一种应用于水工构筑物的钢吊箱及其施工方法与流程

1.本发明涉及近海建筑施工技术领域，尤其是涉及一种应用于水工构筑物的钢吊箱及其施工方法。


背景技术：

2.近岸半淹没式水工相邻构筑物通常采用钢板桩围堰施工，先搭设钢平台进行钻孔嵌岩桩施工，拼装内支撑，低潮位下放内支撑，钢板桩插打，吸泥后进行封底混凝土施工，排水后进行主体结构施工；钢板桩围堰是组拼式结构，整体刚度较小，其抗水流及冲刷能力差；需设置多道内支撑，对后续主体结构施工存在干扰，施工繁琐，成本高；同时对基床的地质要求较高。


技术实现要素：

3.针对现有技术不足，本发明是提供一种应用于水工构筑物的钢吊箱及其施工方法，以达到施工简便，成本低的目的。
4.为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
5.一种应用于水工构筑物的钢吊箱，包括钢吊箱壁体、钢吊箱底板以及支撑下放结构；
6.钢吊箱壁体用于形成围堰进行构筑物施工，壁体为竖向双层中空结构，钢吊箱壁体整体呈矩型空腔结构；
7.钢吊箱底板用于和钢吊箱壁体底部相连，所述钢吊箱底板包括钢梁和钢板；
8.支撑下放结构用于钢吊箱下放或浇筑混凝土期间结构受力支撑，所述支撑下放结构包括反力架、连续千斤顶、钢绞线以及拉压杆，反力架设置在钢护筒的顶部，连续千斤顶设置在反力架上，连续千斤顶通过钢绞线与钢吊箱壁体相连，拉压杆用于钢吊箱底板与钢护筒相连。
9.还包括用于设置在钢吊箱壁体内侧用于加强壁体结构的钢管支撑结构，所述钢管支撑结构为竖向分布的层结构。
10.所述钢吊箱壁体为分块制作拼接结构。
11.所述钢吊箱壁体上设有用于内外相连通的连通器和用于钢吊箱壁体内腔打开的阀门以及用于钢吊箱壁体内腔分隔的隔仓板。
12.所述钢吊箱壁体中设有水平环板和水平斜撑，钢吊箱壁体的内侧设有用于下放与钢护筒外表面接触导向的导向结构。
13.所述钢吊箱壁体内侧下部设有挂腿，钢绞线的下端与挂腿相连。
14.所述钢护筒上设有上端铰支座，钢吊箱底板上设有下端铰支座，所述拉压杆的上端与上端铰支座铰接相连，拉压杆的下端与下端铰支座铰接相连。
15.所述钢吊箱底板上设有通孔，钢护筒穿过通孔设置，通孔内缘和钢护筒外缘之间具有间隙，对应间隙处设有封孔板，钢护筒上设有用于对封孔板固定的抱箍。
16.所述封孔板为两块半圆弧板对接结构。
17.一种应用于水工构筑物的钢吊箱的施工方法，包括以下步骤：
18.s1、钢护筒灌注桩施工；
19.s2、箱底板现场安装，钢套箱壁体分块拼装，钢管内支撑安装；
20.s3、通过设置在钢护筒顶部的连续千斤顶和钢绞线将钢套箱整体下放，钢套箱下放到位后通过拉压杆将钢护筒和箱底板相连；
21.s4、封底混凝土施工，封底混凝土强度满足后，抽水处理，浇注承台混凝土，在承台混凝土上进行构筑物施工；
22.s5、钢套箱拆除。
23.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
24.该应用于水工构筑物的钢吊箱及其施工方法设计合理，钢吊箱围堰分块制作，满足水工相邻半淹没式构筑物干作业环境作业，确保施工安全；相比于起重船整体吊放，采用千斤顶下放，不受海域水下环境影响，同时提高了钢吊箱下放的精度，施工简便，降低了成本。
附图说明
25.下面对本说明书各幅附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
26.图1为本发明钢吊箱平面示意图。
27.图2为沿图1中a-a断面示意图。
28.图3为本发明封底混凝土抱箍示意图。
29.图4为图3中抱箍一半结构示意图。
30.图5为本发明拉压杆结构示意图。
31.图6为本发明拆除第二层支撑示意图。
32.图7为本发明拆除第一层支撑示意图。
33.图8为本发明钢吊箱加工流程图。
34.图9为本发明钢吊箱施工工艺流程图。
35.图中：
36.1-构筑物；2-钢管斜撑；3-钢护筒；4-连通器；5-反力架；6-阀门；7-钢管对撑；8-水平环板；9-水平斜撑；10-导向结构ⅰ；11-隔仓板；12-内外壁板；13-纵肋；14-导向结构ⅱ；15-连续千斤顶；16-单边角钢；17-封边槽钢；18-底板次梁；19-底板面板；20-底板长边主梁；21-承重架；22-钢绞线；23-拉压杆；24-底板短边主梁；25-螺栓；26-挂钩；27-钢筋；28-抱箍耳板；29-抱箍箍身；30-橡胶垫块；31-上端铰支座；32-下端铰支座；33-素混凝土；34-钢筋混凝土承台；35-封底混凝土；36-脚手架。
具体实施方式
37.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
38.如图1至图7所示，该应用于水工构筑物的钢吊箱围堰，其钢吊箱包括钢吊箱壁体、钢吊箱底板以及支撑下放结构；钢吊箱壁体用于形成围堰进行构筑物1施工，壁体为竖向双
层中空结构，钢吊箱壁体整体呈矩型空腔结构；钢吊箱底板用于和钢吊箱壁体底部相连，钢吊箱底板包括钢梁和钢板；支撑下放结构用于钢吊箱下放或浇筑混凝土期间结构受力支撑，支撑下放结构包括反力架5、连续千斤顶15、钢绞线22以及拉压杆23，反力架设置在钢护筒的顶部，连续千斤顶设置在反力架上，连续千斤顶通过钢绞线与钢吊箱壁体相连，拉压杆用于钢吊箱底板与钢护筒3相连。
39.为了保证钢吊箱的结构强度，钢吊箱内设有用于加强壁体结构的钢管支撑结构，钢管支撑结构为竖向分布的层结构；钢管支撑结构包括钢管对撑7和钢管斜撑2，钢管对撑设置在相对箱壁之间，钢管斜撑设置在箱壁拐角处。
40.壁体根据设计要求分块制作，划分断面考虑壁体防撞消能效果，避开在浇筑封底混凝土最不利工况下的应力集中区域，避免应力过大导致吊箱变形出现渗漏。最后分片运输、焊接连接成型。
41.钢吊箱底板的钢梁包括底板次梁18、底板长边主梁20和底板短边主梁24，通过主次梁对底板面板19支撑，边部通过封边槽17钢固定；底板不进行防腐设计，施工时仅做简单防锈处理。底板在平台上进行焊接制作。
42.钢吊箱壁体为分块制作拼接结构，制作和安装简便，方便施工，成本低；钢吊箱壁体上设有用于内外相连通的连通器4和用于钢吊箱壁体内腔打开的阀门6以及用于钢吊箱壁体内腔分隔的隔仓板11。
43.钢吊箱壁体中设有水平环板8和水平斜撑9，水平环板和水平斜撑设置在内外壁板12之间，对应箱壁顶部设有纵肋13，提高箱壁的结构强度；钢吊箱壁体的内侧设有用于下放与钢护筒外表面接触导向的导向结构，导向结构为相对设置的导向结构ⅰ10和导向结构ⅱ14，两个导向结构相同；优选的导向结构包括设在箱壁内侧的定位杆，定位杆的内端设有与钢护筒外缘相接触的导轮，钢吊箱下放精度高。
44.钢吊箱壁体内侧下部设有挂腿，钢绞线的下端与挂腿相连。钢护筒上设有上端铰支座31，钢吊箱底板上设有下端铰支座32，拉压杆的上端与上端铰支座铰接相连，拉压杆的下端与下端铰支座铰接相连。通过设置在钢护筒顶部的连续千斤顶和钢绞线将钢套箱整体下放，钢套箱下放到位后通过拉压杆将钢护筒和箱底板相连。
45.钢吊箱设置钢管支撑、反力架、拉压杆、单边角钢16，其均是钢吊箱下放或浇筑混凝土期间结构受力的重要组成部分；连续千斤顶设置在反力架上，反力架形成承重架21；钢管支撑位于钢吊箱内部，竖向两层分布，水平方向分布4根直撑，4根斜撑，是确保钢吊箱在吊安及封底过程中平面尺寸的重要构件。由钢管加工而成，通过劲板和连接板与钢吊箱侧壁焊接连接。
46.钢吊箱下放到位后，每个钢护筒孔壁周围设有4套拉压杆。拉压杆一端连接在钢吊箱的底板上，另一端连接在钢护筒上，连接方式为铰接；主要由双拼型钢杆件制作组成。
47.钢吊箱底板上设有通孔，钢护筒穿过通孔设置，通孔内缘和钢护筒外缘之间具有间隙，对应间隙处设有封孔板，封孔板为两块半圆弧板对接结构，钢护筒上设有用于对封孔板固定的抱箍，操作简便；抱箍包括两半圆形的抱箍箍身29，抱箍箍身开口边缘处设有伸出的抱箍耳板28，相对的耳板通过螺栓25紧固相连，抱箍箍身外设有钢筋27，利于与混凝土形成整体结构，抱箍耳板的外缘上设有挂钩26，便于下放安装操作；抱箍箍身的内侧设有橡胶垫块30，与钢护筒配合牢靠。
48.本发明应用于水工构筑物的钢吊箱围堰的施工方法，包括以下步骤：
49.s1、钢护筒灌注桩施工；
50.s2、箱底板现场安装，钢套箱壁体分块拼装，钢管内支撑安装；
51.s3、通过设置在钢护筒顶部的连续千斤顶和钢绞线将钢套箱整体下放，钢套箱下放到位后通过拉压杆将钢护筒和箱底板相连；
52.s4、封底混凝土施工，封底混凝土强度满足后，抽水处理，浇注承台混凝土，在承台混凝土上进行构筑物施工；
53.s5、钢套箱拆除。
54.如图8和图9所示，本发明具体施工工艺：
55.1、钢吊箱加工，按照图8所示流程加工；
56.2、钢护筒灌注桩施工；
57.3、钢吊箱拼装下放
58.钢吊箱在钢结构加工区分块制作后，加工区内采用现有龙门吊吊装至驳船，水运至安装区域，起重船分块拼装，焊接连接。
59.底板在现场施工制作，底板拼装焊接到位后，在其对应的钢护筒上安装承重反力梁、千斤顶，挂腿和千斤顶之间采用钢绞线。上层侧壁安装遵循先安装一侧吊箱壁体，再对称安装一侧吊箱壁体，最后安装两端壁体进行合龙。
60.钢吊箱选择无风、低水位时顶升下放。下放需选用连续千斤顶，计算机控制系统采用分散控制模式。在钢吊箱下放过程中，需要保证空中姿态，防止吊箱偏斜。启动连续千斤顶人工配合松悬挂系统的精轧螺纹钢螺母进行整体下放，通过液压系统周而复始的动作，使吊箱下放到预定的位置。液压系统采用了模块化设计理念，使得系统在高集成度的情况下，又便于更换和维保。
61.4、拉压杆转换
62.钢吊箱下放到位后从固定的圆环上松开全部拉压杆，在护筒外侧逐一进行拉压杆上铰支座的焊接。拉压杆上铰支座安装焊接完成后，逐一将拉压杆上端销孔与上铰支座之间用螺栓销接到位。逐渐卸去钢绞线受力，转换由拉压杆受力。
63.5、封底混凝土施工
64.钢吊箱下放到位后，对底板与钢护筒一周间隙进行封堵，封孔板采用两块半圆弧板对接的形式，使用抱箍及螺栓固定。在封底混凝土浇筑前，提前在钢吊箱侧壁上设置减压孔，对称在吊箱侧壁上设置。
65.在钢护筒侧壁焊接牛腿，利用牛腿作为浇筑平台的基础进行平台搭设。为增加封底混凝土与钢护筒之间连接的可靠性，各钢护筒在封底混凝土厚度的半高位置设置抱箍；为增加封底混凝土35与内壁板之间连接的可靠性，在环板位置沿沿内壁板四周通长布置单角钢。将料斗放置于浇筑平台上进行逐点浇筑，一次浇筑成型。浇筑顺序按照对称浇筑进行施工。
66.封底混凝土浇注完成后，将底部减压管全部开通，采用海水自然养护。待封底混凝土强度达到后将减压孔封堵，抽水。
67.6、钢吊箱内构筑物施工
68.封底混凝土完成后拆除下放系统，割除拉压杆、护筒并凿桩头。
69.浇筑钢筋混凝土承台34作为施工，在承台及内壁板空隙浇筑素混凝土33，拆除第二层支撑；浇筑完成水下一层主体结构，待墙体混凝土达到设计强度后,在层高范围内、加设脚手架36换撑支撑；拆除第一层支撑，浇筑水上一层主体结构。
70.本发明钢吊箱围堰分块制作，满足水工相邻半淹没式构筑物干作业环境作业，确保施工安全；相比于起重船整体吊放，采用千斤顶下放，不受海域水下环境影响，同时提高了钢吊箱下放的精度，施工简便，降低了成本。
71.上述仅为对本发明较佳的实施例说明，上述技术特征可以任意组合形成多个本发明的实施例方案。
72.上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。