一种用于沉井浮运的封舱底板结构及施工方法与流程

本发明涉及沉井基础施工领域。更具体地说，本发明涉及一种用于沉井浮运的封舱底板结构及施工方法。

背景技术：

在桥梁施工领域，采用沉井作为桥梁基础的应用越来越多，尤其是在跨江或跨海的超大跨径桥梁施工中，沉井基础因其自身结构的稳定性、卓越的承载能力和对复杂地质条件较强的适用能力成为主墩或锚碇基础的首选。

水中沉井基础首节多为钢沉井，一般在船坞中进行加工制造，制造完成后从船坞浮运至施工现场。因沉井自身重量较大，浮在水中时入水深度较深，在浮运过程，若不采取助浮措施，对水深条件要求较高；同时，钢沉井在船坞中拼装制造完成后，首先要浮运出坞，而一般坞门处因存在坞槛，水深较浅，导致钢沉井在不采取助浮措施的情况下出坞浮运困难。

随着工程在复杂地层环境中进行沉井施工的需求越来越多，沉井的尺寸结构越来越大重量越来越重，对助浮措施的安全性、可靠性提出了更高的要求。为此，有必要对传统的浮运助浮方法进行升级。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于沉井浮运的封舱底板结构，在不改变沉井原结构的前提下，通过可拆卸的封舱底板将井孔封闭，为沉井提供额外的浮力，降低了沉井对作业水深的要求，可广泛适用于不同条件的水域环境。本发明还提供了一种用于沉井浮运的封舱底板的施工方法，在保证密封的前提下，利用可快速拆装的结构实现对封舱底板的安装和拆卸，操作简便，且提高了沉井浮运施工的工作效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种用于沉井浮运的封舱底板结构，包括多个封舱底板，其与沉井的多个井孔一一对应，任一封舱底板设置在井孔的底部并能够将其封闭，所述封舱底板包括：

梁架，其为网格状结构，包括多个主梁，任一主梁的端部顶面通过加劲板固定在沉井刃脚的内壁上；

面板，其设置在所述梁架的下方并与所述多个主梁的底部固定连接；

封边钢板，其沿所述面板的外周连续设置并与其固定连接，所述封边钢板与所述多个主梁的端部固定连接；

多个止水条，其间隔设置在所述封边钢板的外壁上，任一止水条沿所述封边钢板的外周连续设置，所述止水条在遇水状态下的厚度大于所述封边钢板与沉井刃脚的间距；

截止阀，其设置在所述面板上，当所述截止阀处于开启状态时，所述面板的下方空间与上方空间连通。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：吊耳组，其包括多个吊耳，其分别设置在所述梁架的上方四角并与主梁固定连接；所述吊耳组包括第一吊耳组和第二吊耳组，其中所述第一吊耳组设置在所述第二吊耳组内侧。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：环板，其沿所述封边钢板的顶部轮廓线连续设置并与其固定；角板，其沿所述环板的顶部轮廓线连续设置并呈固定角度连接所述环板和沉井刃脚的内壁。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，所述固定角度为45°-70°。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：多组限位钢板，任一一组限位钢板包括多个限位钢板，任一限位钢板沿所述封边钢板的外周间隔设置，所述止水条设于相邻两组限位钢板之间形成的容纳腔内。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，所述止水条为遇水膨胀止水条，相邻的两组限位钢板的间距大于所述止水条在无水状态下的宽度。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，所述封边钢板与其相邻的沉井刃脚平行。

优选的是，所述用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：多组角钢，其沿所述封边钢板的周向间隔设于相邻两个主梁之间，任一一组角钢包括上下对称设置的两节角钢，任一角钢呈l形，其靠近所述封边钢板的一端与所述封边钢板固定连接，所述角钢的前后两侧与所述两个主梁固定连接。

本发明还提供了一种用于沉井浮运的封舱底板结构的施工方法，包括：

步骤一、封舱底板制作：首先根据沉井结构、质量、大小和水体情况规划需设置的封舱底板数量和位置，再根据需安装封舱底板的沉井井孔形状制作封舱底板；

步骤二、封舱底板安装：将制作好的封舱底板通过加劲板和角板焊接到对应的井孔下部的沉井刃脚的内壁上；

步骤三、沉井浮运：沉井下水，浮运到指定的沉井安装位置上方；

步骤四、沉井下放：首先将第二吊耳组通过第二钢丝绳组与沉井井孔的内壁上预留的吊耳组一一对应连接，作业员通过升降吊篮进入设置有封舱底板的井孔，开启设置在面板上的截止阀放水；

步骤五、封舱底板拆除：当沉井整体下沉到一定深度后，作业员在水下先切割所述角板，再切割所述加劲板，使封舱底板与沉井刃脚脱离；

步骤六、封舱底板下放：使用第一钢丝绳组连接岸上的浮吊机和第一吊耳组，并拆除所述第二钢丝绳组的连接，浮吊机通过所述第一钢丝绳组将封舱底板缓慢下放至河床床面；

步骤七、封舱底板回收：解除所述第一钢丝绳组与所述浮吊机的连接，并在所述第一钢丝绳组端部栓系定位浮漂，根据所述定位浮漂的位置打捞并回收封舱底板。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明通过设置可拆卸的封舱底板结构，在不改变钢沉井原设计结构的前提下，为沉井提供助浮力，可以显著降低钢沉井的吃水深度，同时大幅降低了钢沉井对作业水深的要求。

2、单个封舱底板的大小和形状根据沉井单个井孔的形状和大小设计，可根据实际情况调整封舱底板的填充数量来控制沉井的下沉深度，以适用各种不同的水域环境，提高了钢沉井基础在复杂水域环境条件下的可行性，扩大了钢沉井基础的适用范围。

3、通过设置遇水膨胀的止水条，可以方便的安装在封边钢板侧壁的同时，遇水膨胀后的止水条能够充分填充所述封舱底板与沉井刃脚的内壁的间隙，保证了密封可靠性。

4、所述封舱底板结构简单且密封良好，能够有效提高浮运过程的安全可靠性，且在浮运到位后，只需拆除角板和加劲板即可将封舱底板与沉井分离，操作快捷、方便，可有效提高施工效率。

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为本发明一个实施例的一种用于沉井浮运的封舱底板结构的整体结构示意图；

图2为上述实施例中所述用于沉井浮运的封舱底板结构的平面结构示意图；

图3为上述实施例中所述用于沉井浮运的封舱底板结构的立面结构示意图；

图4为上述实施例中所述用于沉井浮运的封舱底板结构的内部结构示意图；

图5为上述实施例中所述封边钢板的外侧壁的结构示意图；

图6为本发明另一实施例的一种用于沉井浮运的封舱底板结构的平面结构示意图；

图7为本发明另一实施例的一种用于沉井浮运的封舱底板结构的平面结构示意图；

图8为本发明另一实施例的一种用于沉井浮运的封舱底板结构的平面结构示意图。

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，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；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1-8所示，本发明提供一种用于沉井浮运的封舱底板结构，包括多个封舱底板，其与沉井13的多个井孔一一对应，任一封舱底板设置在井孔的底部并能够将其封闭，所述封舱底板包括：

梁架，其为网格状结构，包括多个主梁2，任一主梁2的端部顶面通过加劲板4固定在沉井刃脚14的内壁上；

面板1，其设置在所述梁架的下方并与所述多个主梁2的底部固定连接；

封边钢板3，其沿所述面板的1外周连续设置并与其固定连接，所述封边钢板3与所述多个主梁2的端部固定连接；

多个止水条7，其间隔设置在所述封边钢板3的外壁上，任一止水条7沿所述封边钢板3的外周连续设置，所述止水条7在遇水状态下的厚度大于所述封边钢板3与沉井刃脚14的间距；

截止阀12，其设置在所述面板1上，当所述截止阀12处于开启状态时，所述面板1的下方空间与上方空间连通。

上述技术方案中，一个沉井被划分为多个井孔，其与所述多个封舱底板一一对应；所述封舱底板的数量根据沉井及待施工水域的实际情况计算确定，在保证沉井入水深度的条件下，通过设置尽可能少的封舱底板以节省施工成本并减少施工时间。所述多个主梁2水平设置，所述封边钢板3的上表面与所述多个主梁2的上表面位于同一水平面，从而，封边钢板3和面板1的组合形成一无盖的半封闭结构，将梁架封闭在内部。所述主梁2采用工字钢，根据梁架的形状和焊接需要选择不同型号：当主梁位于面板中部或呈直线设置时，所述主梁优选为hm588×300型钢；当主梁靠近所述面板边缘处或呈曲线设置时，所述主梁优选为hn350×175型钢。所述封舱底板通过主梁2顶面的加劲板4焊接在沉井刃脚14的内壁上，此时，封舱底板与沉井刃脚存在一定间隙，设置在封边钢板3外侧壁的止水条7封闭所述间隙，将封舱底板的上部空间与下部空间隔开；其中，封边钢板3选用的钢板的厚度大于面板1选用的钢板的厚度。所述截止阀12在设定的深度范围内需满足：关闭时密封良好，且在所述深度范围内容易开启；所述深度范围根据实际水位高度、沉井入水深度和施工时水流差确定。

本发明中，梁架、面板、封边钢板作为主体结构，通过多个加劲板焊接在沉井底部的沉井刃脚上，并通过设置在主体结构外侧的止水条将封舱底板的上部结构封闭，达到隔水的效果，并在封舱底板与沉井井孔间形成空腔，为沉井提供额外的浮力降低了沉井对作业水深的要求，使沉井基础可广泛适用于不同条件的水域环境；另外，通过面板上的截止阀可实现沉井到位后的快速下沉，方便后续沉井施工作业。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：吊耳组，其包括多个吊耳，其分别设置在所述梁架的上方四角并与主梁2固定连接；所述吊耳组包括第一吊耳组10和第二吊耳组11，其中所述第一吊耳组10设置在所述第二吊耳组11内侧。上述技术方案中，第一吊耳组10和第二吊耳组11分别包括4个吊耳，用于所述封舱底板的拆卸施工，并可以防止拆卸时的吊装钢丝绳相互交错缠绕，影响施工效率。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：环板5，其沿所述封边钢板3的顶部轮廓线连续设置并与其固定；角板6，其沿所述环板5的顶部轮廓线连续设置并呈固定角度连接所述环板5和沉井刃脚14的内壁。其中，所述环板5与所述多个主梁的端部焊接，从上方将主梁2与封边钢板3连接为一个整体，进一步加强了整体装置结构的稳定性。角板6的一端与环板5的顶部连接，一端与沉井刃脚14的内壁连接，加强了所述封舱底板与沉井的连接稳定性，同时进一步封闭封舱底板上方的空腔，防止有水穿过止水条的缝隙进入封舱底板的上方，加强止水效果。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，所述固定角度为45°-70°。角板6与环板5的夹角需保持在45°-70°范围内，以保证结构连接可靠，密封效果良好。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：多组限位钢板，任一一组限位钢板包括多个限位钢板9，任一限位钢板9沿所述封边钢板3的外周间隔设置，所述止水条7设于相邻两组限位钢板9之间形成的容纳腔内。在本实施例中，所述多组限位钢板为三组限位钢板，所述多个止水条7为两个止水条，三组限位钢板相互平行设置并形成上下两个容纳腔用于分别放置两个止水条7。任一一组限位钢板包括多个间隔设置在同一水平面的限位钢板9，与止水条7上同一位置的两侧分别接触的不同组的限位钢板9相对错位设置，以使止水条与所述容纳腔的卡接更加稳定可靠。本实施例中，所述限位钢板的规格优选为100mm×50mm×8mm，所述多组限位钢板的上下间距为200mm，多个限位钢板的左右间距为400mm，所述止水条的规格优选为宽150mm、厚20mm。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，所述止水条7为遇水膨胀止水条，相邻的两组限位钢板的间距大于所述止水条在无水状态下的宽度。从而，在无水状态下，止水条能够方便、快速的卡入限位钢板之间进行安装；在有水状态下，止水条遇水膨胀后填满相邻两组限位钢板之间的容纳腔，在限位钢板的限位作用下与限位钢板相互卡紧，有效密封封边钢板的上方空间。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，所述封边钢板3与其相邻的沉井刃脚14平行。其中，沉井刃脚14位于沉井底部且作为刀口与竖直方向存在一定的倾斜角度，设定封边钢板3与沉井刃脚平行，使所述封舱底板在能够正常安装的条件下，与沉井刃脚间的间隙尽可能小，从而，减小密封结构(止水条)与水体的接触面积，使沉井在浮运中的密封效果可靠，不易出现密封失效的问题。

在另一技术方案中，所述的用于沉井浮运的封舱底板结构，还包括：多组角钢8，其沿所述封边钢板3的周向间隔设于相邻两个主梁2之间，任一一组角钢8包括上下对称设置的两节角钢8，任一角钢呈l形，其靠近所述封边钢板3的一端与所述封边钢板3固定连接，所述角钢8的前后两侧与所述两个主梁2固定连接。所述角钢作为加强结构连接主梁与封边钢板，使梁架与封边钢板的连接更加稳定可靠。

本发明还提供了一种用于沉井浮运的封舱底板结构的施工方法，包括：

步骤一、封舱底板制作：首先根据沉井结构、质量、大小和水体情况规划需设置的封舱底板数量和位置，再根据需安装封舱底板的沉井井孔形状制作封舱底板，这里制作的封舱底板为所述封舱底板中除加劲板4和角板6以外的结构；

步骤二、封舱底板安装：将制作好的封舱底板通过加劲板4和角板6焊接到对应的井孔下部的沉井刃脚14的内壁上；

步骤三、沉井浮运：沉井13下水，浮运到指定的沉井安装位置上方；

步骤四、沉井下放：首先将第二吊耳组11通过第二钢丝绳组与沉井井孔的内壁上预留的吊耳组一一对应连接，此时第二钢丝绳组处于张紧状态，作业员通过升降吊篮进入设置有封舱底板的井孔，开启设置在面板上的截止阀12放水使沉井的吃水深度增加；

步骤五、封舱底板拆除：当沉井整体下沉到一定深度后，作业员在水下先切割角板6，再切割加劲板4，使封舱底板与沉井刃脚14脱离；

步骤六、封舱底板下放：使用第一钢丝绳组连接岸上的浮吊机和第一吊耳组10，需使浮吊机的钩头的重心与封舱底板的几何重心位于同一竖直线上，并拆除第二钢丝绳组的连接，此时封舱底板的重量转移至浮吊机上，浮吊机通过第一钢丝绳组将封舱底板缓慢下放至河床床面；

步骤七、封舱底板回收：解除第一钢丝绳组与浮吊机的连接，并在第一钢丝绳组端部栓系定位浮漂，根据定位浮漂的位置打捞并回收封舱底板。

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。