双拼槽钢立柱式退水井及装配式钢结构退水系统的制作方法

本实用新型属于建筑施工设备领域，涉及装配式钢结构退水系统及方法。

背景技术：

河湖整治、航道整治、水利疏浚和水下土方开挖等港航水利工程一般都采用绞吸式挖泥船和斗轮式挖泥船施工，这种施工方法需要面积较大的冲填区。对冲填区来说，退水系统是其中的关键性的工作，退水系统的工作方式是否合理，是提高土方沉定效果并确保围埝安全的关键。传统的溢流式退水口施工泄水直接漫溢到排水渠中，不但后期维护成本较高，且存在较大的安全隐患，一旦发生渗水、塌陷等病害很难处理，容易导致溃堤。而埋管式退水口施工不便，特别是近年来，随着环保意识的加强，冲填区施工结束后需将退水系统拆除，以便复耕作业，这样就增加了施工周期和工程经济负担。

技术实现要素：

本实用新型为了解决增加退水井强度，且分层引流清水的问题，提出如下技术方案：一种双拼槽钢立柱式退水井，包括双拼槽钢立柱、横向支撑角钢、剪刀撑、止水闸门和底钢板，所述的双拼槽钢立柱组由一对相对的立柱组成，各立柱是由腹板和腹板两侧翼缘形成的具有凹槽的立柱，立柱组具有四组，第一立柱组与第二立柱组相对设置，第三立柱组与第四立柱组相对设置，围接形成矩形井架，井架的底部为底钢板；

第三立柱组的第一立柱的内层翼缘与第一立柱组的第一立柱的腹板外侧固定，第三立柱组的第二立柱的内层翼缘与第二立柱组的第一立柱的腹板外侧固定；第四立柱组的第一立柱的内层翼缘与第一立柱组的第二立柱的腹板外侧固定，第四立柱组的第二立柱的内层翼缘与第二立柱组的第二立柱的腹板外侧固定；

闸门架在各相对的双拼槽钢立柱的凹槽中；多个横向支撑角钢竖向排列分布并连接在各立柱组的两个相对的立柱间，且布设在立柱的中上部，横向支撑角钢的端点连接在立柱的外层翼缘；剪刀型交叉的角钢连接在立柱组的两个相对的立柱间，且布设在立柱的中上部，剪刀型交叉的角钢的固定点连接在立柱的外层翼缘。

进一步的，双拼槽钢立柱的凹槽相对设置，横向支撑角钢在竖向分层安装，双拼槽钢立柱的凹槽被横向支撑角钢竖向分割为多层闸门槽，相对的双拼槽钢立柱的凹槽内安装闸门以形成多层闸门。

进一步的，横向支撑角钢与外层翼缘固定的连接点，剪刀型交叉的角钢连接在其上。

进一步的，内层翼缘与腹板由螺栓连接，该内层翼缘与腹板具有用于螺栓固定连接的预留孔洞，各立柱与底钢板的预埋螺栓相连，使立柱被固定于底钢板，横向支撑角钢由螺栓将其与相应立柱的位置的外层翼缘连接，使横向支撑角钢固定于立柱，剪刀型交叉的角钢，焊接于立柱的自上而下的第一、第二道横向支撑角钢间。

进一步的，闸门的中下部开出退水口。

一种装配式钢结构退水系统，包括所述的双拼槽钢立柱式退水井，退水口与退水涵管的入口连通，井架附近设置围埝，退水涵管贯穿围埝内部，退水涵管的出口与消能池的入口连通，消能池位于退水涵管下游，在地势上，消能池低于退水涵管，消能池的出口设置在其偏下的位置，且其出口连通明渠。

进一步的，围埝的横向距离与退水涵管的长度基本等长，所述的退水涵管是钢制退水涵管。

进一步的，围埝是具有一定坡比，将土体分层压实的维护结构，靠近双拼槽钢立柱式退水井侧的围埝的坡比是1:2，靠近消能池侧的围的坡比是1:3。

有益效果：退水井使用双拼槽钢立柱作为退水井的井架，其具有较好的支撑强度，且对于闸门使用多层横向支撑角钢分层安装，能实现符合要求的清水分层引流，对于清水的引流效果更好。

附图说明

图1为退水系统的俯视图；

图2为退水系统立面图；

图3为装配式钢架退水井结构示意图；

图4为图3的A-A剖面图；

图5为第一立柱组（横向）、第三立柱组（纵向）安装示意图；

图6为图3的B-B剖面图；

图7为图3的C-C剖面图；

图8为退水过程示意图。

1-1—退水井，1-2—退水涵管，1-3—消能池，1-4—退水明渠，1-5—双拼槽钢立柱，1-6—横向支撑角钢，1-7—剪刀撑，1-8—底钢板，1-9-腹板，1-10-内层翼缘，1-11-外层翼缘。

具体实施方式

实施例1：如图3-7所示，一种双拼槽钢立柱式退水井，包括双拼槽钢立柱1-5、横向支撑角钢1-6、剪刀撑1-7、止水闸门和底钢板1-8，所述的双拼槽钢立柱1-5组由一对相对的立柱组成，各立柱是由腹板1-9和腹板1-9两侧翼缘1-10形成的具有凹槽的立柱，立柱组具有四组，第一立柱组与第二立柱组相对设置，第三立柱组与第四立柱组相对设置，围接形成矩形井架，井架的底部为底钢板1-8；

第三立柱组的第一立柱的内层翼缘1-10与第一立柱组的第一立柱的腹板1-9外侧固定（如图5所示），第三立柱组的第二立柱的内层翼缘1-10与第二立柱组的第一立柱的腹板1-9外侧固定；第四立柱组的第一立柱的内层翼缘1-10与第一立柱组的第二立柱的腹板1-9外侧固定，第四立柱组的第二立柱的内层翼缘1-10与第二立柱组的第二立柱的腹板1-9外侧固定；如图4所示，该四组双拼槽钢立柱组，其中，上下两个立柱组是第一、第二立柱组，对于第一、第二立柱组，左侧的立柱是第一立柱，右侧的立柱是第二立柱；左右两个立柱组是第三、第四立柱组，对于第三、第四立柱组，上侧的立柱是第一立柱，下侧的立柱是第二立柱。

双拼槽钢连接方式是通过预留螺栓连接，可以快速安拆，符合当下装配式建筑发展的要求，即内层翼缘与腹板外侧的连接方式使用预留螺栓连接，底钢板是由翼缘与底钢板通过预留螺栓连接。翼缘与腹板的这种直接连接（特别是翼缘中央部位与腹板中央部位连接），腹板的强度较为两个翼缘的连接，强度远远更佳，且能够较为方便的实现螺栓连接，便于拆装，且不用增加新的连接结构（如角铁），该方式在空间上最为节省空间，且连接结构及位置的选择使得压力分布较为平衡，且安装形式完全属于其自身安装，且为强度较佳部位，紧固于其自身，不依靠其他新增部件（如角铁等），不会因为其他部件的强度影响自身强度，不易导致井架重压后变形。

如图3所示，闸门架在各相对的双拼槽钢立柱1-5的凹槽中；多个横向支撑角钢1-6竖向排列分布并连接在各立柱组的两个相对的立柱间，且布设在立柱的中上部，横向支撑角钢1-6的端点连接在立柱的外层翼缘1-10；剪刀型交叉的角钢连接在立柱组的两个相对的立柱间，且布设在立柱的中上部，剪刀型交叉的角钢的固定点连接在立柱的外层翼缘1-10。横向支撑角钢在该方案中，主要目的是为了能够对闸门分隔，形成分层引流，且也能具有横向支撑作用，降低分隔和移动引起的侧移，由于本发明要形成多层闸门引流清水的目的，因而，必须要尽量避免侧移，横向支撑角钢用于分隔闸门时候，闸门的移动会引起侧移，为了能够将这种侧移降至最小，因而，协同使用剪刀撑，能够使得对于平行四边形位移等降低到极小，较为方便的实现多层闸门引流时候井架的稳定性，解决平稳引流的问题。

作为技术方案的补充，双拼槽钢立柱1-5的凹槽相对设置，横向支撑角钢1-6在竖向分层安装，双拼槽钢立柱1-5的凹槽被横向支撑角钢1-6竖向分割为多层闸门槽，相对的双拼槽钢立柱1-5的凹槽内安装闸门以形成多层闸门，形成多层闸门的目的是根据清水水位调整闸门高度，从而分层引流，保证引入的是符合要求的清水。

作为技术方案的补充，横向支撑角钢1-6与外层翼缘1-10固定的连接点，剪刀型交叉的角钢连接在其上。这种连接方式，横向支撑角钢的连接点即为剪刀型交叉的角钢的连接点，二者连接在一起，对于侧移的防止更为明显。

作为技术方案的补充，内层翼缘1-10与腹板1-9由螺栓连接，该内层翼缘1-10与腹板1-9具有用于螺栓固定连接的预留孔洞，各立柱与底钢板1-8的预埋螺栓相连，使立柱被固定于底钢板1-8，横向支撑角钢1-6由螺栓将其与相应立柱的位置的外层翼缘1-10连接，使横向支撑角钢1-6固定于立柱，剪刀型交叉的角钢，焊接于立柱的自上而下的第一、第二道横向支撑角钢1-6间。剪刀型交叉的角钢，其数量选择会影响整个装置的空间结构等，因而，优选方案为上述，可以在保证降低侧移的基础上，减少耗材，节约成本。

上述，退水井位于排泥场地势最低处，排泥场的上部清水，在闸门打开时，流入退水井，并通过退水涵管排出排泥场，流入附近河流。退水井的闸门：退水井设置多道止水闸门，具体个数根据工程需要设置。每两个横向支撑角钢分隔出一道止水闸门。根据清水的高度，选择开启某道闸门，将清水引入井内排出。排水过程：挖泥船(清理河道下部淤泥)将含水量较高的泥水排入排泥场，经过自然沉淀，在重力作用下，泥水分离，淤泥下沉，留着排泥场中。清水分离在上部，当清水的高度达到高于一道闸门顶部时，打开该道闸门，使清水流入退水井，通过退水井下部的退水涵管讲清水排出围埝(围埝围成的叫排泥场)。

作为技术方案的补充，闸门的中下部开出退水口。

如图1、2所示，一种装配式钢结构退水系统，所述的双拼槽钢立柱式退水井，退水口与退水涵管1-2的入口连通，井架附近设置围埝，退水涵管1-2贯穿围埝内部，退水涵管1-2的出口与消能池1-3的入口连通，消能池1-3位于退水涵管1-2下游，在地势上，消能池1-3低于退水涵管1-2，消能池1-3的出口设置在其偏下的位置，且其出口连通退水明渠1-4。

作为技术方案的补充，围埝的横向距离与退水涵管1-2的长度基本等长，所述的退水涵管1-2是钢制退水涵管1-2，其目的是为了节约退水涵管。

作为技术方案的补充，围埝是具有一定坡比，将土体分层压实的维护结构，靠近双拼槽钢立柱式退水井侧的围埝的坡比是1:2，靠近消能池1-3侧的围的坡比是1:3。围埝采用内侧坡比1:2、外侧坡比1:3的设计，使围堰下部的水土压力承载力更大，同时节省围埝填筑的材料，安全经济。

退水井比埋管的优点：埋管式需要根据水位高度自上而下设置多道排水管，才能满足不同水位的排水要求，退水井式只需要在最底部设置一道排水管，通过调节退水井的闸门满足不同水位的退水要求；装配式钢架退水井由螺旋机械连接而成，且只设置一道排水管，安装和拆卸的工程量较埋管式小，节约成本，缩短工期。

实施例2：一种装配式钢结构退水系统，包括：装配式钢架退水井、闸门板、钢制退水涵管、消能池、退水明渠，装配式钢架退水井为：双拼槽钢立柱式退水井架，包括四对双拼槽钢立柱1-5、横向支撑角钢1-6、剪刀撑1-7、止水闸门和底钢板1-8。四对双拼槽钢立柱1-5构成了井架的主体结构，每对槽钢的拼接方式为：螺栓通过一片槽钢翼缘1-10的预留孔洞与另一片槽钢腹板1-9对应位置的预留孔洞相连。每对双拼槽钢立柱1-5通过与底钢板1-8的预埋螺栓相连，使双拼槽钢立柱1-5固定于底部。横向支撑角钢1-6通过螺栓与双拼槽钢立柱1-5对应位置的翼缘1-10的预留孔洞连接，使横向支撑角钢1-6固定于立柱上。剪刀撑采用角钢，设置于自上而下的第一、第二道横向支撑角钢1-6之间，通过焊接方式与双拼槽钢立柱相连。底钢板1-8置于加固好的基础之上，通过基础的预埋螺栓与基础相连。止水闸门架在双拼槽钢立柱形成的凹槽中。

实施例3：如图8所示，一种的退水方法，针对于上述实施例1-2中任意所述的退水井，退水井位于排泥场地势最低处，排泥场的上部是清水，在退水井的止水闸门打开时，清水可流入退水井，通过与退水井连通的退水涵管将清水排出排泥场，流入附近河流。

作为技术方案的补充，将具有含水量的泥水排入排泥场，经自然沉淀并在重力作用下而泥水分离，淤泥下沉并留在排泥场中，而清水被分离在上部，退水井设置多道止水闸门，且止水闸门在竖向分级分布，由每两个横向支撑角钢分隔出一道止水闸门，根据清水的高度，选择开启相应高度的某道止水闸门，当清水的高度达到高于某一道止水闸门顶部时，打开该道止水闸门，将清水引入退水井内，退水井下部连通的退水涵管将清水排出围埝，并流入附近河流。

装配式钢结构退水系统的安装方法（退水施工方法）如下：

1.底钢板实施：

1.1确定退水口最低高程，退水口底板处填筑和围堰施工同时进行，将底部土体夯填密实；

1.2放置退水口中心线，人工修整基底，井架基槽平面位置偏差不大于±10mm，高程偏差±10mm，涵管平面位置偏差不大于±50mm；

1.3基底铺设30cm厚的碎石并夯实，井架基础采用C30混凝土，安放底钢板的接触面进行平整光滑处理；对现浇混凝土进行振捣密实，保持基础与底钢板的预埋螺栓表面清洁，无砂浆粘附；

2.井架的安装：

2.1清除井架结构等各部件、接触面与联接孔等部位的杂物，进行防腐处理；

2.2井架立柱安装前，在立柱顶端系不少于3根足够长度的稳固缆绳，并在距离合理的位置打设系缆桩，吊机起吊井架立柱至预埋立柱的上方，轻靠限位装置并保持立柱稳定，安装连接件并用螺栓固定，系牢缆绳，然后卸去起吊缆绳；

2.3立柱全部安装完成后，由下而上安装联系梁到最上部，然后安装剪刀撑，最后卸除固定缆绳；

3.退水涵管基础处理：

3.1涵管基础为地基原状土，尽可能保持土体的均一性；

3.2人工清底后的底高程，控制在设计涵管底高程以下150～250mm；

3.3回填土料选择，一般情况下应选择均匀、渗透系数很小（采用土体渗透系数小于1.2*10^-6cm/s的土体）、经涵管重量与附加力挤压能与涵管充分接触、人工捣实后能起到闭水作用的软塑状粘土；

3.4采用人工或机械开挖排泥场内下层的软塑粘性土体对涵管埋设区进行回填，回填至涵管设计底高程以上，并捣实整平；

3.5检查捣实后，涵管轴线方向平整度应控制在±50mm以内，涵管方向每米延长平整度不大于50mm，为涵管的安装质量提供保证；

4.涵管制作安装：

4.1钢质涵管制作时，进行分段制作，为减小安装难度，涵管全部采用套管式结构；

4.2涵管和井架的连接通过法兰和安装在井架上的挡板进行连接；

4.3基础处理好后立即进入涵管安装阶段，避免土体干化后涵管与捣实后的土体无法充分接触；

4.4涵管的安装由上而下套接安装；回填土前对涵管进行限位；安装完成后在涵管上加载，使涵管沉降到设计底高程，然后在其侧面及顶部回填软塑土并捣实；

4.5涵管侧面及顶部回填软塑粘土可分节、分层进行，也可同时进行；

5.消能池安装：

5.1钢质消能池在工程制作运至现场进行安装，消能池排水尾部设两道消能坎；

5.2消能池与退水涵管通过法兰进行连接，消能池基座夯填结实，基座按3%坡度向退水明渠方向倾斜；

6.止水闸门制作安装：

6.1闸门板采用木质材料，为避免闸门板出现上浮现象，采用高密度木材（高密度木材的高密度选择只要达到避免上浮即符合要求）；

6.2闸门板与闸门板、闸门板与闸门槽的接触面进行光滑处理；板与板的接触面平面度误差不大于1mm；闸门板长度比门槽间距小4～6mm，以确保闸门板安装后，板与板、板与槽之间接触良好，无泥浆滴漏；

7.回收拆除：

7.1回收前，在保证退水水质的前提下，有限地起出部分闸门板，以排除排泥场内积水；

7.2封堵涵管进口，保证泥浆不外泄；

7.3松开并取出井架立柱与预埋件间的螺栓；

7.4卸下部分溢流闸门板，使泥土进入井内，以保持井壁内外压力平衡；

7.5安装起吊绳索进行起吊，以回收井架；

7.6钢质涵管回收时，开挖背坡土体对堰前进行培厚，在满足安全要求后再拔除回收。

7.5安装起吊绳索进行起吊，以回收井架；

7.6钢质涵管回收时，开挖背坡土体对堰前进行培厚，在满足安全要求后再拔除回收。

上述，退水井位于排泥场地势最低处，排泥场的上部清水，在闸门打开时，流入退水井，并通过退水涵管排出排泥场，流入附近河流。退水井的闸门：退水井设置多道止水闸门，具体个数根据工程需要设置。每两个横向支撑角钢分隔出一道止水闸门。根据清水的高度，选择开启某道闸门，将清水引入井内排出。排水过程：挖泥船(清理河道下部淤泥)将含水量较高的泥水排入排泥场，经过自然沉淀，在重力作用下，泥水分离，淤泥下沉，留着排泥场中。清水分离在上部，当清水的高度达到高于一道闸门顶部时，打开该道闸门，使清水流入退水井，通过退水井下部的退水涵管讲清水排出围埝(围埝围成的叫排泥场)。

以上所述，仅为本发明创造较佳的具体实施方式，但本发明创造的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明创造披露的技术范围内，根据本发明创造的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明创造的保护范围之内。