CN110331701A - 一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构及其施工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，包括复合地基、水闸闸室底板、闸门、预制钢壳沉箱、下游消力池、水闸启闭室、上游消力池和回填压重箱体；本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构在软土地基上采用了整体预制钢壳沉箱作为外模板预制水闸闸室，将闸室坐落于复合桩基础上，共同形成闸室结构，闸室上下游的水平力等荷载由闸室结构承担而达到结构安全稳定、可靠的作用，又能达到高效、节能、绿色、环保的目的；且本发明具有无围堰水上施工、施工快、资源浪费少、高效、节能、绿色环保、经济等特点，适用于软土地基上无法采用围堰或基坑围护等干施工条件、工期紧等地方，应用前景广阔。

Description

一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构及其施工方法
技术领域
本发明涉及软土地基技术领域，特别是一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构及其施工方法。
背景技术
水闸是指修建在河道、渠道等上利用闸门控制流量和调节水位的低水头水工建筑物。关闭闸门可以拦洪、挡潮或抬高上游水位，以满足灌溉、发电、航运、水产、环保、工业和生活用水等需要；开启闸门，可以宣泄洪水、涝水、弃水或废水，也可对下游河道或渠道供水。其结构一般由闸室、上下游消力池、上下游海漫段、上下游防冲槽组成。
随着国家经济的不断发展，人们的生活水平不断的提高，人们对自身所居住的环境提出了更高的要求，尤其是更加向往碧海蓝天，随之在海边建设度假区、建设蓝色港湾等项目也越来越多，也经常性的要在防波大堤建设具有排洪、挡潮等功能的水闸。按传统建设水闸的经验，若为软土地基基础，一般采用水上大围堰对水闸进行干施工，或采用水上深基坑围护进行水闸干施工，采用上述两种施工方法不仅需要创造水闸干施工条件，而且现场需要大量的模板，作业量大且工期较长，建筑材料浪费也很多。目前，在软土地基上建设水闸尚未有一种既不需要围堰或围护能直接水上施工水闸，又能达到高效、节能、绿色、环保的结构。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构及其施工方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，包括复合地基、水闸闸室底板、闸门、预制钢壳沉箱、下游消力池、水闸启闭室、上游消力池和回填压重箱体；所述复合地基包括扩大头预制桩、水下混凝土和注浆基床；所述扩大头预制桩的顶部设置有水下混凝土，水下混凝土的顶面设置有注浆基床；所述注浆基床的顶面设置有预制钢壳沉箱，预制钢壳沉箱内的底部设置有水闸闸室底板，水闸闸室底板上设置有闸门；所述闸门的两端均设置有水闸启闭室，每个水闸启闭室的一侧均设置有回填压重箱体；所述预制钢壳沉箱的上游侧设置有上游消力池，预制钢壳沉箱的下游侧设置有下游消力池。
优选地，所述预制钢壳沉箱包括钢壳沉箱侧板、钢壳沉箱底板和钢壳沉箱立板；所述钢壳沉箱底板的横向上设置有四个钢壳沉箱侧板，钢壳沉箱底板的纵向上设置有两个钢壳沉箱立板。
优选地，所述预制钢壳沉箱的四周均设置有水下混凝土盖板，水下混凝土盖板位于注浆基床上。
优选地，所述水下混凝土的四周均设置有袋装碎石。
优选地，所述扩大头预制桩的四周均设置有旋喷桩止水帷幕。
优选地，所述预制钢壳沉箱的两端设置有回填料。
优选地，所述回填压重箱体内填充有回填料。
一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据水闸的现行规范进行闸室稳定计算，确定闸室的长度、宽度和回填压重箱体宽度；
步骤二：根据现行的地基处理规范进行复合地基承载力、沉降等计算，确定扩大头预制桩的桩型、桩长和水下混凝土的厚度；
步骤三：根据水闸的现行规范对防渗等计算，确定旋喷桩止水帷幕的长度；
步骤四：根据现行规范对预制钢壳沉箱进行吃水、干舷高度浮游稳定和强度计算，确定预制钢壳沉箱的底板、侧板、立板板厚；
步骤五：在工厂或现场对预制钢壳沉箱进行预制，包括闸室结构的钢筋绑扎；
步骤六：土方开挖施工形成边坡线后，对扩大头预制桩进行施工；
步骤七：在扩大头预制桩的四周，施工设置有防漏的袋装碎石；
步骤八：当袋装碎石施工完成后，对扩大头预制桩的顶部进行水下混凝土的施工；
步骤九：在水下混凝土的顶面完成对注浆基床的施工；
步骤十：浮运预制钢壳沉箱安放至复合地基上，浇筑水闸闸室混凝土；
步骤十一：预制钢壳沉箱的四周施工安放水下混凝土盖板后，在水下混凝土的顶面进行注浆基床的注浆；
步骤十二：在扩大头预制桩的四周施工旋喷桩止水帷幕；
步骤十三：在预制钢壳沉箱的两端施工回填料，回填压重箱体内施工回填料；
步骤十四：局部拆除水下混凝土盖板和复合基础，在预制钢壳沉箱的上游侧施工上游消力池，预制钢壳沉箱的下游侧施工下游消力池；
步骤十五：在预制钢壳沉箱的底部施工水闸闸室底板，并对闸门和闸室启闭室内进行设备安装；
步骤十六：割除闸室空间范围内的钢壳沉箱立板，即可完成水闸闸室结构的施工。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构在软土地基上采用了整体预制钢壳沉箱作为外模板预制水闸闸室，将闸室坐落于复合桩基础上，共同形成闸室结构，闸室上下游的水平力等荷载由闸室结构承担而达到结构安全稳定、可靠的作用，又能达到高效、节能、绿色、环保的目的。
(2)本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构具有无围堰水上施工、施工快、资源浪费少、高效、节能、绿色环保、经济等特点，适用于软土地基上无法采用围堰或基坑围护等干施工条件、工期紧等地方，应用前景广阔。
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他的附图。
图1为本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的结构示意图。
图2为本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的俯视图。
图3为本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的剖视图。
图4为本发明中预制钢壳沉箱的结构示意图。
图5为本发明中预制钢壳沉箱的剖视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1、图2和图3所示，一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，包括复合地基、水闸闸室底板1、闸门2、预制钢壳沉箱3、下游消力池4、水闸启闭室5、上游消力池6和回填压重箱体7；所述复合地基包括扩大头预制桩15、水下混凝土14和注浆基床13；所述扩大头预制桩15的顶部设置有水下混凝土14，水下混凝土14的顶面设置有注浆基床13；所述注浆基床13的顶面设置有预制钢壳沉箱3，预制钢壳沉箱3内的底部设置有水闸闸室底板1，水闸闸室底板1上设置有闸门2；所述闸门2的两端均设置有水闸启闭室5，每个水闸启闭室5的一侧均设置有回填压重箱体7；所述预制钢壳沉箱3的上游侧设置有上游消力池6，预制钢壳沉箱3的下游侧设置有下游消力池4；所述预制钢壳沉箱3的四周均设置有水下混凝土盖板10，水下混凝土盖板10位于注浆基床13上；所述水下混凝土14的四周均设置有袋装碎石11；所述扩大头预制桩15的四周均设置有旋喷桩止水帷幕16；所述预制钢壳沉箱3的两端设置有回填料12；所述回填压重箱体7内填充有回填料。
如图4和图5所示，所述预制钢壳沉箱3包括钢壳沉箱侧板17、钢壳沉箱底板18和钢壳沉箱立板19；所述钢壳沉箱底板18的横向上设置有四个钢壳沉箱侧板17，钢壳沉箱侧板17与水流方向一致；所示钢壳沉箱底板18的纵向上设置有两个钢壳沉箱立板19，钢壳沉箱立板19与水流方向垂直。
一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的施工方法，包括以下步骤：
步骤一：根据水闸的现行规范进行闸室稳定计算，确定闸室的长度、宽度和回填压重箱体7宽度；
步骤二：根据现行的地基处理规范进行复合地基承载力、沉降等计算，确定扩大头预制桩15的桩型、桩长和水下混凝土14的厚度；
步骤三：根据水闸的现行规范对防渗等计算，确定旋喷桩止水帷幕16的长度；
步骤四：根据现行规范对预制钢壳沉箱3进行吃水、干舷高度浮游稳定和强度计算，确定预制钢壳沉箱3的底板、侧板、立板板厚；
步骤五：在工厂或现场对预制钢壳沉箱3进行预制，包括闸室结构的钢筋绑扎；
步骤六：土方开挖施工形成边坡线后，对扩大头预制桩15进行施工；
步骤七：在扩大头预制桩15的四周，施工设置有防漏的袋装碎石11；
步骤八：当袋装碎石11施工完成后，对扩大头预制桩15的顶部进行水下混凝土14的施工；
步骤九：在水下混凝土14的顶面完成对注浆基床13的施工；
步骤十：浮运预制钢壳沉箱3安放至复合地基上，浇筑水闸闸室混凝土；
步骤十一：预制钢壳沉箱3的四周施工安放水下混凝土盖板10后，在水下混凝土14的顶面进行注浆基床13的注浆；
步骤十二：在扩大头预制桩15的四周施工旋喷桩止水帷幕16；
步骤十三：在预制钢壳沉箱3的两端施工回填料12，回填压重箱体7内施工回填料；
步骤十四：局部拆除水下混凝土盖板10和复合基础，在预制钢壳沉箱3的上游侧施工上游消力池6，预制钢壳沉箱3的下游侧施工下游消力池4；上游设计水位8高于下游设计水位9；
步骤十五：在预制钢壳沉箱3的底部施工水闸闸室底板1，并对闸门2和闸室启闭室5内进行设备安装；
步骤十六：割除闸室空间范围内的钢壳沉箱立板19，即可完成水闸闸室结构的施工。
综上所述，本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构在软土地基上采用了整体预制钢壳沉箱作为外模板预制水闸闸室，将闸室坐落于复合桩基础上，共同形成闸室结构，闸室上下游的水平力等荷载由闸室结构承担而达到结构安全稳定、可靠的作用，又能达到高效、节能、绿色、环保的目的；本发明软土地基上的整体预制型水闸闸室结构具有无围堰水上施工、施工快、资源浪费少、高效、节能、绿色环保、经济等特点，适用于软土地基上无法采用围堰或基坑围护等干施工条件、工期紧等地方，应用前景广阔。

Claims (8)

1.一种软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，包括复合地基、水闸闸室底板(1)、闸门(2)、预制钢壳沉箱(3)、下游消力池(4)、水闸启闭室(5)、上游消力池(6)和回填压重箱体(7)；所述复合地基包括扩大头预制桩(15)、水下混凝土(14)和注浆基床(13)；所述扩大头预制桩(15)的顶部设置有水下混凝土(14)，水下混凝土(14)的顶面设置有注浆基床(13)；所述注浆基床(13)的顶面设置有预制钢壳沉箱(3)，预制钢壳沉箱(3)内的底部设置有水闸闸室底板(1)，水闸闸室底板(1)上设置有闸门(2)；所述闸门(2)的两端均设置有水闸启闭室(5)，每个水闸启闭室(5)的一侧均设置有回填压重箱体(7)；所述预制钢壳沉箱(3)的上游侧设置有上游消力池(6)，预制钢壳沉箱(3)的下游侧设置有下游消力池(4)。
2.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述预制钢壳沉箱(3)包括钢壳沉箱侧板(17)、钢壳沉箱底板(18)和钢壳沉箱立板(19)；所述钢壳沉箱底板(18)的横向上设置有四个钢壳沉箱侧板(17)，钢壳沉箱底板(18)的纵向上设置有两个钢壳沉箱立板(19)。
3.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述预制钢壳沉箱(3)的四周均设置有水下混凝土盖板(10)，水下混凝土盖板(10)位于注浆基床(13)上。
4.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述水下混凝土(14)的四周均设置有袋装碎石(11)。
5.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述扩大头预制桩(15)的四周均设置有旋喷桩止水帷幕(16)。
6.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述预制钢壳沉箱(3)的两端设置有回填料(12)。
7.根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构，其特征在于，所述回填压重箱体(7)内填充有回填料。
8.一种根据权利要求1所述的软土地基上的整体预制型水闸闸室结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：根据水闸的现行规范进行闸室稳定计算，确定闸室的长度、宽度和回填压重箱体(7)宽度；
步骤二：根据现行的地基处理规范进行复合地基承载力、沉降等计算，确定扩大头预制桩(15)的桩型、桩长和水下混凝土(14)的厚度；
步骤三：根据水闸的现行规范对防渗等计算，确定旋喷桩止水帷幕(16)的长度；
步骤四：根据现行规范对预制钢壳沉箱(3)进行吃水、干舷高度浮游稳定和强度计算，确定预制钢壳沉箱(3)的底板、侧板、立板板厚；
步骤五：在工厂或现场对预制钢壳沉箱(3)进行预制，包括闸室结构的钢筋绑扎；
步骤六：土方开挖施工形成边坡线后，对扩大头预制桩(15)进行施工；
步骤七：在扩大头预制桩(15)的四周，施工设置有防漏的袋装碎石(11)；
步骤八：当袋装碎石(11)施工完成后，对扩大头预制桩(15)的顶部进行水下混凝土(14)的施工；
步骤九：在水下混凝土(14)的顶面完成对注浆基床(13)的施工；
步骤十：浮运预制钢壳沉箱(3)安放至复合地基上，浇筑水闸闸室混凝土；
步骤十一：预制钢壳沉箱(3)的四周施工安放水下混凝土盖板(10)后，在水下混凝土(14)的顶面进行注浆基床(13)的注浆；
步骤十二：在扩大头预制桩(15)的四周施工旋喷桩止水帷幕(16)；
步骤十三：在预制钢壳沉箱(3)的两端施工回填料(12)，回填压重箱体(7)内施工回填料；
步骤十四：局部拆除水下混凝土盖板(10)和复合基础，在预制钢壳沉箱(3)的上游侧施工上游消力池(6)，预制钢壳沉箱(3)的下游侧施工下游消力池(4)。
步骤十五：在预制钢壳沉箱(3)的底部施工水闸闸室底板(1)，并对闸门(2)和闸室启闭室(5)内进行设备安装；
步骤十六：割除闸室空间范围内的钢壳沉箱立板(19)，即可完成水闸闸室结构的施工。
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