箱筒型基础水闸结构及围埝合拢口的施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种箱筒型基础水闸结构及进行围埝合拢口的施工方法,包括箱筒基础，其特征是：所述箱筒基础上部设有上部水闸结构，所述上部水闸结构包括上部矮墙、盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙、闸门和面板，所述箱筒基础的盖板上固接有盖板上端下部矮墙，所述盖板上端下部矮墙上固接有闸门槽，所述闸门槽上固接有上部矮墙，所述上部矮墙设有通槽，闸门贯穿通槽插入闸门槽中，相邻闸门槽沿其纵轴线方向通过纵墙连接，所述上部矮墙及纵墙上端设有面板。有益效果：采用箱筒基础，保证了水闸结构的浇筑或安装都在水面以上，再分段进行围埝工程施工,避免了水下浇筑的繁琐工艺。
【专利说明】箱筒型基础水闸结构及围埝合拢口的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明属于港口工程领域，尤其涉及一种箱筒型基础水闸结构及围埝合拢口的施工方法。
【背景技术】
[0002]在大中型围埝施工过程中，通常需要分段施工，最后进行合拢。由于拢口处水流流速较大，对此处泥面的冲刷较严重，地基因而受到破坏，承载力下降，出现埝体下沉，两侧挤淤的情况，将导致合拢断流后，合拢口处埝体下沉，路面过水，加上刚填筑好的埝体渗流、管涌现象较严重，合拢口极有可能被冲开。合拢口也一直是围埝施工过程中的重点、难点工作，直接影响到工程的成本、工期和质量，具有举足轻重的作用。目前常用的合拢措施是将大块石料填筑在埝体受水流直接冲刷侧，稍细的建筑碎料则填筑在另一侧，并赶潮位进行施工，以减小水流冲刷的损失。该项措施的缺陷是需要使用大量大块石料，施工成本高、工艺繁琐，且适用范围有限。
[0003]此外，随着淡水资源匮乏问题的日益严重，海水淡化也将在人类生活中扮演着越来越重要的角色，大型海水淡化工程也将得到越来越广泛的应用，而取水闸又是保证取水质量和取水安全的重要保障性结构，在海水淡化工程中有着重要的作用。目前常用的取水闸多采用在下方设置桩基础的结构形式，该种结构形式的缺陷是施工工艺复杂、造价高、稳定性较差，桩基础抗水平荷载能力较差，由于潮汐作用，调节水库与外海水域在取水闸两侧水位不一致，将形成压力差施加于取水闸并传递给桩基础，极易引起桩基础破坏。
[0004]专利申请号:200720099572.5公开了一种带肋桩的圆筒体可移动箱筒型基础结构件，其包括3至6个无底带顶板的钢壁圆筒体，相邻圆筒体排列成三角形或四边形，相邻圆筒体之间通过竖直钢板连接，在每个圆筒体的顶板上设有带开关的通孔，在每个圆筒体的筒壁上设置钢质竖向肋桩，肋桩下端呈尖锥形，肋桩内填充混凝土或水泥砂浆.上述专利公开了一种箱筒形基础结构形式，但其缺陷是箱筒结构的加工制作工艺复杂，施工繁琐。专利申请号:200420029467.0公开了一种可移动钢混箱筒型基础直立弧形连续墙防波堤结构，其由插入到海床土中的箱筒型基础和坐落其上与其连接成整体的上部挡浪墙构成；箱筒型基础包括由四个等直径、等高度、无底的、筒壁内侧或外侧设置竖向肋板的钢制圆筒体，通过设在圆筒体两两之间的连接板连接构成的矩形体；在该四圆筒矩形体上端面铺设的整块混凝土材料盖板；在每个圆筒体和四个圆筒体围成的中间腔体的顶部盖板上开设的可开关的通孔；挡浪墙是由至少二段等直径、等弧长的直立圆弧形混凝土材料墙段连接成连续的“S”型墙体。本发明适用于软土海床地基，结构水上施工量小、安装简便、对水深的适应性和抗波浪能力强，工程费用相对较低。上述专利公开了一种箱筒形基础结构形式及其在防波堤工程中的应用，但其不足是未提出上部结构的浇筑或安装方法。
【发明内容】
[0005]本发明是为了克服现有技术中的不足，提供一种箱筒型基础水闸结构及围埝合拢口的施工方法，采用箱筒基础作为水闸的基础结构，箱筒基础使用负压下沉工艺沉入泥面一段后停止，在其盖板上浇筑水闸结构，或先将整体预制的水闸结构安装在箱筒基础上端，保证了水闸结构的浇筑或安装都在水面以上，随后分段进行围埝工程施工，避免了水下浇筑混凝土的繁琐工艺，能有效提高基础的竖向、水平承载力，结构稳定性好。
[0006]本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现，一种箱筒型基础水闸结构，包括由若干个箱筒、连接墙和盖板构成的箱筒基础，其特征是:所述箱筒基础上部设有上部水闸结构，所述上部水闸结构包括上部矮墙、盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙、闸门和面板，所述箱筒基础的盖板上固接有盖板上端下部矮墙，所述盖板上端下部矮墙上固接有闸门槽，所述闸门槽的横截面形状呈“凹”型，所述闸门槽上固接有上部矮墙，所述上部矮墙沿其纵向设有通槽，闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中，相邻闸门槽沿其纵轴线方向通过纵墙连接，所述上部矮墙及纵墙上端设有面板，箱筒基础与上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构。
[0007]所述整体箱筒型基础水闸结构两侧边的纵墙上预制有用于连接相邻整体箱筒型基础水闸结构及围堤结构的锁扣，相邻锁扣连接后形成的竖向孔道间设有混凝土或砂浆的密封灌缝。
[0008]所述箱筒基础的箱筒呈矩形或环形布置。
[0009]所述盖板上设有阀门控制的预留孔道。
[0010]所述盖板上端下部矮墙和上部矮墙采用钢筋混凝土或钢结构，其横截面形状呈矩形、梯形或矩形与梯形组合形状。
[0011]一种采用箱筒型基础水闸结构进行围埝合拢口的施工方法，以箱筒作为基础，在箱筒上端的水面以上表面现浇上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构后，打开闸门形成过水通道作为合拢口，随后分段进行围埝施工，围埝施工完成后关闭所有箱筒型基础水闸结构的闸门，封闭水通道，即完成合拢；
[0012]具体步骤如下:
[0013](I)对水闸安装位置处的海底泥面进行清障和整平；
[0014](2)组合箱筒基础拼装完成后，由浮船坞或滑道辅助下水进行气浮拖运；向箱筒内充气，完成后关闭箱筒预留孔道上阀门，调整各箱筒的充气量，以控制整体箱筒基础的水平度，由拖轮将箱筒基础拖运至施工现场；
[0015](3)箱筒基础运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开箱筒预留孔道上阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对箱筒进行抽气，调节各箱筒相应阀门，控制排气及抽气速度形成负压，对箱筒基础的平整度进行即时调平，箱筒沉至要求标高位置后停止下沉；
[0016](4)进行上部水闸结构的安装:在位于水面以上的箱筒基础上端盖板表面支模，浇筑盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙和上部矮墙通过预留钢筋与盖板连接为整体；或将整体预制的上部水闸结构安装在箱筒基础上端盖板上；
[0017](5)上部水闸结构安装完成后，继续从箱筒内抽气，利用箱筒基础的盖板上下形成的压力差将整体箱筒型基础水闸结构沉至泥面设计标高位置，关闭预留孔道阀门，完成整体箱筒型基础水闸结构下沉安装；
[0018](6)按照上述步骤依次沉入其余整体箱筒型基础水闸结构；
[0019](7)全部整体箱筒型基础水闸结构施工完毕后，对整体箱筒型基础水闸结构两侧边的锁扣之间形成的竖向通道，采用混凝土或砂浆灌缝进行密封处理，完成若干组整体箱筒型基础水闸结构施工；
[0020](8)沿完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构两侧分段进行围埝施工，围埝与完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构通过锁扣连接并进行灌缝密封处理；
[0021](9)使用液压启闭机或简易启闭机将闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中进行密封处理，在闸门及纵墙围成的箱体内回填块石或建筑材料，再浇筑面层完成合拢口施工。
[0022]有益效果:与现有技术相比，本发明使用箱筒作为水闸的基础结构，能有效提高基础的竖向、水平承载力，结构稳定性好，同时，采用边负压下沉箱筒边安装上部水闸结构，或将上部水闸结构整体预制后安装在箱筒基础上端再负压下沉，可保证水闸结构的浇筑或安装都是在水面以上，避免了水下浇筑混凝土的繁琐工艺，极大降低了施工成本，可作为围埝工程的合拢口，也可作为海水淡化工程中的取水闸使用。该结构作为围埝工程合拢口使用时，先施工箱筒型基础和水闸结构并打开闸门形成过水通道；再分段施工围埝，围埝施工完后只需关闭闸门即可完成合拢，解决了传统工艺合拢口施工成本高、周期长、稳定性差、风险大等不足。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1是本发明的结构示意图；
[0024]图2是箱筒型基础水闸结构的俯视结构图；
[0025]图3是本发明围埝合拢口的工艺流程示意图。
[0026]图中:1-箱筒，2-连接墙，3-盖板，4-盖板上端下部矮墙，5-闸门，6-上部矮墙，7-面板，8-预留孔道，9-锁扣，10-纵墙，11-闸门槽。
【具体实施方式】
[0027]以下结合较佳实施例，对依据本发明提供的【具体实施方式】详述如下:
[0028]实施例
[0029]详见附图1、2，本实施例提供一种箱筒型基础水闸结构，一种箱筒型基础水闸结构，包括由若干个箱筒1、连接墙2和盖板3构成的箱筒基础，本实施例箱筒为两组八只。所述箱筒基础上部设有上部水闸结构，所述上部水闸结构包括上部矮墙6、盖板上端下部矮墙
4、闸门槽11、纵墙10、闸门5和面板7，所述箱筒基础的盖板上固接有盖板上端下部矮墙，所述盖板上端下部矮墙上固接有闸门槽，所述闸门槽的横截面形状呈“凹”型，所述闸门槽上固接有上部矮墙，所述上部矮墙沿其纵向设有通槽，闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中，相邻闸门槽沿其纵轴线方向通过纵墙连接，所述上部矮墙及纵墙上端设有面板，箱筒基础与上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构。箱筒I按材质可分为钢筋混凝土箱筒或钢箱筒，按数量可分为单箱筒或若干个组合箱筒，按组合形式可分为矩形布置或环形布置，按结构形式可分为等直径箱筒或变直径箱筒，所述连接墙2用于连接相邻箱筒，所述盖板3安装在箱筒I和连接墙2上端，可为钢筋混凝土或钢结构，其横截面形状呈矩形、圆形或其它截面形式，所述盖板在箱筒中心及盖板几何中心位置或适当位置设置预留孔道8，所述预留孔道上设置阀门控制孔道的打开闭合，所述盖板上端下部矮墙4安装在盖板3上端，可为钢筋混凝土或钢结构，其截面形状呈矩形、梯形或矩形与梯形组合形状，所述闸门槽11呈“凹”型，安装在盖板上端下部矮墙4上端，所述上部矮墙6安装在闸门槽11上端，所述“凹”型闸门槽沿纵轴线设置纵墙10连接，所述闸门5通过上部矮墙插入至闸门槽中，可通过液压启闭机或简易启闭机对闸门进行打开、闭合，所述箱筒沉入泥面，基础承载力满足上部结构自重荷载要求后箱筒停止下沉，在箱筒上端盖板上安装水闸结构，安装完成后继续下沉箱筒基础至设计泥面标高位置，所述整体箱筒型基础水闸结构两侧边的纵墙上预制有用于连接相邻整体箱筒型基础水闸结构及围堤结构的锁扣9。所述锁扣9设置在水闸轴线两侧，用于连接相邻水闸或围堤结构，所述锁扣连接后形成一个竖向孔道，采用混凝土或砂浆灌缝进行密封连接。
[0030]箱筒基础结构制作及拼装过程:
[0031](I)单箱筒结构、盖板分块预制，盖板浇筑时在箱筒中心及盖板中心设置本实施例在中心位置，根据实际工况也可以选择适当位置预留孔道，在上部盖板上端下部矮墙及纵墙安装部位设置预留钢筋；
[0032](2)单箱筒固定在指定位置，与盖板进行拼装，并对拼缝进行密封；
[0033](3)相邻箱筒间现浇连接墙2形成组合箱筒结构。本实施例选用四个为一组箱筒基础。
[0034]箱筒基础也可预制成一个大型单箱筒，在单箱筒中间设置多条隔断组成的隔舱，在其单箱筒上部现浇盖板，然后固接上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构。
[0035]工艺流程:
[0036]采用箱筒型基础水闸结构进行围埝合拢口的施工方法，以箱筒作为基础，在箱筒上端的水面以上表面现浇上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构后，打开闸门形成过水通道作为合拢口，随后分段进行围埝施工，围埝施工完成后关闭所有箱筒型基础水闸结构的闸门，封闭水通道，即完成合拢；
[0037]具体步骤如下:
[0038](I)对水闸安装位置处的海底泥面进行清障和整平；
[0039](2)组合箱筒基础拼装完成后，由浮船坞或滑道辅助下水进行气浮拖运；向箱筒内充气，完成后关闭箱筒预留孔道上阀门，调整各箱筒的充气量，以控制整体箱筒基础的水平度，由拖轮将箱筒基础拖运至施工现场；
[0040](3)箱筒基础运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开箱筒预留孔道上阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对箱筒进行抽气，调节各箱筒相应阀门，控制排气及抽气速度形成负压，对箱筒基础的平整度进行即时调平，箱筒沉至要求标高位置后停止下沉；
[0041](4)进行上部水闸结构的安装:在位于水面以上的箱筒基础上端盖板表面支模，浇筑盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙和上部矮墙通过预留钢筋与盖板连接为整体；或将整体预制的上部水闸结构安装在箱筒基础上端盖板上；
[0042](5)上部水闸结构安装完成后，继续从箱筒内抽气，利用箱筒基础的盖板上下形成的压力差将整体箱筒型基础水闸结构沉至泥面设计标高位置，关闭预留孔道阀门，完成整体箱筒型基础水闸结构下沉安装；
[0043](6)按照上述步骤依次沉入其余整体箱筒型基础水闸结构；
[0044](7)全部整体箱筒型基础水闸结构施工完毕后，对整体箱筒型基础水闸结构两侧边的锁扣之间形成的竖向通道，采用混凝土或砂浆灌缝进行密封处理，完成若干组整体箱筒型基础水闸结构施工；
[0045](8)沿完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构两侧分段进行围埝施工，围埝与完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构通过锁扣连接并进行灌缝密封处理；
[0046](9)使用液压启闭机或简易启闭机将闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中进行密封处理，在闸门及纵墙围成的箱体内回填块石或建筑材料，再浇筑面层，合拢口最后可将闸门固定死，完成合拢口施工。
[0047]采用箱筒型基础水闸结构还可以作为海水淡化工程的取水闸结构使用:作为取水闸结构与合拢口结构1-8步骤相同，仅第9步不同。即，使用液压启闭机或简易启闭机将闸门从闸门槽上部矮墙插入至闸门槽中，后浇筑面层完成取水闸结构施工。取水闸在高潮位时开启闸门取水，低潮位时关闭闸门。与合拢口的工艺区别有:1、取水闸浇筑面板时不用在箱筒内进行回填；2、闸门不固定死，可打开、闭合；3、使用功能，取水闸在高潮时打开闸门取水，低潮时关闭闸门。
[0048]上述参照实施例对该一种箱筒型基础水闸结构进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种箱筒型基础水闸结构，包括由若干个箱筒、连接墙和盖板构成的箱筒基础，其特征是:所述箱筒基础上部设有上部水闸结构，所述上部水闸结构包括上部矮墙、盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙、闸门和面板，所述箱筒基础的盖板上固接有盖板上端下部矮墙，所述盖板上端下部矮墙上固接有闸门槽，所述闸门槽的横截面形状呈“凹”型，所述闸门槽上固接有上部矮墙，所述上部矮墙沿其纵向设有通槽，闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中，相邻闸门槽沿其纵轴线方向通过纵墙连接，所述上部矮墙及纵墙上端设有面板，箱筒基础与上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构。
2.根据权利要求1所述的箱筒型基础水闸结构，其特征是:所述整体箱筒型基础水闸结构两侧边的纵墙上预制有用于连接相邻整体箱筒型基础水闸结构及围堤结构的锁扣，相邻锁扣连接后形成的竖向孔道间设有混凝土或砂浆的密封灌缝。
3.根据权利要求1或2所述的箱筒型基础水闸结构，其特征是:所述箱筒基础的箱筒呈矩形或环形布置。
4.根据权利要求3所述的箱筒型基础水闸结构，其特征是:所述盖板上设有阀门控制的预留孔道。
5.根据权利要求4所述的箱筒型基础水闸结构，其特征是:所述盖板上端下部矮墙和上部矮墙采用钢筋混凝土或钢结构，其横截面形状呈矩形、梯形或矩形与梯形组合形状。
6.一种采用权利要求1所述的箱筒型基础水闸结构进行围埝合拢口的施工方法，其特征是:以箱筒作为基础，在箱筒上端的水面以上表面现浇上部水闸结构构成整体箱筒型基础水闸结构后，打开闸门形成过水通道作为合拢口，随后分段进行围埝施工，围埝施工完成后关闭所有箱筒型基础水闸结构的闸门，封闭水通道，即完成合拢； 具体步骤如下: (1)对水闸安装位置处的海底泥面进行清障和整平； (2)组合箱筒基础拼装完成后，由浮船坞或滑道辅助下水进行气浮拖运；向箱筒内充气，完成后关闭箱筒预留孔道上阀门，调整各箱筒的充气量，以控制整体箱筒基础的水平度，由拖轮将箱筒基础拖运至施工现场； (3)箱筒基础运至安装现场后，对安装位置进行精确定位，打开箱筒预留孔道上阀门进行排气自沉，自沉完毕后，通过预留孔道对箱筒进行抽气，调节各箱筒相应阀门，控制排气及抽气速度形成负压，对箱筒基础的平整度进行即时调平，箱筒沉至要求标高位置后停止下沉； (4)进行上部水闸结构的安装:在位于水面以上的箱筒基础上端盖板表面支模，浇筑盖板上端下部矮墙、闸门槽、纵墙和上部矮墙通过预留钢筋与盖板连接为整体；或将整体预制的上部水闸结构安装在箱筒基础上端盖板上； (5)上部水闸结构安装完成后，继续从箱筒内抽气，利用箱筒基础的盖板上下形成的压力差将整体箱筒型基础水闸结构沉至泥面设计标高位置，关闭预留孔道阀门，完成整体箱筒型基础水闸结构下沉安装； (6)按照上述步骤依次沉入其余整体箱筒型基础水闸结构； (7)全部整体箱筒型基础水闸结构施工完毕后，对整体箱筒型基础水闸结构两侧边的锁扣之间形成的竖向通道，采用混凝土或砂浆灌缝进行密封处理，完成若干组整体箱筒型基础水闸结构施工； (8)沿完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构两侧分段进行围埝施工，围埝与完成的若干组整体箱筒型基础水闸结构通过锁扣连接并进行灌缝密封处理； (9)使用液压启闭机或简易启闭机将闸门贯穿上部矮墙的通槽插入闸门槽中进行密封处理，在闸门及纵墙围成的箱体内回填块石或建筑材料，再浇筑面层完成合拢口施工。
【文档编号】E02B7/20GK104179156SQ201410416164
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】张佩良, 别社安, 刘凤松, 丁文智, 陈强, 米刘芳, 何福渤, 李格平, 李德刚, 李刚 申请人:天津港航工程有限公司