專利名稱：復合型套箱圍堰及其建造方法
技術領域：
本發(fā)明屬于橋梁水中低樁承臺施工所用的圍堰，具體為 一種 適用于無覆蓋層或淺覆蓋層河床中的復合型套箱圍堰及其施工方法。
背景技術：
圍堰是橋梁水中基礎施工不可或缺的臨時擋水結(jié)構物，按照
圍堰構筑材料的不同可以分為土石圍堰、混凝土圍堰和鋼圍堰； 根據(jù)圍堰使用方法的不同又可分為套箱圍堰和吊箱圍堰吊箱圍 堰設置底板，圍堰不與河床接觸，常用于高樁承臺施工；套箱圍 堰不設置底板，其底部埋置在河床面以下一定深度，依靠地基來 固定，常用于低樁承臺施工。常規(guī)套箱圍堰的施工步驟是圍堰 浮運至墩位—拋錨固定并調(diào)整位置—圍堰下放至河床—糾偏、扶 正—采用壓重、吸泥等措施使圍堰繼續(xù)下沉、深入河床—下沉過 程中糾偏，防止圍堰偏斜4圍堰下沉到設計位置—在圍堰內(nèi)灌注 水下封底混凝土 —圍堰內(nèi)抽水排干—綁扎承臺鋼筋—澆筑承臺混 凝土—圍堰拆除；其工程特點是圍堰靠自重(或壓重)克服浮 力和土抗力下沉；圍堰下沉過程中容易發(fā)生偏位、傾斜、扭轉(zhuǎn)， 需要適時觀測，及時釆取各種措施糾偏；圍堰依靠堰周土體的抗 力來保證圍堰的穩(wěn)定；封底混凝土灌注在圍堰內(nèi)壁板所圍的區(qū)域 內(nèi)、承臺位置的正下方。
常規(guī)套箱圍堰適用于河床覆蓋層較厚，且覆蓋層土質(zhì)強度較 低的情況。當河床覆蓋層淺甚至基巖棵露、或河床土質(zhì)較硬時， 圍堰難以下沉至足夠的深度，其穩(wěn)定性難以滿足要求。另外，當 承臺底面距離河床基巖面較近時，封底混凝土的厚度難以滿足抽 水的要求，圍堰施工將無法進行。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適于適用于無覆蓋層或淺覆蓋 層河床中施工的復合型套箱圍堰及其施工方法，以解決上述問題。
實現(xiàn)本發(fā)明復合型套箱圍堰的技術方案為復合型套箱圍 堰，它包括由內(nèi)壁和外壁連4妄構成的雙壁鋼圍堰體，所述雙壁鋼 圍堰體置于基巖上，基巖與雙壁鋼圍堰體之間設有定位樁，將基 巖與雙壁鋼圍堰體連接成整體。
所述基巖開設基巖孔，基巖孔內(nèi)設鋼筋籠，鋼筋籠的另一段 設在雙壁鋼圍堰體的內(nèi)壁和外壁之間，基巖孔、鋼筋籠和雙壁鋼 圍堰體的內(nèi)壁和外壁之間設封底混凝土構成定位樁，將基巖與雙 壁鋼圍堰體連接成整體。
所述雙壁鋼圍堰的內(nèi)壁底面與基巖表面相4^觸吻合。
所述雙壁鋼圍堰內(nèi)沿雙壁鋼圍堰內(nèi)壁內(nèi)側(cè)的基巖上設置環(huán) 形匯水溝。所述環(huán)形匯水溝內(nèi)設有至少一 口集水井。
實現(xiàn)本發(fā)明復合型套箱圍堰的建造方法的技術方案為它是 將由內(nèi)壁和外壁連接構成的雙壁鋼圍堰體置于基巖上定位固定 后，清除圍堰內(nèi)壁和外壁之間泥、砂物質(zhì)后，在圍堰內(nèi)壁和外壁 之間的基巖上鉆基巖孔，在基巖孔和圍堰內(nèi)壁和外壁之間安裝鋼 筋籠后，在基巖孔和圍堰內(nèi)壁和外壁之間灌注封底混凝土完成復 合型套箱圍堰的建造。
所述在灌注封底混凝土完成后，將圍堰內(nèi)壁所圍區(qū)域以內(nèi)的 水排除，沿圍堰內(nèi)壁在基巖上開鑿環(huán)形匯水溝，鉆集水井，排除 匯水溝和集水井中的水。
本發(fā)明套箱圍堰具有以下技術特點
(1) 施工簡便無圍堰下沉及糾偏工序，大大簡化了施工 工序，降低了施工難度。
(2) 節(jié)省材料圍堰不需要下沉至河床面以下，因此圍堰 的高度更低，自重更輕，封底混凝土的數(shù)量也較常規(guī)圍堰大大減 少，材料更加節(jié)省，經(jīng)濟效益更好。
(3) 結(jié)構穩(wěn)固常規(guī)套箱圍堰的穩(wěn)定受堰體周圍的土質(zhì)、 沖刷和水流速度影響較大，本發(fā)明周圍覆蓋砂袋，且通過封底混 凝土和鋼筋籠與基巖連接成整體，對水流沖擊等外力的抵抗能力 更強。
(4) 定位精度高圍堰下沉和糾偏處理工序復雜，影響因 素多，難以達到理想的效果，定位精度較差；本發(fā)明因工藝改進， 剔除了質(zhì)量難以控制的工序，使圍堰的定位精度大大提高。
圖1 復合型套箱圍堰結(jié)構示意圖。 圖2 復合型套箱圍堰俯視示意圖。 圖3~圖8復合型套箱圍堰建造施工步驟圖。
其中l(wèi)-雙壁鋼圍堰體，2-封底混凝土， 3-鋼筋籠，4-內(nèi)壁， 5-外壁，6-刃腳，7-支撐型鋼，8-基巖孔，9-砂袋，10-基巖，11-匯水溝，12-集水井，13-承臺，14-砂(碎石)墊層，15-混凝土找 平層，16-鉆孔樁，17-鋼護筒，18-墩身。
具體實施例方式
本實施例用于對本發(fā)明權利要求的解釋，本發(fā)明的保護范圍 并不限于下述結(jié)構的描述。
如圖1所示，雙壁鋼圍堰體1由內(nèi)壁4和外壁5之間通過支 撐桿和/或支撐梁連接，它置于基巖10上。本實施例中由內(nèi)壁4 和外壁5之間通過支撐型鋼7焊接連接。雙壁鋼圍堰的內(nèi)壁4底 面與基巖IO表面相接觸吻合，本實施例中內(nèi)壁4底面為刃腳6。 圍堰外壁5和內(nèi)壁4之間豎向設置數(shù)塊鋼板，將圍堰壁板分隔成 若干個彼此隔離的艙。
基巖IO相對于內(nèi)壁4和外壁5之間的位置開設有基巖孔8, 定位樁設在基巖與雙壁鋼圍堰體之間，將基巖與雙壁鋼圍堰體連 接成整體。本實施例中基巖孔10內(nèi)設鋼筋籠3，鋼筋籠3的另一 段設在雙壁鋼圍堰體的內(nèi)壁4和外壁5之間?；鶐r孔10、鋼筋籠 3和雙壁鋼圍堰體的內(nèi)壁4和外壁5之間設封底混凝土 2構成定 位樁，將基巖與雙壁鋼圍堰體連接成整體。
鋼筋籠3的功能是通過封底混凝土 2的粘結(jié)作用使圍堰和基 巖IO之間的連接更加牢固，鋼筋籠3使圍堰和基巖IO接觸面具 有更高的抗剪切和抗拉能力，從而使圍堰具有更強的抗滑移、抗 傾覆和抗水頭差壓力的能力。鋼筋籠3的數(shù)量根據(jù)圍堰所承受的 水平荷載和最大水頭差的大小而定，至少設置4個，盡量均勻布 置；鋼筋籠3的底部插入人為設置的基巖孔8內(nèi)，頂部伸入圍堰 的內(nèi)壁4和外壁5之間，鋼筋籠3在基巖孔8內(nèi)的長度和在圍堰 雙壁內(nèi)的長度相當，此舉的目的是為了更好的利用鋼筋籠3的強 度。
封底混凝土 2填充滿基巖孔8，并在圍堰內(nèi)壁4和外壁5之 間填充至一定高度，并完全包裹鋼筋籠3;封底混凝土2與雙壁 鋼圍堰體1、基巖10和鋼筋籠3均粘結(jié)結(jié)合。封底混凝土 2的作
用至關重要，其粘結(jié)力、握裹力是保證圍堰強度和穩(wěn)定性的關鍵 因素。為增強封底混凝土 2的作用，與其接觸的基巖10面及基巖 孔8要沖刷干凈、不留泥污，與其接觸的圍堰壁板可設置剪力釘。
基巖10上緊貼雙壁鋼圍堰的內(nèi)壁4內(nèi)側(cè)和/或雙壁鋼圍堰 的外壁5外側(cè)的設置防滲袋，本實施例防滲袋為砂袋9,砂袋9 內(nèi)裝填砂子和水泥混和物，緊貼圍堰內(nèi)壁板4和外壁板5均勻堆 碼在基巖10上。砂袋9內(nèi)容物與水反應后，固結(jié)成型，起到填堵 空隙、減小漏漿及滲水的作用。
雙壁鋼圍堰內(nèi)沿雙壁鋼圍堰內(nèi)壁4內(nèi)側(cè)的基巖10上設置環(huán) 形匯水溝11。環(huán)形匯水溝11內(nèi)設有至少一口集水井12,本實施 例中環(huán)形匯水溝11內(nèi)設有四口集水井12 (如圖2所示)。
上述復合型套箱圍堰的建造步驟如下
參照附圖3,雙壁鋼圍堰體1的設計、制造、安裝與運輸， 其方法為
① 對圍堰:沒計安裝位置的河床基巖10面高程進行測量，按 照圍堰刃腳6與基巖10面相吻合的原則進行圍堰設計；
② 圍堰分塊在工廠制造，在駁船上組裝成整體；
③ 用拖輪驅(qū)動，將圍堰運輸?shù)蕉瘴唬?br>
參照附圖4,雙壁鋼圍堰1整體下;^文、調(diào)整、固定，其方法
為
① 在圍堰上安裝錨繩和緊錨裝置；
② 利用大型吊船將圍堰整體提起，緩慢下放至基巖10上；
③ 拋錨，收緊纜繩，初步固定圍堰；
④ 通過緊錨裝置，調(diào)整圍堰的平面位置和垂直度，直至滿足 設計要求；
⑤ 對稱收緊纜繩，固定圍堰；
參照附圖5，鉆基巖孔8，安裝鋼筋籠3，其方法為
① 沿圍堰內(nèi)壁板4、外壁板5的四周堆碼砂袋9;
② 在圍堰內(nèi)壁板4、外壁板5之間吸泥，清除覆蓋層泥土；
③ 安裝沖擊鉆機，在基巖10上鉆孔，所有基巖孔8均鉆至 設計深度，清孔；
④ 安裝鋼筋籠3并固定在圍堰內(nèi)壁板4或外壁板5上； 參照附圖6，灌注封底混凝土2，其方法為 ①利用導管多點對稱灌注水下封底混凝土 2; ② 首先灌滿基巖孔8,再灌注圍堰內(nèi)壁板4和外壁板5之間 的空間；
③ 先灌注地勢較低處，后灌注地勢較高處，緩慢提升導管，
避免混凝土洗澡；
④ 封底混凝土 2灌注完成，等待其強度達到設計要求； 參照附圖7,抽水及防滲，方法是
① 將圍堰內(nèi)壁板4所圍區(qū)域以內(nèi)的水用潛水泵抽排至圍堰以
外；
② 清除圍堰內(nèi)壁板4處的砂袋9;
③ 沿圍堰內(nèi)壁板4在基巖IO上開鑿環(huán)形匯水溝11,鉆集水 井12,安裝水泵從集水井12中抽水，及時排干圍堰內(nèi)的滲水；
④ 作承臺13施工前的準備工作。
參照附圖7及附圖8，承臺13及墩身18施工，方法是
① 割除鋼護筒17，鑿除鉆孔樁16多余樁頭。
② 鋪設砂(碎石)墊層14,澆筑約10cm厚的混凝土找平層15。
③ 綁扎鋼筋，立模板，澆筑承臺13混凝土，養(yǎng)護，繼續(xù)施 工墩身18,直至墩身18高出水面。
④ 拆除雙壁鋼圍堰1。
權利要求
1、一種復合型套箱圍堰，它包括由內(nèi)壁和外壁連接構成的雙壁鋼圍堰體，其特征在于所述雙壁鋼圍堰體置于基巖上，基巖與雙壁鋼圍堰體之間設有定位樁，將基巖與雙壁鋼圍堰體連接成整體。
2、 如權利要求1所述復合型套箱圍堰，其特征在于所述基 巖開設基巖孔，基巖孔內(nèi)設鋼筋籠，鋼筋籠的另一段設在雙壁鋼 圍堰體的內(nèi)壁和外壁之間，基巖孔、鋼筋籠和雙壁鋼圍堰體的內(nèi) 壁和外壁之間設封底混凝土構成定位樁，將基巖與雙壁鋼圍堰體 連接成整體。
3、 如權利要求2所述復合型套箱圍堰，其特征在于鋼筋籠 與雙壁鋼圍堰體的內(nèi)壁和/或外壁連接固定。
4、 如權利要求1或2所述復合型套箱圍堰，其特征在于雙 壁鋼圍堰的內(nèi)壁和外壁底面與基巖表面相接觸吻合。
5、 如權利要求1或2所述復合型套箱圍堰，其特征在于基 巖上緊貼雙壁鋼圍堰的內(nèi)壁內(nèi)側(cè)和/或雙壁鋼圍堰的外壁外側(cè)的 設置防滲袋。
6、 如權利要求1或2所述復合型套箱圍堰，其特征在于所 述雙壁鋼圍堰內(nèi)沿雙壁鋼圍堰內(nèi)壁內(nèi)側(cè)的基巖上設置環(huán)形匯水溝。
7、 如權利要求6所述復合型套箱圍堰，其特征在于所述環(huán) 形匯水溝內(nèi)設有至少一口集水井。
8、 一種復合型套箱圍堰的建造方法，它是將由內(nèi)壁和外壁 連接構成的雙壁鋼圍堰體置于基巖上定位固定后，清除圍堰內(nèi)壁 和外壁之間泥、砂物質(zhì)后，在圍堰內(nèi)壁和外壁之間的基巖上鉆基 巖孔，在基巖孔和圍堰內(nèi)壁和外壁之間安裝鋼筋籠后，在基巖孔 和圍堰內(nèi)壁和外壁之間灌注封底混凝土完成復合型套箱圍堰的建 造。
9、 如權利要求8所述復合型套箱圍堰的建造方法，其特征 在于在灌注封底混凝土完成后，將圍堰內(nèi)壁所圍區(qū)域以內(nèi)的水排 除，沿圍堰內(nèi)壁在基巖上開鑿環(huán)形匯水溝，鉆集水井，排除匯水 溝和集水井中的水。
10、 如權利要求8所述復合型套箱圍堰的建造方法，其特征 在于所述具體步驟為1) 雙壁鋼圍堰整體下放、調(diào)整、固定，其方法為① 在圍堰上安裝錨繩和緊錨裝置；② 利用大型吊船將圍堰整體提起，緩慢下放至基巖上；③ 拋錨，收緊纜繩，初步固定圍堰；④ 通過緊錨裝置，調(diào)整圍堰的平面位置和垂直度，直至滿足 設計要求；⑤ 對稱收緊纜繩，固定圍堰；2) 鉆基巖孔，安裝鋼筋籠，其方法為① 沿圍堰內(nèi)壁、外壁的四周堆碼防滲袋；② 在圍堰內(nèi)壁、外壁之間吸泥，清除覆蓋層泥土；③ 安裝沖擊鉆機，在基巖上鉆孔，所有基巖孔均鉆至設計深 度，清孔；④ 安裝鋼筋籠并固定在圍堰內(nèi)壁或外壁上；3) 灌注封底混凝土，其方法為① 利用導管多點對稱灌注水下封底混凝土 ；② 首先灌滿基巖孔，再灌注圍堰內(nèi)壁和外壁之間的空間；③ 先灌注地勢較低處，后灌注地勢較高處，緩慢提升導管， 避免混凝土洗澡；④ 封底混凝土灌注完成，等待其強度達到設計要求；4) 抽水及防滲，方法是① 將圍堰內(nèi)壁板所圍區(qū)域以內(nèi)的水用潛水泵抽排至圍堰以外；② 清除圍堰內(nèi)壁板處的防滲袋；③ 沿圍堰內(nèi)壁板在基巖上開鑿環(huán)形匯水溝，鉆集水井，安裝 水泵從集水井中抽水，及時排干圍堰內(nèi)的滲水。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種復合型套箱圍堰及其建造方法。它是將由內(nèi)壁和外壁連接構成的雙壁鋼圍堰體置于基巖上定位固定后，清除圍堰內(nèi)壁和外壁之間泥、砂物質(zhì)后，在圍堰內(nèi)壁和外壁之間的基巖上鉆基巖孔，在基巖孔和圍堰內(nèi)壁和外壁之間安裝鋼筋籠后，在基巖孔和圍堰內(nèi)壁和外壁之間灌注封底混凝土完成復合型套箱圍堰的建造。它具有施工簡便、節(jié)省材料、結(jié)構穩(wěn)固、定位精度高的優(yōu)點。
文檔編號E02D23/08GK101358453SQ20081004895
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月21日 優(yōu)先權日2008年8月21日
發(fā)明者劉崇亮, 杰 宋, 張立超, 朱鵬飛, 李海華, 楊新林, 秦順全, 陳崇林, 高培成 申請人:中鐵大橋局股份有限公司