专利名称：复合型套箱围堰及其建造方法
技术领域：
本发明属于桥梁水中低桩承台施工所用的围堰，具体为 一种 适用于无覆盖层或浅覆盖层河床中的复合型套箱围堰及其施工方法。
背景技术：
围堰是桥梁水中基础施工不可或缺的临时挡水结构物，按照
围堰构筑材料的不同可以分为土石围堰、混凝土围堰和钢围堰； 根据围堰使用方法的不同又可分为套箱围堰和吊箱围堰吊箱围 堰设置底板，围堰不与河床接触，常用于高桩承台施工；套箱围 堰不设置底板，其底部埋置在河床面以下一定深度，依靠地基来 固定，常用于低桩承台施工。常规套箱围堰的施工步骤是围堰 浮运至墩位—抛锚固定并调整位置—围堰下放至河床—纠偏、扶 正—采用压重、吸泥等措施使围堰继续下沉、深入河床—下沉过 程中纠偏，防止围堰偏斜4围堰下沉到设计位置—在围堰内灌注 水下封底混凝土 —围堰内抽水排干—绑扎承台钢筋—浇筑承台混 凝土—围堰拆除；其工程特点是围堰靠自重(或压重)克服浮 力和土抗力下沉；围堰下沉过程中容易发生偏位、倾斜、扭转， 需要适时观测，及时釆取各种措施纠偏；围堰依靠堰周土体的抗 力来保证围堰的稳定；封底混凝土灌注在围堰内壁板所围的区域 内、承台位置的正下方。
常规套箱围堰适用于河床覆盖层较厚，且覆盖层土质强度较 低的情况。当河床覆盖层浅甚至基岩棵露、或河床土质较硬时， 围堰难以下沉至足够的深度，其稳定性难以满足要求。另外，当 承台底面距离河床基岩面较近时，封底混凝土的厚度难以满足抽 水的要求，围堰施工将无法进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适于适用于无覆盖层或浅覆盖 层河床中施工的复合型套箱围堰及其施工方法，以解决上述问题。
实现本发明复合型套箱围堰的技术方案为复合型套箱围 堰，它包括由内壁和外壁连4妄构成的双壁钢围堰体，所述双壁钢 围堰体置于基岩上，基岩与双壁钢围堰体之间设有定位桩，将基 岩与双壁钢围堰体连接成整体。
所述基岩开设基岩孔，基岩孔内设钢筋笼，钢筋笼的另一段 设在双壁钢围堰体的内壁和外壁之间，基岩孔、钢筋笼和双壁钢 围堰体的内壁和外壁之间设封底混凝土构成定位桩，将基岩与双 壁钢围堰体连接成整体。
所述双壁钢围堰的内壁底面与基岩表面相4^触吻合。
所述双壁钢围堰内沿双壁钢围堰内壁内侧的基岩上设置环 形汇水沟。所述环形汇水沟内设有至少一 口集水井。
实现本发明复合型套箱围堰的建造方法的技术方案为它是 将由内壁和外壁连接构成的双壁钢围堰体置于基岩上定位固定 后，清除围堰内壁和外壁之间泥、砂物质后，在围堰内壁和外壁 之间的基岩上钻基岩孔，在基岩孔和围堰内壁和外壁之间安装钢 筋笼后，在基岩孔和围堰内壁和外壁之间灌注封底混凝土完成复 合型套箱围堰的建造。
所述在灌注封底混凝土完成后，将围堰内壁所围区域以内的 水排除，沿围堰内壁在基岩上开凿环形汇水沟，钻集水井，排除 汇水沟和集水井中的水。
本发明套箱围堰具有以下技术特点
(1) 施工简便无围堰下沉及纠偏工序，大大简化了施工 工序，降低了施工难度。
(2) 节省材料围堰不需要下沉至河床面以下，因此围堰 的高度更低，自重更轻，封底混凝土的数量也较常规围堰大大减 少，材料更加节省，经济效益更好。
(3) 结构稳固常规套箱围堰的稳定受堰体周围的土质、 冲刷和水流速度影响较大，本发明周围覆盖砂袋，且通过封底混 凝土和钢筋笼与基岩连接成整体，对水流冲击等外力的抵抗能力 更强。
(4) 定位精度高围堰下沉和纠偏处理工序复杂，影响因 素多，难以达到理想的效果，定位精度较差；本发明因工艺改进， 剔除了质量难以控制的工序，使围堰的定位精度大大提高。
图1 复合型套箱围堰结构示意图。 图2 复合型套箱围堰俯视示意图。 图3~图8复合型套箱围堰建造施工步骤图。
其中l-双壁钢围堰体，2-封底混凝土， 3-钢筋笼，4-内壁， 5-外壁，6-刃脚，7-支撑型钢，8-基岩孔，9-砂袋，10-基岩，11-汇水沟，12-集水井，13-承台，14-砂(碎石)垫层，15-混凝土找 平层，16-钻孔桩，17-钢护筒，18-墩身。
具体实施例方式
本实施例用于对本发明权利要求的解释，本发明的保护范围 并不限于下述结构的描述。
如图1所示，双壁钢围堰体1由内壁4和外壁5之间通过支 撑杆和/或支撑梁连接，它置于基岩10上。本实施例中由内壁4 和外壁5之间通过支撑型钢7焊接连接。双壁钢围堰的内壁4底 面与基岩IO表面相接触吻合，本实施例中内壁4底面为刃脚6。 围堰外壁5和内壁4之间竖向设置数块钢板，将围堰壁板分隔成 若干个彼此隔离的舱。
基岩IO相对于内壁4和外壁5之间的位置开设有基岩孔8, 定位桩设在基岩与双壁钢围堰体之间，将基岩与双壁钢围堰体连 接成整体。本实施例中基岩孔10内设钢筋笼3，钢筋笼3的另一 段设在双壁钢围堰体的内壁4和外壁5之间。基岩孔10、钢筋笼 3和双壁钢围堰体的内壁4和外壁5之间设封底混凝土 2构成定 位桩，将基岩与双壁钢围堰体连接成整体。
钢筋笼3的功能是通过封底混凝土 2的粘结作用使围堰和基 岩IO之间的连接更加牢固，钢筋笼3使围堰和基岩IO接触面具 有更高的抗剪切和抗拉能力，从而使围堰具有更强的抗滑移、抗 倾覆和抗水头差压力的能力。钢筋笼3的数量根据围堰所承受的 水平荷载和最大水头差的大小而定，至少设置4个，尽量均匀布 置；钢筋笼3的底部插入人为设置的基岩孔8内，顶部伸入围堰 的内壁4和外壁5之间，钢筋笼3在基岩孔8内的长度和在围堰 双壁内的长度相当，此举的目的是为了更好的利用钢筋笼3的强 度。
封底混凝土 2填充满基岩孔8，并在围堰内壁4和外壁5之 间填充至一定高度，并完全包裹钢筋笼3;封底混凝土2与双壁 钢围堰体1、基岩10和钢筋笼3均粘结结合。封底混凝土 2的作
用至关重要，其粘结力、握裹力是保证围堰强度和稳定性的关键 因素。为增强封底混凝土 2的作用，与其接触的基岩10面及基岩 孔8要冲刷干净、不留泥污，与其接触的围堰壁板可设置剪力钉。
基岩10上紧贴双壁钢围堰的内壁4内侧和/或双壁钢围堰 的外壁5外侧的设置防渗袋，本实施例防渗袋为砂袋9,砂袋9 内装填砂子和水泥混和物，紧贴围堰内壁板4和外壁板5均匀堆 码在基岩10上。砂袋9内容物与水反应后，固结成型，起到填堵 空隙、减小漏浆及渗水的作用。
双壁钢围堰内沿双壁钢围堰内壁4内侧的基岩10上设置环 形汇水沟11。环形汇水沟11内设有至少一口集水井12,本实施 例中环形汇水沟11内设有四口集水井12 (如图2所示)。
上述复合型套箱围堰的建造步骤如下
参照附图3,双壁钢围堰体1的设计、制造、安装与运输， 其方法为
① 对围堰:没计安装位置的河床基岩10面高程进行测量，按 照围堰刃脚6与基岩10面相吻合的原则进行围堰设计；
② 围堰分块在工厂制造，在驳船上组装成整体；
③ 用拖轮驱动，将围堰运输到墩位；
参照附图4,双壁钢围堰1整体下;^文、调整、固定，其方法
为
① 在围堰上安装锚绳和紧锚装置；
② 利用大型吊船将围堰整体提起，緩慢下放至基岩10上；
③ 抛锚，收紧缆绳，初步固定围堰；
④ 通过紧锚装置，调整围堰的平面位置和垂直度，直至满足 设计要求；
⑤ 对称收紧缆绳，固定围堰；
参照附图5，钻基岩孔8，安装钢筋笼3，其方法为
① 沿围堰内壁板4、外壁板5的四周堆码砂袋9;
② 在围堰内壁板4、外壁板5之间吸泥，清除覆盖层泥土；
③ 安装沖击钻机，在基岩10上钻孔，所有基岩孔8均钻至 设计深度，清孔；
④ 安装钢筋笼3并固定在围堰内壁板4或外壁板5上； 参照附图6，灌注封底混凝土2，其方法为 ①利用导管多点对称灌注水下封底混凝土 2; ② 首先灌满基岩孔8,再灌注围堰内壁板4和外壁板5之间 的空间；
③ 先灌注地势较低处，后灌注地势较高处，緩慢提升导管，
避免混凝土洗澡；
④ 封底混凝土 2灌注完成，等待其强度达到设计要求； 参照附图7,抽水及防渗，方法是
① 将围堰内壁板4所围区域以内的水用潜水泵抽排至围堰以
外；
② 清除围堰内壁板4处的砂袋9;
③ 沿围堰内壁板4在基岩IO上开凿环形汇水沟11,钻集水 井12,安装水泵从集水井12中抽水，及时排干围堰内的渗水；
④ 作承台13施工前的准备工作。
参照附图7及附图8，承台13及墩身18施工，方法是
① 割除钢护筒17，凿除钻孔桩16多余桩头。
② 铺设砂(碎石)垫层14,浇筑约10cm厚的混凝土找平层15。
③ 绑扎钢筋，立模板，浇筑承台13混凝土，养护，继续施 工墩身18,直至墩身18高出水面。
④ 拆除双壁钢围堰1。
权利要求
1、一种复合型套箱围堰，它包括由内壁和外壁连接构成的双壁钢围堰体，其特征在于所述双壁钢围堰体置于基岩上，基岩与双壁钢围堰体之间设有定位桩，将基岩与双壁钢围堰体连接成整体。
2、 如权利要求1所述复合型套箱围堰，其特征在于所述基 岩开设基岩孔，基岩孔内设钢筋笼，钢筋笼的另一段设在双壁钢 围堰体的内壁和外壁之间，基岩孔、钢筋笼和双壁钢围堰体的内 壁和外壁之间设封底混凝土构成定位桩，将基岩与双壁钢围堰体 连接成整体。
3、 如权利要求2所述复合型套箱围堰，其特征在于钢筋笼 与双壁钢围堰体的内壁和/或外壁连接固定。
4、 如权利要求1或2所述复合型套箱围堰，其特征在于双 壁钢围堰的内壁和外壁底面与基岩表面相接触吻合。
5、 如权利要求1或2所述复合型套箱围堰，其特征在于基 岩上紧贴双壁钢围堰的内壁内侧和/或双壁钢围堰的外壁外侧的 设置防渗袋。
6、 如权利要求1或2所述复合型套箱围堰，其特征在于所 述双壁钢围堰内沿双壁钢围堰内壁内侧的基岩上设置环形汇水沟。
7、 如权利要求6所述复合型套箱围堰，其特征在于所述环 形汇水沟内设有至少一口集水井。
8、 一种复合型套箱围堰的建造方法，它是将由内壁和外壁 连接构成的双壁钢围堰体置于基岩上定位固定后，清除围堰内壁 和外壁之间泥、砂物质后，在围堰内壁和外壁之间的基岩上钻基 岩孔，在基岩孔和围堰内壁和外壁之间安装钢筋笼后，在基岩孔 和围堰内壁和外壁之间灌注封底混凝土完成复合型套箱围堰的建 造。
9、 如权利要求8所述复合型套箱围堰的建造方法，其特征 在于在灌注封底混凝土完成后，将围堰内壁所围区域以内的水排 除，沿围堰内壁在基岩上开凿环形汇水沟，钻集水井，排除汇水 沟和集水井中的水。
10、 如权利要求8所述复合型套箱围堰的建造方法，其特征 在于所述具体步骤为1) 双壁钢围堰整体下放、调整、固定，其方法为① 在围堰上安装锚绳和紧锚装置；② 利用大型吊船将围堰整体提起，緩慢下放至基岩上；③ 抛锚，收紧缆绳，初步固定围堰；④ 通过紧锚装置，调整围堰的平面位置和垂直度，直至满足 设计要求；⑤ 对称收紧缆绳，固定围堰；2) 钻基岩孔，安装钢筋笼，其方法为① 沿围堰内壁、外壁的四周堆码防渗袋；② 在围堰内壁、外壁之间吸泥，清除覆盖层泥土；③ 安装沖击钻机，在基岩上钻孔，所有基岩孔均钻至设计深 度，清孔；④ 安装钢筋笼并固定在围堰内壁或外壁上；3) 灌注封底混凝土，其方法为① 利用导管多点对称灌注水下封底混凝土 ；② 首先灌满基岩孔，再灌注围堰内壁和外壁之间的空间；③ 先灌注地势较低处，后灌注地势较高处，緩慢提升导管， 避免混凝土洗澡；④ 封底混凝土灌注完成，等待其强度达到设计要求；4) 抽水及防渗，方法是① 将围堰内壁板所围区域以内的水用潜水泵抽排至围堰以外；② 清除围堰内壁板处的防渗袋；③ 沿围堰内壁板在基岩上开凿环形汇水沟，钻集水井，安装 水泵从集水井中抽水，及时排干围堰内的渗水。
全文摘要
本发明公开了一种复合型套箱围堰及其建造方法。它是将由内壁和外壁连接构成的双壁钢围堰体置于基岩上定位固定后，清除围堰内壁和外壁之间泥、砂物质后，在围堰内壁和外壁之间的基岩上钻基岩孔，在基岩孔和围堰内壁和外壁之间安装钢筋笼后，在基岩孔和围堰内壁和外壁之间灌注封底混凝土完成复合型套箱围堰的建造。它具有施工简便、节省材料、结构稳固、定位精度高的优点。
文档编号E02D23/08GK101358453SQ20081004895
公开日2009年2月4日 申请日期2008年8月21日 优先权日2008年8月21日
发明者刘崇亮, 杰 宋, 张立超, 朱鹏飞, 李海华, 杨新林, 秦顺全, 陈崇林, 高培成 申请人:中铁大桥局股份有限公司