无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法及其围堰的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法及其无内支撑双壁锁口钢套箱围堰。首先在工厂内加工成单元块，再运至施工区域逐块拼装成型，再通过大型吊运船舶整体吊运至目标墩位下放至预定标高，然后进行吸泥、榫头式锁口封堵、砂垫层填充、混凝土封底、抽水、清基、钢护筒割除、桩头凿除、墩台整体安装等工序施工，最后整体拆除倒用至下一墩位施工。无内支撑双壁锁口钢套箱围堰包括侧板、刃脚及连接缝，其特点为可拆装式结构，平面分块，各分块之间采用榫头式锁口与螺栓组合的连接方式进行连接，内侧无内支撑。因此本发明具有施工难度小、施工周期短、成本投入小、耗材量少、重复倒用次数高、可全部回收利用、安全可靠等优点。
【专利说明】无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法及其围堰
【技术领域】
[0001]本发明涉及桥梁工程基础的施工方法，尤其是涉及一种在浅海区潮差浪涌较大、流塑状淤泥层较厚、墩台整体性安装施工下进行桥梁工程基础施工的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法及其围堰。
【背景技术】
[0002]近年来，沿海城市交通基础设施建设迅速发展，桥梁建设逐渐由横跨江河的大桥延伸为飞跃海洋的特大桥。而水中桥梁建设水下基础施工不确定性因素很多，尤其是海洋区基础建设施工，属于重难点工程。因此水下基础施工合理选择施工方案是整个桥梁施工的关键。尤其是在复杂的海洋环境下如何高效、优质地完成水下基础施工成为每个桥梁工程师研究的重难点。
[0003]围堰作为桥梁基础施工的临时设施，其主要作用是作为水中基础施工隔水装置或深基坑的开挖防护支挡，以便在无水、安全条件下进行承台安装就位，以及后续的预留洞的钢筋绑扎、混凝土浇注施工。围堰对于浅埋式承台安装既能够止水，又大大减少了挖泥工作量，环境污染小；承台预留洞混凝土在无水环境下施工，不受风浪等环境扰动，更能保证施
工质量。
[0004]在地质条件并不复杂时，通常情况下，主要采用钢板桩围堰、单壁锁口围堰和双壁钢围堰进行施工，但对于那些墩位处于浅海区潮差浪涌较大、流塑状淤泥层较厚、墩台整体安装施工方法下的环境，不利于钢板桩的插打及固定；如果采用单壁锁口围堰施工，围堰刚度不够且要焊加大量的内支撑，工序转换复杂且施工和倒用周期长；完全采用无内支撑的双壁钢围堰，又不利于拆除和倒用，不仅浪费材料，而且投入大。因此，综合高质、高效、安全、简单、经济、环保等方面因素，目前所有施工过的围堰不是最佳选择方案。
【发明内容】
[0005]本发明的第一个目的在于提供一种在浅海区潮差浪涌较大、流塑状淤泥层较厚、整体安装墩台施工的情况下工程进度快、施工工序简单、难度小、施工周期短的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法。
[0006]本发明的第二个目的在于提供一种成本投入小、耗材量少、重复利用次数高且可全部回收、节能环保的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰。
[0007]本发明的第一个目的是这样实现的:
一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法，特征是:
A、在工厂内将无内支撑双壁锁口钢套箱围堰分块加工制造，加工顺序:设置预定胎架—数控下料单元块一单元块件定位一单元块件组拼焊接一成品检查对接一填充刃脚处的混凝土一搭设预拼胎架一运输至预拼场地预拼一成品检验修整一防腐涂装一拆散运输至施工区域拼装场地拼装；
B、在预拼场地拼装检验合格后，通过船舶运往施工区域拼装:首先在墩位处根据围堰内空尺寸安装导向支架进行定位，待单元块运输至拼装墩位处时，首先安装第一分块，再按照顺序逐块依次拼装完成；
C、利用大型运输吊船把拼装好的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰整体吊运至目标墩位处下放，围堰下放前要对目标墩位处进行清淤和导向架安装；清淤的目的是便于围堰能在自重的作用下下放到位，导向架安装目的是控制围堰下放的垂直度和平面位置；
D、围堰下放到位后对围堰内部进行吸泥和锁口第一次封堵:先用空气吸泥机吸至目标标高，再在围堰内部填充砂垫层至封底混凝土底标高；完成后安排潜水员下水检查砂垫层的平整度及清理护筒外壁和围堰内壁杂泥，确保砂垫层平整度、护筒外壁和围堰内壁干净，以保证封底的混凝土质量；榫头式锁口的第一次封堵前要把榫头式锁口的内部清理干净，再安放密封袋和灌注砂浆，达到止水效果；
E、砂垫层填充及榫头式锁口第一次封堵完成后进行封底混凝土施工，封底混凝土采用垂直导管多点水下灌注法施工，其浇注顺序应从一侧向另一侧依次浇筑，过程中要保证先中间后四周、先低后高、对称均衡的原则，导管埋深控制大于0.7m，浇筑过程要保证连续；浇筑完成后安排潜水员下水检查封底混凝土面的平整度，对护筒周围、围堰周边及锁口处进行振捣，保证封底质量；
F、封底混凝土强度达到要求后即可进行围堰内抽水、导向架拆除、榫头式锁口第二次封堵、基底清理、钢护筒割除、桩头浮浆凿除及承台墩身整体安装施工，完成施工。
[0008]步骤A中的单元块为四块直条形侧模板和处于四角的四块弧形侧模板。
[0009]本发明的第二个目的是这样实现的:
一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰，特征是:由四块直条形侧模板和处于四角的四块弧形侧模板连接成一椭圆形圈，四块直条形侧模板呈两两相对放置，四块直条形侧模板和四块弧形侧模板均由侧板、刃脚和连接缝结构组成，其中:
侦贩又由外壁板、内壁板、横隔板、上竖隔板及加劲角钢组成，在外壁板和内壁板内侧采用加劲角钢加强，外壁板和内壁板通过布置纵横交错的横隔板和上竖隔板连成一个整体，横隔板在上竖隔板处断开，且在每格开长圆形进人孔；
固定在侧板底端的刃脚结构由外挡板、内档板、底部封板、下竖隔板及混凝土组成，夕卜挡板、内档板、底部封板和处于最底端的底部封板构成倒梯形，在倒梯形内填充有混凝土，外挡板和内档板通过下竖隔板连成一个整体；
四块直条形侧模板和四块弧形侧模板呈间隔放置，相邻的直条形侧模板的侧壁和弧形侧模板的侧壁之间通过连接缝连接，连接缝由榫头式锁口与螺栓组合连接而成，榫头式锁口沿高度方向通长布置，由阳榫头和阴榫头组成，固定在直条形侧模板侧壁上的阳榫头由阳榫头挡板、内加劲板、外加劲板、阳榫头卡槽组成，固定在和弧形侧模板侧壁上的阴榫头由阴榫头挡板、阴榫头卡块组成，在“几”字形的阳榫头挡板的左右两臂各加工有若干个竖向排列的阳榫头圆孔，两个“L”形的阳榫头卡槽分别固定在阳榫头挡板的中间外端两侧，开口朝外，内加劲板、外加劲板分别固定在阳榫头挡板的中间两端，外加劲板支撑要在阳榫头卡槽的阳榫头挡板之间，在阴榫头挡板的左右两臂各加工有若干个竖向排列、与阳榫头圆孔位置对应的阴榫头圆孔，螺栓穿过阳榫头圆孔和阴榫头圆孔将直条形侧模板和弧形侧模板固定在一起，两个阴榫头卡块分别固定在阴榫头挡板与阳榫头卡槽位置对应的内壁上，两个阴榫头卡块能分别卡入两个阳榫头卡槽中，将阳榫头和阴榫头勾搭在一起，不会脱落。[0010]阳榫头和阴榫头之间的间隙为10mm，围堰止水采用竖向连续的榫头式锁口，在阳榫头和阴榫头之间设置有止水缝，止水缝内先放置密封袋，后灌注砂浆，阻断水流路径，以保证止水效果。
[0011]外壁板、内壁板、横隔板、上竖隔板、加劲角钢、外挡板、内档板、底部封板、下竖隔板、阳榫头档板、内加劲板、外加劲板、阳榫头卡槽、阴榫头挡板、阴榫头卡块的材质均为Q345B，大部分构件钢板厚均为12mm，局部受力较大构件板厚为16mm，阴榫头卡块的钢板厚为36mm,阳榫头卡槽采用[40a槽钢。
[0012]加劲角钢的型号为Z 75X75X6mm。
[0013]本发明由传统的双壁钢套箱围堰、单壁锁口钢套箱围堰组合优化而成。使其既具有双壁钢套箱围堰刚度大、无需内支撑的优点，又具有单壁锁口钢套箱围堰安拆方便、倒用周期短、重复利用次数多且可全部回收的优点；接缝处又采用锁口和螺栓结合方式，不仅便于安拆还可传递剪力，保证了围堰锁口处安全可靠。因此采用本发明具有如下优点:1、结构简单，施工难度小；2、无内支撑且刚度大，安全可靠；3、可拆式结构，重复倒用周期短，施工工效快；4、重复倒用次数多，可全部回收利用，成本投入小。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为本发明的结构平面示意图；
图2为本发明的结构立面示意图；
图3为本发明结构连接缝锁口平面示意图；
图4为图1中A-A向的剖视示意图；
图5为图2中侧板局部放大示意图B。
【具体实施方式】
[0015]下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。
[0016]一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法:
A、在工厂将根据无内支撑双壁锁口钢套箱围堰的单块尺寸制作胎架，加工顺序:侧板—刃脚一锁口 ；定位顺序:外壁板I—加劲角钢5 —横隔板3 —上竖隔板4 —内壁板2 —外挡板6 —内挡板7 —底部封板8 —下竖板9 —榫头式锁口 13 —填充混凝土 10。所有焊缝采用分段跳焊法施工，每隔一个隔舱焊接一个隔舱，然后将剩余的隔舱焊满，再对接榫头式锁口 10，检查合格后在刃脚内填充混凝土 9。按上述顺序逐块施工完成后依次分块编号为Kl?K8。运输至预拼场地搭设立式预拼支架，采用厂内600t龙门吊逐块拼装成型，再进行局部修整和防腐，然后拆散成8块单元块通过厂内运输车运至码头，最后通过船舶运输至施工区域。
[0017]B、围堰总重837.6t(含刃脚填充的30方C30混凝土)，最大分块重量约126t，围堰拼装场地定在施工区域216#墩墩位处，利用钢管复合桩和导向架定位。拼装机械采用200t浮吊进行。首先整体拼装围堰导向架(约55t)与复合桩固定，然后开始拼装Kl单元块，最后按照Kl?K8的顺序逐块拼装成型。
[0018]C、利用吊运能力达1200t的吊船把拼装好的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰从216#墩拼装墩位处整体吊运至目标墩位处下放，围堰下放前目标墩位处导向架安装及清淤？墩身整体安装及围堰整体拆除倒用施工，
；？可拆装式结构，由四块直条形侧模板1(1、1(6,1(8连接成一椭圆形圈，四块直条形侧模〔形侧模板均由侧板、刃脚和连接缝结构13
隔板4及加劲角钢5组成，在外壁板1和内壁板2通过布置纵横交错的横隔板3和上处断开，且在每格开长圆形进人孔12 ；
当板7、底部封板8、下竖隔板9及混凝土 10I端的底部封板8构成倒梯形，在倒梯形内:隔板9连成一个整体；
鬲放置，相邻的直条形侧模板的侧壁和弧形头式锁口 13与螺栓11组合连接而成，榫头隼头组成，固定在直条形侧模板侧壁上的阳、阳榫头卡槽17组成，固定在和弧形侧模板[0024]外壁板1、内壁板2、横隔板3、上竖隔板4、加劲角钢5、外挡板6、内档板7、底部封板8、下竖隔板9、阳榫头档板14、内加劲板15、外加劲板16、阳榫头卡槽17、阴榫头挡板18、阴榫头卡块19的材质均为Q345B，大部分构件钢板厚均为12mm，局部受力较大构件板厚为16mm,阴榫头卡块的钢板厚为36mm,阳榫头卡槽17采用[40a槽钢。
[0025]加劲角钢5的型号为Z 75 X 75 X 6mm。
【权利要求】
1.一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰施工方法，其特征在于: A、在工厂内将无内支撑双壁锁口钢套箱围堰分块加工制造，加工顺序:设置预定胎架—数控下料单元块一单元块件定位一单元块件组拼焊接一成品检查对接一填充刃脚处的混凝土一搭设预拼胎架一运输至预拼场地预拼一成品检验修整一防腐涂装一拆散运输至施工区域拼装场地拼装； B、在预拼场地拼装检验合格后，通过船舶运往施工区域拼装:首先在墩位处根据围堰内空尺寸安装导向支架进行定位，待单元块运输至拼装墩位处时，首先安装第一分块，再按照顺序逐块依次拼装完成； C、利用大型运输吊船把拼装好的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰整体吊运至目标墩位处下放，围堰下放前要对目标墩位处进行清淤和导向架安装；清淤的目的是便于围堰能在自重的作用下下放到位，导向架安装目的是控制围堰下放的垂直度和平面位置； D、围堰下放到位后对围堰内部进行吸泥和锁口第一次封堵:先用空气吸泥机吸至目标标高，再在围堰内部填充砂垫层至封底混凝土底标高；完成后安排潜水员下水检查砂垫层的平整度及清理护筒外壁和围堰内壁杂泥，确保砂垫层平整度、护筒外壁和围堰内壁干净，以保证封底的混凝土质量；榫头式锁口的第一次封堵前要把榫头式锁口的内部清理干净，再安放密封袋和灌注砂浆，达到止水效果； E、砂垫层填充和榫头式锁口第一次封堵完成后进行封底混凝土施工，混凝土封底采用垂直导管多点水下灌注法施工，水下封底混凝土浇注顺序应从一侧向另一侧依次浇筑，过程中要保证先中间后四周、先低后高、对称均衡的原则，导管埋深控制大于0.7m，浇筑过程要保证连续；浇筑完成后安排潜水员下水检查封底混凝土面的平整度，对护筒周围、围堰周边及锁口处进行振捣，保证封底质量； F、封底混凝土强度达到要求后即可进行围堰内抽水、导向架拆除、榫头式锁口第二次封堵、基底清理、钢护筒割除、桩头浮浆凿除及承台墩身整体安装施工，完成施工。
2.根据权利要求1所述的施工方法，其特征在于:步骤A中的单元块为四块直条形侧模板和处于四角的四块弧形侧模板。
3.一种无内支撑双壁锁口钢套箱围堰，其特征在于:由四块直条形侧模板和处于四角的四块弧形侧模板连接成一椭圆形圈，四块直条形侧模板呈两两相对放置，四块直条形侧模板和四块弧形侧模板均由侧板、刃脚和连接缝结构组成，其中: 侦贩又由外壁板、内壁板、横隔板、上竖隔板及加劲角钢组成，在外壁板和内壁板内侧采用加劲角钢加强，外壁板和内壁板通过布置纵横交错的横隔板和上竖隔板连成一个整体，横隔板在上竖隔板处断开，且在每格开长圆形进人孔； 固定在侧板底端的刃脚结构由外挡板、内档板、底部封板、下竖隔板及混凝土组成，外挡板、内档板、底部封板和处于最底端的底部封板构成倒梯形，在倒梯形内填充有混凝土，外挡板和内档板通过下竖隔板连成一个整体； 四块直条形侧模板和四块弧形侧模板呈间隔放置，相邻的直条形侧模板的侧壁和弧形侧模板的侧壁之间通过连接缝连接，连接缝由榫头式锁口与螺栓组合连接而成，榫头式锁口沿高度方向通长布置，由阳榫头和阴榫头组成，固定在直条形侧模板侧壁上的阳榫头由阳榫头挡板、内加劲板、外加劲板、阳榫头卡槽组成，固定在和弧形侧模板侧壁上的阴榫头由阴榫头挡板、阴榫头卡块组成，在“几”字形的阳榫头挡板的左右两臂各加工有若干个竖向排列的阳榫头圆孔，两个“L”形的阳榫头卡槽分别固定在阳榫头挡板的中间外端两侧，开口朝外，内加劲板、外加劲板分别固定在阳榫头挡板的中间两端，外加劲板支撑要在阳榫头卡槽的阳榫头挡板之间，在阴榫头挡板的左右两臂各加工有若干个竖向排列、与阳榫头圆孔位置对应的阴榫头圆孔，螺栓穿过阳榫头圆孔和阴榫头圆孔将直条形侧模板和弧形侧模板固定在一起，两个阴榫头卡块分别固定在阴榫头挡板与阳榫头卡槽位置对应的内壁上，两个阴榫头卡块能分别卡入两个阳榫头卡槽中，将阳榫头和阴榫头勾搭在一起，不会脱落。
4.根据权利要求3所述的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰，其特征在于:阳榫头和阴榫头之间的间隙为10_，围堰止水采用竖向连续的榫头式锁口，在阳榫头和阴榫头之间设置有止水缝，止水缝内先放置密封袋，后灌注砂浆，阻断水流路径，以保证止水效果。
5.根据权利要求4所述的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰，其特征在于:外壁板、内壁板、横隔板、上竖隔板、加劲角钢、外挡板、内档板、底部封板、下竖隔板、阳榫头档板、内加劲板、外加劲板、阳榫头卡槽、阴榫头挡板、阴榫头卡块的材质均为Q345B，大部分构件钢板厚均为12mm,局部受力较大构件板厚为16mm,阴榫头卡块的钢板厚为36mm,阳榫头卡槽采用[40a槽钢。
6.根据权利要求5所述的无内支撑双壁锁口钢套箱围堰，其特征在于:加劲角钢的型号为Z 75X75X6mm。
【文档编号】E02D19/04GK103835300SQ201410029153
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2014年1月22日 优先权日:2014年1月22日
【发明者】陈山亭, 张海燕, 孙国光, 肖世波, 田大千, 黄斌, 何建伟, 徐毓敏, 王德文, 叶绍佃, 黄剑锋, 姚森, 许佳平 申请人:中铁大桥局集团第五工程有限公司, 中铁大桥局集团有限公司