CN110004961B - 套箱施工系统及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种套箱施工系统及其施工方法，属于套箱法施工技术领域，利用该套箱施工系统进行施工时，套箱调位操作简单便捷，施工效率和准确性高，而且，施工风险小。该套箱施工系统包括套箱、临时支撑装置和调位装置，套箱包括箱体，箱体的顶部敞口、底部具有底板，箱体内设有桩基导向套筒，桩基导向套筒沿竖直方向设置，桩基导向套筒的底端连接于底板，被桩基导向套筒底端包围的底板上开设有桩位孔；临时支撑装置包括分布于套箱周围的临时支撑桩，临时支撑桩连接有用于固定连接套箱的连接板；调位装置包括用于调整套箱水平位置的第一调位件和用于调整套箱竖直位置的第二调位件，第一调位件和第二调位件均可拆卸连接于箱体和临时支撑桩之间。

Description

套箱施工系统及其施工方法

技术领域

本发明属于套箱法施工技术领域，尤其涉及一种套箱施工系统及其施工方法。

背景技术

海上建筑施工中，经常需要建造水下基础，例如：在跨海大桥建设中，需要在水下浇筑承台基础以支撑桥墩。目前，水下基础的建造通常采用套箱法进行施工，通过钢套箱的侧板和底板(或后浇筑的混凝土封底)阻水，为水下基础的建造提供干作业环境。

目前，在传统套箱法施工中，通常是先进行桩基施工，然后再沉放钢套箱，钢套箱直接坐底于基槽，钢套箱沉放时需使钢套箱底板预留的桩位孔与预先施工好的桩一一对应，沉放后若存在位置差则需要进行调位，调位后对钢套箱底板的桩位孔与桩基之间进行止水处理，止水后将钢套箱中的水抽出，之后在钢套箱形成的干作业环境中进行承台等水下基础的施工。然而，上述传统套箱施工方法中，钢套箱沉放时和沉放后均需要精确调位，钢套箱沉放后的调位操作通常采用千斤顶进行，调位幅度较小，若位置偏差较大，则通常需要将钢套箱重新吊起并重新下放，施工操作极为繁琐，施工效率低。此外，上述传统套箱施工方法中，水下基础的施工在钢套箱内进行，其施工作业平台位于水位线以下，一旦钢套箱侧部损坏，大量的水将直接涌向施工作业平台，造成严重损失，施工风险大。

因而，如何提高套箱法施工的施工效率和准确性，以及如何降低套箱法施工的施工风险，均是当前急需解决的技术问题。

发明内容

本发明针对上述传统套箱法施工中因钢套箱调位操作繁琐而导致施工效率低、准确性差的问题，提出一种套箱施工系统，利用该套箱施工系统进行施工时，套箱调位操作简单便捷，施工效率和准确性高，而且，施工风险小。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种套箱施工系统，包括套箱，用于临时支撑所述套箱的临时支撑装置，以及用于调整所述套箱与临时支撑装置相对位置的调位装置；所述套箱包括箱体，所述箱体的顶部敞口、底部具有底板，所述箱体内设有桩基导向套筒，所述桩基导向套筒沿竖直方向设置，所述桩基导向套筒的底端连接于所述底板，被所述桩基导向套筒底端包围的底板上开设有桩位孔；所述临时支撑装置包括分布于所述套箱周围的临时支撑桩，所述临时支撑桩连接有用于固定连接所述套箱的连接板；所述调位装置包括用于调整所述套箱水平位置的第一调位件和用于调整所述套箱竖直位置的第二调位件，所述第一调位件和第二调位件均可拆卸连接于所述箱体和临时支撑桩之间。

作为优选，所述第一调位件为沿水平方向伸缩的第一千斤顶，所述第一千斤顶的两端分别可拆卸连接于所述临时支撑桩的外周和所述箱体的外壁。

作为优选，所述第二调位件为沿竖直方向伸缩的第二千斤顶，所述第二千斤顶的顶端可拆卸连接于所述箱体的外壁，所述第二千斤顶的底端可拆卸连接于所述临时支撑桩的外周。

作为优选，所述箱体由自下而上设置的多节分箱体依次拼接构成，位于最底层的所述分箱体具有所述底板，除最底层分箱体外的其余分箱体的顶部和底部均为敞口设置。

作为优选，位于最底层的所述分箱体为混凝土材质，除最底层分箱体外的其余分箱体为钢材质。

作为优选，所述临时支撑桩至少为四根，且所述临时支撑桩呈中心对称分布于所述套箱周围。

作为优选，所述套箱施工系统还包括设置于所述桩位孔孔壁的止水件。

作为优选，所述桩基导向套筒的顶端与所述箱体的顶面相平齐。

作为优选，所述套箱施工系统还包括搭设于所述套箱顶部的施工作业平台，所述施工作业平台支撑于所述箱体和桩基导向套筒的顶端。

本发明还提供了上述任一项技术方案所述的套箱施工系统的施工方法，包括如下步骤：

将所述套箱沉放至已挖好的水下基槽上，在所述套箱周围打设所述临时支撑桩；

调整所述套箱的浮力使其上浮至底板脱离基槽，将所述第一调位件和第二调位件分别连接至所述箱体和临时支撑桩之间，并分别利用所述第一调位件和第二调位件调整所述套箱的水平位置和竖直位置，所述套箱调整到位后，将所述临时支撑桩上的连接板焊接于所述箱体外壁；

以所述桩基导向套筒为桩基的定位导向，在所述桩基导向套筒和桩位孔内进行桩基施工，并对所述桩位孔和桩基之间进行止水，止水后拆除所述桩基导向套筒，并将桩基上部多余部分凿去；

在所述套箱中进行水下基础施工，水下基础施工完成后拆除套箱。

与现有技术相比，本发明的优点和有益效果在于：

1、本发明提供的套箱施工系统，在施工时通过设置的临时支撑装置可临时支撑套箱，无需先进行桩基施工，由于套箱不受桩基的限制，更便于利用调位装置对套箱进行位置调整，套箱调位操作简单便捷，施工效率高，同时，在套箱调整到位后利用桩基导向套筒导向桩基施工，有利于保证桩基施工的准确性；

2、本发明提供的套箱施工系统中，其套箱箱体由分箱体拼接构成，更便于加工制作，且不同分箱体可采用不同材质制作，若位于最底层的分箱体可以作为水下基础的一部分，则可将位于最底层的分箱体与水下基础浇筑为一体，此时，在拆除套箱时，仅需拆除上层分箱体，更便于施工；

3、本发明提供的套箱施工系统中，在套箱顶部还搭设有施工作业平台，该施工作业平台高于水位线，桩基的钻孔和浇注施工均可在该施工作业平台上进行操作，操作人员无需进入套箱内进行操作，即使套箱侧部因损坏而进水，也不会直接危害到操作人员的生命安全，大大降低了施工风险。

附图说明

图1为本发明实施例提供的套箱施工系统的结构示意图；

图2为沿图1中A-A线的剖视图；

图3为本发明实施例提供的第一调位件的连接示意图；

图4为本发明实施例提供的第二调位件的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的桩位孔与桩基之间止水件的连接示意图；

图6为本发明实施例提供的套箱施工系统的施工流程图；

以上各图中：1、套箱；11、箱体；111、分箱体；12、桩基导向套筒；13、桩位孔；2、临时支撑装置；21、临时支撑桩；22、连接板；3、调位装置；31、第一调位件；32、第二调位件；4、施工作业平台；5、止水件；6、桩基；7、基槽；8、水下基础；81、承台；82、桥墩。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本发明进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“顶”、“底”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1和图2所示，本发明提供了一种套箱施工系统，包括套箱1，用于临时支撑套箱1的临时支撑装置2，以及用于调整套箱1与临时支撑装置2相对位置的调位装置3；套箱1包括箱体11，箱体11的顶部敞口、底部具有底板，箱体11内设有用于桩基施工导向的桩基导向套筒12，桩基导向套筒12沿竖直方向设置，桩基导向套筒12的底端连接于底板，被桩基导向套筒12底端包围的底板上开设有桩位孔13；临时支撑装置2包括分布于套箱1周围的临时支撑桩21，临时支撑桩21连接有用于固定连接套箱1的连接板22；调位装置3包括用于调整套箱1水平位置的第一调位件31和用于调整套箱1竖直位置的第二调位件32，第一调位件31和第二调位件32均可拆卸连接于箱体11和临时支撑桩21之间。

上述套箱施工系统在施工时，可先沉放套箱1，并在套箱1外周安装临时支撑桩21，在套箱1和临时支撑桩21之间安装调位装置3，利用调位装置3将套箱1调整到位后，再将临时支撑桩21连接的连接板22固定连接于套箱1，实现对套箱1的临时支撑，之后利用桩基导向套筒12作为桩基6的导向进行桩基施工。上述套箱施工系统在施工时，通过设置的临时支撑装置2可临时支撑套箱1，无需先进行桩基施工，由于套箱1不受桩基6的限制，更便于利用调位装置3对套箱1进行位置调整，套箱1调位操作简单便捷，施工效率高，同时，在套箱1调整到位后利用桩基导向套筒12导向桩基施工，有利于保证桩基施工的准确性。

为了保证对套箱1的稳定支撑，如图2所示，临时支撑桩21至少为四根，且临时支撑桩21呈中心对称分布于套箱1周围。本实施例中，具体设置了八根临时支撑桩21，八根临时支撑桩21呈中心对称分布于套箱1的四角，套箱1的前后左右四个侧面均有两根临时支撑桩21。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他的布置方式布置临时支撑桩21，只要保证套箱1支撑稳定，并便于设置调位装置3即可。

如图3所示，本实施例中，第一调位件31为沿水平方向伸缩的第一千斤顶，第一千斤顶的两端分别可拆卸连接于临时支撑桩21的外周和箱体11的外壁。通过第一千斤顶沿水平方向的伸缩，可实现套箱1水平位置的调整。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他调位件作为第一调位件31，只要能够实现对套箱1水平位置的调整即可。

如图4所示，本实施例中，第二调位件32为沿竖直方向伸缩的第二千斤顶，第二千斤顶的顶端可拆卸连接于箱体11的外壁，第二千斤顶的底端可拆卸连接于临时支撑桩21的外周。通过第二千斤顶沿竖直方向的伸缩，可实现套箱1竖直位置的调整。可以理解的是，本领域技术人员也可以采用其他调位件作为第二调位件32，只要能够实现对套箱1竖直位置的调整即可。

如图1所示，本实施例中，箱体11由自下而上设置的多节分箱体111依次拼接构成，位于最底层的分箱体111具有底板，除最底层分箱体111外的其余分箱体111的顶部和底部均为敞口设置。这种由分箱体111拼接构成的箱体11，更便于加工制作，不同分箱体111可采用不同材质制作，作为一种优选，位于最底层的分箱体111为混凝土材质，除最底层分箱体111外的其余分箱体111为钢材质。这样设置分箱体111材质后，若位于最底层的分箱体111可以作为水下基础8的一部分，则可将位于最底层的分箱体111与水下基础8浇筑为一体，此时，在拆除套箱1时，仅需拆除上层分箱体111，更便于施工。需要说明的是，分箱体111拼接时在接缝处需要进行止水处理，其止水处理方式可采用本领域常用的止水方式，例如采用橡胶止水带等。

为了保证套箱1内的干作业环境，作为一种优选，如图1所示，桩基导向套筒12的顶端与箱体11的顶面相平齐，能够有效避免水从桩基导向套筒12流入箱体11内。

为了便于在桩基施工后对桩位孔13与桩基6之间进行止水，作为一种优选，如图5所示，套箱施工系统还包括设置于桩位孔13孔壁的止水件5。需要说明的是，本实施例中，止水件5具体为止水胶囊，本领域技术人员也可以采用其他止水件5，例如可注浆式止水带等。

为了降低施工风险，作为一种优选，如图1所示，套箱1施工系统还包括搭设于套箱1顶部的施工作业平台4，施工作业平台4支撑于箱体11和桩基导向套筒12的顶端。本实施例中，施工作业平台4搭设在套箱1顶部，其高于水位线，桩基6的钻孔和浇注施工均可在该施工作业平台4上进行操作，操作人员无需进入套箱1内进行操作，即使套箱1侧部因损坏而进水，也不会直接危害到操作人员的生命安全，大大降低了施工风险。需要说明的是，为了进行桩基施工，施工作业平台4上安装有施工设备，施工设备至少包括钻孔设备和混凝土浇筑设备，以满足施工需要。

如图6所示，本发明实施例还提供了上述套箱施工系统的施工方法，包括如下步骤：

S1：将套箱1沉放至已挖好的水下基槽7上，在套箱1周围打设临时支撑桩21。本步骤中，需要说明的是，套箱1沉放时，需要向套箱1中注入压载水以克服套箱1自身浮力；套箱1沉放时，还需要对套箱1进行定位，尽可能保证套箱1的水平位置不存在过大偏差，以减小套箱1调位工作量。

S2：调整套箱1的浮力使其上浮至底板脱离基槽7，将第一调位件31和第二调位件32分别连接至箱体11和临时支撑桩21之间，并分别利用第一调位件31和第二调位件32调整套箱1的水平位置和竖直位置，套箱1调整到位后，将临时支撑桩21上的连接板22焊接于箱体11外壁。本步骤中，需要说明的是，为了避免第一调位件31和第二调位件32在调节套箱1位置时发生冲突，可以先连接第一调位件31以进行套箱1水平位置的调整，再连接第二调位件32以进行套箱1竖直位置的调整，第二调位件32连接后可拆除第一调位件31，以避免影响第二调位件32对套箱1位置的调整。还需要说明的是，套箱1的浮力调整可通过调整套箱1中压载水量来实现。

S3：以桩基导向套筒12为桩基6的定位导向，在桩基导向套筒12和桩位孔13内进行桩基6施工，并对桩位孔13和桩基6之间进行止水，止水后拆除桩基导向套筒12，并将桩基6上部多余部分凿去。本步骤中，需要说明的是，桩基6施工前，还包括在套箱1顶部搭设施工作业平台4的步骤，桩基施工操作在施工作业平台4上进行。此外，桩基施工为本领域常规的施工过程，在此对其具体施工方法不做赘述。

S4：在套箱1中进行水下基础施工，水下基础施工完成后拆除套箱1。需要说明的是，水下基础施工为本领域常规的施工过程，其至少包括钢筋绑扎和浇筑混凝土两个步骤。若套箱1无法作为水下基础8的一部分，则在浇筑水下基础8前，需要在套箱1内壁设置模板，以便于分隔套箱1和水下基础8，便于后续套箱1的拆除；若采用由分箱体111拼接构成的箱体11时，则当最底层分箱体111为混凝土材质时，其可以作为水下基础8的一部分，则在浇筑水下基础8前无需设置模板，在套箱1中进行水下基础施工时，水下基础8与最底层分箱体111浇筑为一体，水下基础施工完成后，拆除除最底层分箱体111外的其余分箱体111。

Claims (6)

1.套箱施工系统，其特征在于：包括套箱，用于临时支撑所述套箱的临时支撑装置，以及用于调整所述套箱与临时支撑装置相对位置的调位装置；所述套箱包括箱体，所述箱体的顶部敞口、底部具有底板，所述箱体内设有桩基导向套筒，所述桩基导向套筒沿竖直方向设置，所述桩基导向套筒的底端连接于所述底板，被所述桩基导向套筒底端包围的底板上开设有桩位孔；所述临时支撑装置包括分布于所述套箱周围的临时支撑桩，所述临时支撑桩连接有用于固定连接所述套箱的连接板；所述调位装置包括用于调整所述套箱水平位置的第一调位件和用于调整所述套箱竖直位置的第二调位件，所述第一调位件和第二调位件均可拆卸连接于所述箱体和临时支撑桩之间；所述第一调位件为沿水平方向伸缩的第一千斤顶，所述第一千斤顶的两端分别可拆卸连接于所述临时支撑桩的外周和所述箱体的外壁；所述第二调位件为沿竖直方向伸缩的第二千斤顶，所述第二千斤顶的顶端可拆卸连接于所述箱体的外壁，所述第二千斤顶的底端可拆卸连接于所述临时支撑桩的外周；所述箱体由自下而上设置的多节分箱体依次拼接构成，位于最底层的所述分箱体具有所述底板，除最底层分箱体外的其余分箱体的顶部和底部均为敞口设置；位于最底层的所述分箱体为混凝土材质，除最底层分箱体外的其余分箱体为钢材质。

2.根据权利要求1所述的套箱施工系统，其特征在于：所述临时支撑桩至少为四根，且所述临时支撑桩呈中心对称分布于所述套箱周围。

3.根据权利要求1所述的套箱施工系统，其特征在于：所述套箱施工系统还包括设置于所述桩位孔孔壁的止水件。

4.根据权利要求1所述的套箱施工系统，其特征在于：所述桩基导向套筒的顶端与所述箱体的顶面相平齐。

5.根据权利要求4所述的套箱施工系统，其特征在于：所述套箱施工系统还包括搭设于所述套箱顶部的施工作业平台，所述施工作业平台支撑于所述箱体和桩基导向套筒的顶端。

6.权利要求1-5任一项所述的套箱施工系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

将所述套箱沉放至已挖好的水下基槽上，在所述套箱周围打设所述临时支撑桩；

调整所述套箱的浮力使其上浮至底板脱离基槽，将所述第一调位件和第二调位件分别连接至所述箱体和临时支撑桩之间，并分别利用所述第一调位件和第二调位件调整所述套箱的水平位置和竖直位置，所述套箱调整到位后，将所述临时支撑桩上的连接板焊接于所述箱体外壁；

以所述桩基导向套筒为桩基的定位导向，在所述桩基导向套筒和桩位孔内进行桩基施工，并对所述桩位孔和桩基之间进行止水，止水后拆除所述桩基导向套筒，并将桩基上部多余部分凿去；

在所述套箱中进行水下基础施工，水下基础施工完成后拆除套箱。