一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰及施工方法技术领域
本发明涉及围堰技术领域，具体来说，涉及一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰及
施工方法。
背景技术
目前传统的水中基坑开挖支护有钢套箱、钢吊箱、钢板桩围堰和钢管桩围堰，在深
水嵌岩的工程项目，一般采用双壁钢箱围堰，但是其缺点：1、必须先采取水下爆破开挖，再
下沉，这样加大了基坑开挖的工程量，同时工期不可控；2、围堰在基坑开挖完后，再分节制
作、下沉耗时长，工期长；3、使用的钢材量大。
因此，研制出一种可解决了水下爆破难且不可控的难题，同时又节约工期，减少成
本的围堰，便成为业内人士亟需解决的问题。
发明内容
本发明提出了一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰，克服了现有产品中上述方面的
不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰，包括封底混凝土、若干锁扣钢管桩、套接在锁扣钢
管桩下部的锚固桩以及内支撑，所述封底混凝土设置在基岩的顶部，所述锁扣钢管桩插接
在封底混凝土的边缘并依次首尾相接，所述锁扣钢管桩的底部与基岩的顶部平齐，所述锚
固桩由钢筋混凝土制成，且该锚固桩深入该基岩的内部；所述锁扣钢管桩包括钢管主体、连
接管和T形的连接件，所述钢管主体径向方向上的一侧焊接该连接管，且所述钢管主体径向
方向上的另一侧焊接该连接件，所述连接管的管壁沿轴向方向开设有可与该连接件相卡接
的缝隙；所述内支撑焊接在锁扣钢管桩所围成的区域内壁上，所述内支撑包括从上到下依
次设置的第一内支撑腰梁和若干第二内支撑腰梁，所述第一内支撑腰梁包括平行设置的两
根第一围檩以及均匀焊接在两第一围檩之间的若干第一撑杆，所述第二内支撑腰梁包括两
根第二围檩、若干第二撑杆、若干第三撑杆、两根第三围檩以及若干斜支撑，所述第二撑杆
焊接在两平行设置的第二围檩之间，所述第三撑杆与第二撑杆垂直设置，且该第三撑杆焊
接在两平行设置的第三围檩之间，所述斜支撑靠近该第二围檩与第三围檩的交线位置，所
述斜支撑的一端焊接在第二围檩上，且该斜支撑的另一端焊接在第三围檩上。
进一步地，所述连接件为工字钢。
进一步地，所述锚固桩套接在钢管主体下部。
进一步地，每根第一围檩、第二围檩和第三围檩均由两根H型钢焊接而成。
进一步地，所述封底混凝土的顶部设置有施工承台，所述施工承台底部设置有桩
基，所述桩基深入基岩的内部。
本发明还公开了一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰施工方法，包括以下步骤：
S1将钢管主体、连接管和连接件焊接完成制得锁扣钢管桩并检查；
S2测量放线定位后，将检查合格的锁扣钢管桩以首尾相接的方式依次插打在基岩顶
部，并使用锚固桩进行锚固；
S3在连接管的管腔中填沙，并压实；
S4将锁扣钢管与混凝土组合桩围堰内部的水抽出并安装内支撑；
S5封底混凝土封底及建造施工承台；
S6施工：
S7施工完毕后拆除该锁扣钢管与混凝土组合桩围堰。
进一步地，在S2中，测量放线定位后，进行桩基冲孔及锁扣钢管桩插打，并通过旋
挖钻机在已经插打好的钢管主体内进行引孔，引孔深度为钢管主体底标高下3.0m，引完一
个孔后随即浇筑钢筋砼。
本发明的有益效果为：采用锁扣钢管与混凝土组合桩围堰，可实现干挖作业，解决
了水下爆破开挖难，爆破开挖工程量不可控的难题；又解决了双壁钢围堰需分多节制作分
段下沉对质量及安全控制难度较大的问题。而且锁扣钢管与混凝土组合桩围堰相对双壁钢
围堰减少了用钢量，减少了水下爆破量，同时可以与桩基施工同步展开，减少了施工成本，
节约了施工工期。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所
需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施
例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获
得其他的附图。
图1是本发明实施例所述的锁扣钢管与混凝土组合桩围堰的正视图；
图2是根据图1所示的锁扣钢管与混凝土组合桩围堰的俯视图；
图3是根据图1所示的锁扣钢管桩的结构示意图；
图4是根据图1所示的锚固桩的结构示意图；
图5是本发明实施例所述的锁扣钢管与混凝土组合桩围堰施工方法的流程图。
图中：
1、基岩；2、锁扣钢管桩；3、锚固桩；4、连接管；5、连接件；6、第一内支撑腰梁；7、第二内
支撑腰梁；8、第一围檩；9、第一撑杆；10、第三撑杆；11、第三围檩；12、斜支撑；13、封底混凝
土；14、施工承台；15、桩基。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的
范围。
如图1-4所示，根据本发明实施例所述的一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰，包括
封底混凝土13、若干锁扣钢管桩2、套接在锁扣钢管桩2下部的锚固桩3以及内支撑，所述封
底混凝土13设置在基岩1的顶部，所述锁扣钢管桩2插接在封底混凝土13的边缘并依次首尾
相接，所述锁扣钢管桩2的底部与基岩1的顶部平齐，所述锚固桩3由钢筋混凝土制成，且该
锚固桩3深入该基岩1的内部；所述锁扣钢管桩2包括钢管主体、连接管4和T形的连接件5，所
述钢管主体径向方向上的一侧焊接该连接管4，且所述钢管主体径向方向上的另一侧焊接
该连接件5，所述连接管4的管壁沿轴向方向开设有可与该连接件5相卡接的缝隙；所述内支
撑焊接在锁扣钢管桩2所围成的区域内壁上，所述内支撑包括从上到下依次设置的第一内
支撑腰梁6和若干第二内支撑腰梁7，所述第一内支撑腰梁6包括平行设置的两根第一围檩8
以及均匀焊接在两第一围檩8之间的若干第一撑杆9，所述第二内支撑腰梁7包括两根第二
围檩、若干第二撑杆、若干第三撑杆10、两根第三围檩以及若干斜支撑11，所述第二撑杆焊
接在两平行设置的第二围檩之间，所述第三撑杆10与第二撑杆垂直设置，且该第三撑杆10
焊接在两平行设置的第三围檩11之间，所述斜支撑12靠近该第二围檩与第三围檩11的交线
位置，所述斜支撑12的一端焊接在第二围檩上，且该斜支撑12的另一端焊接在第三围檩11
上。
在本发明的一个具体实施例中，所述连接件5为工字钢。
在本发明的一个具体实施例中，所述锚固桩3套接在钢管主体下部。
在本发明的一个具体实施例中，每根第一围檩8、第二围檩和第三围檩11均由两根
H型钢焊接而成。
在本发明的一个具体实施例中，所述封底混凝土13的顶部设置有施工承台14，所
述施工承台14底部设置有桩基15，所述桩基15深入基岩1的内部。
如图5所示，根据本发明实施例所述的一种锁扣钢管与混凝土组合桩围堰施工方
法，包括以下步骤：
S1将钢管主体、连接管4和连接件5焊接完成制得锁扣钢管桩2并检查；
S2测量放线定位后，将检查合格的锁扣钢管桩2以首尾相接的方式依次插打在基岩1顶
部，并使用锚固桩3进行锚固；
S3在连接管4的管腔中填沙，并压实；
S4将锁扣钢管与混凝土组合桩围堰内部的水抽出并安装内支撑；
S5封底混凝土13封底及建造施工承台14；
S6施工：
S7施工完毕后拆除该锁扣钢管与混凝土组合桩围堰。
在本发明的一个具体实施例中，在S2中，测量放线定位后，进行桩基冲孔及锁扣钢
管桩插打，并通过旋挖钻机在已经插打好的钢管主体内进行引孔，引孔深度为钢管主体底
标高下3.0m，引完一个孔后随即浇筑钢筋砼。
为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述
技术方案进行详细说明。
锁扣钢管桩2的材质为q235，单根长度为16.6m，在加工时，首先，在定位胎具上将
φ720×10mm钢管主体和φ159×8mm连接管4以及Ⅰ18工字钢（连接件5）焊接成整体，钢管主
体与连接管4之间的焊缝处预先电焊φ6mm盘条以利焊接。然后，将连接管4的管壁沿轴向采
用自动切割机进行切缝，开口缝宽6±1mm，施工要求缝隙均匀顺直，并打磨平整，连接件5以
从上至下的方式插接入连接管4中，当多个锁扣钢管桩2连接在一起后通过在连接管4的管
腔中填沙来防止漏水。
锁扣钢管桩2下端置于基岩顶面。为保证覆盖层被冲刷后围堰的整体稳定，每根钢
管桩均设置钢筋混凝土锚固桩3，锚固桩3直径0.6m，嵌入基岩3m，并伸入钢管4.0m。围堰平
面尺寸63.48×23.86m，共设置四层内支撑（一层第一内支撑腰梁6以及3层第二内支撑腰梁
7）。围堰顶高程为+102.074m，围堰底高程为+85.474m。第一内支撑腰梁6 中的第一围檩8采
用2根H500×200的H型钢焊接而成，第一撑杆9均采用φ630×10mm钢管，第二内支撑腰梁7
中的第二围檩和第三围檩11均采用2根H800×300的H型钢焊接而成，斜支撑12和第二撑杆
采用φ720×10mm钢管，第三撑杆10采用φ630×10mm钢管，第一撑杆9和第二撑杆均位于同
一竖直平面上，为保证锁扣钢管桩2受力均匀，与围檩相接触的锁扣钢管桩2的四周需加焊
加劲板，围檩与锁扣钢管桩2之间的连接采用牛腿形式。
在施工时：
S2中的锁扣钢管桩2插打选择从上游围堰顺桥向中心处开始，然后依次向两边进行，最
后在下游角桩附近进行合拢。锁扣钢管桩2采用80t履带吊进行插桩、配备120KW的振动锤。
S2中在桩基冲孔（用于锚固桩基15）的同时，开始锁扣钢管桩2的插打，并通过旋挖
钻机在已经插打好的钢管主体内进行引孔，引孔直径为0.6m，引孔深度为钢管主体底标高
下3.0m，引完一个孔后随即浇筑钢筋砼（锚固桩3），混凝土灌注采用水下导管灌注施工。钢
筋砼顶面高出锁扣钢管桩2底面4 m，钢管主体在施工承台14的底面以下浇筑强度C30的砼。
S3中填沙用于保证整体的密闭性，防止河水渗漏至围堰内。
S4中内支撑在锁扣钢管桩2插打施工的同时在场地进行预制，待安装时直接吊放
到位。围檩在吊装前首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢牛腿，然后吊围
檩就位。由于部分锁扣钢管桩2内侧与围檩之间存在空隙，将有空隙的锁扣钢管桩2用短型
钢支撑在围檩上并焊接固定，尤其注意围堰四角位置以及围檩整体的固定。并按照设计要
求安装内支撑，对围檩和短型钢的支撑接头位置用三角加劲板焊接，同时加强焊缝质量检
查，形成稳定的内支撑结构。
S8中在施工完成后拆除内支撑时，在围堰与施工承台14的细缝之间填满砂砾，高
度高出施工承台14约50cm，拆除最下方的第二内支撑腰梁7及施工主塔。当围堰中的结构物
全部拆除完成后，再拆除剩余的内支撑。待围堰内支撑拆除完成后，逐根拆除锁扣钢管桩2，
此时需派潜水员潜入水中切割，切割前上端必须用吊车扣挂稳妥方可进行水下切割作业。
施工过程中必须逐根拆除，避免脱落对作业人员造成伤害。
综上所述，借助本发明的上述技术方案，采用锁扣钢管与混凝土组合桩围堰，可实
现干挖作业，解决了水下爆破开挖难，爆破开挖工程量不可控的难题；又解决了双壁钢围堰
需分多节制作分段下沉对质量及安全控制难度较大的问题。而且锁扣钢管与混凝土组合桩
围堰相对双壁钢围堰减少了用钢量，减少了水下爆破量，同时可以与桩基施工同步展开，减
少了施工成本，节约了施工工期。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种
形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技
术方案，均落在本发明的保护范围之内。