專利名稱：空腹封閉式鋼沉箱圍堰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于深水橋梁建筑，具體涉及一種封閉式圍堰。
背景技術(shù)：
橋梁深水基礎(chǔ)及墩臺的施工，主要困難在于防水、防土，有時還要防沖刷、滑坡等 等。使用圍堰配合施工的目的，就是在圍堰內(nèi)施工基礎(chǔ)及墩臺時，使圍堰外的水和土不至于 大量涌進圍堰內(nèi)，而待基礎(chǔ)、墩臺施工出水面后，即可將其拆除，以免堵塞水流或航道，所以 它是一種施工用臨時結(jié)構(gòu)。顯然，在水深流急的江河或潮涌浪高的近、淺海中采用圍堰法施工橋梁深水基礎(chǔ) 及墩臺時，由于橋址區(qū)的水文、地質(zhì)、氣象、航道以及施工要求等條件的不同，不可能有一種 適合于所有橋梁深水基礎(chǔ)修建的圍堰結(jié)構(gòu)形式和施工方法。現(xiàn)在施工中常見的圍堰有拉森 鋼板止水圍堰、鋼護筒小圍堰等。其中，拉森鋼板樁止水圍堰進行橋梁樁基加固的施工，即在待加固樁基的承臺四 周將單根的拉森鋼板樁通過機械助沉到設(shè)計位置，安裝內(nèi)圍檁、內(nèi)支撐，并連接成整體，從 而使鋼板樁及圍檁、支撐組成一個具有相當剛度和強大承載能力、且密不透水的敞口箱體， 將外部水源切斷，實現(xiàn)干施工加固橋梁樁基的目的。拉森鋼板樁止水圍堰的缺點是1.當 橋下施工高度不足的時候，拉森鋼板樁無法直立；2.加工周期長；3.需使用大量的拉森鋼 板樁、型鋼、支撐鋼管，材料使用量和運輸都很大；且拉森鋼管樁的打、拔需使用大噸位的浮 吊、駁船，機械設(shè)備投入大；施工成本高。采用鋼護筒小圍堰進行橋梁樁基加固的施工，即在帶加固樁基外(承臺以下)埋 設(shè)鋼護筒至設(shè)計位置，在潮水退卻的情況下進行施工作業(yè)。鋼護筒小圍堰存在以下缺點 1.鋼護筒小圍堰法橋梁樁基加固施工屬乘潮施工作業(yè)，在某些地區(qū)，入?？诔毕卣鳛橐?guī) 則半日潮，呈往復(fù)流；每月兩次大潮，歷時3天左右。每月大潮時潮水水位較低，可采用鋼 護筒小圍堰進行樁基加固作業(yè)；其他時間潮水水位較高，無法作業(yè)；故鋼護筒小圍堰法樁 基加固施工周期短，根本無法按計劃工期完成施工；2.施工時如潮水流速快，施工人員不 能及時撤出圍堰的話，存在安全隱患；3.鋼護筒小圍堰堰底不封閉，鋼護筒小圍堰內(nèi)滲流 很大，無法將圍堰內(nèi)的水抽凈，施工難度很大。而且無法開挖助沉至設(shè)計要求的樁基加固深 度，也無法摸清待加固樁基的下部情況，不能徹底的對樁基進行加固。在有些施工場合中，需加固的橋梁基礎(chǔ)全部位于甌江?？诤Ｋ?，水深且水面 寬度大；潮汐為規(guī)則半日潮、呈往復(fù)流的特征；潮水落差高；水流受潮汐影響，流速高。且需 要進行加固處理的橋墩比較多，加固施工圍護需多次周轉(zhuǎn)使用。拉森鋼板樁圍堰、鋼護筒小 圍堰、還有雙壁鋼套箱圍堰等不適宜與這種施工場合。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的圍堰設(shè)備投入大、施工成本高，提供一種 設(shè)備投入小、施工成本低的空腹封閉式鋼沉箱圍堰。[0008]一種空腹封閉式鋼沉箱圍堰，包括空腹沉箱和高壓旋噴樁組成的封閉止水帷幕， 封閉止水帷幕一端設(shè)置在空腹沉箱內(nèi)側(cè)，另一端插入灘涂中，封閉止水帷幕內(nèi)設(shè)有壓密注 漿封底，空腹沉箱上方設(shè)有反壓橫梁。上述空腹沉箱包括沉箱箱體，沉箱箱體下設(shè)有下止水鋼板，沉箱箱體上設(shè)有上止 水擋墻，沉箱箱體內(nèi)設(shè)有連通閥門，沉箱頂部設(shè)有排氣閥門，沉箱箱體上設(shè)有進出水口?？崭钩料渖戏皆O(shè)有分配梁。上述空腹沉箱箱體由四個長方體箱子組成，在空腹沉箱箱體的一個對角線方向， 相鄰兩個長方體箱子之間通過螺栓相連后再焊接連接，在空腹沉箱箱體的另一個對角線方 向，相鄰兩個長方體箱子之間通過螺栓相連并且連接位置設(shè)有止水條。本的橋梁樁基加固施工技術(shù)是采用鋼結(jié)構(gòu)沉箱結(jié)合基坑處理的方法進行樁基加 固施工。空腹封閉式沉箱采用4個鋼結(jié)構(gòu)箱體組拼而成，自重138t ；空腹時整體沉箱的浮力 達到360t ；沉箱空腹時浮起，利用兩艘120t動力拖船在平潮時將沉箱拖到待加固橋墩位， 圍待加固橋墩四周將4個箱體組合成一個整體，均勻注水下沉；落潮過程中，注水沉箱吃水 線降低，浮力減小，沉箱下插板隨潮水下落而插入灘涂；沉箱坐正后，在箱體內(nèi)側(cè)周圈采用 高壓旋噴樁，作為箱底止水帷幕作用；坑底在避讓工程樁的前提下做兩漿(水玻璃、水泥) 壓密注漿封底，以處治圍堰內(nèi)坑底隆起、滲流、管涌；從而使沉箱+高壓旋噴樁+壓密注漿封 底組成一個具有相當剛度和承壓能力且密不透水的敞口箱體，將外部水源切斷，實現(xiàn)干施 工橋梁樁基加固的目的。本實用新型既能反復(fù)拆裝、周轉(zhuǎn)使用，不僅可以一次解決樁基存在 的問題，而且所用材料成本最低，滿足工期要求，且安全有保障；又能適用于絕大多數(shù)橋梁 深水基礎(chǔ)及墩臺施工需求。如下表所示，本實用新型與鋼板樁圍堰方案、雙壁鋼套箱圍堰方 案相比，施工成本低、設(shè)備投入小。
方案比較空腹封閉式鋼沉箱圍堰拉森鋼板樁圍堰雙壁鋼套箱圍堰設(shè)備投入共需投入3套空 腹封閉式沉箱共需投入6套鋼板 樁大圍堰、共需投入28套雙 壁鋼套箱圍堰施工成本用鋼384噸，623萬用鋼量643噸， 997萬用鋼量2240t， 3512 萬施工工期135天180天120天安全問題有保障有保障有保障

圖1是本實用新型的剖視示意4[0015]圖2是圖1的俯視示意圖；圖3是圖2中空腹沉箱的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3中上止水擋板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是圖4中B-B剖面示意圖；圖6是本實用新型工藝流程圖。
具體實施方式
如圖1 3所示，本實用新型包括空腹沉箱2和高壓旋噴樁1組成的封閉止水帷 幕，封閉止水帷幕一端設(shè)置在空腹沉箱2內(nèi)側(cè)，另一端插入灘涂中，封閉止水帷幕內(nèi)設(shè)有壓 密注漿封底3，空腹沉箱2上方設(shè)有反壓橫梁8。所述空腹沉箱2包括沉箱箱體4，沉箱箱體4下設(shè)有下止水鋼板5，沉箱箱體4上 設(shè)有上止水擋墻6，沉箱箱體4內(nèi)設(shè)有連通閥門，沉箱頂部設(shè)有排氣閥門，沉箱箱體4上設(shè)有 進出水口 7?？崭钩料?上方設(shè)有分配梁9。所述空腹沉箱箱體4由四個長方體箱子組成，在空腹沉箱箱體4的一個對角線方 向，相鄰兩個長方體箱子之間通過螺栓相連后再焊接連接，在空腹沉箱箱體4的另一個對 角線方向，相鄰兩個長方體箱子之間通過螺栓相連并且連接位置設(shè)有止水條。本實用新型工藝流程圖如圖6所示，主要操作要點如下1、鋼沉箱的制作1)沉箱制作在廠家進行，先按照設(shè)計圖紙下料。沉箱箱體所用連通閥門設(shè)置在 箱體內(nèi)，連通閥門要采取防漏水處理，連通閥門設(shè)置在離沉箱底80cm以上。箱體之間連接 處要焊接牢固，拆除的位置要設(shè)置止水帶，止水帶用螺絲固定在箱體上，做到不能因擠壓損 壞。2)箱體頂要預(yù)留安裝擋水板的小槽鋼，擋水板的重心與箱體重心基本在上下一條 線上，位于形心，并用25#工字鋼在重心加強，承受反壓系統(tǒng)的力。3)如圖4和圖5所示，上止水擋墻擋水鋼板，擋水板鋼板厚度8mm，擋水鋼板之間 焊接形成整體，板后設(shè)置角鋼加固，防止變形，角鋼水平布置，間距30cm，角鋼L50X5。擋水 板高度5m，需滿足箱體就位時的最高潮水位。4)箱體5m擋水板背肋采用角鋼骨架加固，間距70cm，并用通長角鋼連接成一體， 增加背肋穩(wěn)定性。擋水板按照箱體做拼縫，拼縫間粘貼橡皮墊，并用普通螺栓連接固定。2、箱體浮移就位1)鋼沉箱就位前，采用挖泥船在墩位處進行挖泥、整平，原承臺周邊的灘涂要基本 在一個水平面上，以保證鋼套箱著床豎直，確保箱底下插鋼板能全部插入土中。2)沉箱拖移時間控制在漲潮基本結(jié)束前的一個小時，同時基本拆除沉箱之間(對 角)的連接螺栓，留下的螺栓不要超過設(shè)計的30%，便于靠近墩臺后及時分解沉箱，為就位 二次組合留下時間。3)分解后要將沉箱及時按照方位就位。4)分解并靠近墩臺的沉箱用尼龍繩拉緊，防止落潮時沉箱漂移。5)等到所有箱體的連接螺栓連接牢固并加強后將沉箱注水下沉。下沉前應(yīng)該將排氣閥門打開。6)鋼沉箱底部下插鋼板接近河床時，放慢下沉速度，箱體就位后打開連通箱體內(nèi) 外的連通閥門，在施工高壓旋噴樁前，要保持圍堰內(nèi)外水面基本持平。3、反壓梁施工當沉箱下沉就位后，開始反壓梁的施工，加載鋼梁前先對沉箱箱體進行加固，使浮 力均勻傳遞到箱體，采用的鋼梁為H40型鋼，共計4根，單根長度12m，鋼梁順橋向反壓沉箱。 鋼梁與承臺之間用小槽鋼或枕木頂住，之間的孔隙用三角木楔塞緊。注意到每次潮水起落 后需要檢查沉箱是否下沉，并及時用木塞塞緊反壓梁與箱體之間的空隙。4、箱底止水帷幕和壓密封底4. 1止水帷幕止水帷幕由高壓旋噴樁1組成，高壓旋噴樁平均樁徑為Cp900mm、樁間距700mm， 長度700cm。高壓旋噴鉆機采用XPZ-50型單管高壓旋噴樁，BWT100/30高壓注漿泵機，當鉆 機鉆到設(shè)計標高后，用高壓旋噴機把安有水平噴嘴的注漿管下到孔底，利用高壓設(shè)備使噴 嘴以24Mpa的壓力把漿液噴射出去，沖擊切割土體，并與土體攪拌混合，隨著注漿管的旋轉(zhuǎn) 和提升而形成圓柱樁體，漿與土體經(jīng)過一系列的物理化學(xué)反應(yīng)，固結(jié)成樁，從而達到支護、 止水的作用。4. 2壓密封底壓密注漿采用雙重管壓密注漿。注漿孔的間距為1.5m。采用的鉆探設(shè)備為XY_1 型鉆機，鉆孔直徑110mm，孔深為4. 00m，進入樁基處理面下1. 5m。注漿液采用425#硅酸鹽 水泥，水灰比為1 1 0. 5 1。注漿設(shè)備采用HB80/10型泵，注漿壓力0. 3 l.OMPa， 在注漿初期水灰比采用1 1，若“吃漿”均勻，可增大水灰比的濃度，直至0.5 1。當注 漿壓力達1. OMPa，并不“吃漿”，應(yīng)停止注漿。兩個迎水面的方向，壓密注漿要特別加強，防 止潮水沖刷。其施工流程是放孔一鉆孔一注漿液制備一注漿一觀測。5、沉箱圍堰外拋填護腳潮水流速高，容易對箱底形成沖刷，導(dǎo)致箱底出現(xiàn)脫空；在沉箱下沉到位后，在圍 堰內(nèi)抽水、開挖前還需要對鋼沉箱圍堰進行外圍的拋填護腳，防止潮水反復(fù)沖刷圍堰周邊 土體。在鋼沉箱圍堰外側(cè)四周均勻?qū)ΨQ拋填沙袋，拋填范圍為箱體外1. 5m范圍內(nèi)，拋填 高度不小于1. 5m ；拋填施工必須在鋼沉箱圍堰內(nèi)抽水、開挖以前進行。本圍堰在橋梁深水基礎(chǔ)加固施工中，是一種既能安全作業(yè)，又能反復(fù)拆裝、周轉(zhuǎn)循 環(huán)使用；且適用于大多數(shù)橋梁深水基礎(chǔ)施工需求的新型圍堰結(jié)構(gòu)，在國內(nèi)尚屬首例。與國內(nèi) 部分工程應(yīng)用的各類圍堰的實例進行比較，空腹封閉式鋼沉箱結(jié)構(gòu)簡潔，整體結(jié)構(gòu)剛度大， 承載力大；快速浮運，快速就位，形成圍堰速度快；工效高，適用性強；減少材料用量，經(jīng)濟 合理；避免大型機械的操作；為以后橋梁深水基礎(chǔ)圍堰施工提供了新的借鑒。
權(quán)利要求一種空腹封閉式鋼沉箱圍堰，其特征在于包括空腹沉箱(2)和高壓旋噴樁(1)組成的封閉止水帷幕，封閉止水帷幕一端設(shè)置在空腹沉箱(2)內(nèi)側(cè)，另一端插入灘涂中，封閉止水帷幕內(nèi)設(shè)有壓密注漿封底(3)，空腹沉箱(2)上方設(shè)有反壓橫梁(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空腹封閉式鋼沉箱圍堰，其特征在于所述空腹沉箱(2)包 括沉箱箱體(4)，沉箱箱體(4)下設(shè)有下止水鋼板(5)，沉箱箱體(4)上設(shè)有上止水擋墻 (6)，沉箱箱體⑷內(nèi)設(shè)有連通閥門，沉箱頂部排氣閥門，沉箱箱體⑷上設(shè)有進出水口(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的空腹封閉式鋼沉箱圍堰，其特征在于空腹沉箱(2)上方設(shè) 有分配梁(9)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空腹封閉式鋼沉箱圍堰，其特征在于所述空腹沉箱箱體(4) 由四個長方體箱子組成，在空腹沉箱箱體(4)的一個對角線方向，相鄰兩個長方體箱子之 間通過螺栓相連后再焊接連接，在空腹沉箱箱體(4)的另一個對角線方向，相鄰兩個長方 體箱子之間通過螺栓相連并且連接位置設(shè)有止水條。
專利摘要本實用新型公開一種空腹封閉式鋼沉箱圍堰，屬于深水橋梁建筑工程。包括空腹沉箱和高壓旋噴樁組成的封閉止水帷幕，封閉止水帷幕一端設(shè)置在空腹沉箱內(nèi)側(cè)，另一端插入灘涂中，封閉止水帷幕內(nèi)設(shè)有壓密注漿封底，空腹沉箱上方設(shè)有反壓橫梁。本實用新型既能反復(fù)拆裝、周轉(zhuǎn)使用，不僅可以一次解決樁基存在的問題，而且所用材料成本最低，滿足工期要求，且安全有保障；又能適用于絕大多數(shù)橋梁深水基礎(chǔ)及墩臺施工需求。如下表所示，本實用新型與鋼板樁圍堰方案、雙壁鋼套箱圍堰方案相比，施工成本低、設(shè)備投入小。
文檔編號E02D23/02GK201713761SQ201020143838
公開日2011年1月19日 申請日期2010年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者任剛, 張麗麗, 焦安亮, 王東亞, 田培明, 趙星焱, 陳波, 黃延錚 申請人:中國建筑第七工程局有限公司