一种钢管桩与钢板桩锁扣连接定位检测结构及施工工艺的制作方法

本发明涉及港口与航道工程桩基施工，具体为一种钢管桩与钢板桩锁扣连接定位检测结构及施工工艺。

背景技术：

1、在港口码头、船坞、围堰等工程中，常采用大直径钢管桩通过预先在其侧壁焊接的锁扣与钢板桩拼接形成管板组合桩挡墙结构，该结构将钢管桩承载力高、水平抗弯能力强的特点与钢板桩挡土隔水性能好、采购成本低廉的优点相结合，在技术性和经济性方面均存在优势，同时也能适应码头结构向大型化、深水化的发展需求，施工时通常先沉设钢管桩，再沿钢管桩上的锁扣通道穿插沉设钢板桩，形成连续挡墙，管桩先行约15根成段沉设后，板桩沿锁扣协同穿插沉设。

2、在沥青砂—泥岩复合地层等复杂地质条件下，沉桩过程中钢板桩可能偏离锁扣轨道，导致脱扣、锁扣连续性中断，严重影响挡墙整体性和止水效果。传统锁扣连接质量控制主要依赖施工人员目视检查和沉桩贯入度异常判断，然而，当锁扣位于水下或泥面以下，施工人员无法直接目视检查锁扣的咬合状态，传统上依赖沉桩贯入度异常判断锁扣连接质量，但贯入度变化受地层条件、锤击能量、桩身倾斜等多种因素影响，无法准确区分锁扣脱扣与其他原因导致的贯入异常，判断结果的可靠性不足；现有技术缺乏定量化的锁扣连续性检测手段和过程记录机制，发现脱扣时往往已造成锁扣损坏或桩位偏移，补救困难，无法为施工质量验收提供可追溯的数据支撑。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种钢管桩与钢板桩锁扣连接定位检测结构及施工工艺，解决了上述背景中提到现有技术缺乏针对钢管桩与钢板桩之间锁扣连接连续性的实时、可靠、可追溯检测手段，导致在复杂地质条件下沉桩施工时钢板桩脱扣无法被及时发现的问题。

2、本发明提供如下技术方案：一种钢管桩与钢板桩锁扣连接定位检测结构及施工工艺，包括：

3、两个锁扣条，设置于钢管桩上，用于提供钢板桩锁扣端穿插的通道；

4、钢套管，设置于所述锁扣条的外壁，位于锁扣条的通道外侧，所述钢套管形成传感器安装腔体；

5、脱扣传感器，设置于所述锁扣条外侧，位于所述钢套管端口处，所述脱扣传感器的信号线缆穿入所述钢套管内并沿钢管桩外壁引至桩顶；

6、信号采集装置，设置于所述钢管桩上，通过所述信号线缆与所述脱扣传感器连接，用于接收并记录所述脱扣传感器输出的状态信号

7、保护筋，设置于所述钢套管下方，沿所述锁扣条轴向布置。

8、优选的，所述钢套管焊接于所述锁扣条下部外壁，所述钢套管的内径为直径50mm，长度为200mm，壁厚为5mm，所述钢套管与所述锁扣条外壁之间采用角焊缝连接。

9、优选的，所述脱扣传感器为剪切式传感器，所述脱扣传感器输出的状态信号包括正常状态信号、剪断状态信号和短路状态信号。

10、优选的，所述保护筋为直径16mm圆钢，所述保护筋沿所述锁扣条轴向布置，所述保护筋与所述锁扣条外壁之间采用角焊缝连接，每段焊缝长度为10cm。

11、优选的，两个锁扣条对称设置在钢管桩的两侧；

12、所述锁扣条底部设置有封板，所述封板密封所述锁扣条的底部开口；

13、所述锁扣条上安装有圆钢导头，所述圆钢导头为直径25mm、长度10cm的圆钢，所述圆钢导头焊接于所述脱扣传感器端口。

14、一种钢管桩与钢板桩锁扣连接定位检测结构的施工工艺，包括以下步骤：

15、步骤s1，传感器安装位置确定：钢管桩上安装两个锁扣条，用于提供钢板桩锁扣端穿插的通道，在钢管桩的锁扣条上分别确定脱扣传感器、钢套管焊接位置以及保护筋安装位置，脱扣传感器安装位置距所述锁扣条底部0.5m；

16、步骤s2，钢套管焊接安装：在锁扣条下部外壁的标记位置焊接钢套管，检查钢套管的密封性；

17、步骤s3，保护筋焊接：在钢套管下方焊接保护筋，保护筋沿锁扣条轴向布置，焊接采用角焊缝，相邻焊接位置间隔100cm，且每段焊缝长度10cm，焊脚≥2mm；

18、步骤s4，脱扣传感器安装与固定：将脱扣传感器安装于锁扣条外侧的钢套管端口处，将脱扣传感器的信号线缆穿入钢套管内并引至桩顶，将信号线缆与信号采集装置连接；

19、步骤s5，圆钢导头及封板安装：在锁扣条上安装圆钢导头，圆钢导头位于脱扣传感器的一侧，防止沉桩过程中土体进入锁扣条损坏传感器头，封板安装至锁扣条的底端；

20、步骤s6，第一阶段检查通电测试：对脱扣传感器进行通电测试，通过信号采集装置确认脱扣传感器输出正常状态信号后，将钢管桩起吊沉设；

21、步骤s7，管桩沉设与第二阶段检查：将钢管桩沉设至设计标高后，通过信号采集装置读取脱扣传感器的状态信号；

22、步骤s8，板桩沉设与第三阶段检查：将钢板桩沿锁扣条的通道穿插沉设，当钢板桩底端接近脱扣传感器的安装高程时，通过信号采集装置开始实时监测脱扣传感器的状态信号变化；

23、步骤s9，数据记录与归档：通过信号采集装置记录并归档脱扣传感器在施工全过程中的状态信号。

24、优选的，所述步骤s2中，焊接所述钢套管之前，先清理所述锁扣条外壁焊接区域的油污和氧化层，再将所述钢套管点焊固定后检查位置，然后进行焊接。

25、优选的，所述步骤s6中，若所述脱扣传感器输出正常状态信号，确认合格后方可将所述钢管桩起吊沉设；若所述脱扣传感器未输出正常状态信号，排除故障后重新测试。

26、优选的，所述步骤s7中，若所述脱扣传感器输出正常状态信号，表明所述脱扣传感器完好且所述锁扣条的通道正常，可进行钢板桩沉设；

27、若所述脱扣传感器输出剪断状态信号或短路状态信号，排查原因并采取补救措施。

28、优选的，所述步骤s8中，当所述钢板桩通过所述脱扣传感器的安装高程时：

29、若所述脱扣传感器的状态信号由正常状态信号变为剪断状态信号，表明所述钢板桩的锁扣端到达所述脱扣传感器的安装位置且锁扣未脱开；

30、若所述脱扣传感器的状态信号保持正常状态信号，表明所述钢板桩的锁扣端未到达所述脱扣传感器的安装位置且锁扣脱开；

31、若所述脱扣传感器的状态信号变为短路状态信号，结合其他检测手段综合判断后采取措施。

32、与现有技术对比，本发明具备以下有益效果：

33、1、本发明，通过采用安装于锁扣条外侧的脱扣传感器直接感知钢板桩锁扣端的通过状态，脱扣传感器被剪断与否直接判定锁扣是否实际咬合，不依赖水下目视，不受地层条件、锤击能量、桩身倾斜等干扰因素影响，检测结果准确可靠，解决了传统检测手段不可视且贯入度难以判断的问题。

34、2、本发明，通过设置脱扣传感器和信号采集装置，信号采集装置实时接收并记录脱扣传感器在施工全过程中的状态信号，当钢板桩锁扣端正常通过传感器安装高程时，剪切式传感器被剪断，状态信号由正常状态信号切换为剪断状态信号，表明锁扣连续性良好；若钢板桩偏离锁扣轨道发生脱扣，传感器未被剪断，状态信号保持正常状态信号，表明锁扣连续性中断；若线路因水浸或机械损伤短路，状态信号变为短路状态信号，提示检查线路。上述信号实时传输至信号采集装置并自动存储，实现施工过程的定量化、实时化、可追溯检测，为施工质量验收提供客观的数据支撑。

35、3、本发明，通过设置钢套管、保护筋和圆钢导头，构成三重防护体系：钢套管焊接于锁扣条下部外壁，形成信号线缆保护通道，保护筋焊接于钢套管下方，沿锁扣条轴向布置，在钢套管下方形成物理屏障，防止打桩过程中导向架滚轮直接撞击或刮擦钢套管，圆钢导头焊接于脱扣传感器一侧，防止土壤在沉桩过程中挤压并损坏脱扣传感器暴露部位，三者从协同作用，防止脱扣传感器在沉桩强烈振动和挤土条件下损坏。