CN110453704A - 一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构及其施工方法，其用于在海上搭建陆地施工平台，包括，由多根竖向间隔设置的锁口钢管桩首尾相接形成环状的围堰结构，以及套设在围堰外围的平行钢丝索，其用于箍套在围堰外围对其内形成周向防护及应力支撑。本发明具有结构稳定，施工周期短、能够针对围堰在施工时自内至外产生的的应力防护的作用，可广泛应用于海上筑岛围堰施工技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及海上筑岛围堰施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构及其施工方法。
背景技术
海上架桥施工需要再海上建立地连墙施工基础，地连墙基础由于刚度高、埋深大、施工精度高、对复杂地层的适应性强等特点被广泛运用于国内外大型悬索桥锚碇基础建设中，而海中锚碇基础由于海上作业时间长、施工组织难度大、海底地质条件复杂等等一系列的问题，多选择为沉箱或沉井基础，因此对于大体积海中锚碇地下连续墙基础的建设只能采取筑岛施工的方法，现有技术中，对于大跨径海中悬索桥锚碇基础一般为重力式锚碇，其中包括浅埋式扩大基础、沉箱、沉井基础、桩基础、地下连续墙基础，施工难度大，且施工周期较长，并且在桩基础的施工中，将各桩之间固定连接，形成完全的刚性围堰，针对自围堰内部向外的应力没有良好的防护和解决办法。
发明内容
本发明的目的是提供一种结构稳定，施工周期短、能够针对围堰在施工时自内至外产生的的应力防护的大型海中锚碇施工组合式围堰结构及其施工方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其用于在海上搭建陆地施工平台，其包括，由多根竖向间隔设置的锁口钢管桩首尾相接形成环状的围堰结构，以及套设在围堰外围的平行钢丝索，其用于箍套在围堰外围对其内形成周向防护及应力支撑。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，所述锁口钢管桩均包括一竖直的钢圆筒以及沿其外侧壁长度方向对称固定设置一对C型锁扣，其中，一对C型锁扣的开口处朝向钢圆筒外侧方向；
若干工字型钢板桩，其均包括竖板以及垂直于其两端的一对侧板，所述一对侧板分别竖直插打在相邻两个所述锁口钢管桩相互靠近的两个C型锁扣内，实现工字型钢板桩与相邻两个锁口钢管桩的连接。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，所述平行钢丝索为多根，且其沿所述围堰的高度方向上下间隔箍设。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，所述平行钢丝索首尾通过锚索张拉机具进行连接固定。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，还包括张拉平台，其可拆卸设置在所述围堰的外侧壁上，用于在张拉平行钢丝索时的操作平台支撑。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，还包括，若干挂索平台，其均焊接固定在所述围堰的外侧壁上，且均匀支撑分布在每一圈平行钢丝索的底部。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，还包括，聚四氟乙烯滑板，其包括粘贴面和支撑面，所述粘贴面粘贴在所述锁口钢管桩外侧壁，所述支撑面紧贴平行钢丝索朝向所述围堰侧的侧壁上。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构，每一根所述锁口钢管桩的内壁都周向间隔设置一圈环形加劲板。
一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，在海上锚定预施工区域后，插打辅助钢管桩，圈定环形的施工范围；
S2，将步骤S1当中的预施工区域划分成四等份的施工分区，并完成第一施工分区的围堰结构施工；
S3，以步骤S2当中第一施工分区为基础施工点，同时按照顺、逆时针方向同时施工，直至围堰合拢；
S4，在步骤S3所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索，使其贴合箍设在围堰外围，形成向内的周向防护和应力支撑；
S5，在步骤S3当中的围堰内回填沙土直至设计标高完成海上陆地施工平台；
S6，在步骤S5当中的陆地施工平台上进行八字形地连墙的施工操作。
优选地，大型海中锚碇施工组合式围堰结构的施工方法，步骤S4中所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索的施工步骤包括：
SS1，在围堰的外侧壁周向搭建若干间隔的张拉平台；
SS2，利用步骤SS1中的张拉平台形成的支撑，在其上方位于围堰外侧壁上焊接固定若干挂索平台，且将若干挂索平台绕围堰的外侧壁周向设置成若干圈，每一圈所述挂索平台均位于同一水平切面，同时，在围堰的外侧壁上位于每一个挂索平台的承接位置范围内贴合设置聚四氟乙烯滑板；
SS3，将若干根平行钢丝索箍设在围堰外围，每一根平行钢丝索都位于步骤SS2当周位于同一水平切面上的挂索平台上，且将每一根平行钢丝索首尾相接的部分通过锚索张拉机具进行连接。
本发明至少包括以下有益效果：
1、结构稳定，采用锁口钢管桩的C-T型锁口形式，张拉形成半刚性围堰，通过张拉力来适应筑岛的回填土受力，该围堰结构的连接施工也更加灵活。
2、通过加固装置进一步限定了围堰结构的周向防护力，包括从围堰外围箍设多层上下间隔设置的平行钢丝索以及每个锁口钢管桩内都设置有环形加劲板等，以增强整体结构的坚固性。
3、在整个围堰的施工中，通过采用分区域自顺时针、逆时针同时施工的方式，大大节省了围堰合拢的时间。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的锚定施工组合式围堰结构图；
图2为本发明锁口钢管桩结构图；
图3为本发明工字型钢板桩与一对C型锁扣的连接结构图；
图4为本发明为局部锁口钢管桩的俯视图；
图5为本发明挂索平台、张拉平台与锁口钢管桩的位置关系结构图；
图6为本发明聚四氟乙烯滑板与锁口钢管桩外侧壁以及平行钢丝索的连接结构图；
图7为本发明实施例中插打锁口钢管桩的施工工序图；
图8为本发明实施例中插打锁口钢管桩的另一种施工工序图；
说明书附图标记说明：1、锁口钢管桩，2、工字型钢板，3、平行钢丝索，4、“8”字形地连墙，5、钢圆筒，6、C型锁扣，7、环形加劲板，8、锚索张拉机具，9、挂索平台，10、张拉平台，11、聚四氟乙烯滑板，201、竖板，202、侧板。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并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。
如图1-8所示，本发明提供一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其用于在海上搭建陆地施工平台，其包括，由多根竖向间隔设置的锁口钢管桩1首尾相接形成环状的围堰结构，以及套设在围堰外围的平行钢丝索3，其用于箍套在围堰外围对其内形成周向防护及应力支撑。
在上述技术方案中，先将多根锁口钢管桩1利用导向架逐一插打至海床深处，形成首尾相接的环状围堰结构，然后在围堰外围箍设平行钢丝索3，以形成由外到内的周向防护层。
如图3所示，在另一种技术方案中，所述锁口钢管桩1均包括一竖直的钢圆筒5以及沿其外侧壁长度方向对称固定设置一对C型锁扣6，其中，一对C型锁扣6的开口处朝向钢圆筒5外侧方向；
若干工字型钢板桩2，其均包括竖板201以及垂直于其两端的一对侧板202，所述一对侧板202分别竖直插打在相邻两个所述锁口钢管桩1相互靠近的两个C型锁扣6内，实现工字型钢板桩2与相邻两个锁口钢管桩1的连接。
在上述技术方案中，采用锁口钢管桩1的C-T型锁口形式，张拉形成半刚性围堰，通过张拉力来适应来自于围堰由内至外的回填土受力；
其中，锁口钢管桩1的截面尺寸和壁厚不宜过小，宜取直径2000～3000mm，壁厚18～27mm；
同时，围堰合拢阶段可以通过调整工字型板桩的宽度来适应施工过程中的累计误差，可操作性大，减小合拢难度
在另一种技术方案中，所述平行钢丝索3为多根，且其沿所述围堰的高度方向上下间隔箍设。
在上述技术方案中，设置多根平行钢丝索3于围堰外围以增强其围堰由内至外的张拉力，钢丝索的层间距宜为25～30cm，层数7～10层，根据围堰内回填高度和应力监测数据，间距、层数及张拉力可以适当调整，结构受力更合理；
平行钢丝索3应该进行防腐、防锈保护，避免长时间海洋环境下产生预应力损失和防护失效，可采用双PE套管。
如图4所示，在另一种技术方案中，所述平行钢丝索3首尾通过锚索张拉机具8进行连接固定。
在上述技术方案中，锚索张拉机具8能有效根据围堰内部的张拉力在一定范围内使平行钢丝索3向外扩张。
如图5所示，在另一种技术方案中，还包括张拉平台10，其可拆卸设置在所述围堰的外侧壁上，用于在张拉平行钢丝索3时的操作平台支撑。
如图5所示，在另一种技术方案中，还包括，若干挂索平台9，其均焊接固定在所述围堰的外侧壁上，且均匀支撑分布在每一圈平行钢丝索3的底部。
如图6所示，在另一种技术方案中，还包括，聚四氟乙烯滑板11，其包括粘贴面和支撑面，所述粘贴面粘贴在所述锁口钢管桩1外侧壁，所述支撑面紧贴平行钢丝索3朝向所述围堰侧的侧壁上。
在上述技术方案中，聚四氟乙烯滑板11主要起到局部固定平行钢丝索3于围堰外侧壁，避免摩擦力过大导致平行钢丝索3受力不均匀，同时加大接触面积，避免钢管桩上局部应力过大。
在另一种技术方案中，每一根所述锁口钢管桩1的内壁都周向间隔设置一圈环形加劲板7。
在上述技术方案中，为防止筑岛过程中回填土产生的巨大土压力和平行钢丝索3的张拉力使锁口钢管桩1产生局部变形和凹陷，锁口钢管桩1内应沿高度方向设置环形加劲板7，以增加局部刚度，在平行钢丝索3张拉区域进行加密，环形加劲板7的厚度宜为14～20mm。
一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构的施工方法，包括以下步骤：
S1，在海上锚定预施工区域后，插打辅助钢管桩，圈定环形的施工范围；
S2，如图7所示，将步骤S1当中的预施工区域划分成四等份的施工分区，并完成第一施工分区的围堰结构施工；
S3，以步骤S2当中第一施工分区为基础施工点，同时按照顺、逆时针方向同时施工，直至围堰合拢；
S4，在步骤S3所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索3，使其贴合箍设在围堰外围，形成向内的周向防护和应力支撑；
S5，在步骤S3当中的围堰内回填沙土直至设计标高完成海上陆地施工平台；
S6，在步骤S5当中的陆地施工平台上进行“8”字形地连墙4的施工操作。
在另一种技术方案中，步骤S4中所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索3的施工步骤包括：
SS1，在围堰的外侧壁周向搭建若干间隔的张拉平台10；
SS2，利用步骤SS1中的张拉平台10形成的支撑，在其上方位于围堰外侧壁上焊接固定若干挂索平台9，且将若干挂索平台9绕围堰的外侧壁周向设置成若干圈，每一圈所述挂索平台9均位于同一水平切面，同时，在围堰的外侧壁上位于每一个挂索平台9的承接位置范围内贴合设置聚四氟乙烯滑板11；
SS3，将若干根平行钢丝索3箍设在围堰外围，每一根平行钢丝索3都位于步骤SS2当周位于同一水平切面上的挂索平台9上，且将每一根平行钢丝索3首尾相接的部分通过锚索张拉机具8进行连接。
如图8所示，在另一种技术方案中，可同时以I区和III区为基础施工原点，按照顺逆时针进行插打锁口钢管桩1，直至围堰合拢。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其用于在海上搭建陆地施工平台，其特征在于，包括，由多根竖向间隔设置的锁口钢管桩首尾相接形成环状的围堰结构，以及套设在围堰外围的平行钢丝索，其用于箍套在围堰外围对其内形成周向防护及应力支撑。
2.根据权利要求1所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，所述锁口钢管桩均包括一竖直的钢圆筒以及沿其外侧壁长度方向对称固定设置一对C型锁扣，其中，一对C型锁扣的开口处朝向钢圆筒外侧方向；
若干工字型钢板桩，其均包括竖板以及垂直于其两端的一对侧板，所述一对侧板分别竖直插打在相邻两个所述锁口钢管桩相互靠近的两个C型锁扣内，实现工字型钢板桩与相邻两个锁口钢管桩的连接。
3.根据权利要求1所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，所述平行钢丝索为多根，且其沿所述围堰的高度方向上下间隔箍设。
4.根据权利要求1或3所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，所述平行钢丝索首尾通过锚索张拉机具进行连接固定。
5.根据权利要求1所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，还包括张拉平台，其可拆卸设置在所述围堰的外侧壁上，用于在张拉平行钢丝索时的操作平台支撑。
6.根据权利要求1所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，还包括，若干挂索平台，其均焊接固定在所述围堰的外侧壁上，且均匀支撑分布在每一圈平行钢丝索的底部。
7.根据权利要求1所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，还包括，聚四氟乙烯滑板，其包括粘贴面和支撑面，所述粘贴面粘贴在所述锁口钢管桩外侧壁，所述支撑面紧贴平行钢丝索朝向所述围堰侧的侧壁上。
8.根据权利要求1所述的一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构，其特征在于，每一根所述锁口钢管桩的内壁都周向间隔设置一圈环形加劲板。
9.一种大型海中锚碇施工组合式围堰结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，在海上锚定预施工区域后，插打辅助钢管桩，圈定环形的施工范围；
S2，将步骤S1当中的预施工区域划分成四等份的施工分区，并完成第一施工分区的围堰结构施工；
S3，以步骤S2当中第一施工分区为基础施工点，同时按照顺、逆时针方向同时施工，直至围堰合拢；
S4，在步骤S3所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索，使其贴合箍设在围堰外围，形成向内的周向防护和应力支撑；
S5，在步骤S3当中的围堰内回填沙土直至设计标高完成海上陆地施工平台；
S6，在步骤S5当中的陆地施工平台上进行八字形地连墙的施工操作。
10.根据权利要求9所述的大型海中锚碇施工组合式围堰结构的施工方法，其特征在于，步骤S4中所述的围堰外围张拉多根平行钢丝索的施工步骤包括：
SS1，在围堰的外侧壁周向搭建若干间隔的张拉平台；
SS2，利用步骤SS1中的张拉平台形成的支撑，在其上方位于围堰外侧壁上焊接固定若干挂索平台，且将若干挂索平台绕围堰的外侧壁周向设置成若干圈，每一圈所述挂索平台均位于同一水平切面，同时，在围堰的外侧壁上位于每一个挂索平台的承接位置范围内贴合设置聚四氟乙烯滑板；
SS3，将若干根平行钢丝索箍设在围堰外围，每一根平行钢丝索都位于步骤SS2当周位于同一水平切面上的挂索平台上，且将每一根平行钢丝索首尾相接的部分通过锚索张拉机具进行连接。
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