专利名称：一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法
技术领域：
本实用新型涉及一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法。
背景技术：
我国大型起重船的发展很快，混凝土结构的预制、安装能力显著提高，大圆筒、圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体在码头、护岸结构得到越来越广的应用。在起重能力受到限制等情况下，大圆筒、圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体采用分块预制、安装的工艺，将几个块体堆积形成码头、护岸结构。大型薄壁块体分块预制、安装，虽然解决了起重能力问题，但是也带来了块体安装后接缝不够紧密的问题，如果大型薄壁块体之间的接缝宽度比较大，就会带来了结构由于支撑条件差引起结构附加应力比较大的问题，情况严重的会造成薄壁结构局部开裂。对于薄壁结构的分层结接缝结构而言，分层的圆形沉箱结构与分层的大圆筒结构基本相同，分层的方形沉箱结构与分层的大圆筒结构相似，其共同的特点是两个薄壁块体安装后，在分缝处留下结合面，在紧密接触处结构缝的宽度很小，两个块体之间的力的传递良好，不进行处理也是可靠的；在两个薄壁结构没有紧密接触的地方就存在结构缝，缝宽的宽度和分布范围具有一定的不确定性，这些缝宽较大处就影响结构之间的力的传递，带来附加应力，对结构不利。为了便于分析分层薄壁结构的接缝结构并提出解决方案，我们以大圆筒结构为例进行分析，圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体可以参照大圆筒结构。大圆筒结构的优点在于结构简单、结构工程量少、适应特定地质情况等方面，其缺点在结构的水平刚度比较小、使用期位移比较大。大圆筒结构，按照有无基床可以分为坐床式和埋入式，按照圆筒的构成材料可以分为混凝土大圆筒和钢结构大圆筒。分层的大圆筒结构，由若干个管节组成，具体的安装顺序是先安装最下面的管节， 然后按照从下到上的顺序分别安装其余管节。目前，分节预制安装的大圆筒管节之间的接缝是采用上、下两个大圆筒的混凝土面直接接触的形式。工程经验表明，由于预制的混凝土的顶面和底面都存在一定偏差，安装后，上管节的底面和下管节的顶面之间的接触面局部存在缝隙，上述缝隙宽度如果在比较大的范围内缝宽比较大，就容易造成上、下两个大圆筒的支撑条件不良，从而带来比较大的结构内力，严重的甚至造成大圆筒的局部开裂。因此， 设计者希望在有条件的情况下优先采用不分节的整体式大圆筒结构。在采用吊运安装等情况下，大圆筒的重量往往是工程实施的控制因素，有些工程需要采用分节安装的大圆筒结构以控制起重量。为了避免大圆筒的管节之间的混凝土接触面存在的缝隙对结构的不利影响，使大圆筒的管节之间的接触面处于紧密接触状态，保证大圆筒处于良好的受力状态，可以采用胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等充填大圆筒的管节之间的混凝土接触面的缝隙，由此改善大圆筒管节之间的接触面的传力状态，改善分节的大圆筒管节的受力状态。为了改善大圆筒的管节之间的混凝土接触面的传力条件，适应安装偏差，可以考虑将大圆筒的管节之间的接头局部加大，改善接头局部受力状态，又有利于胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等的充填。胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等，可以包裹在碳纤维布或土工布内，粘贴在上节圆筒的底面，并做好隔水处理，包裹胶凝材料的布料带的两端固定在大圆筒的铜壁上。 上节圆筒安装在下节圆筒上就位后，粘贴在上节圆筒的底面的胶凝材料如环氧树脂砂浆、 环氧水泥等就充填在大圆筒的管节之间的接缝内，经过硬化过程，硬化后充填在大圆筒的管节之间的接缝内，消除大圆筒的管节之间的接缝，实现大圆筒管节之间的紧密接触。上管节安放在下管节上的过程中，上下管节的接触是个动态过程，在安装完成前， 缝宽的大小会有一个动态的变化过程，有时会大一些，有时会小一些，安装完成后，缝宽才处于稳定状态。为了适应上管节安装在下管节的过程中接触面的缝宽的动态变化，在安装完成前，胶凝材料应尚未硬化，形状可以改变，以适应缝宽和形状改变的调整需要，提高胶凝材料充填缝隙的效果，我们可以将包裹胶凝材料的布料带设计为封闭的，并将布料带设计为具有弹力的组合材料，具体来说，布料带可以采用一段碳纤维布与二段橡胶带组合，布料带也可以采用一段碳纤维布与一段橡胶带组合。在管节安装过程中，缝宽变小时多于余的胶凝材料从缝隙挤出后，挤压橡胶带伸长形成存储空间以存储多余的胶凝材料，缝宽加大时， 在布料带张力的挤压下，胶凝材料回流充填在缝内，由此确保缝内始终充满胶凝材料。安装就位后，胶凝材料硬化后，胶凝材料充填在缝内，多余的胶凝材料粘贴在缝的周围。充布料带中的碳纤维布，具有比较高的强度和韧性，可以承受施工中的作用力，保护胶凝材料不流失。胶凝材料硬化后与管节混凝土和碳纤维布粘结成为整体，能够提高充填缝的总体质量，提高接缝的接触效果。由于胶凝材料或布料带可以防水，胶凝材料的硬化时间可以在5min 1 之间选择，可以保证从胶凝材料布料开始到管节安装完成后胶凝材料尚未硬化，能够在管节安装后灌满接缝，并在大圆筒管节安装就位后的稳定环境下硬化，形成良好的充填效果。胶凝材料的包裹和固定容易实现，上述方案具有实施的可行性。为此，我们提出一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法。
发明内容
为了充填水下混凝土薄壁块体安装缝，提高水下混凝土薄壁块体之间的接触面的传力效果，避免水下混凝土薄壁块体之间的接触面存在缝隙增大结构内力，本发明提供一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是在上块体安装前，布料带的两端固定在上块体的墙壁的两侧，利用布料带将胶凝材料约束在上块体的下部，在胶凝材料硬化前将上块体安装在下块体上，胶凝材料硬化后就充填了安装缝，接着安装上块体之上的块体。由此实现充填水下混凝土薄壁块体安装缝、提高水下混凝土薄壁块体之间的接触面的传力效果、避免水下混凝土薄壁块体之间的接触面存在缝隙增大结构内力。胶凝材料可以采用环氧树脂砂浆或者环氧水泥。布料带也可以由一段组成，布料带也可以由若干段组成。每一段布料带可以采用碳纤维布、土工布、橡胶带或者乳胶带。布料带的两个分段之间可以采用粘结材料粘结在一起。块体安装，可以采用浮吊安装，也可以采用其他起重设备安装。本发明的有益效果，充填水下混凝土薄壁块体安装缝，提高块体之间的接触面的传力效果，避免块体之间的接触面存在缝隙增大结构内力，提高结构的安全性和耐久性。
图1是码头结构断面图(形式一)；图2是墙身平面布置图；图3是码头结构断面图(形式二 )；图4是墙壁接缝结构图(形式一)；图5是墙壁接缝结构图(形式二)；图6是墙壁接缝结构图(形式三)；图7是安装前胶凝材料布置图；图8是墙壁接缝结构平面图(连续分布)；图9是墙壁接缝结构平面图(不连续分布)；图10是块体安装缝示意图(形式一)；图11是块体安装缝示意图(形式二)；图12是墙壁接缝结构图(形式四)。图中1.码头结构，2.墙身，3.块体，4.墙壁，5.墙壁接缝结构，6.墙内填料，7.盖板和靠船构件，8.胸墙，9.护舷，10.后方填料，11.护底结构，12.墙身接头，13.接头充填料，14.水位线，15.开挖线，16. 土层A，17. 土层B，18.地基，19.前沿底面线，20.码头前沿线，21.块石基床，22.下块体，23.上块体，24.胶凝材料，25.布料带，26.布料带A，27.布料带B，28.块体安装缝。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进一步说明。以下图形和说明以大圆筒为代表，圆形沉箱、 方形沉箱、其他薄壁块体的情况可以参照。图1表示码头结构断面图(形式一)。码头结构⑴由墙身(2)、墙内填料(6)、 盖板和靠船构件(7)、胸墙(8)、护舷(9)、后方填料(10)、护底结构(11)和地基(18)组成。 墙身O)由3个块体C3)组成。3个块体C3)从下至上安装在一起，所以，3个块体(3)之间形成2个墙壁接缝结构(5)。块体(3)和墙壁接缝结构(5)的数量可以根据工程情况确定。块体⑶的墙壁⑷的厚度200 1000mm。块体(3)的墙壁(4)在墙壁接缝结构(5) 处是否局部加大可以根据工程需要确定。墙身(2)采用混凝土结构，预制后安装。墙身(2) 上安装盖板和靠船构件(7)，盖板和靠船构件(7)上面浇筑胸墙(8)并安装护舷(9)。盖板和靠船构件(7)、胸墙(8)采用混凝土结构。墙内填料(6)可以填砂，也可以填块石。后方填料(10)采用填砂或其他适宜的填料。护底结构(11)可以采用大块石。地基(18)由土层A(16)和土层B(17)组成。土层A(16)部分被换填，墙身( 的下部埋设在土层B(17) 中。图中地基(18)的土层情况仅示意表示，水位线(14)、开挖线(15)、前沿底面线(19)、码头前沿线00)如图所示。
图2表示墙身平面布置图。墙身(2)布置在一起，墙身(2)的两侧设置U形的墙身接头(12)，紧邻的两个墙身(2)的墙身接头(12)组成一个倒滤腔结构，墙身接头(12)内的空腔充填接头充填料(1 形成倒滤结构，防止后方填料(10)流失。接头充填料(13)可以采用碎石充填，也可以采用水下混凝土充填。如果圆筒的安装缝宽较大，可以采用混凝土板封口。U形的墙身接头(12)的布置范围从墙身O)的顶部开始延伸到进入前沿底面线 (19)以下3 5m结束。墙身⑵的筒内回填墙内填料(6)，墙身⑵的后方回填后方填料 (10)。其他说明参见图1。图3表示码头结构断面图(形式二)。码头结构⑴由墙身O)、墙内填料(6)、盖板和靠船构件(7)、胸墙(8)、护舷(9)、后方填料(10)、护底结构(11)、块石基床(21)和地基(1 组成。墙身O)由2个块体C3)组成。2个块体C3)之间形成1个墙壁接缝结构 ⑶。块体⑶的墙壁⑷在墙壁接缝结构(5)处局部加大。块体(3)的墙壁⑷在墙壁接缝结构(5)处是否局部加大可以根据工程需要确定。块体(3)和墙壁接缝结构(5)的数量可以根据工程情况确定。块石基床采用块石组成。其他说明参见图1和图2。图4 图6表示墙壁接缝结构图。为了便于描述，对于任何一个墙壁接缝结构(5)， 我们将墙壁接缝结构(5)下面的块体(3)称为下块体(22)，将墙壁接缝结构(5)上面的块体(3)称为上块体0；3)。墙壁接缝结构( 设置在下块体0 和上块体之间，由胶凝材料04)和布料带0 组成。胶凝材料04)粘贴在上块体的底面和侧面上。胶凝材料04)可以采用环氧树脂砂浆、环氧水泥等材料。布料带0 由布料带AQ6)和布料带W27)组成，布料带AQ6)可以采用碳纤维布或土工布，布料带^27)可以采用弹性橡胶带或乳胶带。布料带AQ6)和布料带^27)的长度，可以根据工程情况确定。布料带 A(26)和布料带^27)之间的连接可以采用粘结材料粘结，也可以采用缝合连接。布料带 (25)的两端固定在上块体03)的墙壁的侧面上，可以采用粘结剂粘结。布料带05) 也可以由一段或两段以上组成，具体根据工程需要确定，详图和描述略。布料带0 上可以设置密封层如隔水膜，起到隔水、防止漏浆的作用。布料带0 在其中有1段或2段采用弹性材料如橡胶带或乳胶带的情况下，可以通过张拉后固定的办法，给予胶凝材料04) 施加压力，使胶凝材料04)在硬化前保持充填块体安装缝08)的趋势。胶凝材料04)在上块体03)安装就位前处于软化状态，在上块体03)安装就位后硬化，形成墙壁接缝结构 ⑶。图中墙壁接缝结构(5)在墙壁⑷以外的形状是示意图。图中，布料带W27)绘制了锯齿线以表示布料带W27)与布料带AQ6)的区别(下同)。具体的施工过程是，在下块体0 安装后上块体安装前，布料带0 的两端固定在上块体的墙壁的两侧，利用布料带05)将胶凝材料04)约束在上块体03)的下部，上块体03)安装在下块体0 时，胶凝材料04)尚未硬化，随着上块体安装的进行，上块体逐步靠近下块体0 并挤压尚未硬化的胶凝材料04)和布料带(25)，使多余的胶凝材料04)被挤压出块体安装缝( )，分布在块体安装缝08)周围。布料带0 的弹性和张力使胶凝材料04)处于受压状态，或者胶凝材料04)处于流动状态，保持胶凝材料04)充填块体安装缝0 的趋势。胶凝材料04)硬化后，形成墙壁接缝结构(5)。胶凝材料04)硬化后，可以安装上块体03)之上的块体(3)。如此循环，就完成块体(3)的安装和块体安装缝 (28)的充填。图7表示安装前胶凝材料布置图。布料带0 的两端固定在上块体的墙壁(4)的侧面上，可以采用粘结剂粘结。布料带05)也可以由一段或两段以上组成，具体根据工程需要确定，详图和描述略。布料带0 上可以设置密封层如隔水膜，起到隔水、防止漏浆的作用。布料带0 在其中有1段或2段采用弹性材料如橡胶带或乳胶带的情况下， 可以通过张拉后固定的办法，给予胶凝材料04)施加压力，使胶凝材料04)在硬化前保持充填块体安装缝08)的趋势。根据施工情况选择胶凝材料04)的硬化时间，在胶凝材料 (24)硬化前，将上块体安装在下块体0 上。胶凝材料04)硬化后，形成墙壁接缝结构(5)。在上块体的底面布设胶凝材料04)时，可以将上块体垫在固定的支墩上以方便操作。支墩处的胶凝材料(M)，可以在大圆筒起吊后补上。粘贴在上块体03) 的底面的胶凝材料04)的厚度在6 30mm之间，胶凝材料Q4)具体的用量和固化时间可以根据工程需要确定。图中胶凝材料04)的形状是示意图。在块体(3)的墙壁(4)在墙壁接缝结构(5)处局部加大的情况下，墙壁接缝结构(5)与图4和图5相似，不再叙述。其他说明参照图4 图6。图8和图9表示墙壁接缝结构平面图。墙壁接缝结构(5)在墙身(2)的周边上可以分为一段或若干段，分段长度可以采用5 20m，在分段的端部将布料带0 封闭，防止胶凝材料04)流失。墙壁接缝结构(5)在分段处可以分开一条小缝，也可以紧贴在一起。 图中，墙壁接缝结构(5)部分绘制了剖面线以表示墙壁接缝结构(5)的分布范围。图10和图11表示块体安装缝示意图。在安装了下块体02)后，将上块体03) 安装在下块体0 之上，在下块体0 的顶面和上块体的底面之间，就形成块体安装缝08)。块体安装缝08)的宽度有大有小。在下块体0 的顶面和上块体的底面接触处，块体安装缝0 的宽度可以视为零。图12表示墙壁接缝结构图(形式四)。本图表示布料带05)的两端固定在下块体0 的墙壁(4)的侧面上，胶凝材料04)粘贴在下块体0 的顶面和侧面上。其他说明参见图4 图6。
权利要求
1. 一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法，其特征在于在上块体安装前， 布料带的两端固定在上块体的墙壁的两侧，利用布料带将胶凝材料约束在上块体的下部， 在胶凝材料硬化前将上块体安装在下块体上。
全文摘要
一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法，采用的技术方案是在上块体安装前，布料带的两端固定在上块体的墙壁的两侧，利用布料带将胶凝材料约束在上块体的下部，在胶凝材料硬化前将上块体安装在下块体上，胶凝材料硬化后就充填了安装缝，接着安装上块体之上的块体。胶凝材料可以采用环氧树脂砂浆或者环氧水泥。布料带可以采用碳纤维布、土工布、橡胶带或者乳胶带。由此实现充填水下混凝土薄壁块体安装缝、提高水下混凝土薄壁块体之间的接触面的传力效果、避免水下混凝土薄壁块体之间的接触面存在缝隙增大结构内力。
文档编号E02B3/16GK102493395SQ20111039043
公开日2012年6月13日 申请日期2011年11月29日 优先权日2011年11月29日
发明者沈迪州 申请人:沈迪州