水通过进水孔11实现连通。当筒体10内的江水急速流向溶洞时，筒体10外部的江水迅速补入到筒体10内，从而克服了筒体10在下沉过程中出现内外压力差较大的情况，进而避免筒体10发生变形的情况发生。

当筒体10达到指定位置时，没有遇到溶洞，则将挡水板20插入到导轨组上，此时环形橡胶圈21使挡水板20与筒体10之间的间隙形成封闭腔体，使筒体10内的江水与筒体10外的江水隔离。然后将筒体10内的支撑架30取掉，然后向筒体10内放入钢筋笼，向筒体10内注入混泥土，由于混泥土的密度较大，混泥土下沉将筒体10内的江水向外涌。

当筒体10内的水泥桩成型后，可将挡水板20取走，进行二次使用。本方案巧妙的在筒体10上设计进水孔11与挡水板20相组合的方式，克服了传统钢护筒为了避免钢筒筒变形，使用外部水泵向钢护筒注水存在的诸多问题。

实施例二

实施例二与实施例一的不同之处在于，如图4所示，挡水板20上粘接的是一整块橡胶板23，而非环形橡胶圈21。现场施工时，粘接整块橡胶板23相对于粘接环形橡胶圈21而言，制作比较简单。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。