CN115324052A - 一种大直径混凝土圆筒下沉方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种大直径混凝土圆筒下沉方法，属于圆筒护岸施工技术领域，其包括如下步骤：将大直径混凝土圆筒吊至设计位置，其在自重作用下使底部刃脚插入设计位置处的软土地基中；将混凝土水箱吊放至大直径混凝土圆筒上并紧固连接，密封大直径混凝土圆筒顶部与混凝土水箱底部之间的缝隙；其中，混凝土水箱设有抽真空仓格和储水仓格，抽真空仓格的底部开设有抽吸孔；将抽真空设备连接至抽吸孔，并将注排水设备连接至储水仓格，通过抽真空设备抽出大直径混凝土圆筒内部空腔内的空气，同时通过注排水设备向储水仓格内注入压载水，以使大直径混凝土圆筒在负压作用以及压载水的重力作用下下沉。本发明通过负压使大直径混凝土圆筒下沉，施工方便快捷。

Description

一种大直径混凝土圆筒下沉方法

技术领域

本发明属于圆筒护岸施工技术领域，尤其涉及一种大直径混凝土圆筒下沉方法。

背景技术

大直径混凝土圆筒护岸结构是海上人工岛施工中应用的一种新型结构，具有施工快捷、工程化制造、对环境影响小等特点，是实现人工岛快速建造的关键技术，而且，相比于大直径钢圆筒护岸，采用大直径混凝土圆筒护岸，能够大幅节省钢材，降低施工成本，且耐久性好。然而，由于大直径混凝土圆筒直径比较大，一般在十几米到几十米之间，其重量远大于大直径钢圆筒，若采用传统振沉工艺，对振沉设备功率要求过大，难以满足施工作业要求，施工难度高，大大限制了大直径混凝土圆筒护岸结构的应用。因而，如何提供一种便于施工的大直径混凝土圆筒下沉方法，是当前急需解决的一项技术问题。

发明内容

针对现有大直径混凝土圆筒护岸施工中存在的上述问题，本发明提供了一种大直径混凝土圆筒下沉方法，通过负压使大直径混凝土圆筒下沉，无需大功率振沉设备，施工方便快捷，施工效率高。

本发明提供一种大直径混凝土圆筒下沉方法，包括如下步骤：

将预制完成的大直径混凝土圆筒吊至设计位置，大直径混凝土圆筒在自重作用下使其底部刃脚插入设计位置处的软土地基中；

将混凝土水箱吊放至大直径混凝土圆筒上，并使混凝土水箱的底部遮蔽大直径混凝土圆筒顶部的开口，将混凝土水箱紧固连接于大直径混凝土圆筒，并密封大直径混凝土圆筒顶部与混凝土水箱底部之间的缝隙；其中，混凝土水箱设有位于中部的抽真空仓格和环绕抽真空仓格外周的储水仓格，抽真空仓格的底部开设有抽吸孔，当混凝土水箱吊放至大直径混凝土圆筒上时，抽吸孔与大直径混凝土圆筒的内部空腔相连通；

将抽真空设备连接至抽吸孔，并将注排水设备连接至储水仓格，通过抽真空设备抽出大直径混凝土圆筒内部空腔内的空气，同时通过注排水设备向储水仓格内注入压载水，以使大直径混凝土圆筒在负压作用以及压载水的重力作用下下沉，直至大直径混凝土圆筒下沉至指定深度，关闭抽真空设备以停止抽气，并将混凝土水箱吊离。

在其中一些实施例中，大直径混凝土圆筒的顶部预留有沿周向分布的若干钢筋，通过钢筋将混凝土水箱紧固连接于大直径混凝土圆筒。

在其中一些实施例中，混凝土水箱的底部设有用于限制混凝土水箱在大直径混凝土圆筒上放置位置的限位挡圈，在吊放混凝土水箱时，使大直径混凝土圆筒的顶端限制于限位挡圈内。

在其中一些实施例中，大直径混凝土圆筒的顶面设有密封带，在将混凝土水箱紧固连接于大直径混凝土圆筒时，混凝土水箱压紧密封带，以密封大直径混凝土圆筒顶部与混凝土水箱底部之间的缝隙。

在其中一些实施例中，密封带为含水棉毯。

在其中一些实施例中，混凝土水箱为圆柱形，在吊放大直径混凝土圆筒时，使混凝土水箱的中轴线与大直径混凝土圆筒的中轴线重合。

在其中一些实施例中，在大直径混凝土圆筒下沉过程中，还包括：实时监测大直径混凝土圆筒的垂直度，当大直径混凝土圆筒倾斜时，纠正大直径混凝土圆筒的形态。

在其中一些实施例中，抽真空仓格的底部还开设有人孔，当混凝土水箱吊放至大直径混凝土圆筒上时，人孔与大直径混凝土圆筒的内部空腔相连通；当大直径混凝土圆筒倾斜时，关闭抽真空设备以停止抽气，通过人孔进入大直径混凝土圆筒内，将背离大直径混凝土圆筒倾斜方向一侧的软土挖除，以纠正大直径混凝土圆筒的形态；当大直径混凝土圆筒恢复垂直后，重新将抽真空设备连接至抽吸孔并重新抽气，以使大直径混凝土圆筒继续下沉。

在其中一些实施例中，若大直径混凝土圆筒内的软土表面存在积水，则在进入大直径混凝土圆筒内之前，还包括：将排水设备通过抽吸孔伸入大直径混凝土圆筒内，通过排水设备将积水排出，再将清淤设备通过抽吸孔伸入大直径混凝土圆筒内，通过清淤设备吸除软土表面淤泥。

在其中一些实施例中，储水仓格为多个，多个储水仓格均布于抽真空仓格的外周；在吊放大直径混凝土圆筒时，使混凝土水箱的中轴线与大直径混凝土圆筒的中轴线重合；大直径混凝土圆筒下沉时，向全部储水仓格内注入等量压载水；当大直径混凝土圆筒倾斜时，背离大直径混凝土圆筒倾斜方向一侧的储水仓格中多注入一定量压载水，以纠正大直径混凝土圆筒的形态。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：

1、本发明提供的大直径混凝土圆筒下沉方法，通过在大直径混凝土圆筒顶部放置混凝土水箱以使大直径混凝土圆筒内形成封闭空间，对大直径混凝土圆筒内的封闭空间抽真空，并向混凝土水箱中注入压载水，即可使大直径混凝土圆筒在负压作用以及压载水的重力作用下下沉，该方法便于实施，且无需大功率振沉设备，施工方便快捷，施工效率高；

2、本发明提供的大直径混凝土圆筒下沉方法，便于实施，施工成本低，且对环境影响小，有利于促进大直径混凝土圆筒护岸结构的广泛应用，具有显著的经济效益和社会效益。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明大直径混凝土圆筒下沉方法一个实施例中混凝土水箱紧固连接于大直径混凝土圆筒时的施工状态示意图；

图2为本发明大直径混凝土圆筒下沉方法一个实施例中大直径混凝土圆筒下沉时的施工状态示意图；

图3为本发明大直径混凝土圆筒下沉方法一个实施例中混凝土水箱的结构示意图（未示出第一盖板和第二盖板）；

图4为本发明大直径混凝土圆筒下沉方法另一个实施例中混凝土水箱的结构示意图（未示出第一盖板和第二盖板）；

图5为本发明大直径混凝土圆筒下沉方法另一个实施例中注排水设备与混凝土水箱储水仓格的连接结构图。

图中：

1、大直径混凝土圆筒；2、混凝土水箱；3、紧固连接件；4、密封带；5、倾斜仪；6、抽真空设备；7、注排水设备；8、注水管；9、控制阀；10、控制器；

11、刃脚；12、钢筋；

21、抽真空仓格；22、储水仓格；23、抽吸孔；24、人孔；25、第一盖板；26、第二盖板；27、限位挡圈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明的实施例，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“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，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。

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或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图3所示，本发明提供一种大直径混凝土圆筒下沉方法，包括如下步骤：

S1、将预制完成的大直径混凝土圆筒1吊至设计位置，大直径混凝土圆筒1在自重作用下使其底部刃脚11插入设计位置处的软土地基中；

S2、将混凝土水箱2吊放至大直径混凝土圆筒1上，并使混凝土水箱2的底部遮蔽大直径混凝土圆筒1顶部的开口，将混凝土水箱2紧固连接于大直径混凝土圆筒1，并密封大直径混凝土圆筒1顶部与混凝土水箱2底部之间的缝隙；其中，混凝土水箱2设有位于中部的抽真空仓格21和环绕抽真空仓格21外周的储水仓格22，抽真空仓格21的底部开设有抽吸孔23，当混凝土水箱2吊放至大直径混凝土圆筒1上时，抽吸孔23与大直径混凝土圆筒1的内部空腔相连通；

S3、将抽真空设备6连接至抽吸孔23，并将注排水设备7连接至储水仓格22，通过抽真空设备6抽出大直径混凝土圆筒1内部空腔内的空气，同时通过注排水设备7向储水仓格22内注入压载水，以使大直径混凝土圆筒1在负压作用以及压载水的重力作用下下沉，直至大直径混凝土圆筒1下沉至指定深度，关闭抽真空设备6以停止抽气，并将混凝土水箱2吊离。

上述大直径混凝土圆筒下沉方法，通过在大直径混凝土圆筒1顶部放置混凝土水箱2以使大直径混凝土圆筒1内形成封闭空间，对大直径混凝土圆筒1内的封闭空间抽真空，并向混凝土水箱2中注入压载水，即可使大直径混凝土圆筒1在负压作用以及压载水的重力作用下下沉，该方法便于实施，且无需大功率振沉设备，施工方便快捷，施工效率高。

为了保持平衡，如图1和图3所示，混凝土水箱2优选为圆柱形，在吊放大直径混凝土圆筒1时，使混凝土水箱2的中轴线与大直径混凝土圆筒1的中轴线重合。可以理解的是，混凝土水箱2也可以是正方体、长方体等形状。

为了便于将混凝土水箱2紧固连接于大直径混凝土圆筒1上，如图1所示，大直径混凝土圆筒1的顶部预留有沿周向分布的若干钢筋12，通过钢筋12将混凝土水箱2紧固连接于大直径混凝土圆筒1。需要说明的是，混凝土水箱2的底部对应设有供钢筋12穿过的通孔，在吊放混凝土水箱2时，使大直径混凝土圆筒1顶部预留的钢筋12正对混凝土水箱2底部的通孔并穿过通孔，在混凝土水箱2内通过紧固连接件3使混凝土水箱2与钢筋12连接紧固，同时，由于本实施例中通孔开设在储水仓格22的底部，为了避免后续注入压载水时产生泄露，在将混凝土水箱2与钢筋12连接紧固后，还需要密封通孔与钢筋12之间的缝隙。还需要说明的是，混凝土水箱2的顶部设有可开启的顶盖或开孔，以便于施工人员进入混凝土水箱2内进行连接和密封操作。

为了快速的使混凝土水箱2吊放到位，如图1所示，混凝土水箱2的底部设有用于限制混凝土水箱2在大直径混凝土圆筒1上放置位置的限位挡圈27，在吊放混凝土水箱2时，使大直径混凝土圆筒1的顶端限制于限位挡圈27内。

如图1所示，大直径混凝土圆筒1的顶面设有密封带4，在将混凝土水箱2紧固连接于大直径混凝土圆筒1时，混凝土水箱2压紧密封带4，以密封大直径混凝土圆筒1顶部与混凝土水箱2底部之间的缝隙。优选的，密封带4为含水棉毯。

为了确保大直径混凝土圆筒1下沉时的垂直度，在大直径混凝土圆筒1下沉过程中，还包括：实时监测大直径混凝土圆筒1的垂直度，当大直径混凝土圆筒1倾斜时，纠正大直径混凝土圆筒1的形态。需要说明的是，可在大直径混凝土圆筒1靠近顶部处安装倾斜仪5，以实时监测大直径混凝土圆筒1的垂直度。

为了便于纠正大直径混凝土圆筒1的形态，如图1和图3所示，抽真空仓格21的底部还开设有人孔24，当混凝土水箱2吊放至大直径混凝土圆筒1上时，人孔24与大直径混凝土圆筒1的内部空腔相连通；当大直径混凝土圆筒1倾斜时，关闭抽真空设备6以停止抽气，通过人孔24进入大直径混凝土圆筒1内，将背离大直径混凝土圆筒1倾斜方向一侧的软土挖除，以纠正大直径混凝土圆筒1的形态；当大直径混凝土圆筒1恢复垂直后，重新将抽真空设备6连接至抽吸孔23并重新抽气，以使大直径混凝土圆筒1继续下沉。需要说明的是，如图1所示，抽吸孔23处密封连接有用于开启或关闭抽吸孔23的第一盖板25，以在不使用抽吸孔23时关闭抽吸孔23，以避免施工人员从抽吸孔23掉落到大直径混凝土圆筒1内；人孔24处密封连接有用于开启或关闭人孔24的第二盖板26，以在抽气时封闭人孔24，确保密闭性。

为了保障施工人员进入大直径混凝土圆筒1内施工时的安全性，优选的，若大直径混凝土圆筒1内的软土表面存在积水，则在进入大直径混凝土圆筒1内之前，还包括：将排水设备通过抽吸孔23伸入大直径混凝土圆筒1内，通过排水设备将积水排出，再将清淤设备通过抽吸孔23伸入大直径混凝土圆筒1内，通过清淤设备吸除软土表面淤泥。

此外，在另一实施例中，如图4所示，储水仓格22为多个，多个储水仓格22均布于抽真空仓格21的外周；在吊放大直径混凝土圆筒1时，使混凝土水箱2的中轴线与大直径混凝土圆筒1的中轴线重合；大直径混凝土圆筒1下沉时，向全部储水仓格22内注入等量压载水；当大直径混凝土圆筒1倾斜时，向背离大直径混凝土圆筒1倾斜方向一侧的储水仓格22中多注入一定量压载水，以纠正大直径混凝土圆筒1的形态。本实施例中，通过向均布于抽真空仓格21外周的多个储水仓格22内注入等量压载水的方式，能够在大直径混凝土圆筒1下沉过程中，尽可能避免大直径混凝土圆筒1出现偏斜，同时，当大直径混凝土圆筒1倾斜时，通过调控储水仓格22内注入的压载水量，即可纠正大直径混凝土圆筒1的形态，纠偏效率高，且无需施工人员进入大直径混凝土圆筒1内，施工风险小。需要说明的是，纠正大直径混凝土圆筒1形态时，多注入的压载水的水量，根据大直径混凝土圆筒1的倾斜程度确定，可以采用少量多次的方式注入，以能够使大直径混凝土圆筒1回复垂直状态为准。

为了便于控制不同储水仓格22注入的压载水量，如图5所示，每一储水仓格22均分别通过一根注水管8连接于同一注排水设备7，每根注水管8上均安装有控制阀9，每根注水管8上的控制阀9均连接于同一控制器10，控制器10通过控制阀9控制注入储水仓格22内的压载水量。可以理解的是，也可以针对每一储水仓格22分别设置一套注排水设备7，通过控制每一储水仓格22对应的注排水设备7的注水量，控制储水仓格22内的压载水量。

最后应当说明的是：本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1.一种大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，包括如下步骤：

将预制完成的大直径混凝土圆筒吊至设计位置，所述大直径混凝土圆筒在自重作用下使其底部刃脚插入所述设计位置处的软土地基中；

将混凝土水箱吊放至所述大直径混凝土圆筒上，并使所述混凝土水箱的底部遮蔽所述大直径混凝土圆筒顶部的开口，将所述混凝土水箱紧固连接于所述大直径混凝土圆筒，并密封所述大直径混凝土圆筒顶部与所述混凝土水箱底部之间的缝隙；其中，所述混凝土水箱设有位于中部的抽真空仓格和环绕所述抽真空仓格外周的储水仓格，所述抽真空仓格的底部开设有抽吸孔，当所述混凝土水箱吊放至所述大直径混凝土圆筒上时，所述抽吸孔与所述大直径混凝土圆筒的内部空腔相连通；

将抽真空设备连接至所述抽吸孔，并将注排水设备连接至所述储水仓格，通过所述抽真空设备抽出所述大直径混凝土圆筒内部空腔内的空气，同时通过所述注排水设备向所述储水仓格内注入压载水，以使所述大直径混凝土圆筒在负压作用以及所述压载水的重力作用下下沉，直至所述大直径混凝土圆筒下沉至指定深度，关闭所述抽真空设备以停止抽气，并将所述混凝土水箱吊离。

2.根据权利要求1所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述大直径混凝土圆筒的顶部预留有沿周向分布的若干钢筋，通过所述钢筋将所述混凝土水箱紧固连接于所述大直径混凝土圆筒。

3.根据权利要求1所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述混凝土水箱的底部设有用于限制所述混凝土水箱在所述大直径混凝土圆筒上放置位置的限位挡圈，在吊放所述混凝土水箱时，使所述大直径混凝土圆筒的顶端限制于所述限位挡圈内。

4.根据权利要求1所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述大直径混凝土圆筒的顶面设有密封带，在将所述混凝土水箱紧固连接于所述大直径混凝土圆筒时，所述混凝土水箱压紧所述密封带，以密封所述大直径混凝土圆筒顶部与所述混凝土水箱底部之间的缝隙。

5.根据权利要求4所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述密封带为含水棉毯。

6.根据权利要求1所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述混凝土水箱为圆柱形，在吊放所述大直径混凝土圆筒时，使所述混凝土水箱的中轴线与所述大直径混凝土圆筒的中轴线重合。

7.根据权利要求1所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，在所述大直径混凝土圆筒下沉过程中，还包括：实时监测所述大直径混凝土圆筒的垂直度，当所述大直径混凝土圆筒倾斜时，纠正所述大直径混凝土圆筒的形态。

8.根据权利要求7所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述抽真空仓格的底部还开设有人孔，当所述混凝土水箱吊放至所述大直径混凝土圆筒上时，所述人孔与所述大直径混凝土圆筒的内部空腔相连通；当所述大直径混凝土圆筒倾斜时，关闭所述抽真空设备以停止抽气，通过所述人孔进入所述大直径混凝土圆筒内，将背离所述大直径混凝土圆筒倾斜方向一侧的软土挖除，以纠正所述大直径混凝土圆筒的形态；当所述大直径混凝土圆筒恢复垂直后，重新将所述抽真空设备连接至所述抽吸孔并重新抽气，以使所述大直径混凝土圆筒继续下沉。

9.根据权利要求8所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，若所述大直径混凝土圆筒内的软土表面存在积水，则在进入所述大直径混凝土圆筒内之前，还包括：将排水设备通过所述抽吸孔伸入所述大直径混凝土圆筒内，通过所述排水设备将所述积水排出，再将清淤设备通过所述抽吸孔伸入所述大直径混凝土圆筒内，通过所述清淤设备吸除软土表面淤泥。

10.根据权利要求7所述的大直径混凝土圆筒下沉方法，其特征在于，所述储水仓格为多个，多个所述储水仓格均布于所述抽真空仓格的外周；在吊放所述大直径混凝土圆筒时，使所述混凝土水箱的中轴线与所述大直径混凝土圆筒的中轴线重合；所述大直径混凝土圆筒下沉时，向全部所述储水仓格内注入等量所述压载水；当所述大直径混凝土圆筒倾斜时，背离所述大直径混凝土圆筒倾斜方向一侧的所述储水仓格中多注入一定量压载水，以纠正所述大直径混凝土圆筒的形态。

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