CN103572770B - 一种桩箱水工结构物及其建造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种桩箱水工结构物及其建造方法，其沉箱和钢管桩一同在陆上制造并浮运至施工现场，临时锚碇就位，以沉箱为施工平台沉放钢管桩，再通过锁紧装置固定沉箱与钢管桩，形成桩-箱组合的水上临时施工平台，通过止水装置进行沉箱的底板止水，通过在沉箱体内进行干施工，浇筑后浇混凝土，形成整体受力结构。本发明前期不需进行地基处理等水下作业，能适应海上恶劣的波浪环境及复杂的地质条件；且具有现场施工快速，安全风险低的特点。

Description

一种桩箱水工结构物及其建造方法

技术领域

本发明涉及水工结构基础设计与施工领域，具体地指一种桩箱水工结构物及其建造方法。

背景技术

桩基础是由桩和连接桩顶的桩承台组成的基础，具有承载力高、沉降量小而较均匀的特点，几乎可以应用于各种工程地质条件和各种类型的工程，尤其是适用于软弱地基上的重型建（构）筑物。因此，桩基础在各种建（构）筑物中应用比较广泛。

桩基础按照基础的受力原理大致可分为摩擦桩和端承桩，按照施工方式可分为预制桩和灌注桩。其中预制桩包括混凝土桩和钢管桩，通常依靠锤击或振动打入岩土中。而灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，应用非常广泛。

目前，钻孔灌注桩群桩基础是水中桥梁基础等应用较多的桩基形式，施工时需先设置施工平台进行桩的施工，然后再利用吊箱等围水结构形成干施工环境后，浇筑承台混凝土，形成群桩基础。

常规桩基础施工工序转换较多，施工周期较长，在外海等现场风、浪、流自然条件恶劣时，施工质量和效率会面临较大考验。

因此，需对现有技术进行改进。

发明内容

本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种桩箱水工结构物及其建造方法。

本发明的技术方案为：一种桩箱水工结构物，它包括沉箱，所述沉箱包括顶板和底板，所述顶板和底板的边部之间通过侧壁连接，所述顶板、底板及侧壁围成一个隔舱，所述隔舱内设有将隔舱隔成多个小隔舱的隔墙，其特征在于：所述顶板和底板沿垂直方向设有预留孔，所述预留孔内装有钢管桩，所述钢管桩与沉箱固定连接。

上述方案中：

所述钢管桩通过锁紧装置与沉箱的顶板固定连接。

所述锁紧装置包括套装在钢管桩外围的抱箍，所述抱箍内侧与钢管桩之间设有橡胶垫，抱箍的外侧连接有液压油缸，所述液压油缸通过油管与外置储油装置连接。

所述隔舱沿垂直方向设有钢套筒，所述钢套筒两端与顶板和底板固定连接，所述钢管桩设置在钢套筒内。

所述钢套筒下端与预埋在底板中的钢板固定连接，所述钢板通过牛腿与钢管桩连接。

所述钢套筒外围设有水平隔板，水平隔板的外端部固定连接在隔舱内壁上。

所述水平隔板设有向钢套筒内部延伸的凸起，所述凸起通过锁紧装置与钢管桩固定连接。

所述底板与钢管桩之间设有止水装置。

所述止水装置为止水胶囊，所述止水胶囊安装在开设在底板面向钢管桩端面的凹槽中。

一种建造上述的桩箱水工结构物的建造方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）、在沉箱内安装好钢套筒和止水装置，沉箱和钢管桩组合固定连接后，将沉箱和钢管桩下水运至待安装位置；

2）、沉箱和钢管桩初步定位后，将沉箱和钢管桩分开，钢管桩在自重作用下下沉再次定位；

3）、将钢管桩下沉至设计标高；

4）、再次将沉箱与钢管桩临时固定连接；

5）、钢管桩内浇筑混凝土；

6）、利用止水装置将底板与钢管桩之间的空隙止水；

7）、排除钢套筒内部积水，管桩与沉箱的底板焊接固定，并拆除临时固定装置；

8）、绑扎预埋在底板和钢管桩中的钢筋，浇筑底板混凝土，使沉箱和钢管桩固结为整体。

本发明所提供的桩箱水工结构物可作为桥梁基础、码头平台或人工岛护岸等结构使用，其所受荷载通过沉箱传递到钢管桩，再由钢管桩传入软基或岩基中；所述桩箱水工结构物通过陆上预制水上浮运至现场，沉箱临时锚泊定位后，桩打入岩土后桩与箱快速形成水上固定平台，再以此平台进行后续作业，不需要搭设临时水上施工平台，前期不需进行地基处理等水下作业，能适应海上恶劣的波浪环境及复杂的地质条件；且具有现场施工快速，安全风险低的特点。

附图说明

图1为本发明所示的桩箱水工结构物示意图；

图2为图1中1-1剖面示意图；

图3为图1中2-2剖面示意图；

图4为图1中3-3剖面示意图；

图5为图1中A处放大示意图；

图6为图1中B处放大示意图；

图7为本发明中锁紧装置安装在顶板和底板处的示意图；

图8为本发明中锁紧装置安装在水平隔板处的示意图；

图9为本发明的建造方式中沉箱和钢管桩预制组合示意图；

图10为本发明的建造方式中沉箱和钢管桩定位示意图；

图11为本发明的建造方式中钢管桩下沉示意图；

图12为本发明的建造方式中沉箱和钢管桩临时固定示意图；

图13为本发明的建造方式中钢管桩内浇筑混凝土结构示意图；

图14为本发明的建造方式中沉箱和钢管桩之间止水结构示意图；

图15为本发明的建造方式中切割钢护筒示意图；

图16为本发明的建造方式中切割多余钢管桩结构示意图；

图17为本发明的建造方式沉箱和钢管桩结为一体的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1-图6所示的一种桩箱水工结构物，它包括沉箱1，沉箱1包括顶板1.1和底板1.2，顶板1.1和底板1.2的边部之间通过侧壁1.3连接，顶板1.1、底板1.2及侧壁1.3围成一个隔舱，隔舱内设有将隔舱隔成多个小隔舱的隔墙1.6，顶板1.1和底板1.2沿垂直方向设有预留孔1.4，预留孔1.4内装有钢管桩2，钢管桩2与沉箱1固定连接。

本实施例中：

钢管桩2通过锁紧装置3与沉箱1的顶板1.1固定连接。

锁紧装置3包括套装在钢管桩2外围的抱箍3.1，抱箍3.1内侧与钢管桩2之间设有橡胶垫3.2，抱箍3.1的外侧连接有液压油缸3.3，液压油缸3.3通过油管3.4与外置储油装置连接。通过控制液压油缸3.3的活塞输出，达到快速拆卸和装配锁紧装置3的目的。

如图7所示，液压油缸3.3的输出端顶在抱箍3.1的外侧，液压液压油缸3.3的底座固定在上盖1.1。

隔舱沿垂直方向设有钢套筒4，钢套筒4两端与顶板和底板固定连接，钢管桩2设置在钢套筒4内。

钢套筒4下端与预埋在底板中的钢板8固定连接，钢板8通过牛腿7与钢管桩2连接。

钢套筒4外围设有水平隔板5，水平隔板5的外端部固定连接在隔舱内壁上。

水平隔板5设有向钢套筒4内部延伸的凸起5.1，凸起5.1通过锁紧装置3与钢管桩2固定连接。参考图8，液压油缸3.3的输出端顶在抱箍5.1的外侧，液压液压油缸3.3的底座固定在凸起5.1上。水平隔板5与顶板1.1两处用于保证在施工期钢管桩2的临时固定的稳固性。

底板与钢管桩2之间设有止水装置6，止水装置6为止水胶囊，止水胶囊安装在开设在底板1.2面向钢管桩2端面的凹槽1.5中，止水装置6安装好后，并抽取沉箱1内的水，使沉箱1内部处于一个干施工的作业环境。

一种建造上述桩箱水工结构物的建造方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）、如图9所示，在沉箱1内安装好钢套筒4和止水装置6，沉箱1和钢管桩2均陆地预制，二者通过锁紧装置3初步组合固定连接后，将沉箱1和钢管桩2下水利用拖轮浮运至待安装位置；

2）、如图10所示，沉箱1和钢管桩2利用锚缆锚碇初步定位后，松开锁紧装置3，将沉箱1和钢管桩2分开，钢管桩2在自重作用下下沉再次定位；

3）、如图11所示，利用沉箱1顶部吊车吊放液压振动锤，依次沉放钢管桩2至设计标高；

4）、如图12所示，再次利用锁紧装置3将沉箱1与管桩2锁紧临时固定连接成一体，此处锁紧位置为沉箱1的顶板1.1及水平隔板5处；

5）、如图13所示，钢管桩2内吸泥或钻孔嵌岩，并灌注桩内混凝土；

6）、如图14所示，利用沉箱1底部的止水装置6，将底板1.2与钢管桩2之间的空隙止水；

7）、如图15所示，排除钢套筒4内部积水，割除钢套筒4，管桩2与沉箱1的底板1.2焊接固定，

8）、如图16所示，松开锁紧装置3，割除沉箱1底板1.2以上钢管桩2；

9）、如图17所示，绑扎预埋在底板1.2和钢管桩2中的钢筋8，浇筑底板混凝土，使沉箱1和钢管桩2固结为整体。

本发明提供的一种桩箱水工结构物，其沉箱和钢管桩一同在陆上制造并浮运至施工现场，临时锚碇就位，以沉箱为施工平台沉放钢管桩，再通过锁紧装置固定沉箱与钢管桩，形成桩-箱组合的水上临时施工平台，通过止水装置进行沉箱的底板止水，通过在沉箱体内进行干施工，浇筑后浇混凝土，形成整体受力结构。

本发明提供的一种桩箱水工结构物，具有较高的稳定性和承载能力，可承受上部结构或荷载带来的巨大竖向力、水平力和弯矩，相比传统桩基础与沉箱基础具有以下优点：

（1）对地形地质环境适应能力强：本发明继承了桩基础对地形地质较强的适应能力，在不宜进行沉箱沉放与受力的地形地质环境下，可以通过调整桩的布置进行有效弥补，沉放前不需要预先进行基床挖泥、基床整平等地基处理作业。

（2）对风、浪、流等外海恶劣环境的适应能力强：本发明中，预制沉箱既是永久受力结构，又是施工期水上固定式作业平台，除前期短暂的锚泊定位外，后期施工完全不受风浪等环境影响，可以方便的实施桩基础的打设、连接等无水施工；且实施中无需大型水上起重设备。

（3）本发明构件主要通过场地预制后安装形成，易于进行质量控制，减少水上作业时间。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种桩箱水工结构物，它包括沉箱(1)，所述沉箱(1)包括顶板(1.1)和底板(1.2)，所述顶板(1.1)和底板(1.2)的边部之间通过侧壁(1.3)连接，所述顶板(1.1)、底板(1.2)及侧壁(1.3)围成一个隔舱，所述隔舱内设有将隔舱隔成多个小隔舱的隔墙(1.6)，其特征在于：所述顶板(1.1)和底板(1.2)沿垂直方向设有预留孔(1.4)，所述预留孔(1.4)内装有钢管桩(2)，所述钢管桩(2)与沉箱(1)固定连接；所述钢管桩(2)通过锁紧装置(3)与沉箱(1)的顶板(1.1)固定连接；所述锁紧装置(3)包括套装在钢管桩(2)外围的抱箍(3.1)，所述抱箍(3.1)内侧与钢管桩(2)之间设有橡胶垫(3.2)，抱箍(3.1)的外侧连接有液压油缸(3.3)，所述液压油缸(3.3)通过油管(3.4)与外置储油装置连接；所述底板(1.2)与钢管桩(2)之间设有止水装置(6)；所述止水装置(6)为止水胶囊，所述止水胶囊安装在开设在底板(1.2)面向钢管桩(2)端面的凹槽(1.5)中；所述隔舱沿垂直方向设有钢套筒(4)，所述钢套筒(4)两端与顶板和底板固定连接，所述钢管桩(2)设置在钢套筒(4)内。

2.根据权利要求1所述的桩箱水工结构物，其特征在于：所述钢套筒(4)下端与预埋在底板中的钢板(8)固定连接，所述钢板(8)通过牛腿(7)与钢管桩(2)连接。

3.根据权利要求1或2所述的桩箱水工结构物，其特征在于：所述钢套筒(4)外围设有水平隔板(5)，水平隔板(5)的外端部固定连接在隔舱内壁上。

4.根据权利要求3所述的桩箱水工结构物，其特征在于：所述水平隔板(5)设有向钢套筒(4)内部延伸的凸起(5.1)，所述凸起(5.1)通过锁紧装置(3)与钢管桩(2)固定连接。

5.一种建造权利要求1所述的桩箱水工结构物的建造方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1)、在沉箱(1)内安装好钢套筒(4)和止水装置(6)，沉箱(1)和钢管桩(2)组合固定连接后，将沉箱(1)和钢管桩(2)下水运至待安装位置；

2)、沉箱(1)和钢管桩(2)初步定位后，将沉箱(1)和钢管桩(2)分开，钢管桩(2)在自重作用下下沉再次定位；

3)、将钢管桩(2)下沉至设计标高；

4)、再次将沉箱(1)与钢管桩(2)临时固定连接；

5)、钢管桩(2)内浇筑混凝土；

6)、利用止水装置(6)将底板(1.2)与钢管桩(2)之间的空隙止水；

7)、排除钢套筒(4)内部积水，钢管桩(2)与沉箱(1)的底板(1.2)焊接固定，并拆除临时固定装置；

8)、绑扎预埋在底板(1.2)和钢管桩(2)中的钢筋，浇筑底板混凝土，使沉箱(1)和钢管桩(2)固结为整体。