專利名稱：異型鋼圍堰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種應(yīng)用于河床的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)施工的圍堰，尤其是應(yīng)用于復(fù)雜 河床地形的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)施工的一種異型鋼圍堰。
背景技術(shù)：
韶關(guān)湞江大橋(中心里程DK179+951. 508)是新建贛韶鐵路工程ZQ-3標(biāo)的重點(diǎn)控 制性工程，位于廣東省韶關(guān)市境內(nèi)，跨越韶關(guān)市的湞江，通航等級為VII級，設(shè)計(jì)通航凈高 4. 5m,側(cè)高2. 8m,通航凈寬66m，上底寬61m，最高通航水位57. 88m,全橋長270. 165m,孔跨布 置為(44+72+44)m的預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁和3_32m簡支T梁。該橋共5墩2臺(tái)，1# 4#墩 均位于湞江河道內(nèi)，均采用①1. 5m鉆孔灌注樁群樁基礎(chǔ)，承臺(tái)均位于深水中，1#、2#主墩位 于主航道內(nèi)(其中1#墩位于河道轉(zhuǎn)彎處)，河深(最深處達(dá)到11m)水急、河床坡度大(基 礎(chǔ)施工范圍內(nèi)坡度大，高差達(dá)4. 5m)、多孤石及侵蝕河槽溝、無覆蓋層，河床為堅(jiān)硬的灰?guī)r巖 層，承載力高達(dá)1200Kpa，且承臺(tái)靠贛州臺(tái)方向部分嵌入河床巖層內(nèi)，這對樁基、承臺(tái)施工帶 來很大的困難，因此普通鋼圍堰在此地形無法達(dá)到正常的使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進(jìn)行爆破等 拆除處理的情況下構(gòu)筑何種鋼圍堰并減少鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土的工程量。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰17，所述鋼圍堰17 的周邊下端為異型，鋼圍堰17下放安裝到位后鋼圍堰17的周邊下端與河床地形相吻合且 充分接觸。鋼圍堰的周邊下端為異型，能夠適應(yīng)河床灰?guī)r無覆蓋層、坡度陡的特點(diǎn)，且圍堰 底節(jié)高度也隨河床變化，鋼圍堰與河床緊密吻合，盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，雖然 鋼圍堰加工制作、下落、就位難度大一些，但不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進(jìn)行爆破等 拆除處理，甚至可以允許河床上有難以清除的孤石，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土 的工程量，經(jīng)濟(jì)適用，又確保了施工工期和安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。鋼圍堰是在鋼管樁支架上拼裝 的，所以無法采用封閉式，因此采取開放式，另外因河床坡度大且多孤石，采用開放式有利 于鋼圍堰四壁均勻支撐平衡受力。所述鋼圍堰17為開放式矩形雙壁結(jié)構(gòu)。矩形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼 圍堰差，雙壁結(jié)構(gòu)使得鋼圍堰的剛度增加，而且還可以焊接成箱體結(jié)構(gòu)，在水中有浮力，便 于鋼圍堰的安裝。所述鋼圍堰17由上面的多節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7和下面的異型底節(jié)6拼裝焊接而成，異型底 節(jié)6的周邊下端為異型，能與河床地形相吻合且充分接觸。對于大型的鋼圍堰，為了便于安 裝，鋼圍堰需要由多節(jié)焊接而成，并且最下面的一節(jié)要為異型。所述異型底節(jié)6由多塊非標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。因?yàn)楫愋偷坠?jié)為異型而且體積可能比 較大，因此需要由多節(jié)非標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。所述異型底節(jié)6由多塊非標(biāo)準(zhǔn)塊和多塊標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。為減少制作拼裝塊的工作量，在不影響異型底節(jié)的周邊下端折線形狀的前提下，部分拼接塊可以做成標(biāo)準(zhǔn)塊。所述標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7由多塊標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)節(jié)的體積可能比較大，且為同時(shí) 減少制作拼裝塊的時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)可以由多塊標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成所述鋼圍堰17的周邊下端有刃角8。刃角可減少河底孤石的影響，還可使封底混 凝土與鋼圍堰刃角能充分接觸，封水效果好。所述刃角8的斜口角α為40 50度。所述鋼圍堰的雙壁結(jié)構(gòu)中設(shè)有豎肋9和行桁10。矩形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的 圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設(shè)置的豎肋和行析，可以加強(qiáng)鋼圍堰的剛度。所述鋼圍堰17為矩形或圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)。根據(jù)主墩樁基的布置和承臺(tái)形狀的 不同，可以將鋼圍堰設(shè)計(jì)成各種形狀，例如矩形或圓形或橢圓形。


圖1為1#墩異型鋼圍堰的俯視圖；圖2為圖1中的A-A截面示意圖；圖3為圖1中的B-B截面示意圖；圖4為1#墩異型鋼圍堰的下游側(cè)示意圖；圖5為1#墩異型鋼圍堰的贛州側(cè)示意圖；圖6為1#墩異型鋼圍堰的韶關(guān)側(cè)示意圖；圖7為1#墩異型鋼圍堰的上游側(cè)示意圖；圖8為1#墩異型鋼圍堰的異型底節(jié)的立體圖；圖9為1#墩異型鋼圍堰的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的立體圖；圖10 圖25為拼裝成圖8所示異型底節(jié)的各非標(biāo)準(zhǔn)塊和標(biāo)準(zhǔn)塊；圖26為2#墩異型鋼圍堰的俯視圖；圖27為圖11中的A-A截面示意圖；圖28為圖11中的B-B截面示意圖；圖29為2#墩異型鋼圍堰的下游側(cè)示意圖；圖30為2#墩異型鋼圍堰的贛州側(cè)示意圖；圖31為2#墩異型鋼圍堰的韶關(guān)側(cè)示意圖；圖32為2#墩異型鋼圍堰的上游側(cè)示意圖；圖33為2#墩異型鋼圍堰的異型底節(jié)的立體圖；圖34為2#墩異型鋼圍堰的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)的立體圖；圖35 46圖為拼裝成圖33所示異型底節(jié)的各非標(biāo)準(zhǔn)塊和標(biāo)準(zhǔn)塊；圖47為異型鋼圍堰的刃角結(jié)構(gòu)圖。圖中1、下游側(cè)，2、贛州側(cè)，3、韶關(guān)側(cè)，4、上游側(cè)，5、承臺(tái)，6、異型底節(jié)，7、標(biāo)準(zhǔn)節(jié)， 8、刃角，9、豎肋，10、行桁，11、灰?guī)r，12、封底混凝土，13、第一次封底混凝土，14、第二次封底 混凝土，15、第三次封底混凝土，16、孤石，17、鋼圍堰，101-114、201-208、211、212、非標(biāo)準(zhǔn) 塊，115、標(biāo)準(zhǔn)塊一，116、標(biāo)準(zhǔn)塊二，209、標(biāo)準(zhǔn)塊三，210、標(biāo)準(zhǔn)塊四。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明?！?、對于韶關(guān)湞江大橋1#墩異型鋼圍堰如圖1所示，根據(jù)韶關(guān)湞江大橋1#主墩樁基的布置和承臺(tái)5的形狀，鋼圍堰 設(shè)計(jì)為矩形開放式雙壁結(jié)構(gòu)，即鋼圍堰17，由下游側(cè)1、贛州側(cè)2、韶關(guān)側(cè)3、上游側(cè)4構(gòu) 成，矩形的外壁尺寸為17mX17m，矩形的內(nèi)壁尺寸為15mX15m，隔艙寬lm，內(nèi)骨架采用 Z 75X75X8mm角鋼連接加固；所謂開放式就是雙壁構(gòu)成的隔艙為開放式，即隔艙為上下 相通，可以向內(nèi)灌注混凝土。如圖2、3所示，自鋼圍堰頂?shù)?. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩形 鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設(shè)置了兩道圍檁，隔艙內(nèi)用型鋼 和鋼管作縱橫支撐，為加強(qiáng)鋼圍堰的剛度，還設(shè)置了豎肋9和行桁10。如圖4 9所示，1#墩異型鋼圍堰由1個(gè)矩形異型底節(jié)6和4個(gè)矩形標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7 (即 第2至5節(jié))拼焊組成。總重161. 9t 其中4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)18重量為94. 4t，異型底節(jié)17重量 為67. 5t。由于墩位處河床陡，高差很大，鋼圍堰的高度和刃角需按地形變化設(shè)置，形成特 殊的異形鋼圍堰，其高度最大為10. 5m，最小為6. 0m。異型底節(jié)6的下端有刃角8，刃角板 厚12mm，刃角高度C為0.8m，其斜口角α成45度，開口寬D為0. 4m。異型底節(jié)6由4個(gè) 側(cè)面組成，分別是如圖4所示的下游側(cè)、如圖5所示的贛州側(cè)、如圖6所示的韶關(guān)側(cè)、如圖7 所示的上游側(cè)，由14個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊101-114和12個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊(8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊一 115、4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊二 116)組成。其中，異型底節(jié)6下游側(cè)由4個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊101 104組成；異型底節(jié)6贛州側(cè) 由4個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊105 108組成；異型底節(jié)6韶關(guān)側(cè)由3個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊119 111、4個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 塊一 115、2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊二 116組成；異型底節(jié)6上游側(cè)由3個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊112 114、4個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 塊一 115、2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊二 16組成。標(biāo)準(zhǔn)塊115幾何尺寸為6. OmX 1. 5mX 1. Om ；標(biāo)準(zhǔn)塊116 幾何尺寸為5. OmX 1. 5mX 1. Om。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7，由8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊一 115和4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊二 116組成。 上述各組件之間可以通過焊接組裝。如圖10 圖25所示為根據(jù)河床地形設(shè)計(jì)的組成異型底節(jié)6的非標(biāo)準(zhǔn)塊和標(biāo)準(zhǔn) 塊，其中安裝到異型底節(jié)6最下端的非標(biāo)準(zhǔn)塊或標(biāo)準(zhǔn)塊的下端設(shè)計(jì)成刃角8。為方便施工各 節(jié)塊盡量規(guī)則。上述尺寸只針對新建贛韶鐵路的韶關(guān)湞江大橋1#墩，其它公路、鐵路橋梁應(yīng)根據(jù) 具體情況可做適當(dāng)調(diào)整。二、對于韶關(guān)湞江大橋2#墩異型鋼圍堰如圖26所示，根據(jù)韶關(guān)湞江大橋2#主墩樁基的布置和承臺(tái)5的形狀，鋼圍堰設(shè)計(jì) 為矩形開放式雙壁結(jié)構(gòu)，由下游側(cè)1、贛州側(cè)2、韶關(guān)側(cè)3、上游側(cè)4構(gòu)成，矩形的外壁尺寸為 15mX15m，矩形的內(nèi)壁尺寸為13mX13m，隔艙寬lm，內(nèi)骨架采用Z 75 X 75 X 8mm角鋼連接加 固；所謂開放式就是雙壁構(gòu)成的隔艙為開放式，即隔艙為上下相通，可以向內(nèi)灌注混凝土。如圖27、28所示自鋼圍堰頂?shù)?. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩 形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設(shè)置了兩道圍檁，隔艙內(nèi)用型 鋼和鋼管作縱橫支撐，為加強(qiáng)鋼圍堰的剛度，還設(shè)置了豎肋9和行桁10。如圖29 圖34所示，2#墩異型鋼圍堰由1個(gè)異型底節(jié)6和3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7 (即第2 至4節(jié))拼焊組成，總重122t 其中3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)重量為73. 2t，異型底節(jié)重量為48. 8t，異型
5底節(jié)17重量為67. 5t。由于墩位處河床陡，高差很大，鋼圍堰的高度和刃角需按地形變化設(shè) 置，形成特殊的異形鋼圍堰，其高度最大為10. 5m，最小為6. 0m。異型底節(jié)6的下端有刃角 8，刃角板厚12mm，刃角高度C為0.8m，其斜口角α成45度，開口寬D為0. 4m。異型底節(jié)6 由4個(gè)側(cè)面組成，分別是如圖29所示的下游側(cè)、如圖30所示的贛州側(cè)、如圖31所示的韶關(guān) 側(cè)、如圖32所示的上游側(cè)，由16個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊201 208、211、212和6個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊(4個(gè)標(biāo)準(zhǔn) 塊三209、2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊四210)組成。其中，異型底節(jié)6下游側(cè)由5個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊201 205組 成；異型底節(jié)6贛州側(cè)由3個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊206 208、4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊三209、2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊四210組 成；異型底節(jié)6韶關(guān)側(cè)由1個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊211、2個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊212組成；異型底節(jié)6上游側(cè)由5 個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)塊201 205組成。標(biāo)準(zhǔn)塊209幾何尺寸為6. OmX 1. 5mX 1. Om ；標(biāo)準(zhǔn)塊210幾何 尺寸為3. OmX 1. 5mX 1. Om。標(biāo)準(zhǔn)節(jié)7，由8個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊三209和4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)塊四210組成。上 述各組件之間可以通過焊接組裝。如圖35 圖46所示為根據(jù)河床地形設(shè)計(jì)的組成異型底節(jié)6的非標(biāo)準(zhǔn)塊和標(biāo)準(zhǔn) 塊，其中安裝到異型底節(jié)6最下端的非標(biāo)準(zhǔn)塊或標(biāo)準(zhǔn)塊的下端設(shè)計(jì)成刃角8。為方便施工其 他各節(jié)塊盡量規(guī)則。上述尺寸只針對新建贛韶鐵路的韶關(guān)湞江大橋2#墩，其它公路、鐵路橋梁應(yīng)根據(jù) 具體情況可做適當(dāng)調(diào)整。三、對于上述韶關(guān)湞江大橋1#、2#墩異型鋼圍堰上述韶關(guān)湞江大橋1#、2#墩異型鋼圍堰焊接組裝完后，刃角8被加工成折線型或 弧線型，即異型，能夠適應(yīng)河床灰?guī)r11無覆蓋層、坡度陡的特點(diǎn)，且圍堰底節(jié)高度也隨河床 變化，鋼圍堰與河床緊密吻合，盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，雖然鋼圍堰加工制作、 下落、就位難度大一些，但不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r11進(jìn)行爆破等拆除處理，甚 至可以允許河床上有如圖3所示的難以清除的孤石16，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝 土 12的工程量，經(jīng)濟(jì)適用，又確保了施工工期和安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因河床坡度大且多孤石16，鋼圍堰的雙壁構(gòu)成的隔艙采用開放式有利于鋼圍堰四 壁均勻支撐平衡受力。壁寬D由Im減少至0. 4m后形成的刃角8可減少河底孤石16的影響，還可使封底 混凝土 12與鋼圍堰刃角8能充分接觸，封水效果好。由于河床無覆蓋層，為防止一次大量混凝土封底引起圍堰沿河床下滑，可分三次 進(jìn)行封底施工，形成如圖2所示的1#墩鋼圍堰封底的第一次封底混凝土 13、第二次封底混 凝土 14、第三次封底混凝土 15。為使底節(jié)雙壁鋼圍堰形狀應(yīng)盡可能地與河床一致，以便圍堰能與河床更好的吻 合，這就要求在施工前應(yīng)盡可能準(zhǔn)確的摸清河床的地形。施工前應(yīng)對鋼圍堰進(jìn)行受力計(jì)算，確保鋼圍堰具有足夠的強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性。本發(fā)明加工方便，加工、運(yùn)輸、拼裝皆是分節(jié)分塊進(jìn)行，操作工藝簡單，提高了工 效，保證了安全，鋼圍堰所采用的異型底節(jié)形狀，在減少封底混凝土用量、減少鋼圍堰的工 程量的同時(shí)還能提高了封底的質(zhì)量，免去了河床底巖層爆破鑿除這一工序，既節(jié)省了成本 又縮短了施工工期，在橋梁工程的深水樁基施工中有較強(qiáng)的適應(yīng)性和優(yōu)越性。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā) 明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，例如，鋼圍堰還可以設(shè)計(jì)為圓形或橢圓形的單壁或雙壁結(jié)構(gòu)等等，但這些相應(yīng)的改變 和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰(17)，其特征在于所述鋼圍堰(17)的周邊下端為異型，鋼圍堰(17)下放安裝到位后鋼圍堰(17)的周邊下端與河床地形相吻合且充分接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)為開放式雙壁結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)由上面的多 節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(7)和下面的異型底節(jié)(6)拼裝焊接而成，異型底節(jié)(6)的周邊下端為異型，能與 河床地形相吻合且充分接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述異型底節(jié)(6)由多塊非 標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述異型底節(jié)(6)由多塊非 標(biāo)準(zhǔn)塊和多塊標(biāo)準(zhǔn)塊焊接而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述標(biāo)準(zhǔn)節(jié)(7)由多塊標(biāo)準(zhǔn) 塊焊接而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)的 周邊下端有刃角(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述刃角(8)的斜口角α為 40 50度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰的雙壁結(jié)構(gòu)中設(shè) 有豎肋(9)和行桁(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)為矩形或 圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了應(yīng)用于復(fù)雜河床地形的橋梁墩臺(tái)基礎(chǔ)施工的一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰(17)，所述鋼圍堰(17)的周邊下端為異型，鋼圍堰(17)下放安裝到位后鋼圍堰(17)的周邊下端與河床地形相吻合且充分接觸。該鋼圍堰能盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進(jìn)行爆破等拆除處理，甚至可以允許河床上有難以清除的孤石，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土的工程量，經(jīng)濟(jì)適用，又確保了施工工期和安全目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
文檔編號E02D19/04GK101886397SQ20101022204
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者杜彪, 楊基好, 閆志宇 申請人:中鐵十局集團(tuán)有限公司