CN101818500B - 无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，包括如下步骤：提供一套混凝土套箱、若干块轻质封底模板及若干只千斤顶；将混凝土套箱吊装下放，混凝土套箱到达指定位置后，通过上方的吊具悬挂固定在灌注桩钢护筒上，至少在混凝土套箱的内侧壁与各灌注桩钢护筒之间布置安装上述千斤顶，对混凝土套箱进行稳固以抵御风浪的影响；由潜水人员在套箱底板下方的水体安装并固定封底模板，设置能实现内外水压力平衡的纵向进水孔道与混凝土浇筑充填区；选取袋装混凝土，由潜水人员携带进入水下将混凝土灌注于浇筑充填区，最后封堵纵向进水孔道，封堵止水结束。本发明能够加快混凝土套箱的安放速度，特别有利于进行混凝土套箱底板的止水工作。

Description

无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法

技术领域

本发明主要涉及跨海桥梁建设中的桥墩施工，与桥墩承台施工过程中混凝土套箱围堰施工方法有关。

背景技术

桥墩施工是跨海桥施工的关键，其中承台施工又是桥墩施工的关键。对于底标高低于水面的承台，需要前期在承台周围安装套箱围堰，为承台施工创造一个无水的干施工环境，然后在套箱围堰内进行绑扎钢筋、支立模板和浇注混凝土等工作。套箱围堰施工是桥墩施工工艺中最关键环节，是技术上的重点和难点。套箱围堰施工方案的优劣直接影响到整个工程的施工速度、成本控制、工程质量等各个方面。目前普遍采用的钢套箱围堰方案存在施工周期长、周转慢、施工成本高的明显缺点。针对钢套箱围堰存在的不足，中国专利ZL200710113358.5公开了一种水下无封底混凝土套箱及其应用方法，以及中国专利ZL200810097489.5公开了一种水下无封底砼套箱施工用封水胶囊，在上述技术方案中，水下无封底混凝土套箱由于是在岸上进行预制和整体组装，使用结束后拆除上部钢制挡浪箱后，混凝土套箱不需要进行拆除，与承台形成一个整体，因此具有施工速度快、安装方便、施工全周期成本较低等明显优势，但使用封水胶囊进行底板止水，在使用过程中发现存在如下不足：一是混凝土套箱在安放过程中，封水胶囊容易被刮破，造成混凝土套箱安放到位后封水胶囊不能充气，有时充气嘴也会出现漏气的情况；一旦封水胶囊出现漏气现象，就会造成套箱安装失败，混凝土套箱必须重新吊起更换胶囊；如果在排水后混凝土套箱已经完成与灌注桩钢护筒的焊接，这时若出现封水胶囊漏气现象，造成止水失败，混凝土套箱很难进行重新处理。二是由于施工的原因，灌注桩钢护筒并非绝对垂直，且钢护筒倾斜的角度各不相同；同时由于胶囊槽与灌注桩钢护筒的间隙很小，混凝土套箱在下放过程中由于下放距离较长，很容易造成封水胶囊被灌注桩钢护筒挤出或者挤坏，使混凝土套箱安放失败。

发明内容

本发明的任务在于提供一种无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，该方法在混凝土套箱底板插入到灌注桩钢护筒，并下放到位后，在水下人工灌注混凝土以取代封水胶囊，将灌注桩钢护筒和混凝土套箱底板圆洞之间形成的圆环空腔完全填充，以达到阻断海水进入混凝土套箱的目的。

其技术解决方案是：

一种无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，包括如下步骤：

①提供一套混凝土套箱、若干块轻质封底模板及若干只千斤顶，混凝土套箱的套箱底板开设有供灌注桩钢护筒穿入的底板圆孔，灌注桩钢护筒的数量与一套混凝土套箱的底板圆孔的数量相同，每一个底板圆孔只供一根灌注桩钢护筒穿入，底板圆孔的孔径大于灌注桩钢护筒的外径，一块封底模板由两个半圆环形模板分块组成，两个半圆环形模板分块对接形成的封底模板的内径刚好与一根灌注桩钢护筒的外径大小相适配，封底模板的宽度应略大于下述下方环形开口的宽度，封底模板用于封住下方环形开口，使其上方的环形空腔的底部封闭；

②将混凝土套箱吊装，使各灌注桩钢护筒同时穿入各自对应的底板圆孔中，下放混凝土套箱到达指定位置后，将混凝土套箱通过上方的吊具悬挂固定在灌注桩钢护筒上；至少在混凝土套箱的内侧壁与各灌注桩钢护筒之间，布置安装上述千斤顶，各千斤顶施力于混凝土套箱的内侧壁与其对应的灌注桩钢护筒上；所有千斤顶共同施力对混凝土套箱进行稳固以抵御风浪对混凝土套箱的影响；

③由潜水人员在混凝土套箱底板下方的水体中将各封底模板的两个半圆环形模板分块分别围裹对应的一根灌注桩钢护筒进行对接，并将封底模板固定在各自对应的底板圆孔处，封堵在灌注桩钢护筒置入底板圆孔后所形成的环形空腔的下方环形开口处；选取上述环形空腔的至少一个纵向局部区域，将该纵向局部区域的两侧用速凝材料形成纵向封堵隔离部，在纵向局部区域中央形成一条能实现内外水压力平衡的纵向进水孔道，混凝土套箱的外部水体可从封底模板与灌注桩钢护筒接合之处的缝隙进入，通过纵向进水孔道进入混凝土套箱内，环形空腔除上述纵向局部区域以外的其他主体区域作为混凝土的浇筑充填区；

④拌制混凝土并将其装入袋体中，由潜水人员携带进入混凝土套箱内的水下，将袋体中的混凝土灌注于上述浇筑充填区，直至整个浇筑充填区全部灌满混凝土，待浇筑的混凝土凝结强度达到要求后，再由潜水人员使用速凝材料封堵纵向进水孔道，封堵止水结束。

上述步骤③中，采取铁丝捆扎的方法将两个半圆环形模板分块对接形成一块封底模板，然后采用铁丝将封底模板吊系在混凝土套箱内的套箱底板一侧的铁丝固定柱上。

上述步骤②中，在混凝土套箱内的套箱底板一侧与每个灌注桩钢护筒之间在水平方向上布置安装2个分离式千斤顶，2个分离式千斤顶施力方向互相垂直，各分离式千斤顶施力于混凝土套箱的套箱底板与其对应的灌注桩钢护筒上。

上述步骤③中，速凝材料为堵漏王和水拌制并人工捏合的固体状软物质。

上述步骤④中，混凝土的组分及重量份配比为：中沙为250，5～10mm的碎石为250，快硬水泥为450，水为180，速凝剂为2，减水剂为3，堵漏王为15。

上述封底模板为圆环形，采用胶合板制成，厚度为1～2cm。

上述各纵向封堵隔离部的宽度为10cm，纵向进水孔道的宽度为10～15cm。

上述步骤④中，灌注时采取绕环形浇筑充填区从下到上逐步分层浇筑的方式，浇筑时将袋口没入混凝土中。

本发明可具有以下有益技术效果：

1、本发明中，混凝土套箱的底板圆孔直径可以适当放大，增大了灌注桩钢护筒和底板圆孔之间的间隙，非常有利于混凝土套箱顺利吊装、对准安放。相对于现有技术中的封水胶囊安放方式来说，安放过程中对吊船和混凝土套箱的稳定性要求不高，能够加快混凝土套箱的安放速度。

2、在混凝土套箱排水后，若发现有止水失败的情况，可以进行二次止水，而采取封水胶囊止水方案若发生止水失败，必须将混凝土套箱拆除后重新安装。

附图说明

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步说明：

图1示出了本发明中的将混凝土套箱吊装到指定位置后的一种情形示意图。

图1.1为图1中的千斤顶第一种作用关系局部放大图。

图1.2为图1中的千斤顶第二种作用关系局部放大图。

图2示出了封底模板与混凝土套箱及灌注桩钢护筒之间的配合关系。

图2.1示出了在环形空腔内浇筑混凝土后的情形。

图2.2示出了一块封底模板的组成部分。

图2.3示出了两块半圆环形模板分块围裹灌注桩钢护筒进行对接后的情形。

图2.4示出了两块半圆环形模板分块对接捆扎之侧面情形。

图2.5示出了封底模板吊系固定之情形。

图3重点示出了纵向进水孔道。

图3.1为图3的平面结构示意图。

具体实施方式

结合图1，一种无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，包括步骤：

其步骤①是提供一套混凝土套箱1、若干块轻质封底模板2及若干只千斤顶。混凝土套箱1的套箱底板101开设有底板圆孔，底板圆孔在吊装混凝土套箱过程中以供灌注桩钢护筒3穿入，灌注桩钢护筒3的数量与一套混凝土套箱1的底板圆孔的数量相同，每一个底板圆孔只供一根灌注桩钢护筒3穿入，底板圆孔的孔径大于灌注桩钢护筒的外径，为了便于吊装过程中灌注桩钢护筒的对准及进入，底板圆孔的孔径在满足前述要求的前提下可适度增大一些。上述轻质封底模板2的数量可与灌注桩钢护筒的数量相同，当然可多制备一些，封底模板优选采用胶合板制成，板体厚度为1～2cm，一块封底模板由两个半圆环形模板分块201、202组成，两个半圆环形模板分块201、202对接形成的封底模板的内径刚好与一根灌注桩钢护筒的外径大小相适配，该相适配既指封底模板在两个半圆环形模板分块对接后与被围裹的灌注桩钢护筒外壁之间几乎看不出存在缝隙之情形，又指虽能看出存在缝隙但该缝隙满足灌注混凝土无漏出之情形，封底模板2的宽度应略大于套箱底板圆孔与灌注桩钢护筒形成的环形空腔的下方环形开口的宽度，圆环形封底模板封住此环形空腔的下方环形开口，能使此环形空腔底部封闭，重点参看图2及图2.5。

其步骤②是将步骤①中的混凝土套箱1吊装，使各灌注桩钢护筒3同时穿入各自对应的底板圆孔中，下放混凝土套箱1到达指定位置后，将混凝土套箱1通过上方的吊具4悬挂固定在灌注桩钢护筒3上。结合参看图1.1，在混凝土套箱1的内侧壁与各灌注桩钢护筒3之间布置安装千斤顶，该位置上的千斤顶称为上方千斤顶5，各上方千斤顶施力于混凝土套箱1的内侧壁与其对应的灌注桩钢护筒3上；结合参看图1.2，在混凝土套箱1内的套箱底板101一侧与各灌注桩钢护筒3之间水平布置安装千斤顶，该位置上的千斤顶称为下方千斤顶6，下方千斤顶为分离式千斤顶，各下方千斤顶施力于混凝土套箱的套箱底板与其对应的灌注桩钢护筒上，每个灌注桩钢护筒布置安装2个下方千斤顶，2个下方千斤顶施力方向互相垂直；上述千斤顶共同施力对混凝土套箱进行稳固以抵御风浪对套箱的影响，如：在水平波浪力较小的情况下，可通过所有上方千斤顶，顶紧各自对应的灌注桩钢护筒，使用这种方式来稳定混凝土套箱，由于可以在水面以上操作上方千斤顶，比较简便快捷，较为适合在波浪力较小的情况下使用；对于水平波浪力较大的情况，再结合下方千斤顶共同作用实现，下方千斤顶采取分离式千斤顶，放置于钢板焊制的千斤顶盒内，千斤顶盒焊接于套箱底板预埋件上固定，分离式千斤顶操纵机构放于吊具之上，可遥控操作千斤顶，从而顶紧灌注桩钢护筒，以达到进一步稳定混凝土套箱的目的。上述千斤顶可同时具有调整套箱水平坐标位置的功能。

结合图2、图2.2～2.5及图3～3.1，其步骤③是由潜水人员在套箱底板101下方的水体中将各封底模板2的两个半圆环形模板分块201、202分别围裹对应的一根灌注桩钢护筒进行对接，并将封底模板2固定在各自对应的底板圆孔处，封堵在灌注桩钢护筒置入底板圆孔后所形成的环形空腔7的下方环形开口处，如：采取铁丝9捆扎的方法将两个半圆环形模板分块201、202对接形成一块封底模板，然后采用铁丝10将封底模板2吊系在混凝土套箱内的套箱底板一侧的铁丝固定柱8上，使封底模板处于较为稳固的固定状态。选取上述环形空腔7的一个纵向局部区域，将该纵向局部区域的两侧用速凝材料形成纵向封堵隔离部701、702，在纵向局部区域中央形成一条能实现内外水压力平衡的纵向进水孔道703，混凝土套箱1的外部水体可从封底模板2与灌注桩钢护筒3接合之处的缝隙进入，通过纵向进水孔道进入混凝土套箱内，用以实现混凝土套箱内、外的水位相等，环形空腔7除上述纵向局部区域以外的其他主体区域作为混凝土的浇筑充填区。

结合参看2.1，其步骤④是拌制混凝土并将其装入塑料编织袋等袋体中，上述混凝土组成材料及配比为：中沙250kg，5～10mm碎石250kg，快硬水泥450kg，水180kg，速凝剂2kg，减水剂3kg，堵漏王15kg；上述各组成材料比例应根据实际材料性能进行适当调整，水的用量应根据拌和情况适当调整。此配比的目的是在保证混凝土凝结后达到一定强度的基础上，使混凝土具有较快凝结速度的特性，同时保证混凝土凝结后与灌注桩钢护筒结合处致密不漏水。由潜水人员携带进入混凝土套箱1内的水下，将袋体中的混凝土灌注于上述浇筑充填区，直至整个浇筑充填区全部灌满混凝土11，浇筑结束；更为具体方式为：灌注时，采取绕环形浇筑充填区从下到上逐步分层浇筑的方式，浇筑时将袋口没入混凝土中。浇筑上述水下混凝土时，对纵向进水孔道不进行浇筑，待浇筑的混凝土凝结强度达到要求后，再由潜水人员使用速凝材料封堵纵向进水孔道，封堵止水结束。随后可开展诸如混凝土套箱的内部水体外排即混凝土套箱排水工作等后续工作。

上述步骤④中的混凝土，也可以在其他步骤展开时制备，只要不耽误步骤④中的浇筑进行即可。

还需要说明的是，在本说明书的教导下，本领域技术人员对本发明所作出的任何等同替代方式或明显变型方式，均应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，特征在于其包括如下步骤：

①提供一套混凝土套箱、若干块轻质封底模板及若干只千斤顶，混凝土套箱的套箱底板开设有供灌注桩钢护筒穿入的底板圆孔，灌注桩钢护筒的数量与一套混凝土套箱的底板圆孔的数量相同，每一个底板圆孔只供一根灌注桩钢护筒穿入，底板圆孔的孔径大于灌注桩钢护筒的外径，一块封底模板由两个半圆环形模板分块组成，两个半圆环形模板分块对接形成的封底模板的内径刚好与一根灌注桩钢护筒的外径大小相适配，封底模板的宽度应略大于下述下方环形开口的宽度，封底模板用于封住下方环形开口，使其上方的环形空腔的底部封闭；

②将混凝土套箱吊装，使各灌注桩钢护筒同时穿入各自对应的底板圆孔中，下放混凝土套箱到达指定位置后，将混凝土套箱通过上方的吊具悬挂固定在灌注桩钢护筒上；至少在混凝土套箱的内侧壁与各灌注桩钢护筒之间，布置安装上述千斤顶，各千斤顶施力于混凝土套箱的内侧壁与其对应的灌注桩钢护筒上；所有千斤顶共同施力对混凝土套箱进行稳固以抵御风浪对混凝土套箱的影响；

③由潜水人员在混凝土套箱底板下方的水体中将各封底模板的两个半圆环形模板分块分别围裹对应的一根灌注桩钢护筒进行对接，并将封底模板固定在各自对应的底板圆孔处，封堵在灌注桩钢护筒置入底板圆孔后所形成的环形空腔的下方环形开口处；选取上述环形空腔的至少一个纵向局部区域，将该纵向局部区域的两侧用速凝材料形成纵向封堵隔离部，在纵向局部区域中央形成一条能实现内外水压力平衡的纵向进水孔道，混凝土套箱的外部水体可从封底模板与灌注桩钢护筒接合之处的缝隙进入，通过纵向进水孔道进入混凝土套箱内，环形空腔除上述纵向局部区域以外的其他主体区域作为混凝土的浇筑充填区；

④拌制混凝土并将其装入袋体中，由潜水人员携带进入混凝土套箱内的水下，将袋体中的混凝土灌注于上述浇筑充填区，直至整个浇筑充填区全部灌满混凝土，待浇筑的混凝土凝结强度达到要求后，再由潜水人员使用速凝材料封堵纵向进水孔道，封堵止水结束。

2.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述步骤③中，采取铁丝捆扎的方法将两个半圆环形模板分块对接形成一块封底模板，然后采用铁丝将封底模板吊系在混凝土套箱内的套箱底板一侧的铁丝固定柱上。

3.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述步骤②中，在混凝土套箱内的套箱底板一侧与每个灌注桩钢护筒之间在水平方向上布置安装2个分离式千斤顶，2个分离式千斤顶施力方向互相垂直，各分离式千斤顶施力于混凝土套箱的套箱底板与其对应的灌注桩钢护筒上。

4.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述步骤③中，速凝材料为堵漏王和水拌制并人工捏合的固体状软物质。

5.根据权利要求4所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述步骤④中，混凝土的组分及重量份配比为：中沙为250kg，5～10mm的碎石为250kg，快硬水泥为450kg，水为180kg，速凝剂为2kg，减水剂为3kg，堵漏王为15kg。

6.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述封底模板为圆环形，采用胶合板制成，厚度为1～2cm。

7.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述各纵向封堵隔离部的宽度为10cm，纵向进水孔道的宽度为10～15cm。

8.根据权利要求1所述的无封底混凝土套箱底板水下封堵止水方法，其特征在于：所述步骤④中，灌注时采取绕环形浇筑充填区从下到上逐步分层浇筑的方式，浇筑时将袋口没入混凝土中。

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