CN114277821A - 一种无封底套箱系统及其安装方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种无封底套箱系统及其安装方法,其技术方案要点是无封底套箱系统包括套箱底板、套箱侧板、下放装置、围囹机构和内支撑机构，所述套箱底板包括多块相互拼接的预制板，所述预制板由混凝土制成，所述预制板内设有预埋锚桩，所述预埋锚桩上设有锚固牛腿，所述下放装置用于安装在钢护筒的顶部并对套箱底板进行提吊。采用多块预制板进行拼接，并在预制板内设置预埋锚桩，预埋锚桩借助锚固牛腿与钢护筒连接，无需通过封底混凝土与钢护筒进行固定，仅需要通过填充少量的封堵材料，即完成套箱底板的施工，大大减少了水下的施工过程，施工工期短，提高了施工效率，也减少了混凝土的泄漏。

Description

一种无封底套箱系统及其安装方法

技术领域

本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其涉及一种无封底套箱系统及其安装方法。

背景技术

水中桥梁的高桩承台是指承台底面高出河床顶面的承台，由于承台施工过程中，施工荷载无法直接落于河床上，常采用有底套箱施工工艺施工。有底套箱在施工套箱底板时，需要在水下浇筑封底混凝土并等强。有底钢套箱水下封底混凝土方量较大，导致钢套箱的吊重体系承载大，且封底混凝土在水下浇筑，水下浇筑可视度差，混凝土浇筑质量、浇筑平整度和浇筑偏载较难控制；封底混凝土等强时间长达5-7天，影响承台施工工期，降低套箱周转使用效率。而且大方量封底混凝土的浇筑容易泄漏，造成水体污染。

发明内容

本发明的首要目的旨在提供一种可提高施工效率的无封底套箱系统。

本发明的另一目的旨在提供一种上述无封底套箱系统的安装方法。

为了实现上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种无封底套箱系统，包括套箱底板、套箱侧板、下放装置、围囹机构和内支撑机构，所述套箱底板包括多块相互拼接的预制板，所述预制板由混凝土制成，所述预制板上开设有可供钢护筒穿过的避让孔，所述预制板内靠近所述避让孔处设有预埋锚桩，所述预埋锚桩上设有锚固牛腿，所述锚固牛腿用于与钢护筒连接固定，所述套箱侧板连接于套箱底板上，所述套箱侧板设有多块并共同围合形成框形结构，所述下放装置用于安装在钢护筒的顶部并对套箱底板进行提吊，所述围囹机构绕设于多块套箱侧板的外周，所述内支撑机构设置于两个套箱侧板之间并与套箱侧板内侧连接。

进一步设置：所述预制板设有四块，所述套箱底板还包括现浇板，相邻两块所述预制板之间浇筑混凝土形成所述现浇板，所述现浇板呈十字型分布，四块所述预制板相对所述现浇板的中心呈中心对称分布。

进一步设置：所述套箱底板还包括间隙底模板，所述间隙底模板安装于所述避让孔下方且所述间隙底模板呈环状，所述间隙底模板的内径小于所述避让孔的内径，所述间隙底模板用于承托封堵材料使钢护筒和预制板之间形成密封结构。

进一步设置：所述间隙底模板包括托底环板，所述托底环板沿其周向分割形成至少两段托底条，相邻两段所述托底条之间借助紧固件连接固定。

进一步设置：所述托底条的端部弯折设有连接部，相邻两个所述托底条的连接部相互贴合并借助紧固件连接固定。

进一步设置：所述托底条上垂直连接有加劲板，所述加劲板沿托底条的长度延伸方向延伸至托底条的两端。

进一步设置：所述间隙底模板还包括吊杆，每个所述托底条上连接有至少一根所述吊杆，所述吊杆用于与钢护筒连接固定。

进一步设置：所述内支撑机构包括支撑杆，所述支撑杆连接于相对的两个套箱侧板之间。

进一步设置：所述下放装置包括千斤顶和提拉杆，所述提拉杆的顶部与千斤顶连接，底部与套箱底板连接，所述千斤顶用于驱动提拉杆升降从而对套箱底板进行升降调节。

本发明还提供了一种无封底套箱系统的安装方法，包括以下步骤：

借助钢护筒搭建套箱拼装平台；

在套箱拼装平台上组拼预制板并在相邻预制板之间浇筑湿接缝形成套箱底板；

在套箱底板上依次拼装套箱侧板、围囹机构和内支撑机构；

在钢护筒顶部安装下放装置并与套箱底板相连；

拆除套箱拼装平台；

借助下放装置将套箱整体下放至预设位置；

在套箱底板和钢护筒之间安装间隙底模板并填充封堵材料；

将套箱内部水抽干；

在预埋锚桩和钢护筒之间焊接锚固牛腿使套箱与钢护筒锚固。

相比现有技术，本发明的方案具有以下优点：

1.本发明涉及的无封底套箱系统中，采用多块预制板进行拼接，并在预制板内设置预埋锚桩，预埋锚桩借助锚固牛腿与钢护筒连接，无需通过封底混凝土与钢护筒进行固定，仅需要通过填充少量的封堵材料，即完成套箱底板的施工，大大减少了水下的施工过程，施工工期短，提高了施工效率，也减少了混凝土的泄漏。

2.本发明涉及的无封底套箱系统的安装方法中，通过采用预制板拼装的方式，并借助预埋锚桩和锚固牛腿对预制板进行锚固，取代了现有采用封底混凝土进行封底的方法，大大提升了施工的效率，减少了混凝土的泄漏。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本发明的一种实施例中无封底套箱系统在套箱底板下放状态下的结构示意图；

图2为本发明的一种实施例中无封底套箱系统在套箱底板锚固状态下的结构示意图；

图3为本发明的一种实施例中预埋锚桩和锚固牛腿连接结构示意图；

图4为本发明的一种实施例中套箱底板的结构示意图；

图5为本发明的一种实施例中无封底套箱系统在安装间隙底模板后的结构示意图；

图6为本发明的一种实施例中间隙底模板的结构示意图；

图7为本发明的一种实施例中间隙底模板的连接部的结构示意图；

图8为本发明的一种实施例中间隙底模板的截面示意图。

图中，1、套箱底板；11、预制板；111、避让孔；112、预埋锚桩；113、锚固牛腿；12、现浇板；13、间隙底模板；131、托底环板；1311、托底条；13111、连接部；1312、加劲板；132、吊杆；133、螺纹紧固件；2、套箱侧板；3、下放装置；31、千斤顶；32、提拉杆；4、围囹机构；5、内支撑机构；6、钢护筒；7、拼装平台。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

如图1至图4所示，本发明提供了一种无封底套箱系统，包括套箱底板1、套箱侧板2、下放装置3、围囹机构4和内支撑机构5，所述套箱底板1包括多块相互拼接的预制板11，所述预制板11由混凝土制成，所述预制板11内靠近所述避让孔111处设有预埋锚桩112，所述预埋锚桩112上设有锚固牛腿113，所述锚固牛腿113用于与钢护筒6连接固定，所述套箱侧板2连接于套箱底板1上，所述套箱侧板2设有多块并共同围合形成框形结构，所述下放装置3用于安装在钢护筒6的顶部并对套箱底板1进行提吊，所述围囹机构4绕设于多块套箱侧板2的外周，所述内支撑机构5设置于两个套箱侧板2之间并与套箱侧板2内侧连接。

采用多块预制板11进行拼接，并在预制板11内设置预埋锚桩112，预埋锚桩112借助锚固牛腿113与钢护筒6连接，无需通过封底混凝土与钢护筒6进行固定，仅需要通过填充少量的封堵材料，即完成套箱底板1的施工，大大减少了水下的施工过程，施工工期短，提高了施工效率，也减少了混凝土的泄漏。

进一步地，所述预制板11设有四块，四块预制板11的大小形状相同，均大致呈矩形。所述套箱底板1还包括现浇板12，相邻两块所述预制板11之间浇筑混凝土形成所述现浇板12。在本实施例中，四个预制板11呈2*2的矩阵分布，所述现浇板12呈十字型分布，四块所述预制板11相对所述现浇板12的中心呈中心对称分布。

通过采用预制板11和现浇板12的组合结构，根据现有钢护筒6的排列情况以及相邻钢护筒6之间的间距，可浇筑不同大小的现浇板12，适用于不同大小尺寸规格的套箱底板1的需求。

进一步地，所述预埋锚桩112的底端嵌设于预制板11内并与预制板11锚固，所述预埋锚桩112的顶端伸出至预制板11的顶面上方，所述锚固牛腿113与所述预埋锚桩112的顶端焊接且锚固牛腿113的底部贴合于预制板11的顶面。在本实施例中，所述预埋锚桩112采用工字钢，锚固牛腿113采用钢板焊接而成。

结合图5至图8所示，进一步地，所述套箱底板1还包括间隙底模板13，所述间隙底模板13安装于所述避让孔111下方且所述间隙底模板13呈环状，所述间隙底模板13的内径小于所述避让孔111的内径，所述间隙底模板13用于承托封堵材料使钢护筒6和预制板11之间形成密封结构。

通过在预制板11的下方安装间隙底模板13，间隙底模板13可用来遮挡预制板11和钢护筒6之间的间隙，用来承托封堵材料，使套箱底板1上方和下方形成完全防水密封的结构。

优选地，所述间隙底模板13包括托底环板131，所述托底环板131沿其周向分割形成至少两段托底条1311，相邻两段所述托底条1311之间借助紧固件连接固定。在本实施例中，所述托底环板131由三段托底条1311首尾拼接而成，三段托底条1311的长度相同，且三段托底条1311的结构完全相同，在生产时可以批量加工成型。在本实施例中，所述托底条1311呈薄片状，采用10mm厚钢板制成。

进一步地，所述托底条1311的端部弯折设有连接部13111，所述连接部13111为薄片状，所述连接部13111呈90°弯折，即所述连接部13111垂直于所述托底环板131所在平面，相邻两个所述托底条1311的连接部13111相互贴合并借助紧固件连接固定。在本实施例中，所述连接部13111上开设有安装孔，所述紧固件为螺纹紧固件133，具体包括螺栓和螺母，螺栓可穿过安装孔后与螺母进行螺纹配合，将相邻两个托底条1311连接固定。

进一步地，所述连接部13111上设有至少两个所述安装孔，在本实施例中，所述连接部13111上设有两个所述安装孔，且两个安装孔沿连接部13111的长度方向分布，即沿托底条1311的宽度方向进行分布，每个安装孔内均安装有螺纹紧固件133。在其他实施例中，也可以设置三个以上的安装孔。通过在连接部13111上设置多个安装孔，提高相邻两个托底条1311的连接强度，防止托底条1311发生松动。

进一步地，所述托底条1311上垂直连接有加劲板1312，所述加劲板1312沿托底条1311的长度延伸方向延伸至托底条1311的两端。在本实施例中，所述加劲板1312高度为10cm，厚度为10mm。优选地，所述加劲板1312连接于托底条1311靠近连接部13111的一侧，所述加劲板1312的两端与所述连接部13111连接。通过在托底条1311的一侧设置加劲板1312，加劲板1312提升了间隙底模板13的结构强度，使间隙底模板13在承受封堵材料的重力时不易发生折弯，确保套箱底板1底部的密封性。

在本实施例中，所述加劲板1312沿托底环板131宽度方向的中心线分布，三个托底条1311上的加劲板1312围合形成圆环形结构。进一步地，所述吊杆132与托底条1311的连接位置位于加劲板1312靠近托底环板131中心的一侧。由于间隙底模板13的内圈靠近钢护筒6外壁，与钢护筒6连接形成封堵结构，间隙底模板13的外圈局部与套箱底板1贴合，因此间隙底模板13内圈部分需要承受更多重量，通过将吊杆132连接于托底条1311靠近其内圈的位置，能够较大程度地提升托底条1311的承重能力，确保间隙底模板13的稳定性。而且，这样设置也可使吊杆132更靠近钢护筒6，在吊杆132与钢护筒6进行焊接时更加方便。

进一步地，每个所述托底条1311上沿托底环板131的周向间隔地连接有至少两根所述吊杆132。优选地，所述吊杆132采用螺纹钢。在本实施例中，每个托底条1311上连接有两根吊杆132，即共设置有两根吊杆132，且两根吊杆132呈等距间隔分布。

在本实施例中，所述吊杆132与托底条1311穿孔塞焊连接。即在托底条1311在预先开孔，开孔直径为23mm，再将吊杆132穿过托底条1311上的孔后焊接固定，此加工方式能够提高吊杆132与托底条1311的连接稳定性，且成型难度较低。

进一步地，所述内支撑机构5包括支撑杆，所述支撑杆连接于相对的两个套箱侧板2之间。支撑杆可设置多根，且多根支撑杆可位于同一平面或不同平面。通过设置支撑杆，支撑杆连接于相对的两个套箱侧板2之间，使套箱侧板2连接形成整体，而且支撑杆安装在套箱侧板2的内侧，从内侧为套箱侧板2提供支撑，防止套箱侧板2向内发生倾倒，提高了套箱的结构稳定性。

进一步地，所述下放装置3包括千斤顶31和提拉杆32，所述提拉杆32的顶部与千斤顶31连接，底部与套箱底板1连接，所述千斤顶31用于驱动提拉杆32升降从而对套箱底板1进行升降调节。优选地，所述提拉杆32采用精轧螺纹钢。利用千斤顶31的驱动力，通过提拉杆32对套箱底板1进行升降调节，使套箱底板1能够精确稳定地下放至设计位置处。

本发明还提供了一种无封底套箱系统的安装方法，包括以下步骤：

借助钢护筒6搭建套箱拼装平台7；

在套箱拼装平台7上组拼预制板11并在相邻预制板11之间浇筑湿接缝形成套箱底板1；

在套箱底板1上依次拼装套箱侧板2、围囹机构4和内支撑机构5；

在钢护筒6顶部安装下放装置3并与套箱底板1相连；

拆除套箱拼装平台7；

借助下放装置3将套箱整体下放至预设位置；

在套箱底板1和钢护筒6之间安装间隙底模板13并填充封堵材料；

将套箱内部水抽干；

在预埋锚桩112和钢护筒6之间焊接锚固牛腿113使套箱与钢护筒6锚固。

进一步地，在套箱拼装平台7上组拼预制板11的步骤之间，还包括以下步骤：

将间隙底模板13中三个托底条1311之间的紧固件放松，通过吊杆132下放间隙底模板13至套箱底板1预设安装位置下方30cm处，将吊杆132与露出于水面以上的钢护筒6部分点焊固定。

进一步地，在套箱底板1和钢护筒6之间安装间隙底模板13并填充封堵材料的步骤中，包括以下步骤：

将吊杆132上提30cm，将间隙底模板13与套箱底板1底面密贴，再将吊杆132与钢护筒6双面满焊连接，并将三个托底条1311之间的紧固件拧紧，土工织物封堵于间隙底模板13与钢护筒6之间，在间隙底模板13上方填充砂浆完成封堵。

在本实施例中，所述封堵材料采用复合砂浆，在砂浆中加入适量的灌浆料，形成一种流动性强离散型好的复合砂浆，砂浆的流动性达到200mm以上，水下24小时强度达到35MPa。

在填充封堵材料的过程中，采用钢导管下放至套箱底板1与钢护筒6之间的间隙内，钢导管的直径为10cm，为保证复合砂浆能够顺利下放至间隙内且不易离散，将导管伸入间隙内15-20cm。

进一步地，在将套箱内部水抽干后，包括以下步骤：

保留套箱底板1上方25cm的吊杆132不切除，将外露于套箱底板1上方的吊杆132与钢护筒6焊接。

进一步地，在将套箱内部水抽干的步骤中，选择在低潮水位时将套箱内的水抽干，并使套箱的受力状态满足一下条件：

套箱浮力＜套箱自重+封堵砂浆与钢护筒6的粘聚力。

在本实施例中，砂浆的浇筑时间为36小时，而现有封底混凝土的等强时间长达5-7天，相比于现有的施工工艺，大大缩短了施工工期。

进一步地，在预埋锚桩112和钢护筒6之间焊接锚固牛腿113使套箱与钢护筒6锚固的步骤之后，还包括以下步骤：浇筑调平层砂浆至承台底面。

此时套箱的受力状态满足以下条件：

封堵砂浆与钢护筒6的粘聚力+锚固牛腿113与钢护筒6的锚固力+套箱浮力＞套箱自重+承台混凝土荷载。

在满足上述条件的情况下，可以保证承台混凝土建筑阶段套箱不会出现下滑的情况。

综上所述，本发明的方案具有以下优点：

1.本发明涉及的无封底套箱系统中，采用多块预制板进行拼接，并在预制板内设置预埋锚桩，预埋锚桩借助锚固牛腿与钢护筒连接，无需通过封底混凝土与钢护筒进行固定，仅需要通过填充少量的封堵材料，即完成套箱底板的施工，仅需要等强高亮度砂浆36小时，大大减少了水下的施工过程，施工工期短，提高了施工效率，也减少了混凝土的泄漏。

2.本发明涉及的无封底套箱系统的安装方法中，套箱底板的预制板采用混凝土结构，减少了钢材的用量，套箱底板结构不回收，避免水下回收的安全风险。

以上所述仅是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种无封底套箱系统，其特征是：包括套箱底板、套箱侧板、下放装置、围囹机构和内支撑机构，所述套箱底板包括多块相互拼接的预制板，所述预制板由混凝土制成，所述预制板上开设有可供钢护筒穿过的避让孔，所述预制板内靠近所述避让孔处设有预埋锚桩，所述预埋锚桩上设有锚固牛腿，所述锚固牛腿用于与钢护筒连接固定，所述套箱侧板连接于套箱底板上，所述套箱侧板设有多块并共同围合形成框形结构，所述下放装置用于安装在钢护筒的顶部并对套箱底板进行提吊，所述围囹机构绕设于多块套箱侧板的外周，所述内支撑机构设置于两个套箱侧板之间并与套箱侧板内侧连接。

2.根据权利要求1所述的无封底套箱系统，其特征是：所述预制板设有四块，所述套箱底板还包括现浇板，相邻两块所述预制板之间浇筑混凝土形成所述现浇板，所述现浇板呈十字型分布，四块所述预制板相对所述现浇板的中心呈中心对称分布。

3.根据权利要求1所述的无封底套箱系统，其特征是：所述套箱底板还包括间隙底模板，所述间隙底模板安装于所述避让孔下方且所述间隙底模板呈环状，所述间隙底模板的内径小于所述避让孔的内径，所述间隙底模板用于承托封堵材料使钢护筒和预制板之间形成密封结构。

4.根据权利要求3所述的无封底套箱系统，其特征是：所述间隙底模板包括托底环板，所述托底环板沿其周向分割形成至少两段托底条，相邻两段所述托底条之间借助紧固件连接固定。

5.根据权利要求4所述的无封底套箱系统，其特征是：所述托底条的端部弯折设有连接部，相邻两个所述托底条的连接部相互贴合并借助紧固件连接固定。

6.根据权利要求4所述的无封底套箱系统，其特征是：所述托底条上垂直连接有加劲板，所述加劲板沿托底条的长度延伸方向延伸至托底条的两端。

7.根据权利要求4所述的无封底套箱系统，其特征是：所述间隙底模板还包括吊杆，每个所述托底条上连接有至少一根所述吊杆，所述吊杆用于与钢护筒连接固定。

8.根据权利要求1所述的无封底套箱系统，其特征是：所述内支撑机构包括支撑杆，所述支撑杆连接于相对的两个套箱侧板之间。

9.根据权利要求1所述的无封底套箱系统，其特征是：所述下放装置包括千斤顶和提拉杆，所述提拉杆的顶部与千斤顶连接，底部与套箱底板连接，所述千斤顶用于驱动提拉杆升降从而对套箱底板进行升降调节。

10.如权利要求1至9任意一项所述的无封底套箱系统的安装方法，其特征是：包括以下步骤：

借助钢护筒搭建套箱拼装平台；

在套箱拼装平台上组拼预制板并在相邻预制板之间浇筑湿接缝形成套箱底板；

在套箱底板上依次拼装套箱侧板、围囹机构和内支撑机构；

在钢护筒顶部安装下放装置并与套箱底板相连；

拆除套箱拼装平台；

借助下放装置将套箱整体下放至预设位置；

在套箱底板和钢护筒之间安装间隙底模板并填充封堵材料；

将套箱内部水抽干；

在预埋锚桩和钢护筒之间焊接锚固牛腿使套箱与钢护筒锚固。

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