CN104775442A - 一种可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法，为由型钢和钢板组成的可拆装式结构，包括壁板、围檩、内支撑及吊挂系统；壁板的外表面设有竖肋和水平加强肋，壁板的底部连接有底板，壁板的内侧和外侧分别设有围檩，内支撑支撑于内侧的围檩上，外侧的围檩与竖肋采用螺栓连接，内侧的围檩与外侧的围檩之间设有自平衡对拉杆，自平衡对拉杆的内端锚固于内支撑的法兰上，外端锚固于外侧的围檩上；吊挂系统包括十字吊架、吊耳，每个十字吊架的4个端部分别设有螺纹钢吊杆，螺纹钢吊杆的下端锚固在底板托梁上。结构简单、用钢量小、现场焊接量少、组装和拆卸方便、易加工、除底板外其它构件可重复利用。

Description

一种可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法

技术领域

本发明涉及一种深水施工围堰结构，尤其涉及一种可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法。

背景技术

钢吊箱围堰结构主要用于高桩承台施工及承台底部为沙层或松散的覆盖层的情况，当承台底部为沙层或松散的覆盖层的地质时，可考虑吹沙或抽泥清淤等方式，将吊箱底板的位置清理出来，然后下放底板及钢吊箱壁板，封底后形成围堰。其作用是通过吊箱围堰侧板和底板上的封地混凝土围水，为承台施工提供无水的干燥环境。同钢套箱围堰相比，钢吊箱围堰具有施工工期短，水流阻力小、利于通航、不需要沉入河床、施工难度小、混凝土用量小等特点，因而在大跨深水桥梁中得到了广泛的应用。

现有技术中，钢吊箱围堰有单壁钢吊箱、双壁钢吊箱等。现有技术中单壁吊箱和双壁吊箱均实现了可拆装各有优点，现有技术中重复利用率较低，没有完全实现栓接，现场焊接量较大，后期整修麻烦，施工速度较慢。

如在福平铁路平潭海峡公铁两用大桥高桩承台施工中，由于施工环境条件恶劣，吊箱除具有传统吊箱的功能和优点外，还必须满足快速施工要求，为吊箱安装和封底赢得时间，现有技术中的结构形式，很难满足该要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、用钢量小、加工方便、易于施工且可重复利用的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，为由型钢和钢板组成的可拆装式结构，包括壁板、围檩、内支撑及吊挂系统；

所述壁板的外表面设有竖肋和水平加强肋，所述壁板的底部连接有底板，所述壁板的内侧和外侧分别设有所述围檩，所述内支撑支撑于内侧的围檩上，外侧的围檩与所述竖肋采用螺栓连接，内侧的围檩与外侧的围檩之间设有自平衡对拉杆，所述自平衡对拉杆的内端锚固于所述内支撑的法兰上，外端锚固于外侧的围檩上；

所述吊挂系统包括多个设于支撑架上的十字吊架，每个十字吊架的上部分别设有吊耳，每个十字吊架的4个端部分别设有通孔，所述通孔中穿有螺纹钢吊杆，所述螺纹钢吊杆的上端设有锚固垫板和螺母，下端锚固在底板托梁上。

本发明的上述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的整体吊装方法，首先在现场安装好所述吊挂系统，然后采用浮吊整体吊装一次到位。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法，由于采用型钢和钢板构成的可拆装的结构，具有普通单壁吊箱特点外，该结构更为简单、用钢量小、现场焊接量少、组装和拆卸方便、易加工、除底板外其它构件可重复利用。

附图说明

图1为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的平面结构示意图；

图2为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工的横桥向立面结构示意图；

图3为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工的纵桥向立面结构示意图；

图4为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构底板加劲肋布置示意图；

图5为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构底板加劲肋的结构示意图；

图6a、图6b分别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构防落吊杆的立面和平面结构示意图；

图7a、图7b分别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构壁板分块的横向和侧向示意图；

图8为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构壁板在转角处连接示意图；

图9为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构壁板分块之间连接示意图；

图10为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构壁板、竖肋与底板之间连接示意图；

图11a、图11b、图11c分别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构吊耳的立面、A-A向、B-B向结构示意图；

图12a、图12b本别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工步骤的平面和立面结构示意图一；

图13a、图13b分别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工步骤的平面和立面结构示意图二；

图14为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工步骤示意图三；

图15a、图15b分别为本发明实施例提供的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构施工步骤的平面和立面结构示意图四。

图中：

1、壁板钢板，2、竖肋，3、壁板水平加劲肋。4、对拉杆。5、锚具。6、短边向外围檩。7、短边向内围檩。8、长边向外围檩。9、长边向内围檩。10-1、第一层内支撑钢管。10-2、第二层内支撑钢管。11、水平斜撑。12、角撑。

13-1、斜竖杆。13-2、斜撑一。13-3、斜撑二。13-4、竖腹杆。13-5、斜腹杆。14-1、节点板一。14-2、节点板二。14-3、节点板三。14-4、节点板四。14-5、节点板五。14-6、节点板六。15-1、底板主纵梁。15-2、底板横梁一。15-3、底板横梁二。16-1、横向边梁。16-2、纵向边梁。16-3、底锚梁。17、次梁。18、底板钢板。19-1、防落吊杆。19-2、耳板一。19-3、耳板二。19-4、剪力键。19-5、端板。20-1、隔仓板斜撑。20-2、隔仓板竖肋。20-3、隔仓板水平肋。20-4、隔仓板。21、十字吊架。22-1、耳板。22-2、端横梁翼板。22-3、端横梁腹板。22-4、封底板。22-5、吊耳顶板。22-6、吊耳加劲肋一。22-7吊耳底板。22-8吊耳加劲肋二。22-9、吊耳端板一。22-10、吊耳端板二。22-11、吊耳腹板。

23、Ф50精轧螺纹钢吊杆。24、螺帽。25、支撑架。26、竖肋端板。27、连接角钢。28、壁板底端封边角钢。29、壁板竖向封边角钢。30、壁板转角连接角钢。31、阀门。32钢护筒。

具体实施方式

下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，其较佳的具体实施方式是：

为由型钢和钢板组成的可拆装式结构，包括壁板、围檩、内支撑及吊挂系统；

所述壁板的外表面设有竖肋和水平加强肋，所述壁板的底部连接有底板，所述壁板的内侧和外侧分别设有所述围檩，所述内支撑支撑于内侧的围檩上，外侧的围檩与所述竖肋采用螺栓连接，内侧的围檩与外侧的围檩之间设有自平衡对拉杆，所述自平衡对拉杆的内端锚固于所述内支撑的法兰上，外端锚固于外侧的围檩上；

所述吊挂系统包括多个设于支撑架上的十字吊架，每个十字吊架的上部分别设有吊耳，每个十字吊架的4个端部分别设有通孔，所述通孔中穿有螺纹钢吊杆，所述螺纹钢吊杆的上端设有锚固垫板和螺母，下端锚固在底板托梁上。

所述壁板包括通过螺栓连接的多块板，多块板之间设置止水橡胶条，所述壁板在转角处通过角钢与壁板端部构件螺栓连接。

所述壁板底部设有封边角钢，所述底板的边部设有连接角钢，所述竖肋的底端设有端板，所述端板与底板螺栓连接，所述封边角钢与连接角钢螺栓连接。

所述内支撑包括上层内支撑和下层内支撑，所述上层内支撑与下层内支撑之间通过腹杆连接成桁架片，所述吊挂系统的十字吊架吊挂于所述上层内支撑上。

本发明的上述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的整体吊装方法，其较佳的具体实施方式是：

首先在现场安装好所述吊挂系统，然后采用浮吊整体吊装一次到位。

所述吊挂系统的吊杆上端事先安装锚固垫板和螺帽，浮吊吊运所述吊箱围堰结构到设计位置上方时，对位、慢慢下放，钢护筒穿过所述吊箱围堰结构底板上的预留孔，并持续下放到十字吊架落在所述钢护筒顶部，十字吊架不动，吊杆随所述吊箱围堰结构继续下沉，直到下放到所述锚固垫板与十字架紧贴，下放到位，限位、焊接锁定所述吊箱围堰结构，然后立即浇筑封底混凝土。

所述十字吊架采用斜放，即与承台两边斜交。

本发明的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法，结构简单、用钢量小、加工方便、易于施工且可重复利用。

本发明的单壁钢吊箱围堰结构，为可拆装结构，包括由壁板、竖肋、围檩、底板、吊挂系统，所述单壁钢吊箱围堰结构壁板包括6mm钢板、水平、竖向加劲肋构成，壁板根据现场吊装条件分成数块，各壁板间通过双排螺栓连接之间设置止水橡胶条。竖肋为HW型型钢与壁板之间焊接。底部设置端板采用螺栓与底板连接。

本发明的围檩为双围檩，壁板内外侧均设置围檩。内支撑支持于内围檩上，外圈围檩与竖肋采用螺栓连接，在内支撑位置，内外围檩设置自平衡对拉杆，所诉对拉杆内侧锚固于内支撑法兰上，外侧锚固于外围檩上。

本发明的吊装系统，包括十字吊架、精扎螺纹钢吊杆和锚具，吊杆锚固于底板托梁上。

本发明的整体吊装施工方法是吊箱在场内(码头)加工、拼装，然后采用浮吊整体吊装到驳船上，运至施工现场、再整体吊装于设计位置。

由于采用型钢和钢板构成的可拆装的结构，具有普通单壁吊箱特点外，该结构更为简单、用钢量小、现场焊接量少、组装和拆卸方便、易加工、除底板外其它构件可重复利用。

其特点之一：设置双围檩，内外围檩在支撑位置对拉杆。设置对拉杆处壁板内外实现自平衡，可以有效的承受内支撑出现受拉力时情况，避免了内支撑和壁板焊接、减小了加工和拆卸的难度。同时有效的减小了壁板厚度。该结构在特殊海况、江湖流水速度较大的条件下可以有效的抵抗水平不平衡力影响。

内支撑支承在内圈围檩上，不直接接触壁板，围檩与壁板间不焊接，减小了现场焊接量，从而便于拆卸。

特点二：采用十字吊架斜放的方式，是该结构得以实现的关键点，采用十字吊架斜放可以有效的避免内圈围檩和吊杆空间位置交叉，有效的减小下放困难的问题。

特点三：组装方便、易于加工。壁板间、壁板和底板间、竖肋和底板间、外圈围檩之间、外圈围檩和竖肋之间全部实现螺栓连接，便于加工和现场组装、拆卸。

特点四：整体刚度大。除了设置双圈围檩外，还设置有抵抗水平力的斜撑，斜撑直接焊接在护筒上，可以有效的抵抗不平衡水平力，可以直接将不平衡水平力转递到护筒上，有效的减小围堰壁板和竖肋的受力，同时也减小了斜撑对封底混凝土受力的影响。

特点四：施工时间短。所有构件在场内加工，整体组装，可以和承台桩基施工平行作业，待桩施工完毕再整体吊装。

特点五：整体吊装方便，施工作业时间短。采用1000t浮吊整体吊装一次到位，整体吊装采用十字吊架和精轧螺纹钢作为吊杆，吊挂系统在场内已经安装好，十字吊架吊挂在第一层内支撑上，吊杆穿过十字吊梁，锚固在底板托梁上。吊杆上部事先安装锚板和螺帽，螺帽的位置事先计算确定(根据护筒顶标高、围堰底标和高承台设计标高等)。浮吊吊运吊箱到设计位置上方时，对位、慢慢下放，钢护筒穿过吊箱底板预留孔，到一定高度后限位，然后持续下放到十字吊架落在护筒顶，十字吊架不动，吊杆随围堰继续下沉直到，直接下放到锚固垫板与十字架紧贴，下放到位，限位、焊接锁定围堰。整个作业也时间短。

本发明在福平铁路平潭海峡公铁两用大桥施工中试验应用，高桩承台施工中完全采用该发明的结构形式，为施工单位节约了大量成本，取得良好的经济效益。

具体实施例：

如图1所示，平面为矩形结构。具体包括由壁板、底板、围檁、内支撑系统、吊挂系统。

如图7a、图7b所示：壁板包括多个分块组成，各壁板分块由图2所示钢板1和水平加劲肋3组成，壁板钢板1与壁板水平加劲肋3间断焊接。各分块之间通过双排螺栓连接如图9所示，壁板竖向封边角钢29通过双排螺栓连接，之间设置止水橡胶条。壁板转角处连接如图8所示，壁板竖向封边角钢29与壁板转角连接角钢30通过双排螺栓连接，连接间设置止水橡胶条。竖肋2与壁板水平加劲肋3焊接。

所述壁板与底板之间连接如图10所示，包括竖肋端板26与底板钢板18采用螺栓连接，壁板底端封边角钢28与连接角钢27通过螺栓连接，壁板安装就位后连接角钢27下端翼缘与底板钢板18焊接。底板开孔如图5所示。

所述底板包括底板钢板18及图4所示的纵横梁组成。

如图1所示，围檩为内外双围檩包括内围檩和外围檩构成。

所述外围檩由短边向外围檩6和长边向外围檩8组成，端部通过外围檩连接件33之间设置螺栓连接。与竖肋2之间通过螺栓连接。

所述内围檩由短边向内围檩7和长边向内围檩9组成。内、外围檩在内支撑点位置通过对拉杆杆4和锚具5相连。对拉杆4在内围堰锚固在内支撑钢管10和水平斜撑11端板上。

如图1所示，内支撑系统包括内支撑钢管10，水平斜撑11和角撑12。如图3所示，上、下层内支撑钢管10之间设置腹杆形成桁架片，内支撑钢管10与护筒之间设置斜竖杆13-1、斜撑一13-2和斜撑二13-3，以抵抗不平衡水平力。

竖腹杆13-4和斜腹杆13-5通过节点板一14-1、节点板二14-2、节点板三14-3、节点板四14-4、节点板五14-5、节点板六14-6与内支撑钢管10在加工厂内焊接完成。

如图14、图15a、图15b所示，水平斜撑11、角撑12、13-1斜竖杆、13-2斜撑一和13-3斜撑二在封底混凝土施工完成后安装。

图6a、图6b为方落装置，包括防落吊杆19-1、耳板一19-2、耳板二19-3、剪力键19-4、端板19-5。其中防落吊杆19-1底端设置端板19-5，在场内将其焊接于底板上，同时焊接剪力键19-4。该装置在封底混凝土施工完成后，防落吊杆19-1上端通过耳板一19-2、耳板二19-3焊接于钢护筒32上。

如图13a、图13b所示，吊挂系统包括吊耳(详图见图11a、图11b、图11c)、十字吊架21、Ф50精轧螺纹钢吊杆23和支撑架25，每个十字吊架设置4根Ф50精轧螺纹钢吊杆23。吊杆下部锚固在底锚梁16-3上。吊挂系统能满足围堰的整体吊装、下放和封底混凝土浇筑等工况。吊挂系统在场内安装好，十字吊架21吊挂在第一层内支撑上，如图13a、图13b所示，Ф50精轧螺纹钢吊杆23穿过十字吊梁21，锚固在底板底锚梁16-3上。吊杆上部事先安装锚板和螺帽24，螺帽24的标高事先计算确定(根据护筒顶标高、围堰底标高和承台设计标高等)。

具体吊装过程如图12a、图12b～图15a、图15b所示，吊箱在码头钢结构加工场加工和组装完成，用1000t浮吊整体吊装到驳船上，随后运至施工现场。图12a、图12b为事先割除影响内支撑安装的钢护筒到设计位置。驳船和浮吊到位后，挂索到吊板22-1上、起吊、横移、下放。如图13a、图13b所示，浮吊吊运吊箱到设计位置正上方时，对位、慢慢下放，钢护筒穿过吊箱底板预留孔，到一定高度后限位，然后持续下放到十字吊架落在钢护筒顶，十字吊架不动，吊杆随围堰继续下沉直到下放到锚固螺帽和垫板与十字架紧贴，下放到位。限位、焊接锁定围堰、安装好封堵板，立即浇筑封底混凝土。由于海上等施工环境恶劣，混凝土的供应速度满足不了整个吊箱的封底混凝土施工，为此如图5所示，底板上设置两个隔仓板分成三个仓，隔仓板由隔仓板斜撑20-1、隔仓板竖肋20-2、隔仓板水平肋20-3、隔仓钢板20-4组成。根据混凝土的供应情况，分别浇筑各仓室混凝土。

如图15a、图15b所示，待封底混凝土达到设计强度后，利用低潮位、良好天气条件下抽水，拆除吊架、割除余下护筒(露出封底混凝土顶面25cm)，安装水平斜撑11和角撑12。如图5所示，同时焊接安装防落吊杆如图6a、图6b所示和余下斜竖杆13-1、斜撑一13-2和13-3斜撑二。接下来进行承台施工。

本发明采用可拆装式单壁钢吊箱围堰结构及整体吊装施工方法。壁板间、壁板底板间实现了完全螺栓连接。壁板设置内外双层围檩，内外围檩在支撑位置对拉杆，对拉杆处壁板内外实现自平衡，可以有效的抵抗内支撑出现受拉力情况，避免了内支撑和壁板焊接、减小了加工和拆卸的难度。该结构在特殊海况、江、湖水流速度较大的条件下可以有效的抵抗水平不平衡力影响。除底板外其他大部分构件可以多次重复利用。大大减小了钢材的浪费。同时采用该发明提供的整体吊装方法，整体吊装一次到位，锁定后可以及时浇筑封底混凝土，有效的避免强台风、较大波浪力和涨落潮的影响。现场吊装的施工作业时间大大减少，有效的节约施工投入和降低风险。

与现有技术相比，本发明是一种可拆装式单壁钢吊箱围堰壁结构，利用本发明结构作为围堰时，大大的提高了结构的整体刚度，可以有效的提高抵抗不平衡力作用。

本发明的围堰壁板为完全在工厂内加工完成，壁板之间、壁板与底板之间完全采用螺栓连接。设计加工均比较方便，重复利用率高。

本发明适用范围广泛，可以在复杂水文、气候条件下使用。能承受较大的不平衡水平荷载。

本发明的整体吊装方法，减小了现场焊接时间，可以有效的节约现场拼装和吊放时间，在复杂水文、气候条件下使用，除节约了施工时间外，还能有效的降低施工风险。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，其特征在于，为由型钢和钢板组成的可拆装式结构，包括壁板、围檩、内支撑及吊挂系统；

所述壁板的外表面设有竖肋和水平加强肋，所述壁板的底部连接有底板，所述壁板的内侧和外侧分别设有所述围檩，所述内支撑支撑于内侧的围檩上，外侧的围檩与所述竖肋采用螺栓连接，内侧的围檩与外侧的围檩之间设有自平衡对拉杆，所述自平衡对拉杆的内端锚固于所述内支撑的法兰上，外端锚固于外侧的围檩上；

所述吊挂系统包括多个设于支撑架上的十字吊架，每个十字吊架的上部分别设有吊耳，每个十字吊架的4个端部分别设有通孔，所述通孔中穿有螺纹钢吊杆，所述螺纹钢吊杆的上端设有锚固垫板和螺母，下端锚固在底板托梁上。

2.根据权利要求1所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，其特征在于，所述壁板包括通过螺栓连接的多块板，多块板之间设置止水橡胶条，所述壁板在转角处通过角钢与壁板端部构件螺栓连接。

3.根据权利要求2所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，其特征在于，所述壁板底部设有封边角钢，所述底板的边部设有连接角钢，所述竖肋的底端设有端板，所述端板与底板螺栓连接，所述封边角钢与连接角钢螺栓连接。

4.根据权利要求3所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构，其特征在于，所述内支撑包括上层内支撑和下层内支撑，所述上层内支撑与下层内支撑之间通过腹杆连接成桁架片，所述吊挂系统的十字吊架吊挂于所述上层内支撑上。

5.一种权利要求1至4任一项所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的整体吊装方法，其特征在于，首先在现场安装好所述吊挂系统，然后采用浮吊整体吊装一次到位。

6.根据权利要求5所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的整体吊装方法，其特征在于，所述吊挂系统的吊杆上端事先安装锚固垫板和螺帽，浮吊吊运所述吊箱围堰结构到设计位置上方时，对位、慢慢下放，钢护筒穿过所述吊箱围堰结构底板上的预留孔，并持续下放到十字吊架落在所述钢护筒顶部，十字吊架不动，吊杆随所述吊箱围堰结构继续下沉，直到下放到所述锚固垫板与十字架紧贴，下放到位，限位、焊接锁定所述吊箱围堰结构，然后立即浇筑封底混凝土。

7.根据权利要求6所述的可拆装式单壁钢吊箱围堰结构的整体吊装方法，其特征在于，所述十字吊架采用斜放，即与承台两边斜交。