CN109537607A - 一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法 - Google Patents

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CN109537607A
CN109537607A CN201811498467.8A CN201811498467A CN109537607A CN 109537607 A CN109537607 A CN 109537607A CN 201811498467 A CN201811498467 A CN 201811498467A CN 109537607 A CN109537607 A CN 109537607A
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殷国栋
刘人锋
霍志刚
张伟平
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Middle Friendship Three Gong Ju Bridge Tunnel Engineering Co Ltd
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D19/00Keeping dry foundation sites or other areas in the ground
    • E02D19/02Restraining of open water
    • E02D19/04Restraining of open water by coffer-dams, e.g. made of sheet piles
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D23/00Caissons; Construction or placing of caissons
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D23/00Caissons; Construction or placing of caissons
    • E02D23/08Lowering or sinking caissons

Abstract

本发明公开了一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,包括步骤:一、场地平整;二、沉箱定位;三、绑扎底节沉箱钢筋;四、底节沉箱的浇筑;五、底节沉箱辅助支撑;六、底节沉箱的下沉;七、中间节沉箱的下沉;八、顶节沉箱的下沉;九、构筑钢板结构。本发明钢混沉箱利用自重下沉至设计标高,克服了地质条件约束,施工周期短,开挖下沉迅速,可以更好的达到围堰施工效果,解决传统钢板桩围堰技术在坚硬地质条件下插打困难的问题,无需采用旋挖钻引孔技术,缩短施工工期,无需更换地质条件,减少了钢板桩围堰施工费用。

Description

一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法
技术领域
本发明属于沉箱施工技术领域,具体涉及一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法。
背景技术
特大型承台直接开挖,容易发生护壁坍塌、严重渗水等安全事故,需要采用围堰技术进行围挡施工。现有大型承台围堰施工技术主要采用钢板桩围堰施工技术,钢板桩围堰在砂层等较软地质,插打迅速,施工方便,并且有效的起到围挡防水效果。但是针对卵石层以及粗砂板结层地质等坚硬地质,钢板桩围堰插打困难,甚至插打不进去,需要采用旋挖钻引孔技术进行地质条件更换。这种施工工艺存在以下问题:第一,钢板桩在坚硬地质条件下插打困难,需要采用旋挖钻引孔技术,施工工期延长,采用旋挖钻引孔技术更换地质条件,延长了施工工期,增加了钢板桩围堰施工费用。第二,旋挖钻引孔更换地质,容易发生塌孔现象,有时会进行二次引孔甚至三次引孔作业。第三,进过旋挖钻引孔后,钢板桩插打效果削弱,无法达到预期防水围堰的效果。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足,提供一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,钢混沉箱利用自重下沉至设计标高,克服了地质条件约束,施工周期短,开挖下沉迅速,可以更好的达到围堰施工效果,解决传统钢板桩围堰技术在坚硬地质条件下插打困难的问题,无需采用旋挖钻引孔技术,缩短施工工期,无需更换地质条件,减少了钢板桩围堰施工费用,便于推广使用。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、场地平整:将沉箱施工部位进行平整,并对沉箱施工部位进行夯实及局部碾压处理,保证沉箱施工现场整洁;沿着沉箱施工区域边缘开挖宽度为1m且深度为40cm的方木槽,在所述方木槽中填粗砂找平,再在粗砂上满布100cm×5cm×5cm的方木,所述方木外边缘围成的区域的面积大于沉箱外边缘围成的区域的面积,所述沉箱外边缘围成的区域和所述方木外边缘围成的区域均为长方形;
步骤二、沉箱定位:在所述方木外边缘围成的区域的每条边上至少设置2个用于定位沉箱位置的定位桩,并拉设施工线;
步骤三、绑扎底节沉箱钢筋:依据步骤二中的施工线,利用竹胶板制作沉箱刃脚模板,沉箱刃脚模板外侧设置沉箱刃脚钢板,所述沉箱刃脚钢板外侧与地面垂直,沉箱刃脚模板的高度为h且h=αH,h的单位为cm,沉箱刃脚模板的宽度为k且k=h,k的单位为cm,沉箱刃脚模板和沉箱刃脚钢板的刃脚角度均为45°,沉箱刃脚钢板的高度为l且l=βh,沉箱刃脚钢板的厚度为18mm,其中,H为底节沉箱高度,α为沉箱刃脚模板与底节沉箱高度的比例系数,β为沉箱刃脚钢板与沉箱刃脚模板高度的比例系数;
在所述沉箱刃脚模板上绑扎底节沉箱钢筋并支护底节沉箱模板;
步骤四、底节沉箱的浇筑:对称均匀的对沉箱刃脚模板内进行沉箱刃脚的浇筑,沉箱刃脚浇筑完毕后连续对底节沉箱钢筋进行对称均匀浇筑,形成底节沉箱井身,使底节沉箱井身与沉箱刃脚构筑为一体,形成底节沉箱;底节沉箱浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试底节沉箱混凝土强度,当底节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除底节沉箱模板,底节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤五、底节沉箱辅助支撑:利用多根底节钢管对底节沉箱进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤六、底节沉箱的下沉,过程如下:
步骤601、检查底节沉箱的混凝土强度及抗渗等级,根据底节沉箱的极限承载力、以及现场勘测的土层分布,获取底节沉箱下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数,当底节沉箱的下沉系数为1.15~1.25时,表明底节沉箱为均匀下沉,执行步骤602;当底节沉箱的下沉系数不在1.15~1.25范围内时,须对其进行调整,直至底节沉箱的下沉系数为1.15~1.25;
步骤602、对称、同步的去除沉箱刃脚钢板下的方木,每去除一根方木后,在沉箱刃脚钢板下立即用砂、卵石或砾砂填实;
步骤603、在底节沉箱的外壁一周上从上至下弹多条水平线,对底节沉箱井筒标出多条垂直轴线并在每条垂直轴线位置处吊一个线坠,对准下部标板;
步骤604、在底节沉箱内离沉箱刃脚模板1m~2m范围内挖一圈排水明沟,并设1~2个与排水明沟连通的集水井,排水明沟深度始终保持比底节沉箱内开挖面底部低1.0m~1.5m,在集水井内安装离心式水泵或潜水泵,将地下水排出井外;
步骤605、使用2台长臂挖掘机对底节沉箱中间的开挖区域分层、对称、均匀地从中间向四周开挖,开挖的每层土层高0.4m~0.5m,当2台长臂挖掘机开挖至距离沉箱刃脚模板1.5m时,停止使用长臂挖掘机开挖;
步骤606、开挖靠近沉箱刃脚模板时,沿底节沉箱壁,每2m~3m一段向沉箱刃脚方向逐层全面、对称、均匀的人工削薄土层,每次削土高度和厚度均为5cm~10cm,当削土靠近沉箱刃脚钢板时,土层经不住沉箱刃脚钢板的挤压而破裂,底节沉箱便在自重作用下均匀垂直挤土下沉,底节沉箱下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,及时纠偏,使线坠偏离垂线保持在60mm以内或标高差在100mm以内;
步骤607、底节沉箱下沉时,对底节沉箱外侧土方进行卸载,保证底节沉箱内外土压力高差不大于2米;
步骤608、对底节沉箱外侧放坡开挖,抽水,保证底节沉箱一直有1.2m的土中嵌固,沉箱挖出的土方用渣土车运往弃土场;
步骤609、重复步骤603至步骤608,直至达到底节沉箱下沉标高,在底节沉箱底部四角或与底梁交接处垫枕木垛,使底节沉箱压在枕木垛上,保持底节沉箱稳定;
步骤七、中间节沉箱的下沉,过程如下:
步骤701、绑扎中间节沉箱钢筋:在底节沉箱顶部绑扎中间节沉箱钢筋,中间节沉箱钢筋与底节沉箱顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护中间节沉箱模板;
步骤702、中间节沉箱的浇筑:对称均匀的对中间节沉箱模板内进行中间节沉箱的浇筑,形成中间节沉箱,使中间节沉箱与底节沉箱构筑为一体,中间节沉箱浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试中间节沉箱混凝土强度,当中间节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除中间节沉箱模板,中间节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤703、中间节沉辅助支撑:利用多根中间节钢管对中间节沉箱进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤704、中间节沉箱的下沉:中间节沉箱的下沉过程与底节沉箱的下沉过程一致;
步骤八、顶节沉箱的下沉,过程如下:
步骤801、绑扎顶节沉箱钢筋:在中间节沉箱顶部绑扎顶节沉箱钢筋,顶节沉箱钢筋与中间节沉箱顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护顶节沉箱模板;
步骤802、顶节沉箱的浇筑:对称均匀的对顶节沉箱模板内进行顶节沉箱的浇筑,形成顶节沉箱,使顶节沉箱与底节沉箱和中间节沉箱构筑为一体,顶节沉箱浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试顶节沉箱混凝土强度,当顶节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除顶节沉箱模板,顶节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤803、顶节沉箱辅助支撑:利用多根顶节钢管对顶节沉箱进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤804、顶节沉箱的下沉:顶节沉箱的下沉过程与底节沉箱和中间节沉箱的下沉过程一致;
步骤九、构筑钢板结构:在顶节沉箱顶部安装一圈钢板结构。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:步骤601中当底节沉箱的下沉系数小于1.15时,表明底节沉箱摩阻力较大,通过旋转喷射高压水的方式或增加载荷,协助底节沉箱下沉;当底节沉箱的下沉系数大于1.25时,表明底节沉箱摩阻力较小,须减速慢挖。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:步骤606中底节沉箱下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,当线坠偏离垂线超过60mm或标高差在100mm以外时,说明沉箱下沉出现倾斜,通过调整挖土速度、调整载荷或旋转喷射高压水的方式进行纠偏。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱高度H为2.0m~2.6m,沉箱刃脚模板与底节沉箱高度的比例系数α满足:沉箱刃脚钢板与沉箱刃脚模板高度的比例系数β满足:
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱混凝土采用C40级混凝土,所述中间节沉箱混凝土和顶节沉箱混凝土均采用C30级混凝土。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的竖向钢筋均采用HRB335的Φ16钢筋且间距为150mm,所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的横向钢筋均采用HRB335的Φ25钢筋且间距为150mm。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节钢管、中间节钢管和顶节钢管均为φ630×10mm钢管。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱、中间节沉箱和顶节沉箱中均设置有风管。
上述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱、中间节沉箱和顶节沉箱的内壁上设置有围囹,底节沉箱、中间节沉箱和顶节沉箱内拐角位置处均设置有斜支撑。
本发明与现有技术相比具有以下优点:
1、本发明在方木外边缘围成的区域的每条边上至少设置2个用于定位沉箱位置的定位桩,通过两点确定一条直线,实现对每条边的定位,并通过在沉箱刃脚模板外侧设置沉箱刃脚钢板,沉箱刃脚模板和沉箱刃脚钢板的刃脚角度均为45°,沉箱刃脚钢板外侧与地面垂直,便于切土导向,实现沉箱的下沉,便于推广使用。
2、本发明底节沉箱、中间节沉箱和顶节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除沉箱模板,沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑,便于防水和下沉,可靠稳定,使用效果好。
3、本发明在沉箱的外壁一周上从上至下弹多条水平线,对沉箱井筒标出多条垂直轴线并在每条垂直轴线位置处吊一个线坠,对准下部标板,便于实施查看沉箱下沉过程是否倾斜,当沉箱下沉过程中出现倾斜时,可通过调整挖土标高或加载载荷进行纠偏,施工快捷。
4、本发明方法步骤简单,利用沉箱自重下沉至设计标高,克服了地质条件约束,施工周期短,开挖下沉迅速,无需旋挖钻引孔更换地质,避免发生塌孔现象,且不进行二次引孔甚至三次引孔作业,达到预期防水围堰的效果,另外,在沉箱下沉至标高后在其顶部安装一圈钢板结构,避免承台基坑外围土方、卵石滚落至基坑内部,造成二次开挖,保护成基坑,便于推广使用。
综上所述,本发明钢混沉箱利用自重下沉至设计标高,克服了地质条件约束,施工周期短,开挖下沉迅速,可以更好的达到围堰施工效果,解决传统钢板桩围堰技术在坚硬地质条件下插打困难的问题,无需采用旋挖钻引孔技术,缩短施工工期,无需更换地质条件,减少了钢板桩围堰施工费用,便于推广使用。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明无底钢混结合式沉箱的结构示意图。
图2为本发明沉箱刃脚钢板和沉箱刃脚模板安装关系示意图。
图3为图1的俯视图。
图4为本发明的方法流程框图。
附图标记说明:
1—沉箱刃脚模板;2—底节沉箱;3—中间节沉箱;
4—顶节沉箱;5—钢板结构;6—底节钢管;
7—中间节钢管;8—顶节钢管;9—风管;
10—沉箱刃脚钢板;11—围囹;12—斜支撑。
具体实施方式
如图1至图4所示,本发明的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,包括以下步骤:
步骤一、场地平整:将沉箱施工部位进行平整,并对沉箱施工部位进行夯实及局部碾压处理,保证沉箱施工现场整洁;沿着沉箱施工区域边缘开挖宽度为1m且深度为40cm的方木槽,在所述方木槽中填粗砂找平,再在粗砂上满布100cm×5cm×5cm的方木,所述方木外边缘围成的区域的面积大于沉箱外边缘围成的区域的面积,所述沉箱外边缘围成的区域和所述方木外边缘围成的区域均为长方形;
需要说明的是,对沉箱施工部位进行夯实及局部碾压处理,以保证沉箱制作过程中无倾斜、偏位、下沉,沉箱施工部位碾压后承载力不小于75kPa。
步骤二、沉箱定位:在所述方木外边缘围成的区域的每条边上至少设置2个用于定位沉箱位置的定位桩,并拉设施工线;
需要说明的是,在方木外边缘围成的区域的每条边上至少设置2个用于定位沉箱位置的定位桩,通过两点确定一条直线,实现对每条边的定位。
步骤三、绑扎底节沉箱钢筋:依据步骤二中的施工线,利用竹胶板制作沉箱刃脚模板1,沉箱刃脚模板1外侧设置沉箱刃脚钢板10,所述沉箱刃脚钢板10外侧与地面垂直,沉箱刃脚模板1的高度为h且h=αH,h的单位为cm,沉箱刃脚模板1的宽度为k且k=h,k的单位为cm,沉箱刃脚模板1和沉箱刃脚钢板10的刃脚角度均为45°,沉箱刃脚钢板10的高度为l且l=βh,沉箱刃脚钢板10的厚度为18mm,其中,H为底节沉箱2高度,α为沉箱刃脚模板1与底节沉箱2高度的比例系数,β为沉箱刃脚钢板10与沉箱刃脚模板1高度的比例系数;
需要说明的是,通过在沉箱刃脚模板1外侧设置沉箱刃脚钢板10,沉箱刃脚模板1和沉箱刃脚钢板10的刃脚角度均为45°,沉箱刃脚钢板10外侧与地面垂直,便于切土导向,实现沉箱的下沉,便于推广使用。
本实施例中,所述底节沉箱2高度H为2.0m~2.6m,沉箱刃脚模板1与底节沉箱2高度的比例系数α满足:沉箱刃脚钢板10与沉箱刃脚模板1高度的比例系数β满足:
本实施例中,底节沉箱2高度H为2.44m,沉箱刃脚模板1的高度h优选为80cm,沉箱刃脚钢板10的高度l优选为30cm。
在所述沉箱刃脚模板1上绑扎底节沉箱钢筋并支护底节沉箱模板;
步骤四、底节沉箱的浇筑:对称均匀的对沉箱刃脚模板1内进行沉箱刃脚的浇筑,沉箱刃脚浇筑完毕后连续对底节沉箱钢筋进行对称均匀浇筑,形成底节沉箱井身,使底节沉箱井身与沉箱刃脚构筑为一体,形成底节沉箱2;底节沉箱2浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试底节沉箱混凝土强度,当底节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除底节沉箱模板,底节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
实际施工中,支护底节沉箱模板时使用的模板穿墙螺栓应在其中间加焊止水塞,底节沉箱井身混凝土突出筒壁面部分应在拆模后铲平,以利防水和下沉。
步骤五、底节沉箱辅助支撑:利用多根底节钢管6对底节沉箱2进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤六、底节沉箱的下沉,过程如下:
步骤601、检查底节沉箱2的混凝土强度及抗渗等级,根据底节沉箱2的极限承载力、以及现场勘测的土层分布,获取底节沉箱2下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数,当底节沉箱2的下沉系数为1.15~1.25时,表明底节沉箱2为均匀下沉,执行步骤602;当底节沉箱2的下沉系数不在1.15~1.25范围内时,须对其进行调整,直至底节沉箱2的下沉系数为1.15~1.25;
本实施例中,步骤601中当底节沉箱2的下沉系数小于1.15时,表明底节沉箱2摩阻力较大,通过旋转喷射高压水的方式或增加载荷,协助底节沉箱2下沉;当底节沉箱2的下沉系数大于1.25时,表明底节沉箱2摩阻力较小,须减速慢挖。
步骤602、对称、同步的去除沉箱刃脚钢板10下的方木,每去除一根方木后,在沉箱刃脚钢板10下立即用砂、卵石或砾砂填实;
步骤603、在底节沉箱2的外壁一周上从上至下弹多条水平线,对底节沉箱2井筒标出多条垂直轴线并在每条垂直轴线位置处吊一个线坠,对准下部标板;
步骤604、在底节沉箱2内离沉箱刃脚模板11m~2m范围内挖一圈排水明沟,并设1~2个与排水明沟连通的集水井,排水明沟深度始终保持比底节沉箱2内开挖面底部低1.0m~1.5m,在集水井内安装离心式水泵或潜水泵,将地下水排出井外;
步骤605、使用2台长臂挖掘机对底节沉箱2中间的开挖区域分层、对称、均匀地从中间向四周开挖,开挖的每层土层高0.4m~0.5m,当2台长臂挖掘机开挖至距离沉箱刃脚模板1.5m时,停止使用长臂挖掘机开挖;
实际施工时,利用长臂挖掘机快速的实现底节沉箱2中间的开挖区域的开挖,实现底节沉箱2中间的开挖区域的粗挖,效率高,速度快,长臂挖掘机靠近沉箱刃脚模板时,应立即换用人工方式进行细挖,保证沉箱的均匀垂直挤土下沉。
步骤606、开挖靠近沉箱刃脚模板1时,沿底节沉箱壁,每2m~3m一段向沉箱刃脚方向逐层全面、对称、均匀的人工削薄土层,每次削土高度和厚度均为5cm~10cm,当削土靠近沉箱刃脚钢板10时,土层经不住沉箱刃脚钢板10的挤压而破裂,底节沉箱2便在自重作用下均匀垂直挤土下沉,底节沉箱2下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,及时纠偏,使线坠偏离垂线保持在60mm以内或标高差在100mm以内;
本实施例中,步骤606中底节沉箱2下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,当线坠偏离垂线超过60mm或标高差在100mm以外时,说明沉箱下沉出现倾斜,通过调整挖土速度、调整载荷或旋转喷射高压水的方式进行纠偏。
步骤607、底节沉箱2下沉时,对底节沉箱2外侧土方进行卸载,保证底节沉箱2内外土压力高差不大于2米;
步骤608、对底节沉箱2外侧放坡开挖,抽水,保证底节沉箱2一直有1.2m的土中嵌固,沉箱挖出的土方用渣土车运往弃土场;
步骤609、重复步骤603至步骤608,直至达到底节沉箱2下沉标高,在底节沉箱2底部四角或与底梁交接处垫枕木垛,使底节沉箱2压在枕木垛上,保持底节沉箱2稳定;
步骤七、中间节沉箱的下沉,过程如下:
步骤701、绑扎中间节沉箱钢筋:在底节沉箱2顶部绑扎中间节沉箱钢筋,中间节沉箱钢筋与底节沉箱2顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护中间节沉箱模板;
步骤702、中间节沉箱3的浇筑:对称均匀的对中间节沉箱模板内进行中间节沉箱3的浇筑,形成中间节沉箱3,使中间节沉箱3与底节沉箱2构筑为一体,中间节沉箱3浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试中间节沉箱3混凝土强度,当中间节沉箱3混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除中间节沉箱模板,中间节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤703、中间节沉辅助支撑:利用多根中间节钢管7对中间节沉箱3进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤704、中间节沉箱的下沉:中间节沉箱3的下沉过程与底节沉箱2的下沉过程一致;
需要说明的是,根据实际的施工条件,设计中间节沉箱的层数,中间节沉箱的层数为一层或多层,本实施例中,优选的中间节沉箱的层数为一层,中间节沉箱的高度与底节沉箱的高度一致。
步骤八、顶节沉箱的下沉,过程如下:
步骤801、绑扎顶节沉箱钢筋:在中间节沉箱3顶部绑扎顶节沉箱钢筋,顶节沉箱钢筋与中间节沉箱3顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护顶节沉箱模板;
步骤802、顶节沉箱4的浇筑:对称均匀的对顶节沉箱模板内进行顶节沉箱4的浇筑,形成顶节沉箱4,使顶节沉箱4与底节沉箱2和中间节沉箱3构筑为一体,顶节沉箱4浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试顶节沉箱4混凝土强度,当顶节沉箱4混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除顶节沉箱模板,顶节沉箱4井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤803、顶节沉箱4辅助支撑:利用多根顶节钢管8对顶节沉箱4进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤804、顶节沉箱4的下沉:顶节沉箱4的下沉过程与底节沉箱2和中间节沉箱3的下沉过程一致;
需要说明的是,利用顶节沉箱对沉箱结构封顶,本实施例中,优选的顶节沉箱的高度与底节沉箱的高度一致。
步骤九、构筑钢板结构:在顶节沉箱4顶部安装一圈钢板结构5。
实际施工中,在沉箱下沉至标高后在其顶部安装一圈钢板结构,避免承台基坑外围土方、卵石滚落至基坑内部,造成二次开挖,保护成基坑。
本实施例中,所述底节沉箱混凝土采用C40级混凝土,所述中间节沉箱混凝土和顶节沉箱混凝土均采用C30级混凝土。
本实施例中,所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的竖向钢筋均采用HRB335的Φ16钢筋且间距为150mm,所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的横向钢筋均采用HRB335的Φ25钢筋且间距为150mm。
本实施例中,所述底节钢管6、中间节钢管7和顶节钢管8均为φ630×10mm钢管。
本实施例中,所述底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4中均设置有风管9。
实际施工中,底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4中均设置有风管9,实现沉箱内外的通风,可调节沉箱内外气压,保证施工安全。
本实施例中,所述底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4的内壁上设置有围囹11,底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4内拐角位置处均设置有斜支撑12。
实际施工中,底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4的内壁上设置有围囹11,实现水下基础施工的临时围水,便于水下基础施工,底节沉箱2、中间节沉箱3和顶节沉箱4内拐角位置处均设置有斜支撑12,辅助底节钢管6、中间节钢管7和顶节钢管8,实现对沉箱的支撑,避免沉箱变形。
本发明使用时,利用沉箱自重下沉至设计标高,克服了地质条件约束,施工周期短,开挖下沉迅速,无需旋挖钻引孔更换地质,避免发生塌孔现象,且不进行二次引孔甚至三次引孔作业,达到预期防水围堰的效果。
以上所述,仅是本发明的较佳实施例,并非对本发明作任何限制,凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化,均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于,该方法包括以下步骤:
步骤一、场地平整:将沉箱施工部位进行平整,并对沉箱施工部位进行夯实及局部碾压处理,保证沉箱施工现场整洁;沿着沉箱施工区域边缘开挖宽度为1m且深度为40cm的方木槽,在所述方木槽中填粗砂找平,再在粗砂上满布100cm×5cm×5cm的方木,所述方木外边缘围成的区域的面积大于沉箱外边缘围成的区域的面积,所述沉箱外边缘围成的区域和所述方木外边缘围成的区域均为长方形;
步骤二、沉箱定位:在所述方木外边缘围成的区域的每条边上至少设置2个用于定位沉箱位置的定位桩,并拉设施工线;
步骤三、绑扎底节沉箱钢筋:依据步骤二中的施工线,利用竹胶板制作沉箱刃脚模板(1),沉箱刃脚模板(1)外侧设置沉箱刃脚钢板(10),所述沉箱刃脚钢板(10)外侧与地面垂直,沉箱刃脚模板(1)的高度为h且h=αH,h的单位为cm,沉箱刃脚模板(1)的宽度为k且k=h,k的单位为cm,沉箱刃脚模板(1)和沉箱刃脚钢板(10)的刃脚角度均为45°,沉箱刃脚钢板(10)的高度为l且l=βh,沉箱刃脚钢板(10)的厚度为18mm,其中,H为底节沉箱(2)高度,α为沉箱刃脚模板(1)与底节沉箱(2)高度的比例系数,β为沉箱刃脚钢板(10)与沉箱刃脚模板(1)高度的比例系数;
在所述沉箱刃脚模板(1)上绑扎底节沉箱钢筋并支护底节沉箱模板;
步骤四、底节沉箱的浇筑:对称均匀的对沉箱刃脚模板(1)内进行沉箱刃脚的浇筑,沉箱刃脚浇筑完毕后连续对底节沉箱钢筋进行对称均匀浇筑,形成底节沉箱井身,使底节沉箱井身与沉箱刃脚构筑为一体,形成底节沉箱(2);底节沉箱(2)浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试底节沉箱混凝土强度,当底节沉箱混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除底节沉箱模板,底节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤五、底节沉箱辅助支撑:利用多根底节钢管(6)对底节沉箱(2)进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤六、底节沉箱的下沉,过程如下:
步骤601、检查底节沉箱(2)的混凝土强度及抗渗等级,根据底节沉箱(2)的极限承载力、以及现场勘测的土层分布,获取底节沉箱(2)下沉的分段摩阻力及分段的下沉系数,当底节沉箱(2)的下沉系数为1.15~1.25时,表明底节沉箱(2)为均匀下沉,执行步骤602;当底节沉箱(2)的下沉系数不在1.15~1.25范围内时,须对其进行调整,直至底节沉箱(2)的下沉系数为1.15~1.25;
步骤602、对称、同步的去除沉箱刃脚钢板(10)下的方木,每去除一根方木后,在沉箱刃脚钢板(10)下立即用砂、卵石或砾砂填实;
步骤603、在底节沉箱(2)的外壁一周上从上至下弹多条水平线,对底节沉箱(2)井筒标出多条垂直轴线并在每条垂直轴线位置处吊一个线坠,对准下部标板;
步骤604、在底节沉箱(2)内离沉箱刃脚模板(1)1m~2m范围内挖一圈排水明沟,并设1~2个与排水明沟连通的集水井,排水明沟深度始终保持比底节沉箱(2)内开挖面底部低1.0m~1.5m,在集水井内安装离心式水泵或潜水泵,将地下水排出井外;
步骤605、使用2台长臂挖掘机对底节沉箱(2)中间的开挖区域分层、对称、均匀地从中间向四周开挖,开挖的每层土层高0.4m~0.5m,当2台长臂挖掘机开挖至距离沉箱刃脚模板(1)1.5m时,停止使用长臂挖掘机开挖;
步骤606、开挖靠近沉箱刃脚模板(1)时,沿底节沉箱壁,每2m~3m一段向沉箱刃脚方向逐层全面、对称、均匀的人工削薄土层,每次削土高度和厚度均为5cm~10cm,当削土靠近沉箱刃脚钢板(10)时,土层经不住沉箱刃脚钢板(10)的挤压而破裂,底节沉箱(2)便在自重作用下均匀垂直挤土下沉,底节沉箱(2)下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,及时纠偏,使线坠偏离垂线保持在60mm以内或标高差在100mm以内;
步骤607、底节沉箱(2)下沉时,对底节沉箱(2)外侧土方进行卸载,保证底节沉箱(2)内外土压力高差不大于2米;
步骤608、对底节沉箱(2)外侧放坡开挖,抽水,保证底节沉箱(2)一直有1.2m的土中嵌固,沉箱挖出的土方用渣土车运往弃土场;
步骤609、重复步骤603至步骤608,直至达到底节沉箱(2)下沉标高,在底节沉箱(2)底部四角或与底梁交接处垫枕木垛,使底节沉箱(2)压在枕木垛上,保持底节沉箱(2)稳定;
步骤七、中间节沉箱的下沉,过程如下:
步骤701、绑扎中间节沉箱钢筋:在底节沉箱(2)顶部绑扎中间节沉箱钢筋,中间节沉箱钢筋与底节沉箱(2)顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护中间节沉箱模板;
步骤702、中间节沉箱(3)的浇筑:对称均匀的对中间节沉箱模板内进行中间节沉箱(3)的浇筑,形成中间节沉箱(3),使中间节沉箱(3)与底节沉箱(2)构筑为一体,中间节沉箱(3)浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试中间节沉箱(3)混凝土强度,当中间节沉箱(3)混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除中间节沉箱模板,中间节沉箱井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤703、中间节沉辅助支撑:利用多根中间节钢管(7)对中间节沉箱(3)进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤704、中间节沉箱的下沉:中间节沉箱(3)的下沉过程与底节沉箱(2)的下沉过程一致;
步骤八、顶节沉箱的下沉,过程如下:
步骤801、绑扎顶节沉箱钢筋:在中间节沉箱(3)顶部绑扎顶节沉箱钢筋,顶节沉箱钢筋与中间节沉箱(3)顶部预留钢筋头绑扎连接,并支护顶节沉箱模板;
步骤802、顶节沉箱(4)的浇筑:对称均匀的对顶节沉箱模板内进行顶节沉箱(4)的浇筑,形成顶节沉箱(4),使顶节沉箱(4)与底节沉箱(2)和中间节沉箱(3)构筑为一体,顶节沉箱(4)浇筑完成后,覆盖土工布洒水养护,现场测试顶节沉箱(4)混凝土强度,当顶节沉箱(4)混凝土强度达到轴心抗压强度标准值的80%时,拆除顶节沉箱模板,顶节沉箱(4)井身混凝土应密实、外表面平整光滑;
步骤803、顶节沉箱(4)辅助支撑:利用多根顶节钢管(8)对顶节沉箱(4)进行临时支撑,保证沉箱结构受力满足设计要求;
步骤804、顶节沉箱(4)的下沉:顶节沉箱(4)的下沉过程与底节沉箱(2)和中间节沉箱(3)的下沉过程一致;
步骤九、构筑钢板结构:在顶节沉箱(4)顶部安装一圈钢板结构(5)。
2.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:步骤601中当底节沉箱(2)的下沉系数小于1.15时,表明底节沉箱(2)摩阻力较大,通过旋转喷射高压水的方式或增加载荷,协助底节沉箱(2)下沉;当底节沉箱(2)的下沉系数大于1.25时,表明底节沉箱(2)摩阻力较小,须减速慢挖。
3.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:步骤606中底节沉箱(2)下沉过程中,现场工作人员应密切配合,加强观测线坠标高,当线坠偏离垂线超过60mm或标高差在100mm以外时,说明沉箱下沉出现倾斜,通过调整挖土速度、调整载荷或旋转喷射高压水的方式进行纠偏。
4.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱(2)高度H为2.0m~2.6m,沉箱刃脚模板(1)与底节沉箱(2)高度的比例系数α满足:沉箱刃脚钢板(10)与沉箱刃脚模板(1)高度的比例系数β满足:
5.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱混凝土采用C40级混凝土,所述中间节沉箱混凝土和顶节沉箱混凝土均采用C30级混凝土。
6.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的竖向钢筋均采用HRB335的Φ16钢筋且间距为150mm,所述底节沉箱钢筋、中间节沉箱钢筋和顶节沉箱钢筋的横向钢筋均采用HRB335的Φ25钢筋且间距为150mm。
7.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节钢管(6)、中间节钢管(7)和顶节钢管(8)均为φ630×10mm钢管。
8.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱(2)、中间节沉箱(3)和顶节沉箱(4)中均设置有风管(9)。
9.按照权利要求1所述的一种用于承台围堰的无底钢混结合式沉箱施工方法,其特征在于:所述底节沉箱(2)、中间节沉箱(3)和顶节沉箱(4)的内壁上设置有围囹(11),底节沉箱(2)、中间节沉箱(3)和顶节沉箱(4)内拐角位置处均设置有斜支撑(12)。
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