CN109853602A - 一种刃脚填充uhpc材料的钢壳沉井及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井及施工方法，它包括钢壳沉井本体，所述钢壳沉井本体的底部端面设置有用于和开挖基础直接接触的刃脚，所述沉井本体的内部腔体设置有均布的隔墙，所述刃脚和隔墙所构成的空腔内部填充有UHPC材料填充体。此钢壳沉井在下沉施工中整体结构力学性能优良，沉井刃脚不易开裂变形，沉井抗冲击能力强。并且此钢壳沉井的刃脚满足便于加工制作、便于安装、施工快捷等工程要求。
Description
技术领域
本发明涉及土木工程中的沉井基础领域，更具体地说本发明涉及一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井。
背景技术
在桥梁施工领域，采用沉井作为桥梁基础的应用越来越多，尤其是跨江或跨海的超大跨径桥梁，沉井基础因其自身结构的稳定性、卓越的承载能力和对复杂地质条件较强的适用能力成为主墩或锚碇基础的首选。
沉井在定位着床与下沉过程中，在水流作用下，易造成河床发生局部冲刷，因沉井平面尺寸大，着床下沉过程中其底口与河床面接触易出现不均匀支撑的情况；此外，由于墩位处地质条件的影响，沉井往往因下沉困难而不得不采取取土下沉的方法，容易造成刃脚或中间隔墙部位的支持脱空，以上种种不利因素均易造成沉井在施工中刃脚开裂或结构变形。而超高性能混凝土（UHPC）是一种具有高强度、高韧性和优异耐久性的新型水泥基材料，其各项力学性能指标介于混凝土与钢材之间，将UHPC材料应用于沉井中，有利于解决在沉井施工过程中刃脚部位因混凝土抗拉能力不足出现的结构开裂等安全问题。
随着工程在复杂地层环境中进行沉井施工的需求越来越多，对沉井的耐久性、力学性能等指标都提出了更高的要求。为此，有必要对传统的混凝土填充的沉井进行升级。
发明内容
本发明的目的在于提供了一种气压沉箱开挖高效取土装置，此钢壳沉井在下沉施工中整体结构力学性能优良，沉井刃脚不易开裂变形，沉井抗冲击能力强。并且此钢壳沉井的刃脚满足便于加工制作、便于安装、施工快捷等工程要求。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，它包括钢壳沉井本体，所述钢壳沉井本体的底部端面设置有用于和开挖基础直接接触的刃脚，所述沉井本体的内部腔体设置有均布的隔墙，所述刃脚和隔墙所构成的空腔内部填充有UHPC材料填充体。
所述钢壳沉井本体采用钢板材料焊接拼装成箱体结构。
所述刃脚的底部设置有水平刃脚踏面，所述刃脚的外侧与井壁竖直平行，所述刃脚内侧为斜面，在斜面腔体内部填充UHPC材料填充体。
所述隔墙的底部填充有UHPC材料填充体，并使其填充高度与刃脚内部的填充高度保持平齐。
所述UHPC材料填充体采用水泥、粉煤灰、硅灰、级配石英细砂、石英粉、高效减水剂及钢纤维配制而成。
所述钢壳沉井本体的钢板厚度为8~30mm。
所述刃脚的水平刃脚踏面宽度为15~40mm。
所述刃脚的内侧的倾角为45°~60°。
所述UHPC材料填充体所采用的集料粒径小于600μm。
任意一项所述刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：进行首节钢壳沉井本体的安装；
步骤二：首节钢壳沉井本体浮运到施工位之后，对其进行系泊定位；
步骤三：在刃脚和隔墙中浇筑一定高度的UHPC材料填充体；
步骤四：按照沉井下沉一般施工顺序进行施工，直到所有钢壳沉井本体安装完成。
本发明有如下有益效果：
1、本发明的刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，填充UHPC材料的钢壳沉井刃脚相比传统的沉井刃脚，其结构强度和结构刚度显著增强，进而保障了钢壳沉井本体在下沉施工过程中整体结构的安全性。
2、本发明能够大幅提高钢壳沉井本体的抗拉能力，增强钢壳沉井刃脚的承载性能，为沉井在复杂地质条件下的下沉施工提供了保障。
3、此钢壳沉井的刃脚满足便于加工制作，可在钢壳沉井顶部快速填充UHPC材料快速施工。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明中沉井刃脚及隔墙楔体三维剖面图。
图2为本发明中沉井刃脚及隔墙楔体平面图。
图3为本发明中钢壳沉井三维剖面图。
图4为本发明中钢壳沉井三维结构图。
图中：钢壳沉井本体1、刃脚2、隔墙3、UHPC材料填充体4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
实施例1：
请参阅图1-4，一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，它包括钢壳沉井本体1，所述钢壳沉井本体1的底部端面设置有用于和开挖基础直接接触的刃脚2，所述沉井本体1的内部腔体设置有均布的隔墙3，所述刃脚2和隔墙3所构成的空腔内部填充有UHPC材料填充体4。通过采用上述结构的钢壳沉井其在刃脚2部位填充UHPC材料填充体4，进而大大的提高了其结构强度，保障了钢壳沉井在下沉施工过程中整体结构的安全性。
进一步的，所述钢壳沉井本体1采用钢板材料焊接拼装成箱体结构。通过采用钢板材料焊接而成保证了其整体结构强度。
进一步的，所述刃脚2的底部设置有水平刃脚踏面，所述刃脚2的外侧与井壁竖直平行，所述刃脚2内侧为斜面，在斜面腔体内部填充UHPC材料填充体4。
进一步的，所述隔墙3的底部填充有UHPC材料填充体4，并使其填充高度与刃脚2内部的填充高度保持平齐。
进一步的，所述UHPC材料填充体4采用水泥、粉煤灰、硅灰、级配石英细砂、石英粉、高效减水剂及钢纤维配制而成。
进一步的，所述钢壳沉井本体1的钢板厚度为8~30mm。
进一步的，所述刃脚2的水平刃脚踏面宽度为15~40mm。
进一步的，所述刃脚2的内侧的倾角为45°~60°。通过采用上述的倾角结构保证了钢壳沉井本体1能够快速的下沉，提高了其安装效率。
进一步的，所述UHPC材料填充体4所采用的集料粒径小于600μm。通过采用上述结构的UHPC材料填充体4大幅提高了钢壳沉井本体1的抗拉能力，增强钢壳沉井刃脚的承载性能，为沉井在复杂地质条件下的下沉施工提供了保障。
实施例2：
任意一项所述刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：进行首节钢壳沉井本体1的安装；
步骤二：首节钢壳沉井本体1浮运到施工位之后，对其进行系泊定位；
步骤三：在刃脚2和隔墙3中浇筑一定高度的UHPC材料填充体4；
步骤四：按照沉井下沉一般施工顺序进行施工，直到所有钢壳沉井本体1安装完成。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明做出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：它包括钢壳沉井本体（1），所述钢壳沉井本体（1）的底部端面设置有用于和开挖基础直接接触的刃脚（2），所述沉井本体（1）的内部腔体设置有均布的隔墙（3），所述刃脚（2）和隔墙（3）所构成的空腔内部填充有UHPC材料填充体（4）。
2.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述钢壳沉井本体（1）采用钢板材料焊接拼装成箱体结构。
3.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述刃脚（2）的底部设置有水平刃脚踏面，所述刃脚（2）的外侧与井壁竖直平行，所述刃脚（2）内侧为斜面，在斜面腔体内部填充UHPC材料填充体（4）。
4.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述隔墙（3）的底部填充有UHPC材料填充体（4），并使其填充高度与刃脚（2）内部的填充高度保持平齐。
5.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述UHPC材料填充体（4）采用水泥、粉煤灰、硅灰、级配石英细砂、石英粉、高效减水剂及钢纤维配制而成。
6.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述钢壳沉井本体（1）的钢板厚度为8~30mm。
7.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述刃脚（2）的水平刃脚踏面宽度为15~40mm。
8.根据权利要求1所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述刃脚（2）的内侧的倾角为45°~60°。
9.根据权利要求5所述的一种刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井，其特征在于：所述UHPC材料填充体（4）所采用的集料粒径小于600μm。
10.权利要求1-9任意一项所述刃脚填充UHPC材料的钢壳沉井的施工方法，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：进行首节钢壳沉井本体（1）的安装；
步骤二：首节钢壳沉井本体（1）浮运到施工位之后，对其进行系泊定位；
步骤三：在刃脚（2）和隔墙（3）中浇筑一定高度的UHPC材料填充体（4）；
步骤四：按照沉井下沉一般施工顺序进行施工，直到所有钢壳沉井本体（1）安装完成。
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