专利名称：异型钢围堰的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种应用于河床的桥梁墩台基础施工的围堰，尤其是应用于复杂 河床地形的桥梁墩台基础施工的一种异型钢围堰。
背景技术：
韶关浈江大桥(中心里程DK179+951. 508)是新建赣韶铁路工程ZQ-3标的重点控 制性工程，位于广东省韶关市境内，跨越韶关市的浈江，通航等级为VII级，设计通航净高 4. 5m,侧高2. 8m,通航净宽66m，上底宽61m，最高通航水位57. 88m,全桥长270. 165m,孔跨布 置为(44+72+44)m的预应力混凝土连续梁和3_32m简支T梁。该桥共5墩2台，1# 4#墩 均位于浈江河道内，均采用①1. 5m钻孔灌注桩群桩基础，承台均位于深水中，1#、2#主墩位 于主航道内(其中1#墩位于河道转弯处)，河深(最深处达到11m)水急、河床坡度大(基 础施工范围内坡度大，高差达4. 5m)、多孤石及侵蚀河槽沟、无覆盖层，河床为坚硬的灰岩岩 层，承载力高达1200Kpa，且承台靠赣州台方向部分嵌入河床岩层内，这对桩基、承台施工带 来很大的困难，因此普通钢围堰在此地形无法达到正常的使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是在不需要前期对河床底的不规则灰岩进行爆破等 拆除处理的情况下构筑何种钢围堰并减少钢围堰工程数量和封底混凝土的工程量。为实现上述目的，本发明提供了一种异型钢围堰，包括钢围堰17，所述钢围堰17 的周边下端为异型，钢围堰17下放安装到位后钢围堰17的周边下端与河床地形相吻合且 充分接触。钢围堰的周边下端为异型，能够适应河床灰岩无覆盖层、坡度陡的特点，且围堰 底节高度也随河床变化，钢围堰与河床紧密吻合，尽量减少钢围堰与河床之间的空隙，虽然 钢围堰加工制作、下落、就位难度大一些，但不需要前期对河床底的不规则灰岩进行爆破等 拆除处理，甚至可以允许河床上有难以清除的孤石，减少了钢围堰工程数量和封底混凝土 的工程量，经济适用，又确保了施工工期和安全目标的实现。钢围堰是在钢管桩支架上拼装 的，所以无法采用封闭式，因此采取开放式，另外因河床坡度大且多孤石，采用开放式有利 于钢围堰四壁均勻支撑平衡受力。所述钢围堰17为开放式矩形双壁结构。矩形钢围堰的受力状态较普通的圆形钢 围堰差，双壁结构使得钢围堰的刚度增加，而且还可以焊接成箱体结构，在水中有浮力，便 于钢围堰的安装。所述钢围堰17由上面的多节标准节7和下面的异型底节6拼装焊接而成，异型底 节6的周边下端为异型，能与河床地形相吻合且充分接触。对于大型的钢围堰，为了便于安 装，钢围堰需要由多节焊接而成，并且最下面的一节要为异型。所述异型底节6由多块非标准块焊接而成。因为异型底节为异型而且体积可能比 较大，因此需要由多节非标准块焊接而成。所述异型底节6由多块非标准块和多块标准块焊接而成。为减少制作拼装块的工作量，在不影响异型底节的周边下端折线形状的前提下，部分拼接块可以做成标准块。所述标准节7由多块标准块焊接而成。因为标准节的体积可能比较大，且为同时 减少制作拼装块的时间，标准节可以由多块标准块焊接而成所述钢围堰17的周边下端有刃角8。刃角可减少河底孤石的影响，还可使封底混 凝土与钢围堰刃角能充分接触，封水效果好。所述刃角8的斜口角α为40 50度。所述钢围堰的双壁结构中设有竖肋9和行桁10。矩形钢围堰的受力状态较普通的 圆形钢围堰差，因此钢围堰内设置的竖肋和行析，可以加强钢围堰的刚度。所述钢围堰17为矩形或圆形或椭圆形结构。根据主墩桩基的布置和承台形状的 不同，可以将钢围堰设计成各种形状，例如矩形或圆形或椭圆形。
图1为1#墩异型钢围堰的俯视图；图2为图1中的A-A截面示意图；图3为图1中的B-B截面示意图；图4为1#墩异型钢围堰的下游侧示意图；图5为1#墩异型钢围堰的赣州侧示意图；图6为1#墩异型钢围堰的韶关侧示意图；图7为1#墩异型钢围堰的上游侧示意图；图8为1#墩异型钢围堰的异型底节的立体图；图9为1#墩异型钢围堰的标准节的立体图；图10 图25为拼装成图8所示异型底节的各非标准块和标准块；图26为2#墩异型钢围堰的俯视图；图27为图11中的A-A截面示意图；图28为图11中的B-B截面示意图；图29为2#墩异型钢围堰的下游侧示意图；图30为2#墩异型钢围堰的赣州侧示意图；图31为2#墩异型钢围堰的韶关侧示意图；图32为2#墩异型钢围堰的上游侧示意图；图33为2#墩异型钢围堰的异型底节的立体图；图34为2#墩异型钢围堰的标准节的立体图；图35 46图为拼装成图33所示异型底节的各非标准块和标准块；图47为异型钢围堰的刃角结构图。图中1、下游侧，2、赣州侧，3、韶关侧，4、上游侧，5、承台，6、异型底节，7、标准节， 8、刃角，9、竖肋，10、行桁，11、灰岩，12、封底混凝土，13、第一次封底混凝土，14、第二次封底 混凝土，15、第三次封底混凝土，16、孤石，17、钢围堰，101-114、201-208、211、212、非标准 块，115、标准块一，116、标准块二，209、标准块三，210、标准块四。
具体实施例方式下面结合附图对本发明作进一步说明。—、对于韶关浈江大桥1#墩异型钢围堰如图1所示，根据韶关浈江大桥1#主墩桩基的布置和承台5的形状，钢围堰 设计为矩形开放式双壁结构，即钢围堰17，由下游侧1、赣州侧2、韶关侧3、上游侧4构 成，矩形的外壁尺寸为17mX17m，矩形的内壁尺寸为15mX15m，隔舱宽lm，内骨架采用 Z 75X75X8mm角钢连接加固；所谓开放式就是双壁构成的隔舱为开放式，即隔舱为上下 相通，可以向内灌注混凝土。如图2、3所示，自钢围堰顶到4. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩形 钢围堰的受力状态较普通的圆形钢围堰差，因此钢围堰内设置了两道围檁，隔舱内用型钢 和钢管作纵横支撑，为加强钢围堰的刚度，还设置了竖肋9和行桁10。如图4 9所示，1#墩异型钢围堰由1个矩形异型底节6和4个矩形标准节7 (即 第2至5节)拼焊组成。总重161. 9t 其中4个标准节18重量为94. 4t，异型底节17重量 为67. 5t。由于墩位处河床陡，高差很大，钢围堰的高度和刃角需按地形变化设置，形成特 殊的异形钢围堰，其高度最大为10. 5m，最小为6. 0m。异型底节6的下端有刃角8，刃角板 厚12mm，刃角高度C为0.8m，其斜口角α成45度，开口宽D为0. 4m。异型底节6由4个 侧面组成，分别是如图4所示的下游侧、如图5所示的赣州侧、如图6所示的韶关侧、如图7 所示的上游侧，由14个非标准块101-114和12个标准块(8个标准块一 115、4个标准块二 116)组成。其中，异型底节6下游侧由4个非标准块101 104组成；异型底节6赣州侧 由4个非标准块105 108组成；异型底节6韶关侧由3个非标准块119 111、4个标准 块一 115、2个标准块二 116组成；异型底节6上游侧由3个非标准块112 114、4个标准 块一 115、2个标准块二 16组成。标准块115几何尺寸为6. OmX 1. 5mX 1. Om ；标准块116 几何尺寸为5. OmX 1. 5mX 1. Om。标准节7，由8个标准块一 115和4个标准块二 116组成。 上述各组件之间可以通过焊接组装。如图10 图25所示为根据河床地形设计的组成异型底节6的非标准块和标准 块，其中安装到异型底节6最下端的非标准块或标准块的下端设计成刃角8。为方便施工各 节块尽量规则。上述尺寸只针对新建赣韶铁路的韶关浈江大桥1#墩，其它公路、铁路桥梁应根据 具体情况可做适当调整。二、对于韶关浈江大桥2#墩异型钢围堰如图26所示，根据韶关浈江大桥2#主墩桩基的布置和承台5的形状，钢围堰设计 为矩形开放式双壁结构，由下游侧1、赣州侧2、韶关侧3、上游侧4构成，矩形的外壁尺寸为 15mX15m，矩形的内壁尺寸为13mX13m，隔舱宽lm，内骨架采用Z 75 X 75 X 8mm角钢连接加 固；所谓开放式就是双壁构成的隔舱为开放式，即隔舱为上下相通，可以向内灌注混凝土。如图27、28所示自钢围堰顶到4. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩 形钢围堰的受力状态较普通的圆形钢围堰差，因此钢围堰内设置了两道围檁，隔舱内用型 钢和钢管作纵横支撑，为加强钢围堰的刚度，还设置了竖肋9和行桁10。如图29 图34所示，2#墩异型钢围堰由1个异型底节6和3个标准节7 (即第2 至4节)拼焊组成，总重122t 其中3个标准节重量为73. 2t，异型底节重量为48. 8t，异型
5底节17重量为67. 5t。由于墩位处河床陡，高差很大，钢围堰的高度和刃角需按地形变化设 置，形成特殊的异形钢围堰，其高度最大为10. 5m，最小为6. 0m。异型底节6的下端有刃角 8，刃角板厚12mm，刃角高度C为0.8m，其斜口角α成45度，开口宽D为0. 4m。异型底节6 由4个侧面组成，分别是如图29所示的下游侧、如图30所示的赣州侧、如图31所示的韶关 侧、如图32所示的上游侧，由16个非标准块201 208、211、212和6个标准块(4个标准 块三209、2个标准块四210)组成。其中，异型底节6下游侧由5个非标准块201 205组 成；异型底节6赣州侧由3个非标准块206 208、4个标准块三209、2个标准块四210组 成；异型底节6韶关侧由1个非标准块211、2个非标准块212组成；异型底节6上游侧由5 个非标准块201 205组成。标准块209几何尺寸为6. OmX 1. 5mX 1. Om ；标准块210几何 尺寸为3. OmX 1. 5mX 1. Om。标准节7，由8个标准块三209和4个标准块四210组成。上 述各组件之间可以通过焊接组装。如图35 图46所示为根据河床地形设计的组成异型底节6的非标准块和标准 块，其中安装到异型底节6最下端的非标准块或标准块的下端设计成刃角8。为方便施工其 他各节块尽量规则。上述尺寸只针对新建赣韶铁路的韶关浈江大桥2#墩，其它公路、铁路桥梁应根据 具体情况可做适当调整。三、对于上述韶关浈江大桥1#、2#墩异型钢围堰上述韶关浈江大桥1#、2#墩异型钢围堰焊接组装完后，刃角8被加工成折线型或 弧线型，即异型，能够适应河床灰岩11无覆盖层、坡度陡的特点，且围堰底节高度也随河床 变化，钢围堰与河床紧密吻合，尽量减少钢围堰与河床之间的空隙，虽然钢围堰加工制作、 下落、就位难度大一些，但不需要前期对河床底的不规则灰岩11进行爆破等拆除处理，甚 至可以允许河床上有如图3所示的难以清除的孤石16，减少了钢围堰工程数量和封底混凝 土 12的工程量，经济适用，又确保了施工工期和安全目标的实现。因河床坡度大且多孤石16，钢围堰的双壁构成的隔舱采用开放式有利于钢围堰四 壁均勻支撑平衡受力。壁宽D由Im减少至0. 4m后形成的刃角8可减少河底孤石16的影响，还可使封底 混凝土 12与钢围堰刃角8能充分接触，封水效果好。由于河床无覆盖层，为防止一次大量混凝土封底引起围堰沿河床下滑，可分三次 进行封底施工，形成如图2所示的1#墩钢围堰封底的第一次封底混凝土 13、第二次封底混 凝土 14、第三次封底混凝土 15。为使底节双壁钢围堰形状应尽可能地与河床一致，以便围堰能与河床更好的吻 合，这就要求在施工前应尽可能准确的摸清河床的地形。施工前应对钢围堰进行受力计算，确保钢围堰具有足够的强度、刚度和稳定性。本发明加工方便，加工、运输、拼装皆是分节分块进行，操作工艺简单，提高了工 效，保证了安全，钢围堰所采用的异型底节形状，在减少封底混凝土用量、减少钢围堰的工 程量的同时还能提高了封底的质量，免去了河床底岩层爆破凿除这一工序，既节省了成本 又缩短了施工工期，在桥梁工程的深水桩基施工中有较强的适应性和优越性。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，在不背离本发 明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，例如，钢围堰还可以设计为圆形或椭圆形的单壁或双壁结构等等，但这些相应的改变 和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
一种异型钢围堰，包括钢围堰(17)，其特征在于所述钢围堰(17)的周边下端为异型，钢围堰(17)下放安装到位后钢围堰(17)的周边下端与河床地形相吻合且充分接触。
2.根据权利要求1所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述钢围堰(17)为开放式双壁结构。
3.根据权利要求2所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述钢围堰(17)由上面的多 节标准节(7)和下面的异型底节(6)拼装焊接而成，异型底节(6)的周边下端为异型，能与 河床地形相吻合且充分接触。
4.根据权利要求3所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述异型底节(6)由多块非 标准块焊接而成。
5.根据权利要求3所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述异型底节(6)由多块非 标准块和多块标准块焊接而成。
6.根据权利要求3所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述标准节(7)由多块标准 块焊接而成。
7.根据权利要求1 6任一所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述钢围堰(17)的 周边下端有刃角(8)。
8.根据权利要求7所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述刃角(8)的斜口角α为 40 50度。
9.根据权利要求7所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述钢围堰的双壁结构中设 有竖肋(9)和行桁(10)。
10.根据权利要求7所述的一种异型钢围堰，其特征在于所述钢围堰(17)为矩形或 圆形或椭圆形结构。
全文摘要
本发明公开了应用于复杂河床地形的桥梁墩台基础施工的一种异型钢围堰，包括钢围堰(17)，所述钢围堰(17)的周边下端为异型，钢围堰(17)下放安装到位后钢围堰(17)的周边下端与河床地形相吻合且充分接触。该钢围堰能尽量减少钢围堰与河床之间的空隙，不需要前期对河床底的不规则灰岩进行爆破等拆除处理，甚至可以允许河床上有难以清除的孤石，减少了钢围堰工程数量和封底混凝土的工程量，经济适用，又确保了施工工期和安全目标的实现。
文档编号E02D19/04GK101886397SQ20101022204
公开日2010年11月17日 申请日期2010年7月9日 优先权日2010年7月9日
发明者杜彪, 杨基好, 闫志宇 申请人:中铁十局集团有限公司