CN107761751A - 一种双壁钢围堰及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例公开一种双壁钢围堰及其施工方法，涉及水利工程技术领域，能够有效提高钢围堰施工时的放置准确度。所述双壁钢围堰包括：内壁板，所述内壁板围成预设形状的内部区域；外壁板，所述外壁板设置于所述内壁板的外周，与所述内壁板间隔规定距离；所述内壁板与所述外壁板之间形成一底部封闭、顶部开放的环状腔，所述环状腔被设置于所述内壁板与所述外壁板之间的隔板分隔成围绕所述内部区域分布的多个舱室；每个所述隔板上设置有吊点；所述外壁板上设置有拉耳。本发明适用于水利施工中。

Description

一种双壁钢围堰及其施工方法

技术领域

本发明涉及水利工程技术领域，尤其涉及一种双壁钢围堰及其施工方法。

背景技术

在建设跨江、跨海桥梁中广泛应用了深水桩基技术。深水桩基的施工常常使用双壁钢围堰作为承台施工挡水结构和钻孔平台的支撑结构。双壁钢围堰承受的荷载复杂(包括水流冲击力、水头压力、以及由钻孔平台作用的竖向力等)，并且在钢围堰下沉导向定位过程中，受水文、地址、钢围堰自身结构特点和外部施工条件影响极大，因此现有技术中难以制造合适的围堰并将围堰准确定位施工。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种双壁钢围堰及其施工方法，能够有效提高钢围堰施工时的放置准确度。

第一方面，本发明实施例提供一种双壁钢围堰，包括：内壁板，所述内壁板围成预设形状的内部区域；外壁板，所述外壁板设置于所述内壁板的外周，与所述内壁板间隔规定距离；所述内壁板与所述外壁板之间形成一底部封闭、顶部开放的环状腔，所述环状腔被设置于所述内壁板与所述外壁板之间的隔板分隔成围绕所述内部区域分布的多个舱室；每个所述隔板上设置有吊点；所述外壁板上设置有拉耳。

结合第一方面，在第一方面的第一种实施方式中，所述外壁板所围区域的尺寸与施工承台的大小相适应。

结合第一方面，在第一方面的第二种实施方式中，所述舱室的数量为偶数，各所述舱室的容积相等或不等。

结合第一方面，在第一方面的第三种实施方式中，各所述舱室关于所述内部区域的中心对称分布。

第二方面，本发明实施例提供一种上述双壁钢围堰的施工方法，包括：加工所述双壁钢围堰的各部分并完成拼接；对所述双壁钢围堰进行水密性检测后浮运至墩位；通过第一平台和第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床；所述第一平台设置于上游距离所述墩位的中心第一预设距离处，所述第二平台设置于所述双壁钢围堰外侧的第二预设距离处，其中，所述第一平台和所述第二平台上分别设置有卷扬机，所述第二平台上设置有定位装置，所述定位装置包括设置在所述第二平台上的顶撑钢管桩，所述顶撑钢管桩的截断面轮廓与所述双壁钢围堰的外壁板轮廓相适应。

结合第二方面，在第二方面的第一种实施方式中，所述双壁钢围堰的着床过程包括：在所述双壁钢围堰下沉至距离河床面第三预设距离时，对所述双壁钢围堰进行中心定位和扭转定位；在所述中心定位和所述扭转定位与预设目标一致的情况下，对所述双壁钢围堰的各舱室均匀注水，以使所述双壁钢围堰按照所述中心定位和所述扭转定位垂直下沉；下沉到位后，如果所述双壁钢围堰的位置与所述预设目标不一致，对所述双壁钢围堰抽水浮起重新定位。

结合第二方面，在第二方面的第二种实施方式中，通过所述第一平台和所述第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床之后，所述方法还包括：对所述双壁钢围堰进行吸泥下沉；所述吸泥下沉包括：进行局部吸泥以将所述双壁钢围堰的顶面调成水平；从所述双壁钢围堰的底部中心开始吸泥并逐渐向四周扩散直至刃脚，以使所述双壁钢围堰底部呈锅底形状。

结合第二方面的第二种实施方式，在第二方面的第三种实施方式中，在所述吸泥下沉的过程中，当所述双壁钢围堰发生偏移时，向偏移方向吸泥，以使所述双壁钢围堰顶面较低的一侧继续降低，刃脚向相反方向移动；将所述双壁钢围堰刃脚较高一侧的土石清除，以对所述双壁钢围堰进行纠偏。

结合第二方面的第二种实施方式，在第二方面的第四种实施方式中，还包括在所述双壁钢围堰下沉到目标位置后，对所述双壁钢围堰的刃脚进行封堵，具体包括：对所述双壁钢围堰的上游刃脚，外侧抛填钢筋片石笼、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵；对所述双壁钢围堰的上游刃脚之外的刃脚，外侧堆砌土袋、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵。

结合第二方面的第二种实施方式，在第二方面的第五种实施方式中，在所述对所述双壁钢围堰进行吸泥下沉之后，所述方法还包括：采用多根导管对所述双壁钢围堰进行封底布料。

本发明实施例提供的双壁钢围堰及其施工方法，内壁板和外壁板之间形成有多个独立的舱室，从而可以在双壁钢围堰下沉过程中通过调整各舱室中的水来调整围堰的下沉速度和放置姿态。由于每个舱室的隔板处都设置有吊点，且在外壁板上还设置了拉耳，从而可以使缆绳从多个位点给双壁钢围堰施加拉力，有效避免了钢围堰下水之后向河中无限制移动，大大提高了钢围堰施工时的放置准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明的实施例提供的双壁钢围堰的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的双壁钢围堰的施工方法的一种流程图；

图3为本发明的实施例中封底布料的一种示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明的实施例提供的双壁钢围堰的结构示意图，如图1所示，本实施例提供的双壁钢围堰可包括：

内壁板1，内壁板1围成预设形状的内部区域5；外壁板2，外壁板2设置于内壁板1的外周，与内壁板1间隔规定距离；内壁板1与外壁板2之间形成一底部封闭、顶部开放的环状腔3，环状腔3被设置于内壁板1与外壁板2之间的隔板4分隔成围绕内部区域5分布的多个舱室6；每个隔板4上设置有吊点；外壁板2上设置有拉耳7。

本发明的实施例提供的双壁钢围堰，内壁板1和外壁板2之间形成有多个独立的舱室6，从而可以在双壁钢围堰下沉过程中通过调整各舱室6中的水来调整围堰的下沉速度和放置姿态。由于每个舱室的隔板4处都设置有吊点，且在外壁板2上还设置了拉耳，从而可以使缆绳从多个位点给双壁钢围堰施加拉力，有效避免了钢围堰下水之后向河中无限制移动，大大提高了钢围堰施工时的放置准确度。

由于围堰大多是在水利工程建设中为建造永久性水利设施修建的临时性围护结构，以便在围堰围成的内部区域内排水，开挖基坑，修筑建筑物。因此，双壁钢围堰的外壁板2所围成的区域的尺寸可以与施工承台的大小相适应，横截面形状可以为圆形、矩形、多边形等，本发明的实施例对此不做限定。例如，在本发明的一个实施例中，为了承台和墩身施工方便，围堰可以设计成矩形双壁钢围堰。围堰外壁尺寸根据承台尺寸确定，围堰内外壁间距100cm。可选的，双壁钢围堰采用∠120×120×12mm角钢焊接，构成水平桁架，用∠100×80×8mm角钢构成竖向桁架，分别以10mm、8mm、6mm钢板制作外、内壁基本板块和隔仓板。同时内、外壁之间用6mm厚钢板将围堰分成例如10～12个仓室，用于围堰下沉过程中的配重和调整围堰的倾斜度(纠偏)。同时为了保证整体刚度，在隔仓分界位置设置竖向桁架。

为了达到更好的配重和纠偏效果，舱室6的数量为偶数，各舱室6的容积可以相等或不等。例如，可以将较大的舱室和较小的舱室间隔设置，从而使舱室注水可以兼顾较快的速度和较高的精度。

可选的，各舱室6可以关于内部区域5的中心对称分布，从而更有利于配重和纠偏操作的控制。

相应的，如图2所示，本发明的实施例还提供一种前述实施例提供的双壁钢围堰的施工方法，包括：

S21，加工所述双壁钢围堰的各部分并完成拼接；

S22，对所述双壁钢围堰进行水密性检测后浮运至墩位；

S23，通过第一平台和第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床；所述第一平台设置于上游距离所述墩位的中心第一预设距离处，所述第二平台设置于所述双壁钢围堰外侧的第二预设距离处，其中，所述第一平台和所述第二平台上分别设置有卷扬机，所述第二平台上设置有定位装置，所述定位装置包括设置在所述第二平台上的顶撑钢管桩，所述顶撑钢管桩的截断面轮廓与所述双壁钢围堰的外壁板轮廓相适应。

本发明的实施例提供的双壁钢围堰的施工方法，依靠两个平台上的卷扬机对双壁钢围堰的牵拉和并通过第二平台上的定位装置对双壁钢围堰进行定位，钢围堰在下沉就位时，依靠相似的轮廓，双壁钢围堰的下游侧部可以紧靠第二平台的顶撑钢管端下沉着床，从而将双壁钢围堰以更精确的定位放置在施工位置。

具体而言，在步骤S21中，可以先根据设计分块尺寸在平整硬化后的平台(表面铺4mm厚的钢板)上放大样，做出钢围堰的加工胎模。整个围堰上下分为四节，每节分12块加工，便于吊装和运输。各块件在胎具中施焊成型，经检查块件结构尺寸、焊缝合格后方可出厂。

根据现场实际，围堰直接在现场钢结构加工厂加工，底节围堰可在拼装船上组拼。拼装时，应定出围堰中心点和刃脚圆周线，用来控制围堰的拼装的圆顺度和垂直度，用浮吊或吊车将各块件吊装就位，并拼焊成整体(施工中应严格控制焊接质量)。

经逐层检查拼焊质量后，在步骤S22中，可以用煤油做渗透试验，确保围堰下沉时不漏水。水密试验合格后，浮运至墩位处，用水上浮吊吊装锚固。

具体的，在步骤S23可包括定位、下沉和着床等过程。

在双壁钢围堰的每个隔板上焊吊点，吊绳采用φ22钢丝绳，为防止钢围堰下水之后向河中无限制移动，在钢围堰外壁板上焊接四个拉耳。

可选的，可以采用对钢围堰采用锚墩法定位。在钢围堰下水前，在墩中心上游30m位置，插打4根φ82cm钢管桩，桩顶中心间距5m，桩身从内向外呈78°倾斜，桩顶部通过φ30钢管连接，并在顶部采用型钢焊接成一平台(每根桩打入河床不小于10m)。平台顶部设置2台卷扬机，对钢围堰进行拉结定位。两侧以施工平台钢管桩作为导向。以此形成一个以上游钢丝绳组、双侧面拉结固定的锚定系统。在钢围堰外侧，同线路方向处，设置一个钢围堰定位平台(在墩位设置水位上游)。平台中心距离钢围堰外侧5.5m，定位平台由4根钢管桩组成，呈正方形布置，桩顶间距5m。平台的横向连接同上游平台，平台顶上同样横向设置2根钢管及1台卷扬机对钢围堰进行定位。为了确保定位准确，平台及顶撑钢管桩设置好后，在钢管桩前端，通过放样定出截断位置，并按照围堰外径割成弧形。这样钢围堰在下沉就位时，其下游、侧部紧靠平台定位顶撑钢管端下沉着床。

下沉时用潜水泵向钢围堰各仓室内对称灌水，使钢围堰平稳下沉到一定的干舷高度，该干舷高度依上节围堰重量而定，以围堰对接之后下节围堰干舷高度在2.2m左右为宜。

具体的，双壁钢围堰的着床过程可包括：

在所述双壁钢围堰下沉至距离河床面第三预设距离时，对所述双壁钢围堰进行中心定位和扭转定位；

在所述中心定位和所述扭转定位与预设目标一致的情况下，对所述双壁钢围堰的各舱室均匀注水，以使所述双壁钢围堰按照所述中心定位和所述扭转定位垂直下沉；

下沉到位后，如果所述双壁钢围堰的位置与所述预设目标不一致，对所述双壁钢围堰抽水浮起重新定位。

举例说明，在本发明的一个实施例中，当围堰下沉至刃角距河床面1.0m左右时，进行钢围堰的着床工作。着床利用全站仪进行围堰精确定位，因河床面不平，其测量定位除控制中心位置外，还要采用水平仪测量标高控制其平面扭转。当钢围堰平面位置与设计位置一致时，首先对整个钢围堰隔仓均匀注水，使围堰能均匀垂直地下沉。下沉到位后，如中心位置不符合规范要求，抽水浮起重新就位。钢围堰着床就位后，通过卷扬机调整各定位钢丝绳，使各绳受力均衡。

进一步的，在步骤S23通过所述第一平台和所述第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床之后，本发明实施例提供的双壁钢围堰的施工方法还可包括：对所述双壁钢围堰进行吸泥下沉；

可选的，吸泥下沉操作具体可包括：

进行局部吸泥以将所述双壁钢围堰的顶面调成水平；

从所述双壁钢围堰的底部中心开始吸泥并逐渐向四周扩散直至刃脚，以使所述双壁钢围堰底部呈锅底形状。

具体的，围堰下沉利用吸泥下沉设备，每套设备由吸泥管、空压站组成，吸泥管选用φ273无缝钢管制作而成，空压站由3台20m³的内燃空压机及储气罐组成，吸泥的第一步工作就是将围堰顶面找平，而后从围堰中心开始吸泥，逐渐向四周扩散，使中间形成锅底形状，直至刃脚。此过程中应根据围堰的下沉情况，逐步放松定位钢丝绳，使围堰能够下沉。吸泥过程中测量人员每天定时对钢围堰位置进行测量并作好记录，以便及时调整吸泥工艺纠正围堰偏差。定期对围堰顶面上的标高监控点进行抄平，及时掌握围堰的下沉情况，以便能够改进吸泥下沉工艺，加快下沉进度。每班进行2～3次测量，在下沉过程中，发现障碍物时，立即停止吸泥下沉，潜水进行详细勘察，摸清情况，分析原因，采取措施及时处理。

如底部砂层板结，可以由潜水员协助进行水下爆破松动后再吸泥下沉。下沉过程中如围堰重量不够，可浇筑壁仓混凝土配重下沉。使围堰下沉至设计标高。下沉过程中，要随时调整上游主缆，保证围堰在设计位置，平、稳、正、直地下沉。

在吸泥下沉的过程中，当所述双壁钢围堰发生偏移时，可选的，可以采用如下方案进行纠偏：

向偏移方向吸泥，以使双壁钢围堰顶面较低的一侧继续降低，刃脚向相反方向移动；

将所述双壁钢围堰刃脚较高一侧的土石清除，以对所述双壁钢围堰进行纠偏。

进一步的，本发明的实施例提供的双壁钢围堰施工方法还可包括在所述双壁钢围堰下沉到目标位置后，对所述双壁钢围堰的刃脚进行封堵。可选的，对双壁钢围堰的上游刃脚，可以在外侧抛填钢筋片石笼、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵；对双壁钢围堰的上游刃脚之外的刃脚，可以外侧堆砌土袋、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵。

具体而言，围堰下沉到达设计标高后，经测量确认位置偏差在设计要求之内后，由潜水员下水对钢围堰刃脚四周及围堰底面进行触摸，做好记录。钢围堰上游刃脚处因水流冲刷较大，外侧抛填钢筋片石笼，其余部位外侧堆砌一圈土袋，内侧刃脚处由潜水员采用干硬性麻袋混凝土封堵，使围堰内部密封。随后由潜水员下水逐块、逐片检查，量测坐标点高程，进行吸泥清基。考虑到钢围堰在吸泥过后，钢围堰内部河床呈锅底形状，清基时采用砂子对围堰内锅底部分回填找平至设计封底混凝土底面。

进一步的，对双壁钢围堰进行吸泥下沉之后，可以对双壁钢围堰进行封底施工。可选的，可采用多根导管对双壁钢围堰进行封底布料。封底混凝土利用钻孔平台作为施工平台，砼由拌和站统一供应，砼输送泵泵送砼，进行封底布料。导管采用φ273mm，壁厚8mm的无缝钢管制作，导管使用前通过气密试验对导管的连接质量进行检查。如图3所示，按每根导管按照5m的覆盖半径布置，整个围堰共布置6根导管即可完成封底布料。准备1个10m³活动集料斗用于首灌封口。

具体的，封底混凝土采用如下步骤进行施工：

封底前后设置测点进行测点标高的测定，确保封底厚度基本一致。按照设计布置导管，并调整好导管口与河床面的距离。

从中间导管开始，随后沿四周依次进行首管封口。封口完成后，将大集料斗调开，通过泵车对各灌筑点进行均匀布料。确保围堰内各部位厚度及上升速度一致。灌筑到设计标高后，停止灌筑，拔出导管。

封底采用C20水下不分散混凝土，所配制的混凝土缓凝时间为24h，坍落度为18～22cm，流动半径应大于5m。封底前做好封底混凝土的材料储备、电力保障、人力保障等工作，确保封底混凝土在尽可能短的时间一次浇筑成功，灌筑过程中加强混凝土的质量监控，专人测量分析每个测点的混凝土上升速度，用以指导混凝土的布料。

钻孔作业完成后，可以对双壁钢围堰进行抽水。抽水过程分阶段进行，要及时观察钢围堰内有无渗漏、变形、移位、上浮。如有异常，停止抽水，分析原因进行处理。禁止抽水一抽到底，避免意外事故的突发。抽水完成后，分别进行桩头处理、承台施工和墩身施工。

桥墩施工完成后将双壁钢围堰拆除，拆除之前先松动钢围堰内壁上下节之间的连接螺栓，拆除时先向双壁钢围堰内注水或停止抽水，同时从下往上拆除钢围堰内支撑，内支撑拆完后，使钢围堰内外水位一致，再由潜水工拆除上下节之间的连接螺栓，依次分块拆除。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

尤其，对于装置实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

为了描述的方便，描述以上装置是以功能分为各种单元/模块分别描述。当然，在实施本发明时可以把各单元/模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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揭露的技术范围内，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以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种双壁钢围堰，其特征在于，包括：

内壁板，所述内壁板围成预设形状的内部区域；

外壁板，所述外壁板设置于所述内壁板的外周，与所述内壁板间隔规定距离；

所述内壁板与所述外壁板之间形成一底部封闭、顶部开放的环状腔，所述环状腔被设置于所述内壁板与所述外壁板之间的隔板分隔成围绕所述内部区域分布的多个舱室；

每个所述隔板上设置有吊点；所述外壁板上设置有拉耳。

2.根据权利要求1所述的双壁钢围堰，其特征在于，所述外壁板所围区域的尺寸与施工承台的大小相适应。

3.根据权利要求1所述的双壁钢围堰，其特征在于，所述舱室的数量为偶数，各所述舱室的容积相等或不等。

4.根据权利要求1所述的双壁钢围堰，其特征在于，各所述舱室关于所述内部区域的中心对称分布。

5.一种如权利要求1所述的双壁钢围堰的施工方法，其特征在于，包括：

加工所述双壁钢围堰的各部分并完成拼接；

对所述双壁钢围堰进行水密性检测后浮运至墩位；

通过第一平台和第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床；所述第一平台设置于上游距离所述墩位的中心第一预设距离处，所述第二平台设置于所述双壁钢围堰外侧的第二预设距离处，其中，所述第一平台和所述第二平台上分别设置有卷扬机，所述第二平台上设置有定位装置，所述定位装置包括设置在所述第二平台上的顶撑钢管桩，所述顶撑钢管桩的截断面轮廓与所述双壁钢围堰的外壁板轮廓相适应。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述双壁钢围堰的着床过程包括：

在所述双壁钢围堰下沉至距离河床面第三预设距离时，对所述双壁钢围堰进行中心定位和扭转定位；

在所述中心定位和所述扭转定位与预设目标一致的情况下，对所述双壁钢围堰的各舱室均匀注水，以使所述双壁钢围堰按照所述中心定位和所述扭转定位垂直下沉；

下沉到位后，如果所述双壁钢围堰的位置与所述预设目标不一致，对所述双壁钢围堰抽水浮起重新定位。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过所述第一平台和所述第二平台对所述双壁钢围堰进行定位和下沉着床之后，所述方法还包括：

对所述双壁钢围堰进行吸泥下沉；

所述吸泥下沉包括：

进行局部吸泥以将所述双壁钢围堰的顶面调成水平；

从所述双壁钢围堰的底部中心开始吸泥并逐渐向四周扩散直至刃脚，以使所述双壁钢围堰底部呈锅底形状。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，

在所述吸泥下沉的过程中，当所述双壁钢围堰发生偏移时，向偏移方向吸泥，以使所述双壁钢围堰顶面较低的一侧继续降低，刃脚向相反方向移动；

将所述双壁钢围堰刃脚较高一侧的土石清除，以对所述双壁钢围堰进行纠偏。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括在所述双壁钢围堰下沉到目标位置后，对所述双壁钢围堰的刃脚进行封堵，具体包括：

对所述双壁钢围堰的上游刃脚，外侧抛填钢筋片石笼、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵；

对所述双壁钢围堰的上游刃脚之外的刃脚，外侧堆砌土袋、内侧由干硬性麻袋混凝土封堵。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在所述对所述双壁钢围堰进行吸泥下沉之后，所述方法还包括：

采用多根导管对所述双壁钢围堰进行封底布料。