一种锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法与流程

本发明涉及铁路桥梁水中基础施工技术领域，特别涉及一种锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法。

背景技术：

随着我国国民经济的快速发展，加大了交通体系的建设，四纵八横的交通网路已初步形成，如何穿越高山，峡谷或河流的问题不可避免的出现，因此努力创新桥梁水中基础施工技术，显得尤其重要。目前桥梁水中基础主要采用围堰结构形式施工，其中锁扣钢管桩围堰是近年来比较先进的围堰施工技术，其结构简单，操作性强，得到了广泛应用。锁扣钢管桩由如图1所示的钢管50、c型钢60、t型钢80构成，在钢管桩施工过程中，不可避免的会有泥沙或者其他杂物进入打设的孔内，为了保证施工的顺利，我们必须要将孔内的杂物清出。在锁扣钢管桩中填充止水材料前，需要清理钢管桩锁扣70内砂层至设计标高，如果清理后没有达到设计标高，可能会导致漏水现象，从而导致基础工程延期。目前钢管桩锁扣70清孔采用的方式一般为人工清孔，通过手工一点一点将锁扣内的砂子和水清理出来直至设计标高，这种清孔方式工作效率低，清孔效果不理想，而且在清孔过程中，由于作业人员站立在锁扣旁边，还存在一定的安全隐患。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的钢管桩锁扣渣滓人工清孔工作效率低，提供一种采用机械装置的高效锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法，采用清孔装置进行清孔，所述清孔装置包括出砂管，以及与所述出砂管侧壁连通的连接管，所述出砂管包括位于上部的第一端和位于下部的第二端，所述连接管包括与所述出砂管侧壁连通的第三端和用于与进气管相连通的第四端；所述清孔方法包括以下步骤：

步骤一：将所述清孔装置的连接管的第四端连接进气管，将所述进气管连通气源装置；

步骤二：将所述排砂管设置在钢管桩锁扣内；

步骤三：将出砂管的第二端设置在所述钢管桩锁扣内的砂层内，并将所述第二端插入砂层表面以下200-550mm的深度；

步骤四：开启所述气源装置，压缩空气通过所述进气管输送到所述连接管，再输送到所述出砂管的所述第二端，最后将所述第二端砂层的渣滓吹起，和砂层上的水混合成易于抽出的渣滓和水的混合体，将所述混合体从所述第二端输送到第一端，通过排砂管排出；

步骤五：当所述第二端所处的砂层清理完毕后，即当所述第二端露出砂层表面时，将所述第二端插入砂层表面以下，再次重复步骤三到五进行清砂，直至所述钢管桩锁扣内砂层渣滓清至设计标高时，关闭所述气源装置，通过吊环将出砂管取出，清孔完成。

其中，第二端插入砂层的最优深度为500mm，连接管和所述第二端的最优距离为30mm；由于第二端为带有斜边/弧边的砂层插入口，即端面不与水平面平齐，这里连接管和第二端的距离中的第二端指的是工作状态下第二端的最高点。

另外，渣滓指砂子、泥沙和其他如石头树叶等所有尺寸小于出砂管直径的杂质；

弧边可以是外凸的弧边也可以是内凹的弧边。

本发明通过吊环将出砂管设置在钢管桩锁扣内，通过出砂管的砂层插入口插入砂层200-550mm处，通过连接管连接出砂管和气源，将压缩空气从连接管输送到出砂管的第二端，并把第二端砂层的渣滓吹起，和砂层上的水混合成易于抽出的渣滓和水的混合体，进而将所述混合体从所述第二端输送到第一端，通过排砂管排出，当所述第二端所处的砂层渣滓清理完毕后，继续下放出砂管，将第二端设置在砂层200-550mm处进行清孔，直至所述钢管桩锁扣内砂层渣滓清至设计标高时，清孔结束；相对于传统人工清孔方法，这种机械清孔方法提升了清孔质量和清孔速度，同时加强了安全系数，避免了因作业人员站立在锁扣旁清孔带来的安全问题。

优选的，所述清孔方法还包括：在抽砂过程中重复锤击出砂管，避免因石头或砂子堆积管内，导致所述出砂管或排砂管堵塞。

优选的，所述排砂管和所述出砂管之间呈60度到120度的夹角。

其中，排砂管和出砂管最优夹角为90度。

优选的，所述连接管和所述出砂管之间呈15度到21度的夹角。

其中，出砂管和连接管之间最优夹角为18度。

优选的，所述还包括吊环，所述吊环设置在所述出砂管的管外壁上。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明通过吊环将出砂管设置在钢管桩锁扣内，通过出砂管的砂层插入口插入砂层200-550mm处，通过连接管连接出砂管和气源，将压缩空气从连接管输送到出砂管的第二端，并把第二端砂层的渣滓吹起，和砂层上的水混合成易于抽出的渣滓和水的混合体，进而将所述混合体从所述第二端输送到第一端，通过排砂管排出，当所述第二端所处的砂层渣滓清理完毕后，继续下放将第二端设置在砂层200-550mm处进行清孔，直至所述钢管桩锁扣内砂层渣滓清至设计标高时，清孔结束；相对于传统人工清孔方法，这种机械清孔方法提升了清孔质量和清孔速度，同时加强了安全系数，避免了因作业人员站立在锁扣旁清孔带来的安全问题。

附图说明：

图1是钢管桩锁扣的结构示意图；

图2是锁扣钢管桩围堰锁扣清孔所使用的装置和钢管桩锁扣的结构示意图；

图3是吊环和出砂管的结构示意图；

图4是第二端带斜边的出砂管结构示意图；

图5是第二端带内凹弧边的出砂管结构示意图。

图中标记：1-第一端，2-第二端，3-第三端，4-第四端，5-砂层，6-水，7-吊环，10-出砂管，20-连接管，30-排砂管，40-进气管，50-钢管，60-c型钢，70-钢管桩锁扣，80-t型钢。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

具体的实施例如下，如图1所示，钢管桩锁扣70的结构示意图，锁扣钢管桩由钢管50、c型钢60和t型钢80构成，钢管桩锁扣70由第一个钢管桩右端的c型钢60和第二个钢管桩左端的t型钢80组成。在钢管桩施工过程中，不可避免的会有泥沙或者其他杂物进入打设的孔内，即钢管孔和钢管桩锁扣70孔内。

如图2所示，锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法所使用的装置和钢管桩锁扣70的结构示意图，包括出砂管10和连接管20，所述出砂管10包括第一端1和第二端2，所述连接管20包括第三端3和第四端4，所述第一端1用于排砂，所述第二端2设置在砂层5内，所述第三端3设置在所述出砂管10的侧壁上并与出砂管10的内部相通，所述第四端4通过所述进气管40连接有气源机构，所述气源机构用于将所述第二端2砂层5内的渣滓吹起并通过水6输送到所述第一端1。

一种锁扣钢管桩围堰锁扣清孔方法，采用清孔装置进行清孔，所述清孔装置包括出砂管10，以及与所述出砂管10侧壁连通的连接管20，所述出砂管10包括位于上部的第一端1和位于下部的第二端2，所述连接管20包括与所述出砂管10侧壁连通的第三端3和用于与进气管40相连通的第四端4；所述清孔方法包括以下步骤：

步骤一：将所述清孔装置的连接管20的第四端4连接进气管40，将所述进气管40连通气源装置；

步骤二：将所述排砂管30设置在钢管桩锁扣70内；

步骤三：将出砂管10的第二端2设置在所述钢管桩锁扣70内的砂层5内，并将所述第二端2插入砂层5表面以下200-550mm的深度；

步骤四：开启所述气源装置，压缩空气通过所述进气管40输送到所述连接管20，再输送到所述出砂管10的所述第二端2，最后将所述第二端2砂层5的渣滓吹起，和砂层5上的水6混合成易于抽出的渣滓和水6的混合体，将所述混合体从所述第二端2输送到第一端1，通过排砂管30排出；

步骤五：当所述第二端2所处的砂层5清理完毕后，即当所述第二端2露出砂层5表面时，将所述第二端2插入砂层5表面以下，再次重复步骤三到五进行清砂，直至所述钢管桩锁扣70内砂层5渣滓清至设计标高时，关闭所述气源装置，通过吊环7将出砂管10取出，清孔完成。

其中，第二端2插入砂层5的最优深度为500mm，连接管20和所述第二端2的最优距离为30mm；由于第二端2为带有斜边/弧边的砂层5插入口，即端面不与水平面平齐，这里连接管20和第二端2的距离中的第二端2指的是工作状态下第二端2的最高点。

另外，渣滓指砂子、泥沙和其他如石头树叶等所有尺寸小于出砂管10直径的杂质；

气源装置包括空压机；

弧边可以是外凸的弧边也可以是内凹的弧边；

出砂管10采用d50无缝钢管，所述连接管20采用d20无缝钢管。

清孔方法还包括：在抽砂过程中需不断锤击出砂管10，避免因石头或砂子堆积管内，导致所述出砂管10或排砂管30堵塞。

排砂管30和所述出砂管10之间呈60度到120度；其中，排砂管30和出砂管10最优夹角为90度。

出砂管10是一根直管，需要连接排砂管30来引导排砂的方向和位置，排砂管30和出砂管10夹角为90度时可以较为方便的排砂。

连接管20和所述出砂管10之间呈15度到21度；其中，出砂管10和连接管20之间最优夹角为18度。

由于连接管20和出砂管10之间呈15到21度，连接管20的长度不宜过长，否则会导致清孔装置过大，无法进入钢管桩锁扣70内清孔，连接管20的长度为300到400mm，进气管40采用软管，补充软的进气管40作为气源装置和连接管20之间的压缩气体运输管。

如图3所示，吊环7和出砂管10的结构示意图，清孔方法步骤中的吊环7设置在出砂管10的外管壁上，具体位置为吊环7轴心距离第一端1面0到200mm处，通过如图3所示的吊环7可以实现以下动作：将出砂管10设置在钢管桩锁扣70内、后续的边抽边下放出砂管10的下放动作、达到设计标高后出砂管10的取出动作和其他需要吊环7的动作。

如图4所示，第二端2为带斜边的出砂管10结构示意图，为了方便理解出砂管10的结构，将出砂管10放大两倍；

其中，第二端2可以是斜边，便于所述第二端2插入砂层5内。

这个斜边可以是如图4所示的一边的斜边，也可以是以出砂管10为中心线对称设置的两个斜边，也可以是不以出砂管10为中心线对称设置的两个斜边。

所述斜边与水平面的夹角为30到60度。

如图5所示，第二端2为带内凹弧边的出砂管10结构示意图，为了方便理解出砂管10的结构，将出砂管10放大两倍；

第二端2也可以为内凹的弧边，便于所述第二端2插入砂层5内。

这个内凹弧边可以是如图5所示的一边的内凹弧边，也可以是以出砂管10为中心线对称设置的两个内凹弧边，也可以是不以出砂管10为中心线对称设置的两个内凹弧边。

同时，与所述内凹弧边相对应的外凸弧边也应当是本申请的保护范围之内。

第二端2为斜边/内凹弧边/外凸弧边，第三端3设置在距离所述第二端2端部20到40mm处；由于第二端2为斜边/内凹弧边/外凸弧边的砂层5插入口，即端面不与水平面平齐，这里连接管20和第二端2的距离中的第二端2指的是垂直状态下第二端2的最高点；垂直状态指的是出砂管10与水平面垂直的状态。