CN100535264C - 一种钢套箱围堰及其回收方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种钢套箱围堰及其回收方法，尤其是应用于深基础、大跨度桥梁承台和镦柱施工的钢套箱围堰及其回收方法。本发明钢沉井包括上节和底节，两者间为水密封角钢法兰栓接；上节包括材质为钢质板材的上节面板，其横向均布有竖向肋，竖向均布有水平肋，上节面板间为水密封角钢法兰栓接；底节包括材质为钢质板材的底节面板，底节面板横向均布有竖向肋，底节面板间为可拆紧固连接。本发明具有传统沉井和钢板围堰的优点，能重复使用，成本低，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，沉井基础埋置较深，稳定性好，能支承较大的荷载，止水效果好。

Description

一种钢套箱围堰及其回收方法

(一)技术领域

本发明涉及一种钢套箱围堰，尤其是应用于深基础、大跨度桥梁承台和镦柱施工的钢套箱围堰，本发明还涉及该发明钢套箱围堰的回收方法。

(二)背景技术

近年来随着交通需求的增长，桥梁跨度的增大以及基础入水深度的增加，尤其是近年来海湾海峡、跨江河大桥不断建设，对深水基础施工的要求也不断提高，由最初的沉箱、沉井基础，发展到管柱基础、各种组合基础，再到各类桩基础、双承台管柱基础、多柱基础、地下连续墙基础等形式，以适应纷繁复杂的建设条件。最新统计表明，沉箱、沉井基础应用十分突出，而在水深流急的大江大河或潮涌浪高的近、浅海中常常采用围堰法进行承台和镦柱施工。

桥梁承台和镦柱的修建，主要困难在于防水、防土，有时还要防冲刷、滑坡等，目前在这种条件下桥梁承台和镦柱的施工常常采用围堰法进行施工。围堰是指施工的围堰结构形式和施工方法。相对而言，钢板柱围堰所用钢板在土木工程建设中，为建造永久性设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水或土进入待建结构物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑结构物。一般主要用于土木工程中，除作为正式结构物的一部分外，围堰一般用完后拆除。目前在大跨度、基础入水深度大的跨海桥梁施工中一般采用双臂钢套箱围堰，鉴于在海水中使用钢板桩围堰受潮汐影响，锁口处于挤压、无压循环周期中，止水效果较差，抽水受人工控制无规律、水泵故障等因素的影响造成海水过早与海工混凝土接触，降低海工混凝土的防腐性能。在跨河桥梁施工中也会遇到同样的问题，并且受到桥位处水文、航道等条件的影响，不可能采用一种适用于所有桥梁基础量大，施工量较大，并且在我国所使用钢板柱目前全部从国外进口，一次性投资较大。

钢套箱围堰法是桥梁基础施工的一种型式。首先在陆地上加工套箱块件，即钢套箱，然后在套箱侧壁的围护下通过从围堰内不断挖土，使钢套箱围堰在自重作用下逐渐下沉，达到预定设计标高后，再进行封底，构筑内部结构。其广泛应用于桥梁基础。其优点是技术上比较稳妥可靠，挖土量少，对邻近建筑物的影响比较小，围堰基础埋置较深，稳定性好。不过目前埋于土中的钢套箱围堰都是一次性使用，会浪费大量的物资。

(三)发明内容

本发明为了克服以上技术的不足，提供了一种可重复使用的钢套箱围堰，同时提供了一种该发明钢套箱围堰的回收方法。

本发明采用以下技术方案：

该发明一种钢套箱围堰，包括上节和底节，两者间通过水密封的角钢法兰栓接；上节包括材质为钢质板材的上节面板，其横向均布有上节面板竖向肋，竖向均布有水平肋，上节面板间连接为水密封的角钢法兰栓接；底节包括材质为钢质板材的底节面板，底节面板横向均布有底节面板竖向肋，底节面板间通过水密封的钢管槽结构连接。

上述钢套箱围堰，所述上节高程高于其在使用状态时的最大潮位值，底节高度大于钢套箱围堰使用状态时的入土深度。所述角钢法兰与上、底节面板之间为塞焊全焊连接；所述上节面板竖向肋为槽钢，所述水平肋为工字钢，竖向肋焊接于上节面板上，水平肋焊接于上节面板竖向肋上。所述相邻上节面板间设置有支撑梁，支撑梁位于上节面板上部且高于基础高程；所述上节面板竖向设置竖向支撑受力构件，该竖向支撑受力构件与所述支撑梁端部为螺栓紧固连接；上节面板下部外侧设置有桁架。所述底节面板间为钢管槽结构水密封连接，底节面板为里外两层面板，所述底节面板竖向肋位于两层面板之间，且与其焊接，所述底节面板竖向肋为槽钢。其内侧面板与所述上节面板对应，底节面板的外侧面板上部比其内侧面板短，留有空间。

上述钢套箱围堰角钢法兰、螺栓水密封采用海绵橡胶密封或采用膨胀密封带密封。所述钢管槽结构采用黄油∶粘土＝1∶1的混合油脂膏涂抹在钢管槽管槽内侧，与钢管槽结构的钢管构成密封。

本发明钢套箱围堰包括上节和底节两大部分，便于运输和安装，且两者为螺栓连接，便于拆装，以利于重复使用。上节由于要承担抵抗的水的压力，潮汐力等，要求强度大，肋采用横向均布竖向肋，竖向均布水平肋，而底节不需要承担如此多的压力，其肋只在横向均布竖向肋。并且上节面板间，以及底板面板间均采用水密封可拆紧固连接，以保证钢套箱围堰的水密性，利于施工顺利进行。由于该发明钢套箱围堰各主要部件间均可以拆装，可以重复使用，克服了原有围堰入土部分只能使用一次的缺点。该钢套箱围堰相对于传统钢板柱围堰结构紧凑，保证结构强度的情况下，使用钢材量少，所述各部件均可在工厂加工，然后拼装使用，施工量少，并且在一个工程中不同施工段可以使用相类似的钢套箱围堰，比围堰法更灵活。并且该发明采用角钢法兰的水密封连接，对潮汐力的影响不敏感，不容易造成其密封的疲劳损坏，止水效果好。另外底节面板间采用黄油∶粘土为1∶1的油膏涂抹于钢管槽内的密封方式，面板间直接插接，简便且止水效果好。

本发明还提供了一种该钢套箱围堰的回收方法，该方法采用以下技术方案：

包括以下步骤：

1)采用汽割割除所有钢构件紧固螺栓；

2)钢套箱围堰上节钢构件拆除时采用船上履带吊将待拆构件吊紧，确保单片钢构件全部螺栓割除后方可吊起；

3)拆除至最后一片钢构件时，采用角钢法兰对其进行临时固定，然后吊紧，拆除螺栓，起吊；

4)钢套箱围堰下节钢构件拆除时制作专用提拨架，该提拔架开有与相应钢构件螺栓孔相应的螺栓孔，提拔架上方设有起重设备固定处；

5)上述专用提拔架与钢套箱围堰下节钢构件进行栓接，利用最高潮水位采用振动锤首先下振破坏混凝土粘贴力，液化海泥，然后边振边拨出钢构件；采用隔片提拨的方式。

上述发明钢套箱围堰上节高程高于其在使用状态时的最大潮位值，底节高度大于钢套箱围堰使用状态时的入土深度，这样可以保证施工过程中不会漫水，且便于钢套箱围堰的安装。所述角钢法兰与上、底节面板之间为塞焊全焊连接以保证其连接强度。所述竖向肋为槽钢，所述水平肋为工字钢，竖向肋焊接于上节面板上，水平肋焊接于竖向肋上，所述钢材均为标准件，生产加工方便，且这种叠加焊接结构强度大。所述相邻上节面板间设置有支撑梁以抵抗水的侧压力，支撑梁位于上节面板上部且高于基础高程，不影响施工。所述上节面板竖向设置竖向支撑受力构件，该竖向支撑受力构件与所述支撑梁端部为螺栓水密封可拆紧固连接可以有效提高钢套箱围堰整体的结构强度。上节面板下部外侧设置有桁架以抵抗海水侧压力。所述底节面板间为钢管槽结构水密封连接，方便拆装。底节面板为里外两层面板，所述竖向肋位于两层面板之间，且与其焊接，所述竖向肋为槽钢，这样可以保证底节的结构强度。其内侧面板与所述上节面板对应，构成完整的竖直面，方便桩基的施工。底节面板的外侧面板上部比其内侧面板短，留有空间，便于人工安装法兰盘螺栓。

(四)附图说明

图1为本发明钢套箱围堰结构主视示意图。

图2为本发明钢套箱围堰结构俯视示意图。

图3为本发明钢套箱围堰上节侧面结构主视示意图。

图4为本发明钢套箱围堰上节侧面A-A剖视示意图。

图5为本发明钢套箱围堰上节侧面B-B剖视示意图。

图6为本发明钢套箱围堰上节侧面C部放大示意图。

图7为本发明钢套箱围堰底节结构主视示意图。

图8为本发明钢套箱围堰底节结构俯视示意图。

图9为本发明钢套箱围堰底节结构Z部放大示意图。

图10为本发明钢套箱围堰底节结构Y部放大示意图。

图中，1、上节，2、上节面板，3、上节面板竖向肋，4、水平肋，5、支撑梁，6、竖向支撑受力构件，7、底节，8、底节面板，9、底节面板竖向肋，10、桁架，11、角钢法兰，12、钢管槽结构，13、空间。

(五)具体实施方式

实施例1：

参照说明书附图1至10，本发明钢套箱围堰包括上节1和底节7，两者通过水密封的角钢法兰进行栓接，保证施工过程中的水密性，防止承台和镦柱等过早与水接触，影响其使用寿命；上节包括材质为钢质板材的上节面板2，该部件作为主挡水部件，其横向均布有上节面板竖向肋3，竖向均布有水平肋4，肋主要强化沉井结构强度，以抵抗水的压力以及潮汐力对沉井的影响。上节各块面板间通过水密封角钢法兰11进行栓接，同时保证防渗水，角钢法兰抵抗疲劳应力的能力高于传统围堰常采用的其他结构，不容易损坏。底节采用材质为钢质板材的底节面板8作为主挡水部件，底节面板横向均布有底节面板竖向肋9，以增加其结构强度，底节面板间为水密封钢管槽结构连接，更方便拆装，并且钢套箱围堰对底节强度要求不是很大，这种结构完成能够满足。所谓钢管槽结构连接是指连接件两部分中的一部分为圆形钢管，另一部分为圆形钢管槽，其内侧面与另一部分外侧面配合再加上密封填料即构成密封结构。各部件间采用可拆连接，便于拆装，以利于重复使用。本发明中，钢管槽结构所用密封填料为黄油∶粘土＝1∶1的混合油脂膏。

上述的钢套箱围堰，所述上节1高程高于其在使用状态时的最大潮位值，保证施工过程中不会出现漫水状况，所述底节7高度大于钢套箱围堰使用状态时的入土深度，这样在保证入土深度的同时，也可以方便和上节的拆装。所述角钢法兰11与上、底节面板之间为塞焊全焊连接，以保证其结构强度。所述上节面板竖向肋3为槽钢，所述水平肋4为工字钢，采用这些标准件有利于加工，且其结构紧凑、强度大，完全能满足使用要求。竖向肋焊接于所述上节面板2上，水平肋焊接于上节面板竖向肋3上。并且为抵抗水的压力，所述相邻上节面板2间设置有支撑梁5，支撑梁位于上节面板上部且其高度高于基础高程，上节面板2下部外侧设置有桁架。把支撑梁设置于上部高于基础高程，不会影响施工。所述上节面板2竖向设置竖向支撑受力构件6，该竖向支撑受力构件与所述支撑梁5端部为螺栓水密封紧固连接。

上述的钢套箱围堰，所述底节面板8为里外两层面板，所述竖向肋9位于两层面板之间，且与其焊接，所述竖向肋9为槽钢，这样可以保证其结构强度的情况下，使其结构紧凑。所述底节面板8内侧面板与所述上节面板2对应，保证钢套箱围堰内侧面是一个整体，便于施工，底节面板的外侧面板上部比其内侧面板短，留有空间13，便于工人安装法兰螺栓时有一定的空间。上所述各构件间水密封采用海绵橡胶密封，这种密封效果好。钢套箱围堰面板采用厚度为5mm的钢板，基本上都能满足现有施工中对其的强度要求。

实施例2：

参照说明书附图1至10，本发明钢套箱围堰结构和实施例1一样，其各构件间水密封采用膨胀带密封，便于安装使用。

如果采用钢板柱围堰，按照承台尺寸为6.45m×6.45m，为满足混凝土防腐及承台模板支立施工要求，承台与钢板柱间留出1m操作空间，考虑钢板柱高度为15.5cm，沉没钢板桩为奇数，按9.2m取值，同时内围囹设置一道，这样每座钢板柱围堰总的工程量耗钢量为112.64t。而如果采用本发明钢套箱围堰，则钢套箱围堰采用8.05m×8.05m，高7米，即可满足要求，总的耗钢量为32.08t。采用本发明钢套箱围堰耗钢量明显低于钢板柱围堰，相应工程量也会大量减少，同时也相应减少了每次工程的钢材自然损耗。

当然本发明水密封方式不限于上述两种方式，还可以采用其他的密封方式，比如单纯采用橡胶密封，或者树脂密封垫等。

本发明钢套箱围堰可以根据施工需要做成长方形、圆形或其它形状结构。圆形结构的钢套箱围堰的横肋也为与其面板相应的圆形肋。

该发明提供了一种该钢套箱围堰的回收方法，本方法通过以下实施例说明：

本发明包括以下步骤：

1)由于紧固螺栓经过长时间水的浸泡，无法拧掉重复作用，直接采用汽割割除所有钢构件紧固螺栓。

2)钢套箱围堰上节钢构件拆除时采用船上履带吊将待拆构件吊紧，确保单片钢构件全部螺栓割除后方可吊起。

3)拆除至最后一片钢构件时，由于稳定修差，先采用角钢法兰对其进行临时固定，然后吊紧，拆除螺栓，起吊。

4)因钢套箱围堰底节其内侧与封底混凝土粘贴、外侧大部分埋于海泥中，提拨阻力较大。为减小钢构件提拨阻力，避免单点提拨应力较大导致钢构件变形，采用专用提拨架与钢构件进行栓接，该提拔架开有与相应钢构件螺栓孔相应的螺栓孔，提拔架上方设有起重设备固定处。

5)上述专用提拔架与钢套箱围堰下节钢构件进行栓接，利用最高潮水位采用振动锤首先下振破坏混凝土粘贴力，液化海泥，然后边振边拨出钢构件。为保证提拨钢构件时钢管槽不变形，两侧阻力均衡采用隔片提拨的方式。

Claims (9)

1.一种钢套箱围堰，其特征在于：包括上节(1)和底节(7)，两者间通过水密封的角钢法兰(11)栓接；上节包括材质为钢质板材的上节面板(2)，其横向均布有上节面板竖向肋(3)，竖向均布有水平肋(4)，上节面板间通过水密封的角钢法兰(11)栓接；底节包括材质为钢质板材的底节面板(8)，底节面板横向均布有底节面板竖向肋(9)，底节面板间通过水密封的钢管槽结构(12)连接。

2.根据权利要求1所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述上节(1)高程高于其在使用状态时的最大潮位值，所述底节(7)高度大于钢套箱围堰使用状态时的入土深度。

3.根据权利要求1所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述角钢法兰(11)与上、底节面板之间为塞焊全焊连接；所述上节面板竖向肋(3)为槽钢，所述水平肋(4)为工字钢，竖向肋焊接于上节面板(2)上，水平肋焊接于上节竖向肋上。

4.根据权利要求3所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述相邻上节面板(2)间设置有支撑梁(5)，支撑梁位于上节面板上部且高于基础高程；所述上节面板(2)竖向设置竖向支撑受力构件(6)，该竖向支撑受力构件与所述支撑梁(5)端部为螺栓紧固连接；上节面板(2)下部外侧设置有桁架(10)。

5.根据权利要求1所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述底节面板(8)为里外两层面板，所述底节面板竖向肋(9)位于两层面板之间，且与其焊接，所述底节面板竖向肋(9)为槽钢。

6.根据权利要求5所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述底节面板(8)内侧面板与所述上节面板(2)对应，底节面板的外侧面板上部比其内侧面板短，留有空间(13)。

7.根据权利要求1所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述水密封的角钢法兰(11)为角钢法兰间夹海绵橡胶的结构。

8.根据权利要求1所述的钢套箱围堰，其特征在于：所述各水密封的角钢法兰(11)为角钢法兰间夹膨胀带的结构。

9.一种如权利要求1所述钢套箱围堰的回收方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)采用汽割割除所有钢构件紧固螺栓；

2)钢套箱围堰上节钢构件拆除时采用船上履带吊将待拆构件吊紧，确保单片钢构件全部螺栓割除后方可吊起；

3)拆除至最后一片钢构件时，采用角钢法兰对其进行临时固定，然后吊紧，拆除螺栓，起吊；

4)钢套箱围堰下节钢构件拆除时制作专用提拨架，该提拔架开有与相应钢构件螺栓孔相应的螺栓孔，提拔架上方设有起重设备固定处；

5)上述专用提拔架与钢套箱围堰下节钢构件进行栓接，利用最高潮水位采用振动锤首先下振破坏混凝土粘贴力，液化海泥，然后边振边拨出钢构件；采用隔片提拨的方式。

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