减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置及施工的方法与流程

本发明涉及一种钢吊箱围堰封底混凝土的施工技术。更具体地说，本发明涉及一种减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置及施工的方法。

背景技术：

钢吊箱围堰主要用于江、河、湖、海中高桩承台的施工，其主要功能就是防止水进入承台作业区，为承台施工提供一种干作业环境。其主要施工工艺为：1、钢吊箱下放到位、定位；2、浇筑水下封底混凝土；3、抽水；4、承台施工。封底混凝土的功能主要有两点：1、挡水，阻止水从底板下面涌入承台作业区；2、为承台施工提供平台支撑，承载抽水后水头差产生的浮托力以及浇筑承台时荷载。

为实现这两种功能，封底混凝土必须具有一定的厚度，才能提供足够的刚度以及握裹力(封底混凝土与钢护筒之间的粘结力)。而在实际工程中，计算封底混凝土厚度时往往由握裹力来控制，混凝土的刚度具有一定的富裕度，给施工造成浪费的感觉。

为解决上述问题，采用在减少封底混凝土厚度的同时，增加一种装置用于提高握裹力，使其满足施工要求。

技术实现要素：

本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

本发明还有一个目的是提供一种可有效减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置并利用此装置进行施工的方法，此装置可通过增大接触面积来提高封底混凝土的粘结力，从而减少浇筑封底混凝土的厚度。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置，包括：钢吊箱围堰、钢护筒，其特征在于，还包括：套筒，其为与所述钢吊箱围堰底孔同轴的中空圆柱体，其外壁焊接于所述钢吊箱围堰的底孔内壁，且所述套筒上下两端均凸出于所述钢吊箱围堰的底板，所述套筒内径大于钢护筒的外径；底托，其为环形结构，内径设置为能使所述底托贴合在所述钢护筒外壁且可上下滑动，外径设置为大于所述套筒的外径；吊挂钢丝绳，其下端吊住所述底托。

优选的是，所述套筒的上端高于所述钢吊箱围堰底板上表面0.3m～0.7m，所述套筒的底端低于所述钢吊箱围堰底板上表面1.0m～1.5m，所述套筒的内径与所述钢护筒外径间的距离为0.15m～0.35m。

优选的是，还包括：斜撑架，所述斜撑架固定连接所述套筒与所述钢吊箱围堰底板，且绕所述钢吊箱围堰底板的上表面及下表面上均匀环设一圈。

优选的是，所述底托下表面均匀环设多块筋板，所述筋板由上部的长方体板和下部的直角梯形板一体成型，所述上部的长方体板的上端固定于所述底托的下表面，且筋板上部的长方体板内外两端间的距离与底托的宽度相同，所述上部的长方体板的下端与所述下部的直角梯形板的长底边端吻合，且所述下部的直角梯形板的斜腰边朝向所述底托的外侧；其中，相邻两块筋板之间的间距小于0.3m，所述吊挂钢丝绳下端的吊点间距不超过1.5m。

优选的是，所述底托还设置有工型钢，所述工型钢的上端与下端均为与所述底托同中心的环形结构，所述工型钢的上端固定于所述底托的下表面中间位置；其中所述吊挂钢丝绳下端的吊点间距不超过3m。

优选的是，所述底托上表面还设置有向下的环形的第一凹槽，所述第一凹槽恰好能卡合所述套筒的底端；所述套筒底端外侧壁还设置有向上的环形的第二凹槽，所述第二凹槽恰好能卡合所述第一凹槽的外壁。

优选的是，所述第一凹槽与所述第二凹槽均为磁块构成，且两者的磁性相反，以使所述第一凹槽与所述第二凹槽相互吸引。

优选的是，所述底托上表面还设置有柔性的止水条。

本发明还提供了一种利用减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置进行施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)下放钢护筒到设定的位置，在钢护筒中施工钻孔桩，直至所有钻孔桩施工完毕；

步骤2)在底托下表面焊接筋板或工型钢，并将吊挂钢丝绳的底端固定在底托上，然后用吊挂钢丝绳吊住底托沿钢护筒的外壁从钢护筒的上端滑到下方，吊挂钢丝绳的上端穿过设置于钢护筒上端外壁的耳板孔洞并悬挂于钢护筒上；在浇筑封底混凝土之前，当吊挂钢丝绳的上端施加竖向的预紧力并固定后，在浇筑封底混凝土时，所述底托能与所述套筒无缝贴合；

步骤3)依托钢护筒拼装钢吊箱围堰，在钢吊箱围堰底孔内壁焊接套筒，并在钢吊箱围堰底板上表面与下表面焊接斜撑架；

步骤4)整个结构拼装、焊接完毕后，利用下放设备将钢吊箱围堰下放到位、定位；

步骤5)浇筑封底混凝土前，在钢护筒顶口提拉吊挂钢丝绳，直至底托贴紧套筒然后锁紧吊挂钢丝绳；

步骤6)水下浇筑钢吊箱围堰的封底混凝土，使其与钢吊箱围堰、钢护筒、套筒以及底托结合成整体；

步骤7)待封底混凝土强度达到设计要求后，钢吊箱围堰内抽水，切割封底混凝土上部的吊挂钢丝绳以及钢护筒，并进行承台施工。

优选的是，所述步骤2)还包括：在底托上表面焊接第一凹槽；所述步骤3)还包括：在套筒下端外侧壁上焊接第二凹槽；所述步骤5)还包括：在钢护筒顶口提拉吊挂钢丝绳时，第一凹槽卡合套筒的底端，第二凹槽卡合第一凹槽的外壁。

本发明至少包括以下有益效果：

1.本发明的装置结构简单，操作性强。

2.本发明的套筒增加了钢护筒与封底混凝土之间的接触面积，从而有效提高了封底混凝土与钢护筒之间的握裹力，通过降低封底混凝土的厚度来降低施工成本。

3.本发明的套筒在入水前已经焊接在钢吊箱围堰的底孔内壁上，直接下水即可施工，而且也不需要对钢护筒进行改进。

4.本发明的底托通过吊挂钢丝绳拉紧提供竖向预紧力从而密封住套筒的底端，防止封底混凝土的渗漏，不需要再设置挡板密封钢吊箱围堰的底孔与钢护筒之间的缝隙，而且通过吊挂钢丝绳来拉紧固定，简单方便。

5.本发明的底托下表面固定有筋板或工型钢，可增加底托的刚度，以适应封底混凝土带来的荷载或者适应在条件恶劣的情况下施工。

6.本发明的第一凹槽和第二凹槽的设置可进一步加强底托与套筒直接的密封，设置为均为磁块构成，且两者的磁性相反，能更好的密封，同时因为磁性相反相互吸引，有一定的向上吸引力，也能在一定程度上减少吊挂钢丝绳需要施加的竖向预紧力。

7.本发明的底托上表面还设置有柔性的止水条，可进一步加强密封，因为密封的好坏直接关系到封底混凝土浇筑的质量和整个方案的成败。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1和图2所示，本发明提供了一种减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置，包括：钢吊箱围堰5、钢护筒1，其特征在于，还包括：套筒3，其为与所述钢吊箱围堰5底孔同轴的中空圆柱体，其外壁焊接于所述钢吊箱围堰5的底孔内壁，且所述套筒3上下两端均凸出于所述钢吊箱围堰5的底板，所述套筒3内径大于钢护筒1的外径；底托6，其为环形结构，内径设置为能使所述底托6贴合在所述钢护筒1外壁且可上下滑动，外径设置为大于所述套筒3的外径；吊挂钢丝绳2，其下端吊住所述底托6。在这种技术方案中，套筒直接焊接在钢吊箱围堰的底孔内壁上，封底混凝土和钢护筒之间的单位面积粘结力其实是一个定值，我们要增加这个总的粘结力，只能增加这个接触面积，因为护筒直径已经定了，所以我们只能增加封底混凝土和钢护筒之间的接触高度，套筒的下端凸出于钢吊箱围堰的底孔一定高度，从而下端的套筒能增加封底混凝土的接触面积，从而提高封底混凝土的粘结力，减少封底混凝土的厚度，但这个底板上面的封底混凝土必须有一定的厚度，封底混凝土除了前面说的这个粘结力外(防止围堰抽水施工时整体向上浮)，封底混凝土板还必须有一定刚度，不然抽水的时候由于水头产生的压力会导致混凝土破碎，水会进去围堰里面，这个围堰功能也就失效了，因此上端的套筒也不用设置太高；底托通过吊挂钢丝绳拉紧从而密封护筒的底部，防止封底混凝土的渗漏，底托的内径贴合钢护筒的外壁，且可沿外壁上下滑动，既可顺利下放底托又可防止底托与钢护筒之间封底混凝土的渗漏。

另一种技术方案中，所述套筒3的上端高于所述钢吊箱围堰5底板上表面0.3m～0.7m，所述套筒3的底端低于所述钢吊箱围堰5底板上表面1.0m～1.5m，所述套筒3的内径与所述钢护筒1外径间的距离为0.15m～0.35m。在这种技术方案中，本发明适用于高桩承台施工，也就是承台悬在水中，不进去泥面以下，其次，现在这种承台一般离水面小于10m；经过试验证明，合理设置套筒的高度范围可有效地将封底混凝土厚度从一般的2m-2.5m降低到本发明的1m-1.5m；本发明给出的钢护筒位置都是理论位置，实际施工时钢护筒可能会打歪，跟原来位置不一样，所以套筒必须比钢护筒大一些，以适应这个偏位，同时套筒与钢护筒内的封底混凝土必须有一定的厚度，如果厚度太薄，封底混凝土的粘结效果不理想，也就达不到增加封底混凝土粘结力的作用，最终也达不到有效减少封底混凝土厚度的作用。

另一种技术方案中，还包括：斜撑架4，所述斜撑架4固定连接所述套筒3与所述钢吊箱围堰5底板，且绕所述钢吊箱围堰5底板的上表面及下表面上均匀环设一圈。在这种技术方案中，套筒的作用就是增加封底混凝土和护筒面的接触高度，提高封底混凝土的粘结力，钢吊箱围堰从平台下放到位，要入水，有水流和波浪等作用，会让钢吊箱围堰在这个过程中左右摇摆，钢护筒与套筒之间会有撞击，如果没有支撑，套筒这块钢板很容易变形甚至破坏，同时也能增加套筒与钢吊箱围堰底板的连接刚度，确保套筒在施工过程中不被破坏。

另一种技术方案中，所述底托6下表面均匀环设多块筋板，所述筋板由上部的长方体板和下部的直角梯形板一体成型，所述上部的长方体板的上端固定于所述底托6的下表面，且筋板上部的长方体板内外两端间的距离与底托6的宽度相同，所述上部的长方体板的下端与所述下部的直角梯形板的长底边端吻合，且所述下部的直角梯形板的斜腰边朝向所述底托6的外侧；其中，相邻两块筋板之间的间距小于0.3m，所述吊挂钢丝绳2下端的吊点间距不超过1.5m。在这种技术方案中，底托的刚度也是关键，如果刚度不够有可能无法支撑封底混凝土带来的荷载，也就无法达到密封的效果，因此在底托下表面设置了多块筋板，以加强底托的刚度，比简单的增加底托的厚度达到的效果要好，同时也能节省材料，降低成本，筋板的斜面设置在底托的外侧，有一定的倾斜角度，能减少水对底托的冲击力，本技术方案中底托与筋板的厚度均为20mm，且筋板上部的长方体板左右两端间的距离与底托的宽度相同，吊挂钢丝绳吊点设计的间距也是根据底托下部设置的筋板来决定的。

另一种技术方案中，所述底托6还设置有工型钢，所述工型钢的上端与下端均为与所述底托6同中心的环形结构，所述工型钢的上端固定于所述底托6的下表面的中间位置；其中所述吊挂钢丝绳2下端的吊点间距不超过3m。在这种技术方案中，所述底托的厚度为20mm，所述工型钢的型号为工14型钢，其焊接于底托下表面的中间位置，吊挂钢丝绳下端的吊点间距也是根据底托下表面设置的工型钢来决定的。

另一种技术方案中，所述底托6上表面还设置有向下的环形的第一凹槽，所述第一凹槽恰好能卡合所述套筒3的底端；所述套筒3底端外侧壁还设置有向上的环形的第二凹槽，所述第二凹槽恰好能卡合所述第一凹槽的外壁，所述第一凹槽与所述第二凹槽均为磁块构成，且两者的磁性相反，以使所述第一凹槽与所述第二凹槽相互吸引。在这种技术方案中，凹槽的设置可进一步加强底托与套筒直接的密封；设置为均为磁块构成，且两者的磁性相反，能更好的密封，同时因为磁性相反相互吸引，有一定的向上吸引力，也能在一定程度上减少吊挂钢丝绳需要施加的向上预紧力。

另一种技术方案中，所述底托6上表面还设置有柔性的止水条。在这种技术方案中，设置柔性的止水条密封的效果更好，因为密封的好坏直接关系到封底混凝土浇筑的质量和整个方案的成败。

本发明还提供了一种利用减少钢吊箱围堰封底混凝土厚度的装置进行施工的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)下放钢护筒到设定的位置，在钢护筒中施工钻孔桩，直至所有钻孔桩施工完毕；

步骤2)在底托下表面焊接筋板或工型钢，并将吊挂钢丝绳的底端固定在底托上，然后用吊挂钢丝绳吊住底托沿钢护筒的外壁从钢护筒的上端滑到下方，吊挂钢丝绳的上端穿过设置于钢护筒上端外壁的耳板孔洞并悬挂于钢护筒上；在浇筑封底混凝土之前，当吊挂钢丝绳的上端施加竖向的预紧力并固定后，在浇筑封底混凝土时，所述底托能与所述套筒无缝贴合；

步骤3)依托钢护筒拼装钢吊箱围堰，在钢吊箱围堰底孔内壁焊接套筒，并在钢吊箱围堰底板上表面与下表面焊接斜撑架；

步骤4)整个结构拼装、焊接完毕后，利用下放设备将钢吊箱围堰下放到位、定位；

步骤5)浇筑封底混凝土前，在钢护筒顶口提拉吊挂钢丝绳，直至底托贴紧套筒然后锁紧吊挂钢丝绳；

步骤6)水下浇筑钢吊箱围堰的封底混凝土，使其与钢吊箱围堰、钢护筒、套筒以及底托结合成整体；

步骤7)待封底混凝土强度达到设计要求后，钢吊箱围堰内抽水，切割封底混凝土上部的吊挂钢丝绳以及钢护筒，并进行承台施工。

另一种技术方案中，所述步骤2)还包括：在底托上表面焊接第一凹槽；所述步骤3)还包括：在套筒下端外侧壁上焊接第二凹槽；所述步骤5)还包括：在钢护筒顶口提拉吊挂钢丝绳时，第一凹槽卡合套筒的底端，第二凹槽卡合第一凹槽的外壁。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。