CN106223355A - 一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置及施工方法，包括若干个混凝土管桩、设于混凝土管桩上的抱箍及与抱箍固定相连钢套箱，钢套箱包括底板及与底板固定相连的侧板，底板包括若干个底部模块、与底部模块固定相连的封底板及设于封底板上混凝土，底部模块与抱箍固定相连，抱箍包括两个半圆形钢板，两个半圆形钢板通过高强螺栓与混凝土管桩固定相连，半圆形钢板设有牛腿，底部模块与所述牛腿固定相连。本发明使得钢套箱技术的质量与安全稳定性能够得到保证，使工程以较低的成本和最小的风险来施工，解决了有底钢套箱在混凝土管桩上无支点的问题，解决了平面尺寸较大的钢套箱难以整体吊装的问题，扩大了深水高桩承台施工技术的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及水中建筑物基础施工技术领域，具体的说，是涉及一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置及施工方法。
背景技术
水中基础施工时，一般需要修筑围堰工程，以便进行排水和基础施工。所谓围堰，就是在基础四周修筑一道围护建筑物，把水隔开，排水后形成干施工条件进行施工。
一般采用钢板桩单壁钢围堰时，要求钢板桩埋入土体深度必须达到最小入土深度要求，以满足钢板桩在基础施工中的自身结构安全，以及围堰的抗滑移、抗倾覆等稳定性要求。因河床土质等原因，选择埋入土体深度较小的钢板桩围堰时，需要对围堰内外对称同步回填。高桩承台使用钢围堰方法施工大面积承台，回填和清淤作业期间的大型施工船舶机械长时间作业，会影响航道船舶的正常通行，围堰内部承台以上需设置高度较高的围囹和内支撑，而大大增加围堰出水面高度，不利于承台的施工。
当采用双壁钢围堰进行高桩承台施工，围堰底需要挖泥船整平，大型水上浮吊进行拼装与接高，再进行回填或清基并灌注水下封底混凝土的施工。虽然双壁钢围堰能承受较大侧压力，可以保证基础施工期间的安全性，但双壁钢围堰的材料用量大，施工程序多和水上船机作业多，施工后承台以下围囹及支撑难以拆除，成本较高，会若不拆除会妨碍水流通畅。
有底钢套箱是为深水高桩承台施工而设计的临时隔水结构，其作用是通过套箱侧板和底板上的封底混凝土围水，为高桩承台提供无水的环境。有底钢套箱受水深的影响相对于单双壁钢围堰较小，利用护筒或桩定位较为容易。同钢围堰比较，钢套箱具有施工工艺短，水流阻力小，利于通航，不需要沉入河床，施工难度小，材料用量少，经济合理等特点，因而在大跨深水桥梁的基础中得到广泛应用，当承台地面据河床面较高，或承台以下河床为较厚的软弱土层，且水深流急时，目前多采用有底钢套箱作为防水措施来进行深水基础施工。
因此需要研发一种有底钢套箱技术，不受水深和河床土质的影响，不受混凝土管桩没有支点，钢套箱面积大不利于吊装等因素影响，确保工程能以较低的成本和最小的施工风险来施工桥梁深水高桩承台，扩大有底钢套箱施工技术的应用范围。
上述缺陷，值得解决。
发明内容
为了克服现有的技术的不足，本发明提供一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置及施工方法。
本发明技术方案如下所述：
一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，包括若干个混凝土管桩、设于所述混凝土管桩上的抱箍及与所述抱箍固定相连钢套箱，所述钢套箱包括底板及与所述底板固定相连的侧板，所述底板设有垫层，所述底板包括若干个底部模块、与所述底部模块固定相连的封底板及设于所述封底板上混凝土，所述底部模块与所述抱箍固定相连，所述抱箍包括两个半圆形钢板，两个所述半圆形钢板相接构成的体积空间与所述混凝土管桩外形相匹配，两个所述半圆形钢板通过高强螺栓与所述混凝土管桩固定相连，所述半圆形钢板设有牛腿，所述底部模块与所述牛腿固定相连。
进一步的，所述底部模块设有主梁、次梁、斜撑及面板，所述斜撑设于所述次梁上，所述面板通过焊接分别与所述主梁及所述次梁固定相连，所述主梁通过抗浮螺栓及抗浮压板与所述牛腿固定相连。
进一步的，所述侧板包括立柱及加劲钢板，所述立柱通过螺栓与所述主梁固定相连。
进一步的，所述封底板包括桩边封底板及中间封底板，所述封底板与所述主梁的下翼缘板固定相连。
进一步的，所述抱箍与所述混凝土管桩之间及所述侧板与所述底板之间均设有橡胶。
进一步的，所述底板设有集水坑。
一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，其施工方法包括以下步骤：
(1)施工混凝土管桩；
(2)制作安装抱箍；
(3)制作安装底部模块；
(4)安装侧板；
(5)安装封底板；
(6)浇筑封底混凝土；
(7)抽水、浇筑承台垫层；
(8)混凝土管桩的截桩及填芯；
(9)安装承台钢筋，浇筑承台第一层混凝土；
(10)浇筑第二层混凝土，拆除侧模。
进一步的，所述封底混凝土采用导管法浇筑。
进一步的，所述侧板与相连接的所述主梁先进行预拼装，再一同吊装，所述侧板根据所述混凝土管桩定位，然后依次连续安装固定以保证连接密封性。
进一步的，所述步骤(7)在所述钢套箱内抽水采用分段抽水的方法，抽水时对所述钢套箱漏水处使用木楔和布条进行初步封堵，再用速凝材料进行二次封堵。
根据上述方案的本发明，其有益效果在于，本发明使得钢套箱技术的质量与安全稳定性能够得到保证，使工程以较低的成本和最小的风险来施工以混凝土管桩作为桩基础的高桩承台，而不必采用成本较高的钢围堰方案进行施工，解决了有底钢套箱在混凝土管桩上无支点的问题，解决了平面尺寸较大的钢套箱难以整体吊装的问题，扩大了深水高桩承台施工技术的应用范围。
附图说明
图1是本发明中抱箍安装的结构俯视图；
图2是本发明中抱箍安装的结构一侧示意图；
图3是本发明中抱箍安装的结构另一侧示意图；
图4是本发明的有底钢套箱的平面布置图；
图5是本发明的有底钢套箱一侧示意图；
图6是本发明的有底钢套箱另一侧示意图；
图7是本发明抱箍安装完成状态图；
图8是本发明钢套箱模块安装完成示意图；
图9是本发明封底板及砂袋封堵完成示意图；
图10是本发明封底混凝土浇筑完成并完成抽水示意图；
图11是本发明完成截桩、填芯和垫层浇筑示意图；
图12是本发明完成第一层承台混凝土浇筑示意图；
图13是本发明完成第二次承台浇筑出水面示意图；
图14是本发明完成拆除钢套箱侧板示意图；
图15是本发明的建造工艺流程图。
在图中，101、半圆形钢板；102、牛腿；103、抱箍连接板；104、高强螺栓；105、橡胶；106、抗浮螺栓；107、抗浮压板；201、抱箍；202、混凝土管桩；203、拟建承台基础；204、底板模块；204a、侧板；205、封底板；206、砂袋；207、封底混凝土；208、垫层；209、第一层承台混凝土；210、第二层承台混凝土；H1、最高水位；H2、最低水位。
具体实施方式
下面结合附图以及实施方式对本发明进行进一步的描述：
如图1-15所示，一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，包括若干个混凝土管桩202、设于混凝土管桩202上的抱箍201及与抱箍201固定相连钢套箱，钢套箱包括底板及与底板固定相连的侧板204a，底板设有垫层208，底板包括若干个底部模块204、与底部模块204固定相连的封底板205及设于封底板205上混凝土207，底部模块204与抱箍201固定相连，抱箍201包括两个半圆形钢板101，两个半圆形钢板101相接构成的体积空间与混凝土管桩202外形相匹配，两个半圆形钢板101通过高强螺栓104与混凝土管桩202固定相连，半圆形钢板101设有牛腿102，底部模块204与牛腿102固定相连。
底部模块204设有主梁、次梁、斜撑及面板，斜撑设于次梁上，面板通过焊接分别与主梁及次梁固定相连，可以根据实际需要在主梁与次梁之间设置垫块，增加底部模块的高度，主梁通过抗浮螺栓106及抗浮压板107与牛腿102固定相连。侧板包括立柱及加劲钢板，立柱通过螺栓与主梁固定相连。
封底板205包括桩边封底板及中间封底板，封底板205与主梁的下翼缘板固定相连，主梁的下翼缘板设有螺栓杆，封底板205上设有螺栓孔，封底板205上的螺栓孔套入主梁的下翼缘板的螺栓杆，并通过压板及螺栓实现固定连接，在底部模块204之间相连处设有止水片，止水片遇水膨胀并阻止水渗入钢套箱内，从而实现其密封效果。抱箍201与混凝土管桩202之间及侧板与底板之间均设有橡胶，增加其摩擦系数并防止水渗入。底板边缘设有18个集水坑，集水坑为棱长为800mm的立方体，每个集水坑设置一台水泵用于排水。
一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，包括以下步骤：
(1)施工混凝土管桩；
(2)制作安装抱箍；
(3)制作安装底部模块；
(4)安装侧板；
(5)安装封底板；
(6)浇筑封底混凝土；
(7)抽水、浇筑承台垫层；
(8)混凝土管桩的截桩及填芯；
(9)安装承台钢筋，浇筑承台第一层混凝土；
(10)浇筑第二层混凝土，拆除侧板。
本发明中钢套箱承受的外力最终都是通过抱箍201传递给混凝土管桩202，抱箍201包括两个半圆形钢板101，半圆形钢板101通过高强螺栓104将混凝土管桩202夹紧，利用抱箍201与混凝土管桩202之间的摩擦力承受钢套箱的荷载，同时抱箍201与混凝土管桩202之间设有橡胶105，增强抱箍201的摩擦系数，通过计算，配置数量足够的高强螺栓104，保证抱箍201与混凝土管桩202之间有足够的预拉力。在安装抱箍201时，抱箍201上设置吊杆以利于安装和作为安全构造措施，吊杆下端与抱箍201相连，上端设有调节螺栓，通过调节螺栓调节抱箍201沿着混凝土管桩202上下移动，同时底部模块204之间通过螺栓及压板固定相连，相连处设有止水片，止水片遇水膨胀并阻止水渗入钢套箱内。
本发明中钢套箱制作与安装，先制作安装底部模块204，根据混凝土管桩202坐标精确测量数据进行精确设计，并对底部模块204进行编号，底部模块204编号与设计安装位置一一对应。将按顺序吊装底部模块204，放置在牛腿102上，并用抗浮螺栓106及抗浮压板107固定，使钢套箱底部模块204能承受最高水位时H1的浮力，同时增强其在受力情况下的稳定性，并防止底部模块204受潮水外力的作用下产生偏移。
本发明中钢套箱的侧板204a采用钢立柱和加劲钢板相互焊接形成，立柱作为侧板的结构，与底部模块204的主梁下翼缘板及次梁梁端通过螺栓固定连接，同时相接处设置止水片，吊装侧板204a前，将相应位置的底部模块204与侧板204a在岸上完成预拼装，作为一个构件吊装。
本发明中封底板205采用钢板制作，封底板205包括桩边封底板及中间封底板，封底板204采用浮吊吊装，潜水员配合吊装，将封底板204安装在主梁下翼缘板上，通过螺栓及压板固定连接。
本发明中封底混凝土207设置在封底板上，作为钢套箱中的封水结构，封底混凝土207为水平面下混凝土，采用导管法浇筑，在封底混凝土207浇筑前5小时内，在混凝土管桩202、吊杆及混凝土管桩202周边安装止水片及砂袋206，增强钢套箱的防水能力，在封底混凝土207浇筑完成之前，为了平衡钢套箱内外压力，侧板204a预留洞口，以保证内外水位一致，完成封底混凝土207之后，侧板洞口在最低水位H2时进行封堵。
本发明中抽水、截桩及填芯，在钢套箱内预排水坑，所有封底混凝土207浇筑完成并达到设计强度之后，进行抽水，步骤(7)在所述钢套箱内抽水采用分段抽水的方法，抽水时对所述钢套箱漏水处使用木楔和布条进行初步封堵，再用速凝材料进行二次封堵。抽水完成后，取下上的吊杆，进行截桩，截桩后的桩头由浮吊吊装至运输船运走，完成填芯。
本发明中垫层208为混凝土，完成钢套箱渗水点处理及填芯后，底板上浇筑150mm厚混凝土垫层。待混凝土垫层208达到要求强度，即可在钢套箱内安装钢筋、浇筑第一层混凝土209，待第一层混凝土209达到要求后浇筑第二层混凝土210，待第二层混凝土210达到要求后，拆除侧板204a，底部支撑系统不拆除，即底部模块204、封底板205及抱箍201不拆除。
本发明使得钢套箱技术的质量与安全稳定性能够得到保证，使工程以较低的成本和最小的风险来施工以混凝土管桩作为桩基础的高桩承台，而不必采用成本较高的钢围堰方案进行施工，解决了有底钢套箱在混凝土管桩上无支点的问题，解决了平面尺寸较大的钢套箱难以整体吊装的问题，扩大了深水高桩承台施工技术的应用范围。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
上面结合附图对本发明专利进行了示例性的描述，显然本发明专利的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明专利的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明专利的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，包括若干个混凝土管桩、设于所述混凝土管桩上的抱箍及与所述抱箍固定相连钢套箱，所述钢套箱包括底板及与所述底板固定相连的侧板，所述底板设有垫层，所述底板包括若干个底部模块、与所述底部模块固定相连的封底板及设于所述封底板上混凝土，所述底部模块与所述抱箍固定相连，所述抱箍包括两个半圆形钢板，两个所述半圆形钢板相接构成的体积空间与所述混凝土管桩外形相匹配，两个所述半圆形钢板通过高强螺栓与所述混凝土管桩固定相连，所述半圆形钢板设有牛腿，所述底部模块与所述牛腿固定相连。
2.根据权利要求1所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，所述底部模块设有主梁、次梁、斜撑及面板，所述斜撑设于所述次梁上，所述面板通过焊接分别与所述主梁及所述次梁固定相连，所述主梁通过抗浮螺栓及抗浮压板与所述牛腿固定相连。
3.根据权利要求1、2所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，所述侧板包括立柱及加劲钢板，所述立柱通过螺栓与所述主梁固定相连。
4.根据权利要求1所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，所述封底板包括桩边封底板及中间封底板，所述封底板与所述主梁的下翼缘板固定相连。
5.根据权利要求1所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，所述抱箍与所述混凝土管桩之间及所述侧板与所述底板之间均设有橡胶。
6.根据权利要求1所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的装置，其特征在于，所述底板设有集水坑。
7.一种深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)施工混凝土管桩；
(2)制作安装抱箍；
(3)制作安装底部模块；
(4)安装侧板；
(5)安装封底板；
(6)浇筑封底混凝土；
(7)抽水、浇筑承台垫层；
(8)混凝土管桩的截桩及填芯；
(9)安装承台钢筋，浇筑承台第一层混凝土；
(10)浇筑第二层混凝土，拆除侧模。
8.根据权利要求7所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，其特征在于，所述封底混凝土采用导管法浇筑。
9.根据权利要求7所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，其特征在于，所述侧板与相连接的所述主梁先进行预拼装，再一同吊装，所述侧板根据所述混凝土管桩定位，然后依次连续安装固定以保证连接密封性。
10.根据权利要求7所述的深水高桩承台抱箍法有底钢套箱的施工方法，其特征在于，所述步骤(7)在所述钢套箱内抽水采用分段抽水的方法，抽水时对所述钢套箱漏水处使用木楔和布条进行初步封堵，再用速凝材料进行二次封堵。
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