CN115679945B - 一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，包括底模板和内模支撑结构。所述底模板包括闭合式围护钢板、中心定位管和底钢板；所述内模支撑结构包括围护系统和连杆支撑系统。围护系统包括钢弧板和支撑钢板，若干钢弧板合围成筒型结构，且相邻钢弧板之间留有间隙，支撑钢板内搭接于间隙处；连杆支撑系统包括中心竖直撑杆组件和水平连杆组件，中心竖直撑杆组件包括中心竖杆，中心竖杆底部插入中心定位管进行固定限位。水平连杆组件包括若干连杆，相邻连杆之间及连杆与中心竖杆、钢弧板、支撑钢板之间的连接均为铰接。该装置可以实现多个直径；针对深水深埋地层，容易成型；能轻松脱模、回收利用；节约材料资源，节省工程造价。

Description

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置

技术领域：

本发明涉及桥梁工程、建筑工程、海洋工程等工程领域，具体涉及一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置。

背景技术：

目前工程领域中，在深水深埋环境中由于孔底压强较大，混凝土空心桩基础一般难以浇筑成型。采用整体式钢内模浇筑混凝土空心桩时，由于钢内模外表面与浇筑完成的空心桩内壁整面积接触，竖向起吊钢内模时，钢内模与空心桩内壁摩阻力太大，一般难以脱模取出，从而浪费材料，增加工程造价。同时由于工程设计指标的不同，桩基础直径大小各不一致，如果设计为空心桩基础时，需要按空心桩内径各个定制钢内模，增加施工工序，影响工期，增加造价。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，该内模装置解决了深水深埋环境中混凝土空心桩成型代价过高的难题，以最低成本、最少资源实现混凝土空心桩的成型。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，包括底模板和位于底模板上的内模支撑结构；

所述底模板上表面中心设有中心定位管；

所述内模支撑结构包括围护系统和连杆支撑系统，具体的，所述围护系统包括钢弧板和支撑钢板，若干钢弧板合围成筒型结构，且钢弧板与钢弧板之间留有间隙，所述支撑钢板内搭接于相邻两块钢弧板间隙处；所述连杆支撑系统包括中心竖直撑杆组件和水平连杆组件，所述中心竖直撑杆组件包括中心竖杆，中心定位钢管直径略大于中心竖杆直径，中心竖杆底部插入底模板的中心定位管，中心竖直撑杆组件与围护系统通过水平连杆组件进行连接。

本发明的进一步技术：

优选的，所述底模板包括闭合式围护钢板、底钢板，闭合式围护钢板内部设置板肋进行加劲，底钢板为局部镂空加筋钢板，镂空处布置钢丝网，中心定位管固定在底钢板中心位置。

优选的，所述中心竖杆为等直径钢管，上端设置端部套管，端部套管直径略大于中心竖杆直径，且中心竖杆底部与端部套管均预留锚孔，中心定位管上同样设有预留锚孔，且在中心竖杆底部插入底模板的中心定位管，中心竖杆底部的预留锚孔与中心定位管上预留锚孔连通，中心竖杆杆身上设置法兰钢板，法兰钢板与水平连杆组件连接点设置连接钢板。

优选的，中心竖杆底部设置液压合离系统，所述液压合离系统由液压千斤顶、锚杆和抱箍组件组成，所述锚杆水平固定在液压千斤顶端部，所述抱箍组件一端抱箍在中心竖杆杆身，一端通过水平悬臂伸出的连接板件水平固定液压千斤顶，所述液压千斤顶由油管控制顶进和回缩，液压千斤顶顶进时，液压千斤顶顶部的锚杆穿入底模板中心定位管和中心竖杆底部的锚孔实现固定连接，液压千斤顶回缩时带动锚杆回缩，解除中心定位管和中心竖杆的连接。

优选的，水平连杆组件包括第一水平连杆、第二水平连杆、第三水平连杆和短连杆，所述第一水平连杆一端与法兰钢板通过锚栓进行铰接，第一水平连杆另一端通过锚栓铰接于短连杆；所述短连杆两端分别与第二水平连杆、第三水平连杆通过锚栓进行铰接；所述第二水平连杆铰接于支撑钢板上；所述第三水平连杆为双肢杆件，两肢分别通过锚栓铰接于相邻钢弧板上。

优选的，所述第一水平连杆另一端铰接于短连杆中下部位置；第二水平连杆的铰接点距离第一水平连杆的铰接点近，第三第三水平连杆的铰接点距离第一水平连杆的铰接点远。

优选的，同一圆周上，钢弧板至少设置3块，水平连接组件对应至少设置3组，且以中心竖直撑杆组件为圆心等角度均匀分布。

优选的，内模支撑结构分为底节段支撑结构和若干标准节段支撑结构，所述标准节段支撑结构由围护系统和连杆支撑系统组成；所述底节段支撑结构由围护系统、连杆支撑系统和液压合离系统组成，相邻标准节段支撑结构之间的连接通过中心竖杆与端部套管采用锚栓承插实现；底节段支撑结构和相邻标准节段支撑结构之间的连接通过中心竖杆与端部套管采用锚栓承插实现；底节段支撑结构和底模板之间的连接通过液压合离系统实现。

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其使用方法如下：

下放桩身环形钢筋笼骨架；拼接安装底模板和内模支撑结构，使得底模板与内模支撑结构通过中心竖杆与中心定位管的连接实现固定，形成筒形结构；吊放可伸缩内模装置；下放到设计高程后，浇筑环形桩身混凝土；桩身混凝土达到设计强度后，在岸边通过控制液压油管使得液压千斤顶进行回缩，解除中心竖杆与中心定位管的连接；采用吊绳起吊可伸缩内模装置，吊绳固定于中心竖杆上，垂直竖向起吊；中心竖杆的提升带动第一水平连杆的竖向转动；第一水平连杆的竖向转动带动短连杆的竖向转动；由于第一水平连杆一端通过锚栓铰接于短连杆中下部位置，使得短连杆的竖向转动优先带动第二水平连杆的转动；第二水平连杆的转动使得圆周上的支撑钢板径向回缩，从而带动第三水平连杆的转动；第三水平连杆的转动使得圆周上的钢弧板径向回缩并与成型的桩身内壁进行脱离，直至相邻钢弧板间的间隙闭合；内模支撑结构回收，底模板留在混凝土空心桩中。

有益效果：

创造性地发明一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置,该装置通过多连杆结构实现“内径”伸缩功能，一套内模装置可适用于多个内径在一定范围内的混凝土空心桩或空心管柱；

桩身成型回缩内模装置时，该内模装置首先由支撑板径向脱离混凝土空心桩内壁，此时围护系统的钢弧板离散为节段构件，在连杆的径向力作用下，不需克服模板与空心桩内壁的摩阻力，轻松脱模；

针对深水深埋地层，由于底部压强较大导致空心桩底部混凝土桩身难以支撑成型，该内模装置设置永久性底模板用于支撑环形桩身浇筑带来的高压力问题；

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置回收方便，针对一定范围内径的混凝土空心桩或空心管柱可以重复利用，节约材料资源，节省工程造价。

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，对混凝土空心桩或空心管柱的应用有极大地推动作用。

附图说明:

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用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为一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置空间示意图；

图2为一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置立面示意图；

图3为一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置平面示意图；

图4为标准节段支撑结构空间示意图；；

图5为标准节段支撑结构立面示意图；

图6为标准节段支撑结构平面示意图；

图7为底模板立面示意图；

图中，1a-围护钢板、1b-中心定位管、1c-底钢板、1d-底钢板加劲板、1e-钢丝网、2a-钢弧板、2b-支撑钢板、2c-板肋、3a-中心竖杆、3b-端部套管、3c-法兰钢板、3d-法兰连接钢板、4a-第一水平连杆、4b-短连杆、4c-第二水平连杆、4d-第三水平连杆、5a-液压千斤顶、5b-抱箍、5c-抱箍悬臂连接板。

具体实施结构:

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。

实施例：

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，包括底模板和内模支撑结构。所述的底模板包括闭合式围护钢板1a、中心定位管1b和底钢板1c。所述的内模支撑结构包括围护系统和连杆支撑系统。具体的，所述围护系统包括钢弧板2a和支撑钢板2b，若干钢弧板2a合围成筒型结构，且钢弧板与钢弧板之间留有间隙，所述支撑钢板2b内搭接于相邻两块钢弧板2a间隙处；所述连杆支撑系统包括中心竖直撑杆组件和水平连杆组件，所述中心竖直撑杆组件包括中心竖杆3a，中心竖杆3a底部插入底模板的中心定位管1b进行固定限位。中心竖直撑杆组件与围护系统通过水平连杆组件进行连接，所述水平连杆组件包括若干连杆，相邻连杆之间及连杆与中心竖杆3a、钢弧板2a、支撑钢板2b之间的连接均为铰接。

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置实施时，具体方法如下：

步骤一：下放桩身环形钢筋笼骨架至设计高程；

步骤二：分别制造底模板和内模支撑结构；

闭合式围护钢板1a内部设置板肋进行加劲。底模板的中心定位管1b固定在底钢板1c中心位置，且中心定位钢管在端部预留锚孔。底钢板1c为局部镂空加筋钢板，通过底钢板加劲板1d进行加劲，镂空处布置钢丝网1e。镂空处布置钢丝网1e。在底模板随内模支撑结构一起下沉时，镂空处可透水，便于下沉；下沉完成后，浇筑桩身时，钢丝网1e的设置可约束桩底混凝土从底钢板1c镂空处冒浆，使得空心桩封底更容易实现。针对深水深埋地层，由于底部压强较大导致空心桩底部混凝土桩身难以支撑成型，通过底模板支撑环形桩身浇筑带来的高压力问题。

节段钢弧板2a通过水平和竖向板肋2c进行加劲。支撑钢板2b的外表面涂抹润滑膏，便于钢弧板2a与支撑钢板2b间的滑动。中心竖直撑杆组件包括中心竖杆3a、端部套管3b和法兰钢板3c。所述中心竖杆3a为等直径钢管，上端设置端部套管3b，端部套管3b直径略大于中心竖杆3a直径，且中心竖杆3a底部与端部套管3b均预留锚孔。中心竖杆3a杆身在与水平连杆组件连接处设置法兰钢板3c，法兰钢板3c与水平连杆组件连接点设置连接钢板，钢板预留锚孔。水平连杆组件包括第一水平连杆4a、第二水平连杆4c、第三水平连杆4d和短连杆4b。所述第一水平连杆4a一端与法兰钢板3c通过锚栓进行铰接，第一水平连杆4a另一端通过锚栓铰接于短连杆4b中下部位置；所述短连杆4b两端分别与第二水平连杆4c、第三水平连杆4d通过锚栓进行铰接；所述第二水平连杆4c铰接于支撑钢板2b上；所述第三水平连杆4d为双肢杆件，两肢分别通过锚栓铰接于相邻钢弧板2a上。第一水平连杆4a、第二水平连杆4c均为双肢杆件。同一圆周上，钢弧板2a至少设置3块，水平连接组件对应至少设置3组，且以中心竖直撑杆组件为圆心等角度均匀分布。该装置通过多连杆结构实现“内径”伸缩功能，一套内模装置可适用于多个内径在一定范围内的混凝土空心桩或空心管柱。

中心竖杆3a底部设置液压合离系统，所述液压合离系统由液压千斤顶5a、锚杆和抱箍5b组件组成。所述锚杆水平固定在液压千斤顶5a端部，所述抱箍5b组件一端抱箍5b在中心竖杆3a杆身，一端通过水平悬臂伸出的连接板件水平固定液压千斤顶5a。所述液压千斤顶5a由油管控制顶进和回缩，液压千斤顶5a顶进时，液压千斤顶5a顶部的锚杆穿入底模板中心定位管1b和中心竖杆3a底部的锚孔实现固定连接，液压千斤顶5a回缩时带动锚杆回缩，解除中心定位管1b和中心竖杆3a的连接。

步骤三：安装对接底模板和内模支撑结构；

中心定位管1b直径略大于中心竖杆3a直径，把中心竖杆3a插入到中心定位管1b中，锚孔齐平。通过油管加压控制液压千斤顶5a顶进，使得锚杆顶进中心定位管1b与中心竖杆3a底部连接部位的预留锚孔中，完成对接固定。此时内模支撑结构中的水平连杆组件呈水平状。

针对深水深埋环境，内模支撑结构分为底节段支撑结构和若干标准节段支撑结构。所述标准节段支撑结构由围护系统和连杆支撑系统组成；所述底节段支撑结构由围护系统、连杆支撑系统和液压合离系统组成。标准节段支撑结构安装对接时，把上标准节段支撑结构中的中心竖杆3a插入相邻下标准节段支撑结构中的端部套管3b中，锚孔齐平，插入锚栓固定连接。

步骤四：吊放可伸缩内模装置，针对深水深埋环境，可边吊放边进行标准节段支撑结构间的拼装；

步骤五：可伸缩内模装置下放到位后，浇筑环形桩身混凝土；

步骤六：桩身混凝土达到设计强度后，吊起回收内模支撑结构；

在岸边通过控制液压油管使得液压千斤顶5a进行回缩，解除中心竖杆3a与中心定位管1b的连接；采用吊绳起吊可伸缩内模装置，吊绳固定于中心竖杆3a上，垂直竖向起吊；中心竖杆3a的提升带动第一水平连杆4a的竖向转动；第一水平连杆4a的竖向转动带动短连杆4b的竖向转动；由于第一水平连杆4a一端通过锚栓铰接于短连杆4b中下部位置，使得短连杆4b的竖向转动优先带动第二水平连杆4c的转动；第二水平连杆4c的转动使得圆周上的支撑钢板2b径向回缩，从而带动第三水平连杆4d的转动；第三水平连杆4d的转动使得圆周上的钢弧板2a径向回缩并与成型的桩身内壁进行脱离，直至相邻钢弧板2a间的间隙闭合。

桩身成型回缩内模装置时，该内模装置首先由支撑板径向脱离混凝土空心桩内壁，此时围护系统的钢弧板离散为节段构件，在连杆的径向力作用下，不需克服模板与空心桩内壁的摩阻力，轻松脱模；

步骤七：内模支撑结构回收，底模板留在混凝土空心桩中。

一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置回收方便，针对一定范围内径的混凝土空心桩或空心管柱可以重复利用，节约材料资源，节省工程造价。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于：包括底模板和位于底模板上的内模支撑结构；

所述底模板上表面中心设有中心定位管；

所述内模支撑结构包括围护系统和连杆支撑系统，具体的，所述围护系统包括钢弧板和支撑钢板，若干钢弧板合围成筒型结构，且钢弧板与钢弧板之间留有间隙，所述支撑钢板内搭接于相邻两块钢弧板间隙处；所述连杆支撑系统包括中心竖直撑杆组件和水平连杆组件，所述中心竖直撑杆组件包括中心竖杆，中心定位钢管直径略大于中心竖杆直径，中心竖杆底部插入底模板的中心定位管，中心竖直撑杆组件与围护系统通过水平连杆组件进行连接；

所述中心竖杆为等直径钢管，上端设置端部套管，端部套管直径略大于中心竖杆直径，且中心竖杆底部与端部套管均预留锚孔，中心定位管上同样设有预留锚孔，且在中心竖杆底部插入底模板的中心定位管，中心竖杆底部的预留锚孔与中心定位管上预留锚孔连通，中心竖杆杆身上设置法兰钢板，法兰钢板与水平连杆组件连接点设置连接钢板；

水平连杆组件包括第一水平连杆、第二水平连杆、第三水平连杆和短连杆，所述第一水平连杆一端与法兰钢板通过锚栓进行铰接，第一水平连杆另一端通过锚栓铰接于短连杆；所述短连杆两端分别与第二水平连杆、第三水平连杆通过锚栓进行铰接；所述第二水平连杆铰接于支撑钢板上；所述第三水平连杆为双肢杆件，两肢分别通过锚栓铰接于相邻钢弧板上；

所述第一水平连杆另一端铰接于短连杆中下部位置；第二水平连杆的铰接点距离第一水平连杆的铰接点近，第三第三水平连杆的铰接点距离第一水平连杆的铰接点远。

2.根据权利要求1中所述的一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于：所述底模板包括闭合式围护钢板、底钢板，闭合式围护钢板内部设置板肋进行加劲，底钢板为局部镂空加筋钢板，镂空处布置钢丝网，中心定位管固定在底钢板中心位置。

3.根据权利要求1中所述的一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于：中心竖杆底部设置液压合离系统，所述液压合离系统由液压千斤顶、锚杆和抱箍组件组成，所述锚杆水平固定在液压千斤顶端部，所述抱箍组件一端抱箍在中心竖杆杆身，一端通过水平悬臂伸出的连接板件水平固定液压千斤顶，所述液压千斤顶由油管控制顶进和回缩，液压千斤顶顶进时，液压千斤顶顶部的锚杆穿入底模板中心定位管和中心竖杆底部的锚孔实现固定连接，液压千斤顶回缩时带动锚杆回缩，解除中心定位管和中心竖杆的连接。

4.根据权利要求1中所述的一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于：同一圆周上，钢弧板至少设置3块，水平连接组件对应至少设置3组，且以中心竖直撑杆组件为圆心等角度均匀分布。

5.根据权利要求1中所述的一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于：内模支撑结构分为底节段支撑结构和若干标准节段支撑结构，所述标准节段支撑结构由围护系统和连杆支撑系统组成；所述底节段支撑结构由围护系统、连杆支撑系统和液压合离系统组成，相邻标准节段支撑结构之间的连接通过中心竖杆与端部套管采用锚栓承插实现；底节段支撑结构和相邻标准节段支撑结构之间的连接通过中心竖杆与端部套管采用锚栓承插实现；底节段支撑结构和底模板之间的连接通过液压合离系统实现。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的一种深水深埋空心桩串式伞状支撑可伸缩内模装置，其特征在于，其使用方法如下：

下放桩身环形钢筋笼骨架；拼接安装底模板和内模支撑结构，使得底模板与内模支撑结构通过中心竖杆与中心定位管的连接实现固定，形成筒形结构；吊放可伸缩内模装置；下放到设计高程后，浇筑环形桩身混凝土；桩身混凝土达到设计强度后，在岸边通过控制液压油管使得液压千斤顶进行回缩，解除中心竖杆与中心定位管的连接；采用吊绳起吊可伸缩内模装置，吊绳固定于中心竖杆上，垂直竖向起吊；中心竖杆的提升带动第一水平连杆的竖向转动；第一水平连杆的竖向转动带动短连杆的竖向转动；由于第一水平连杆一端通过锚栓铰接于短连杆中下部位置，使得短连杆的竖向转动优先带动第二水平连杆的转动；第二水平连杆的转动使得圆周上的支撑钢板径向回缩，从而带动第三水平连杆的转动；第三水平连杆的转动使得圆周上的钢弧板径向回缩并与成型的桩身内壁进行脱离，直至相邻钢弧板间的间隙闭合；内模支撑结构回收，底模板留在混凝土空心桩中。