钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置及施工方法与流程

本发明涉及桩基施工技术领域，具体而言，涉及一种钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置及施工方法，适用于钢管-钢板桩组合围护体系插打过程钢板桩标高控制施工，尤其适用于相邻钢管桩之间设计多根钢板桩标高控制施工。

背景技术：

钢管-钢板桩组合围护体系作为一种新型的支护体系，目前已在软土地区开始应用，由于缺乏相关施工技术经验，施工时，由于钢管桩与钢板桩的质量差以及摩阻力的作用，使得钢管桩(或钢板桩)在入土过程中会带动邻近已入土的钢板桩一起下沉，造成反复拔打的现象，严重影响了打桩的施工进度。尤其对于两根钢管桩之间设计多根钢板桩的情况，没有切实可行控制措施。

针对两根钢管桩之间设计多根钢板桩在实际工程中遇到的跟桩下沉，造成反复拔打的问题，有必要研发一种工具式标高限制装置及其施工方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对钢管-钢板桩组合围护体系在实际应用过程，遇到的钢管桩(或钢板桩)在入土过程中会带动邻近已入土的钢板桩一起下沉，造成反复拔打的现象，研发了一种工具式标高限制装置及其施工方法，能够较好的解决钢板桩跟桩的现象。

为了实现上述技术目的，本发明采用了以下技术方案：

本发明涉及的一种钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置，包括工具式反力架、伸缩装置和标高限制器；所述的工具式反力架采用由纵梁和横梁组成的框架，纵梁的底部设有固定钳，顶部沿横梁方向平行设有两个伸缩通道；所述的伸缩装置设置在对应的伸缩通道内，其包括反力梁和伸缩调节杆，反力梁的右端与伸缩调节杆的左端固定连接；所述的标高限制器包括挂套、索链以及钢板起重钳，挂套套设在反力梁的右端，挂套底部设有钢套管，钢板起重钳通过锁链挂在钢套管下方。

优选地，所述的伸缩通道右端设置敞口，左端为封闭结构，左端封闭结构的中心位置设有螺母a，所述的伸缩调节杆的外圈设有螺纹，伸缩调节杆穿过螺母a，并且螺纹与螺母a配合。

优选地，所述的反力梁的轴心位置设有轴承，轴承内圈中心位置设有螺母b，螺母b与轴承转动连接，所述的伸缩调节杆的右端与螺母b连接。

优选地，所述的伸缩调节杆的左端设有把手。

优选地，所述的伸缩通道通过焊接钢垫板与纵梁固定。

一种基于钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

s1：施打起始钢管桩，沿钢管桩施打轴线的反方向打设辅助钢管桩；

s2：制作钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置，并将其安装在起始钢管桩和辅助钢管桩上并通过固定钳固定；

s3：打设第一根钢板桩，第一根钢板桩施打至设计标高后，通过旋转其中一个伸缩装置的把手使其中一根反力梁伸出，将标高限制器挂在该反力梁上，钢板起重钳咬住第一根钢板桩，然后施工第二根钢板桩，第二根钢板桩施打至指定标高后，旋转另一个伸缩装置的把手使该反力梁伸出，将标高限制器挂在该反力梁上，用钢板起重钳咬住第二根钢板桩，依次类推，直至相邻钢管桩间所有钢板桩施打完成；

s4：施工第二根钢管桩，然后拆除钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置；

s5：重复s2～s4，完成所有钢管桩和钢板桩的施工。

优选地，所述s2中钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置的制作及安装包括以下步骤：

s2.1：根据相邻钢板桩的轴线间距制作工具式反力架，纵梁两端底部各焊接固定钳，在伸缩通道两端底部位置焊接钢垫板，通过螺栓将焊接钢垫板固定在横梁上，在伸缩通道左端的封闭结构处钻孔并设置螺母a；

s2.2：将轴承的外圈焊接固定在反力梁的左端，螺母b设置在轴承的内圈中心位置，反力梁插入伸缩通道内，伸缩调节杆穿过螺母a，将其右端与螺母b固定；

s2.3：准备多个标高限制器，挂套底部焊接钢套管，索链穿过钢套管将钢板起重钳与挂套连接在一起。

优选地，所述s1中，辅助钢管桩与起始钢管桩的间距与设计要求的相邻钢管桩间距相同，辅助钢管桩的顶部高度与起始钢管桩的顶部高度相同。

优选地，所述的s2.2中，轴承、反力梁以及螺母b均在同一轴线上。

优选地，所述的s2.2中，将伸缩调节杆与螺母b固定时，首先将反力梁安放到伸缩通道直至最里面，临时固定轴承的滚珠不让其内圈转动，其次旋转伸缩调节杆，使其穿过螺母a至螺母b处，使其旋转伸缩调节杆端部固定到螺母b内，待反力梁和伸缩调节杆连接固定好后，解除轴承的滚珠的限制措施。

本发明具有以下特点和有益效果：

(1)通过工具式标高限制装置，有效阻止钢板桩因跟桩而导致标高参差不齐要反复拔打的问题，使钢管桩与钢板桩相对标高可以一次性达到设计要求，从而提高了施工质量，大大减小了劳动强度和施工成本，保证了施工进度。

(2)伸缩装置可沿工具式反力架调节伸出长度，不影响钢板桩和钢管桩的施打，可适用于两钢管桩之间设计一根或多根钢板桩的情况，适用范围广，适用性强。

(3)工具式反力架底部与钢管桩采用固定钳固定，拆装方便，且可根据钢管桩尺寸调节固定钳位置，可以重复利用。

(4)工具式反力架的伸缩通道与纵梁采用螺栓固定，可根据钢板桩的尺寸及轴线位置调整伸缩通道位置，可以重复利用。

附图说明

图1是钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置的结构示意图；

图2是工具式反力架平面结构图；

图3是图2工具式反力架的a-a截面剖面图；

图4是图3的b-b截面剖面图；

图5是伸缩装置结构图；

图6是标高限制器侧面图

图7是标高限制器c-c截面剖面图

图8是工具式反力架安装在辅助钢管桩和起始钢管桩的平面结构图

图9是钢管桩间第一根钢板桩插打的平面结构图

图10是钢管桩间第二根钢板桩插打的平面结构图

图11是钢管桩间第三根钢板桩插打的平面结构图

图12是第二根钢管桩插打的平面结构图

图13是后续钢管桩和钢板桩插打平面结构图

图14至图19分别是图8至图13对应的侧视结构图；

图中：1.辅助钢管桩，2.起始钢管桩，3.工具式反，31.纵梁，32.横梁，33.伸缩通道，34.钢垫板，35.固定钳，36.螺栓，37.螺母a，4.伸缩装置，41.反力梁，42.伸缩调节杆，43.把手，44.螺母b，45.轴承，5.标高限制器，51.挂套，52.钢套管，53.索链，54.钢板起重钳，6.钢板桩，7.第二根钢管桩。

具体实施方式

下面以某基坑围护工程为例结合附图并通过实施例对本发明作进一步详细说明，以下实施例是对本发明的解释并不局限于以下实施例。某基坑围护工程设计采用拉森钢板桩和钢管桩组合支护体系，两钢管桩之间采用3根钢板桩小止口形式连接。

结合附图1所示，本发明涉及的一种钢管-钢板桩组合围护体系的标高限制装置包括工具式反力架3、伸缩装置4和标高限制器5。

如图2、图3以及图4所示，所述的工具式反力架3包括纵梁31、横梁32、伸缩通道33、钢垫板34、固定钳35、螺栓36、螺母a37。其中，纵梁31和横梁32采用型钢制作并焊接成框架结构，纵梁31和横梁32的长度根据钢管桩尺寸、钢板桩尺寸以及两钢板桩之间的钢板桩数量等确定。根据钢管桩的直径在纵梁31两端底部各设有固定钳35，固定方式采用焊接或者螺栓连接；伸缩通道33采用方型钢或者厚钢板焊接成方钢制作而成，封闭一端中心位置开孔焊接螺母a37，伸缩通道33两端底部位置焊接钢垫板34，钢垫板34钻设螺栓孔，根据钢板桩的轴线位置，采用螺栓36将伸缩通道33固定在纵梁31上。

如图5所示，伸缩装置4包括反力梁41、伸缩调节杆42、把手43、螺母b44、轴承45。反力梁41采用型钢制作，截面尺寸比伸缩通道33内截面尺寸略小，反力梁41长度长于伸缩通道33长度；将轴承45的外圈焊接固定在反力梁41的一端，螺母b44焊接固定在轴承45的内圈中心位置，轴承45与反力梁41固定连接不可转动，由于螺母b44焊接固定在轴承45的内圈中心位置，所以螺母b44可沿轴承45转动；伸缩调节杆42采用带螺纹螺杆，尺寸与螺母a37和螺母b44配套使用，带螺纹螺杆长度根据需要伸缩的长度确定，其一端设有把手43。

如图1所示，工具式反力架3与伸缩装置4组装，临时固定轴承45的滚珠不让其内圈转动，其次旋转伸缩调节杆42，使其穿过螺母a37至螺母b44处，使其旋转伸缩调节杆42端部固定到螺母b44内，待反力梁41和伸缩调节杆42连接固定好后，解除轴承45的滚珠的限制措施，安装完成后，可通过旋转把手43，调节反力梁41的伸缩。

如图6和图7所示，标高限制器5包括挂套51、钢套管52、索链53、钢板起重钳54。挂套51采用方形钢或者厚钢板焊接成方钢制作而成，底部焊接钢套管52，索链53穿过钢套管52将钢板起重钳与挂套51连接在一起。

如图8和图14所示，工具式标高限制装置安装固定，将工具式反力架3安放在起始钢管桩2和辅助钢管桩1上并通过固定钳35固定。

如图9和图15所示，第一根钢板桩6插打前，调节伸缩装置4使得反力梁缩到伸缩通道33内，以不影响钢板桩6插打为准。

如图10和图16所示，第一根钢板桩6施打至指定标高后，旋转其中一个伸缩装置4的把手42使反力梁41伸出直至指定长度，将标高限制器5挂在反力梁41上，钢板起重钳54咬住第一根钢板桩后开始施工第二根钢板桩。

如图11和图17所示，第二根钢板桩施打至指定标高后，旋转另一个伸缩装置4的把手42使反力梁41伸出直至指定长度，将标高限制器5挂在反力梁41上，钢板起重钳54咬住第二根钢板桩，开始进行第三根钢板桩施打。

如图12和图18所示，第三根钢板桩施工打至指定标高后，旋转另一个伸缩装置4的把手42使反力梁41伸出直至指定长度，将标高限制器5挂在反力梁41上，钢板起重钳54咬住第三根钢板桩，开始进行第二根钢管桩施打，待第二根钢管桩施打完成后完成一个施工循环过程。

如图13和图19所示，第二根钢管桩施打完成后，松开钢板起重钳54的锁紧装置即可取下标高限制器5，然后调节伸缩装置4使反力梁41缩进伸缩通道33内，最后松开工具式反力架1底部的固定钳35即可拆下工具式反力架1以备下次使用，依次类推，交替施打后续钢板桩和钢管桩。将工具式反力架3安放在起始钢管桩2和第二根钢管桩7上并通过固定钳35固定。

上述钢管-钢板桩组合围护体系工具式标高限制装置的主要施工过程如下：

步骤一、工具式反力架制作：根据相邻钢板桩的轴线间距，设计制作工具式反力架3，纵梁31和横梁32采用型钢制作，并焊接成框架结构，纵梁31两端底部各设有固定钳35，固定方式采用焊接或者螺栓连接；伸缩通道33采用方型钢或者厚钢板焊接成方钢制作而成，封闭一端中心位置开孔焊接螺母a37，伸缩通道33两端底部位置焊接钢垫板34，钢垫板34钻设螺栓孔，根据钢板桩的轴线位置，采用螺栓36将伸缩通道33固定在纵梁31上。

步骤二、伸缩装置制作：反力梁41采用型钢制作，将轴承45的外圈焊接固定在反力梁41的一端，螺母b44焊接固定在轴承45的内圈中心位置，确保轴承45、反力梁41以及螺母b44在同一轴线上；伸缩调节杆42采用带螺纹螺杆，一端把手43。

步骤三、标高限制器制作：挂套51采用方形钢或者厚钢板焊接成方钢制作而成，底部焊接钢套管52，索链53穿过钢套管52将钢板起重钳与挂套51连接在一起。

步骤四、工具式标高限制装置组装：工具式反力架3、伸缩装置4以及标高限制器5制作完成后，首先将反力梁41安放到伸缩通道33直至最里面，临时固定轴承45的滚珠不让其内圈转动，其次旋转伸缩调节杆42，使其穿过螺母a37至螺母b44处，使其旋转伸缩调节杆42端部固定到螺母b44内，待反力梁41和伸缩调节杆42连接固定好后，解除轴承45的滚珠的限制措施。

步骤五、辅助钢管桩和起始钢管桩施打：测量放线完成后，开始施打起始钢管桩2，沿施打轴线的反方向打设辅助钢管桩1，辅助钢管桩1与起始钢管桩2的间距与设计要求的相邻钢管桩间距相同，施打完成后将工具式反力架3安放在起始钢管桩2和辅助钢管桩1上并通过固定钳35固定。

步骤六、钢板桩施打：第一根钢板桩6施打至指定标高后，旋转其中一个伸缩装置4的把手42使反力梁41伸出直至指定长度，将标高限制器5挂在反力梁41上，钢板起重钳54咬住第一根钢板桩后开始施工第二根钢板桩，第二根钢板桩施打至指定标高后，旋转另一个伸缩装置4的把手42使反力梁41伸出直至指定长度，将标高限制器5挂在反力梁41上，钢板起重钳54咬住第二根钢板桩，依次类推，直至相邻钢管桩间所有钢板桩6施打完成。

步骤七、第二根钢管桩施打：第二根钢管桩施打时，钢板桩会跟桩下沉，待标高限制器5的索链53被拉紧后，咬在钢板桩6的钢板起重钳54会锁死咬口，将钢板桩咬住，防止其跟桩下沉，待第二根钢管桩施打完成后完成一个施工循环过程。

步骤八、后续钢板桩及钢管桩施打：待第二根钢管桩施打至设计标高后，松开钢板起重钳54的锁紧装置即可取下标高限制器5，然后调节伸缩装置4使反力梁41缩进伸缩通道33内，最后松开工具式反力架1底部的固定钳35即可拆下工具式反力架1以备下次使用，依次类推，交替施打后续钢板桩和钢管桩。

以上结合实施例对本发明进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本发明的专利涵盖范围之内。