CN102493484A - 裙筒式深水大型基础及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种裙筒式深水大型基础及其施工方法，适用于深水大型基础的施工，深水大型基础由底节和接高节组成，底节包括同心环设的外裙筒和内裙筒，上端通过多块裙筒壁板连接，内裙筒的内壁上设有隔舱板，三者均为预应力混凝土薄壳结构且内腔互通，外裙筒和内裙筒的底面分别通过壁板刃脚密封，裙筒壁板及隔舱板下方分别设置多个第一层气囊；接高节外形为筒形预应力混凝土薄壳结构，下端与内裙筒的顶面浇注为一体，且与内裙筒的薄壳内腔相通，接高节的内壁自上而下通过多个临时隔舱板分隔成多层上层隔舱，每层上层隔舱内分别设有上层气囊。本发明，底节在陆域中制作并浮运至墩位处，在底节定位后进行接高，解决了深水大型基础施工难的问题。

Description

裙筒式深水大型基础及其施工方法

技术领域

本发明涉及桥梁基础施工，具体涉及裙筒式深水大型基础及其施工方法。

背景技术

随着国内深水大型海湾、海峡桥梁工程的不断涌现，对基础的承载力要求越来越高，因此，大型混凝土基础的应用也必会日益增多。

目前，基础施工一般有两种方法：

一种是混凝土整体预制，但是，对于大型基础而言，由于混凝土基础的重量太大（约几十万吨），不能使用大型机械设备进行构件的吊装，因此整体预制施工方法不适用于大型基础；

另一种是采用钢壳体结构，但是，由于钢壳体高度较大，材料成本高，并且，钢结构在海水环境下对防腐处理要求甚严，致使成本进一步急剧增大，若事先进行防腐处理，下沉着床过程中会遭到破坏且后期无法补救。

可见在深水、复杂气象的海上环境下，普通的基础及其施工方法已难以满足深水大型基础的施工要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决普通的基础及其施工方法难以满足深水大型基础的施工要求的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种裙筒式深水大型基础，由底节和接高节组成，所述底节包括同心环设的外裙筒和内裙筒，所述外裙筒的顶面通过多块裙筒壁板连接到所述内裙筒的外壁上，所述内裙筒的内壁上设有隔舱板；所述外裙筒、内裙筒及裙筒壁板均为由内、外壳壁组成的预应力混凝土薄壳结构，且三者的内腔互通；所述外裙筒和内裙筒的底面分别通过壁板刃脚密封；所述内裙筒的顶面敞口，所述外裙筒、内裙筒和裙筒壁板之间合围的区域、以及内裙筒与隔舱板底面之间合围的区域形成多个下层隔舱，下层隔舱内分别设置多个第一层气囊，所述第一层气囊分别与相应的裙筒壁板或隔舱板临时固定；所述裙筒壁板以及所述隔舱板上分别设有多个预留孔；所述接高节外形为筒形预应力混凝土薄壳结构，下端与所述内裙筒的顶面浇注为一体，且所述接高节的薄壳内腔与所述内裙筒的薄壳内腔相通，所述接高节的内壁自上而下通过多个临时隔舱板分隔成多层上层隔舱，每层上层隔舱内分别设有上层气囊且分别与临时隔舱板临时固定。

在上述裙筒式深水大型基础中，所述内裙筒的高度大于所述外裙筒的高度，且所述裙筒壁板自所述外裙筒向所述内裙筒向上倾斜设置。

本发明还提供了一种上述裙筒式深水大型基础的施工方法，包括以下步骤：

A10、在陆域中制作底节，在下层隔舱内分别安装第一层气囊，并分别与隔舱板临时连接，然后对第一层气囊进行充气；

A20、向陆域中内灌水，使底节自浮；

A30、打开陆域的闸门，将底节浮运至墩位处并锚固定位；

A40、在底节上施工接高节，安装相应的多层上层气囊并与相应的临时隔舱板临时固定，然后对上层气囊充气；

A50、依次将第一层气囊以及上层气囊放气，并拆除相应的临时隔舱板，使深水大型基础着床；

A60、利用除土设备对深水大型基础的内部进行除土操作，并通过接高节薄壳结构的上端开口向薄壳内腔中灌注混凝土，使深水大型基础逐步下沉；

A70、下沉至设计位置后，浇筑水下封底混凝土，使深水大型基础的底面封闭；

A80、浇筑基础顶盖。

在上述方法中，步骤A20中，灌水过程中要控制灌水的速度，对称灌注。

在上述方法中，步骤A50中，第一层气囊放气时应以深水大型基础的纵轴线对称进行，并根据深水大型基础的稳定情况调整放气速度，同时进行纠偏。

本发明，深水大型基础由底节和接高节两节组成，底节在陆域中制作并浮运至墩位处，然后在底节上制作接高节，并且底节和接高节均采用了预应力混凝土薄壳结构，从而解决了深水大型基础施工难的问题。

附图说明

图1 本发明提供的裙筒式深水大型基础结构图；

图2 本发明中底节的结构示意图；

图3 本发明中底节的俯视图；

图4 底节施工示意图；

图5 底节自浮示意图；

图6 底节浮运示意图；

图7 底节定位示意图；

图8 底节整体接高示意图；

图9 气囊放气基础下沉着床示意图；

图10 基础内取土示意图；

图11 基础下沉至设计位置封底示意图；

图12 施工顶盖示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种裙筒式深水大型基础及其施工方法，适用于深水大型基础的施工，深水大型基础为无底预应力混凝土壳体结构，采用分节制作，底节在陆域浇筑成型，底节设有隔舱结构，隔舱下部设有气囊并与隔舱板临时固定，浮运到位并准确定位，整体拼装接高，逐个对隔舱下部的气囊放气，下沉着床并纠偏，下沉过程中同时向混凝土壳体的内腔中灌注混凝土，对基础内除土下沉至设计位置后浇筑封底混凝土，最后施工基础顶盖。下面结合说明书附图和具体实施方式对本发明进行详细的说明，以便于本领域技术人员更好地理解。

图1 本发明提供的裙筒式深水大型基础结构图（未浇筑封底混凝土），如图1所示，本发明提供的裙筒式深水大型基础包括底节1和接高节2，底节1未浇筑封底混凝土（在深水大型基础下沉到位后再浇筑），因此，底节1的下端形成壁板刃脚103。

底节1的具体结构如图2、图3所示，包括同心环设的外裙筒102和内裙筒101，内裙筒101的高度大于外裙筒102的高度，外裙筒102的顶面通过多块裙筒壁板106连接到内裙筒101的外壁上，且裙筒壁板106自外裙筒102向内裙筒101向上倾斜设置，内裙筒101的内壁上设有隔舱板105。

外裙筒102、内裙筒101以及裙筒壁板106均为由内、外壳壁组成的预应力混凝土薄壳结构，且外裙筒102、内裙筒101以及裙筒壁板106的内腔互通。

外裙筒102以及内裙筒101的内、外壳壁的底面分别通过壁板刃脚103密封。外裙筒102、内裙筒101和裙筒壁板106之间合围的区域、以及内裙筒101与隔舱板105底面之间合围的区域形成多个下层隔舱，下层隔舱内分别设置多个第一层气囊108，第一层气囊108分别与相应的裙筒壁板106或隔舱板105临时固定。

裙筒壁板106以及隔舱板105上分别设有多个预留孔107，预留孔107用于取出相应的第一层气囊108以及后期通过预留孔107进行基础内除土施工。

接高节2外形为筒形预应力混凝土薄壳结构，下端与内裙筒101的顶面浇注为一体，且接高节2的薄壳内腔与内裙筒101的薄壳内腔相通，接高节2的内壁自上而下通过多个临时隔舱板205分隔成多层上层隔舱，每层上层隔舱内分别设有上层气囊且分别与临时隔舱板205临时固定。

在深水大型基础下沉时，向接高节2的内腔灌注混凝土，混凝土会填满接高节2、裙筒壁板106以及外裙筒102和内裙筒101的内腔，在深水大型基础下沉到位后，在底节1的底面上浇筑水下封底混凝土111，并在接高节2的顶面上浇筑基础顶盖104。

本发明还提供了一种大型裙筒式深水大型基础施工方法，包括以下步骤：

A10、如图4所示，在陆域（本实施例为干船坞3）中制作上述结构的底节1，按照通常的混凝土结构施工方法施工，张拉预应力后，拆除模板及脚手架，然后在下层隔舱内分别安装第一层气囊108，并分别与相应的裙筒壁板106或隔舱板105临时连接，然后对第一层气囊108进行充气；

A20、如图5所示，向干船坞3内灌水，使底节1在第一层气囊108的作用下自浮，灌水过程中要控制灌水的速度，对称灌注；

A30、如图6、图7所示，打开干船坞3的闸门，采用主拖轮301、帮拖轮302将底节1浮运至墩位处并锚固定位；在底节1的周围设置多个重锚401，重锚401分别并通过缆绳402与设置在底节1上部的锚碇锚固，在底节1的转角处设置转向装置403，通过收放缆绳402对底节1进行锚固定位。

A40、如图8所示，在底节1定位后进行接高，施工接高节2，并安装第二、三层气囊109、110及相应的临时隔舱板205，临时隔舱板205与接高节2的内壁固定后对第二、三层气囊109、110充气；

A50、如图9所示，对第一层气囊108放气，使深水大型基础下沉着床，第一层气囊放气时应以深水大型基础的纵轴线对称进行，根据深水大型基础的稳定情况调整放气速度，并同时通过缆绳402进行纠偏；第一层气囊108放完气后，通过裙筒壁板106上的预留孔107将部分的第一层气囊108取出；继续分别对第二、三层气囊109、110放气，使深水大型基础继续下沉，取出所有第二、三层气囊109、110和剩余第一层气囊108，并拆除相应的临时隔舱板205；

A60、如图10所示，利用除土设备5（如挖斗机）通过裙筒壁板106以及隔舱板105上的预留孔107对深水大型基础的内部进行除土操作，除土时应沿着壁板刃脚向中心取土，防止基础突沉，除土过程中通过接高节2薄壳结构的上端开口向薄壳内腔中灌注混凝土，使深水大型基础逐步下沉；

A70、如图11所示，深水大型基础下沉至设计位置后，浇筑水下封底混凝土111，使深水大型基础的底面封闭。

A80、如图12所示，深水大型基础封底后，浇筑基础顶盖104。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.裙筒式深水大型基础，由底节和接高节组成，其特征在于，

所述底节包括同心环设的外裙筒和内裙筒，所述外裙筒的顶面通过多块裙筒壁板连接到所述内裙筒的外壁上，所述内裙筒的内壁上设有隔舱板；所述外裙筒、内裙筒及裙筒壁板均为由内、外壳壁组成的预应力混凝土薄壳结构，且三者的内腔互通；所述外裙筒和内裙筒的底面分别通过壁板刃脚密封；所述内裙筒的顶面敞口，所述外裙筒、内裙筒和裙筒壁板之间合围的区域、以及内裙筒与隔舱板底面之间合围的区域形成多个下层隔舱，下层隔舱内分别设置多个第一层气囊，所述第一层气囊分别与相应的裙筒壁板或隔舱板临时固定；所述裙筒壁板以及所述隔舱板上分别设有多个预留孔；

所述接高节外形为筒形预应力混凝土薄壳结构，下端与所述内裙筒的顶面浇注为一体，且所述接高节的薄壳内腔与所述内裙筒的薄壳内腔相通，所述接高节的内壁自上而下通过多个临时隔舱板分隔成多层上层隔舱，每层上层隔舱内分别设有上层气囊且分别与临时隔舱板临时固定。

2.如权利要求1所述的裙筒式深水大型基础，其特征在于，所述内裙筒的高度大于所述外裙筒的高度，且所述裙筒壁板自所述外裙筒向所述内裙筒向上倾斜设置。

3.如权利要求1所述的裙筒式深水大型基础的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

A10、在陆域中制作底节，在下层隔舱内分别安装第一层气囊，并分别与隔舱板临时连接，然后对第一层气囊进行充气；

A20、向陆域中内灌水，使底节自浮；

A30、打开陆域的闸门，将底节浮运至墩位处并锚固定位；

A40、在底节上施工接高节，安装相应的多层上层气囊并与相应的临时隔舱板临时固定，然后对上层气囊充气；

A50、依次将第一层气囊以及上层气囊放气，并拆除相应的临时隔舱板，使深水大型基础着床；

A60、利用除土设备对深水大型基础的内部进行除土操作，并通过接高节薄壳结构的上端开口向薄壳内腔中灌注混凝土，使深水大型基础逐步下沉；

A70、下沉至设计位置后，浇筑水下封底混凝土，使深水大型基础的底面封闭；

A80、浇筑基础顶盖。

4.如权利要求3所述的施工方法，其特征在于，步骤A20中，灌水过程中要控制灌水的速度，对称灌注。

5.如权利要求3所述的施工方法，其特征在于，步骤A50中，第一层气囊放气时应以深水大型基础的纵轴线对称进行，并根据深水大型基础的稳定情况调整放气速度，同时进行纠偏。

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