CN116084421B - 一种透水式防撞墩的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种透水式防撞墩的施工方法，提出采用一种大型钢围囹吊安至沉箱顶部，作为沉箱装配段以此辅助没顶沉箱安装，利用可压缩橡胶条作为沉箱与钢结构间止水，同时利用该结构作为海上施工作业平台，辅助沉箱内桩基及箱内施工。本发明施工可操作性强，施工效率高，安全风险第，质量有保证，满足透水式构造物要求。

Description

一种透水式防撞墩的施工方法

技术领域

本发明涉及海底隧道防撞墩施工的技术领域，尤其涉及一种透水式防撞墩的施工方法。

背景技术

大连湾海底隧道建设工程北岸防护结构共设置4座防撞墩，根据用海政策要求为透水式构筑物，区别于传统重力式码头或高桩承台，将整个结构形式优化为沉箱+桩基+墩台混合结构，即在陆上提前预制好一座直径22m，高7.8m圆沉箱，同时提前将钢护筒、钢筋笼等构件陆上安放完毕后，通过海上运输至指定安装位置后，海上完成灌注桩、箱内及上部墩台施工。

但是现有的透水式构筑物海上施工难度大且施工质量不好保证。

发明内容

本发明旨在解决现有技术的不足，而提供一种透水式防撞墩的施工方法，采用一种大型钢结构提前安放至沉箱顶部，作为沉箱接高段，辅助沉箱安装，同时该钢结构作为海上施工平台，用以辅助灌注桩及箱内施工，以解决类似上述情况的问题，满足这一类情况的需求。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种透水式防撞墩的施工方法，具体步骤为：

S1、沉箱预制、出运及安装

S11、沉箱预制

沉箱在预制场进行预制，沉箱预制成型后二次现浇钢护筒基础，并在陆上将钢护筒及灌注桩钢筋笼提前安放至沉箱的仓格内；

S12、钢围囹制作

提前在陆上制作钢围囹，钢围囹由横肋、竖肋、内支撑、面板及盖板组成，并在盖板上预留有浇筑孔和作业通道；

钢围囹的横肋为圆形结构且设有三层，钢围囹的竖肋为圆周布置的若干个且焊接在横肋的外侧，内支撑分为三层，上面两层内支撑固设在对应的上面两层横肋之间，下面一层内支撑位置低于对应的下层横肋且通过连接杆与下层横肋固接，面板环绕安装在竖肋的外围，盖板设置在竖肋、面板顶部；

S13、钢围囹安装

将沉箱顶部埋设一道橡胶条，由起重船将钢围囹整体吊安至沉箱上口，通过橡胶条保证沉箱与钢围囹间止水效果，利用手拉葫芦将钢围囹内支撑与沉箱的吊环连接，保证钢围囹在沉箱拖带时稳定；

S14、沉箱安装

沉箱采用拖轮傍拖运输至安装位置，将钢丝绳沿钢围囹上预留的作业通道系挂在沉箱的吊环处，并通过定位方驳定位，起重船助浮的方式将沉箱安装在沉箱堤身上；

S2、海上灌注桩及箱内施工

以钢围囹作为海上施工平台，利用钢围囹上预留的作业通道，通过方驳吊机悬挂串筒，拌合船浇筑方式，完成灌注桩浇筑、箱内块石回填、箱内混凝土浇筑、钢围囹拆除的作业；

S21、灌注桩浇筑

为防止混凝土因浇筑高度过大发生离析，采用串筒的形式进行灌注桩浇筑，将串筒固定在提前预留的浇筑孔上，串筒随着混凝土面上升而逐节拆除，确保混凝土的自由下落高度不超过2m；

S22、箱内块石回填

用抛石船上自带挖机吊装溜槽至钢围囹盖板上方，打开下料口顶部的活页式封板并露出下料口，抛石船沿溜槽抛填石料；

S23、箱内混凝土浇筑

箱内混凝土采用干法浇筑，按照浇筑顺序，将单个仓格内水通过水泵抽除，拌合船泵管接长4m，伸入钢围囹内进行浇筑；

S24、钢围囹拆除

沉箱内施工完成后，人员下至钢围囹内部，将手拉葫芦拆除，起重船起吊钢围囹，移至下一座沉箱继续施工。

步骤S11中，沉箱预制时，钢筋施工采用钢筋网片和现场绑扎相结合的施工工艺，模板采用组合式钢模板整体支拆，混凝土采用分层浇筑成型的方式。

步骤S11中，钢护筒安装时，钢护筒基础上提前埋设预埋件，将钢护筒整体吊装，与预埋件采用坡口焊，同时底部焊接八个劲板将钢护筒下端固定，顶部采用槽钢将钢护筒焊接至沉箱顶部，保证沉箱拖带时钢护筒稳定。

单个沉箱直径为22m、高为7.8m、重1650t，设计顶标高为-3.0m，设有八个仓格；钢护筒的直径为1.8m、高为10.9m。

步骤S12中，钢围囹的外径为22m、高为5.5m、重165t；横肋距离盖板的高度分别为0.5m、3.5m、4.2m；内支撑距离盖板的高度分别为0.5m、3.5m、5.8m；面板厚度为8mm。

步骤S13中，止水用橡胶条采用三元乙丙橡胶条，提前在陆上安装并加固，橡胶条采用结构胶粘接在沉箱顶部混凝土上，同时围绕橡胶条圆周打设若干自攻钉组，每个自攻钉组均包括两个自攻钉且两个自攻钉对应打设在橡胶条的两侧，采用铁丝将其固定。

步骤S13中，钢围囹安装时，将锚缆挂在钢围囹顶部，通过船舷卷扬调节钢围囹安装角度，根据钢围囹及沉箱上提前喷好的红线，将其一一对齐，对准后吊钩缓慢下落，确保吊点位置对正。

步骤S14中，沉箱安装的具体过程如下：

沉箱通过拖轮拖运至安装位置，顶靠至定位方驳上，将四根吊带提前穿入沉箱四个吊环处，并通过作业通道引至钢围囹的盖板上；作业人员将四根直径110mm钢丝绳、四个50t卸扣，由起重船挂扣到吊带处，控制沉箱角度；沉箱入水过程中，继续缓慢下放起重船吊钩，根据沉箱下沉速度，缓慢下沉勾头，保持勾头起吊临界状态，再将沉箱平移到拟安装位置进行粗定位，当放下到沉箱底部距离沉箱堤身顶面40cm时，起重船停止下放吊钩，测量人员对沉箱进行精确定位；定位时，由测量人员用GPS观察沉箱的中心位置，随时向起重指挥人员提供偏差情况，起重船通过绞锚移位，在测量人员的指挥下调整沉箱的精确位置及角度；当沉箱的位置符合要求后，继续放下起重船吊钩，同时打开盲板压水，将沉箱平稳放置在沉箱堤身上。

步骤S21中，串筒为外径200mm的PVC管制作。

步骤S23中，施工人员下至仓格内进行振捣，采用分层浇筑，安排专人负责清理硬结在钢围囹处的混凝土，避免钢围囹与仓格内浇筑混凝土粘连。

本发明的有益效果是：本发明采用钢围囹作为辅助没顶沉箱安装及箱内施工作业平台，并优化上部结构支撑结构形式，降低了透水式构筑物海上施工难度，该工艺可操作性及安全性高，成本投入较低且施工效率高，为缩短施工周期创造有利条件。

附图说明

图1为本发明中钢围囹结构省略盖板后的主视图；

图2为本发明中钢围囹结构的俯视图；

图3为本发明中透水式防撞墩的结构图；

图中：1-横肋；2-竖肋；3-内支撑；4-面板；5-盖板；6-浇筑孔；7-作业通道；8-连接杆；9-橡胶条；10-沉箱堤身；11-箱内块石；12-箱内混凝土；13-灌注桩；14-上部墩台；15-禁锚标志；16-沉箱；

以下将结合本发明的实施例参照附图进行详细叙述。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及／或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本实施例中涉及的沉箱16的施工情况为：大连湾海底隧道建设工程沉管防撞措施，共建设四座透水式防撞墩，具体结构如图3所示，包括沉箱堤身10、箱内块石11、箱内混凝土12、灌注桩13、上部墩台14、禁锚标志15和沉箱16，单个沉箱16直径为22m、高为7.8m、重1650t，设计顶标高为-3.0m，设有八个仓格。

为减少海上作业，提前在陆上将八根直径1.8m、高10.9m钢护筒及灌注桩钢筋笼提前安放至沉箱16的仓格内。施工质量要求：安装固定钢护筒及钢筋笼，同时严格控制沉箱16上口平整度，保证钢围囹与沉箱16间止水效果，为箱内干法作业提供先决条件。

海上灌注桩13及箱内施工为紧后工序：单个沉箱16共需浇筑八根直径1.8m、高10.9m灌注桩，并进行2.1m厚箱内块石11回填及浇筑5m厚的箱内混凝土12。

一种透水式防撞墩的施工方法，具体步骤为：

S1、沉箱16预制、出运及安装

S11、沉箱16预制

沉箱16在预制场进行预制，沉箱16预制成型后二次现浇钢护筒基础，并在陆上将钢护筒及灌注桩钢筋笼提前安放至沉箱16的仓格内；

沉箱16预制时，钢筋施工采用钢筋网片和现场绑扎相结合的施工工艺，模板采用组合式钢模板整体支拆，混凝土采用分层浇筑成型的方式；

钢护筒安装时，钢护筒基础上提前埋设预埋件，将钢护筒整体吊装，与预埋件采用坡口焊，同时底部焊接八个劲板将钢护筒下端固定，顶部采用槽钢将钢护筒焊接至沉箱顶部，保证沉箱16拖带时钢护筒稳定；

S12、钢围囹制作

提前在陆上制作钢围囹，钢围囹由横肋1、竖肋2、内支撑3、面板4及盖板5组成，并在盖板5上预留有浇筑孔6和作业通道7；

钢围囹的横肋1为圆形结构且设有三层，钢围囹的竖肋2为圆周布置的若干个且焊接在横肋1的外侧，内支撑3分为三层，上面两层内支撑3固设在对应的上面两层横肋1之间，下面一层内支撑3位置低于对应的下层横肋1且通过连接杆8与下层横肋1固接，面板4环绕安装在竖肋2的外围，盖板5设置在竖肋2、面板4顶部；

钢围囹的结构图如图1至图2所示；

钢围囹结构均采用Q235钢材，钢围囹的外径为22m、高为5.5m、重165t；横肋1距离盖板5的高度分别为0.5m、3.5m、4.2m；内支撑3距离盖板5的高度分别为0.5m、3.5m、5.8m；面板4厚度为8mm；竖肋2采用槽钢制作，横肋1、内支撑3采用尺寸为HW300×300×10×15的H型钢加工制作；

S13、钢围囹安装

将沉箱16顶部埋设一道橡胶条9，由起重船将钢围囹整体吊安至沉箱16上口，通过橡胶条9保证沉箱16与钢围囹间止水效果，利用手拉葫芦将钢围囹内支撑3与沉箱16的吊环连接，保证钢围囹在沉箱16拖带时稳定；

止水用橡胶条9采用三元乙丙橡胶条，提前在陆上安装并加固，橡胶条9采用结构胶粘接在沉箱16顶部混凝土上，同时围绕橡胶条9圆周打设若干自攻钉组，每个自攻钉组均包括两个自攻钉且两个自攻钉对应打设在橡胶条9的两侧，采用铁丝将其固定；

钢围囹安装时，将锚缆挂在钢围囹顶部，通过船舷卷扬调节钢围囹安装角度，根据钢围囹及沉箱上提前喷好的红线，将其一一对齐，对准后吊钩缓慢下落，确保吊点位置对正；

S14、沉箱16安装

沉箱16采用拖轮傍拖运输至安装位置，将钢丝绳沿钢围囹上预留的作业通道7系挂在沉箱16的吊环处，并通过定位方驳定位，起重船助浮的方式将沉箱16安装在沉箱堤身10上；

沉箱16安装的具体过程如下：

沉箱16通过拖轮拖运至安装位置，顶靠至定位方驳上，将四根吊带提前穿入沉箱16四个吊环处，并通过作业通道7引至钢围囹的盖板5上；作业人员将四根直径110mm钢丝绳、四个50t卸扣，由起重船挂扣到吊带处，控制沉箱16角度；沉箱16入水过程中，继续缓慢下放起重船吊钩，根据沉箱16下沉速度，缓慢下沉勾头，保持勾头起吊临界状态，再将沉箱16平移到拟安装位置进行粗定位，当放下到沉箱16底部距离沉箱堤身10顶面40cm时，起重船停止下放吊钩，测量人员对沉箱16进行精确定位；定位时，由测量人员用GPS观察沉箱16的中心位置，随时向起重指挥人员提供偏差情况，起重船通过绞锚移位，在测量人员的指挥下调整沉箱16的精确位置及角度；当沉箱16的位置符合要求后，继续放下起重船吊钩，同时打开盲板压水，将沉箱16平稳放置在沉箱堤身10上；

S2、海上灌注桩13及箱内施工

以钢围囹作为海上施工平台，利用钢围囹上预留的作业通道7，通过方驳吊机悬挂串筒，拌合船浇筑方式，完成灌注桩13浇筑、箱内块石11回填、箱内混凝土12浇筑、钢围囹拆除的作业；

S21、灌注桩13浇筑

为防止混凝土因浇筑高度过大发生离析，采用串筒的形式进行灌注桩13浇筑，将串筒固定在提前预留的浇筑孔6上，串筒随着混凝土面上升而逐节拆除，确保混凝土的自由下落高度不超过2m；串筒为外径200mm的PVC管制作；

S22、箱内块石11回填

用抛石船上自带挖机吊装溜槽至钢围囹盖板5上方，打开下料口顶部的活页式封板并露出下料口，抛石船沿溜槽抛填石料；

S23、箱内混凝土12浇筑

箱内混凝土12采用干法浇筑，按照浇筑顺序，将单个仓格内水通过水泵抽除，拌合船泵管接长4m，伸入钢围囹内进行浇筑；施工人员下至仓格内进行振捣，采用分层浇筑，安排专人负责清理硬结在钢围囹处的混凝土，避免钢围囹与仓格内浇筑混凝土粘连；

S24、钢围囹拆除

沉箱16内施工完成后，人员下至钢围囹内部，将手拉葫芦拆除，起重船起吊钢围囹，移至下一座沉箱16继续施工。

本发明采用钢围囹作为辅助没顶沉箱16安装及箱内施工作业平台，并优化上部结构支撑结构形式，降低了透水式构筑物海上施工难度，该工艺可操作性及安全性高，成本投入较低且施工效率高，为缩短施工周期创造有利条件。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，具体步骤为：

S1、沉箱（16）预制、出运及安装

S11、沉箱（16）预制

沉箱（16）在预制场进行预制，沉箱（16）预制成型后二次现浇钢护筒基础，并在陆上将钢护筒及灌注桩钢筋笼提前安放至沉箱（16）的仓格内；

钢护筒安装时，钢护筒基础上提前埋设预埋件，将钢护筒整体吊装，与预埋件采用坡口焊，同时底部焊接八个劲板将钢护筒下端固定，顶部采用槽钢将钢护筒焊接至沉箱顶部，保证沉箱（16）拖带时钢护筒稳定；

S12、钢围囹制作

提前在陆上制作钢围囹，钢围囹由横肋（1）、竖肋（2）、内支撑（3）、面板（4）及盖板（5）组成，并在盖板（5）上预留有浇筑孔（6）和作业通道（7）；

钢围囹的横肋（1）为圆形结构且设有三层，钢围囹的竖肋（2）为圆周布置的若干个且焊接在横肋（1）的外侧，内支撑（3）分为三层，上面两层内支撑（3）固设在对应的上面两层横肋（1）之间，下面一层内支撑（3）位置低于对应的下层横肋（1）且通过连接杆（8）与下层横肋（1）固接，面板（4）环绕安装在竖肋（2）的外围，盖板（5）设置在竖肋（2）、面板（4）顶部；

S13、钢围囹安装

将沉箱（16）顶部埋设一道橡胶条（9），由起重船将钢围囹整体吊安至沉箱（16）上口，通过橡胶条（9）保证沉箱（16）与钢围囹间止水效果，利用手拉葫芦将钢围囹内支撑（3）与沉箱（16）的吊环连接，保证钢围囹在沉箱（16）拖带时稳定；

止水用橡胶条（9）采用三元乙丙橡胶条，提前在陆上安装并加固，橡胶条（9）采用结构胶粘接在沉箱（16）顶部混凝土上，同时围绕橡胶条（9）圆周打设若干自攻钉组，每个自攻钉组均包括两个自攻钉且两个自攻钉对应打设在橡胶条（9）的两侧，采用铁丝将其固定；

钢围囹安装时，将锚缆挂在钢围囹顶部，通过船舷卷扬调节钢围囹安装角度，根据钢围囹及沉箱上提前喷好的红线，将其一一对齐，对准后吊钩缓慢下落，确保吊点位置对正；

S14、沉箱（16）安装

沉箱（16）安装的具体过程如下：

沉箱（16）通过拖轮拖运至安装位置，顶靠至定位方驳上，将四根吊带提前穿入沉箱（16）四个吊环处，并通过作业通道（7）引至钢围囹的盖板（5）上；作业人员将四根直径110mm钢丝绳、四个50t卸扣，由起重船挂扣到吊带处，控制沉箱（16）角度；沉箱（16）入水过程中，继续缓慢下放起重船吊钩，根据沉箱（16）下沉速度，缓慢下沉勾头，保持勾头起吊临界状态，再将沉箱（16）平移到拟安装位置进行粗定位，当放下到沉箱（16）底部距离沉箱堤身（10）顶面40cm时，起重船停止下放吊钩，测量人员对沉箱（16）进行精确定位；定位时，由测量人员用GPS观察沉箱（16）的中心位置，随时向起重指挥人员提供偏差情况，起重船通过绞锚移位，在测量人员的指挥下调整沉箱（16）的精确位置及角度；当沉箱（16）的位置符合要求后，继续放下起重船吊钩，同时打开盲板压水，将沉箱（16）平稳放置在沉箱堤身（10）上；

S2、海上灌注桩（13）及箱内施工

以钢围囹作为海上施工平台，利用钢围囹上预留的作业通道（7），通过方驳吊机悬挂串筒，拌合船浇筑方式，完成灌注桩（13）浇筑、箱内块石（11）回填、箱内混凝土（12）浇筑、钢围囹拆除的作业；

S21、灌注桩（13）浇筑

为防止混凝土因浇筑高度过大发生离析，采用串筒的形式进行灌注桩（13）浇筑，将串筒固定在提前预留的浇筑孔（6）上，串筒随着混凝土面上升而逐节拆除，确保混凝土的自由下落高度不超过2m；

S22、箱内块石（11）回填

用抛石船上自带挖机吊装溜槽至钢围囹盖板（5）上方，打开下料口顶部的活页式封板并露出下料口，抛石船沿溜槽抛填石料；

S23、箱内混凝土（12）浇筑

箱内混凝土（12）采用干法浇筑，按照浇筑顺序，将单个仓格内水通过水泵抽除，拌合船泵管接长4m，伸入钢围囹内进行浇筑；

S24、钢围囹拆除

沉箱（16）内施工完成后，人员下至钢围囹内部，将手拉葫芦拆除，起重船起吊钢围囹，移至下一座沉箱（16）继续施工。

2.根据权利要求1所述的一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，步骤S11中，沉箱（16）预制时，钢筋施工采用钢筋网片和现场绑扎相结合的施工工艺，模板采用组合式钢模板整体支拆，混凝土采用分层浇筑成型的方式。

3.根据权利要求1所述的一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，单个沉箱（16）直径为22m、高为7.8m、重1650t，设计顶标高为-3.0m，设有八个仓格；钢护筒的直径为1.8m、高为10.9m。

4.根据权利要求1所述的一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，步骤S12中，钢围囹的外径为22m、高为5.5m、重165t；横肋（1）距离盖板（5）的高度分别为0.5m、3.5m、4.2m；内支撑（3）距离盖板（5）的高度分别为0.5m、3.5m、5.8m；面板（4）厚度为8mm。

5.根据权利要求1所述的一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，步骤S21中，串筒为外径200mm的PVC管制作。

6.根据权利要求1所述的一种透水式防撞墩的施工方法，其特征在于，步骤S23中，施工人员下至仓格内进行振捣，采用分层浇筑，安排专人负责清理硬结在钢围囹处的混凝土，避免钢围囹与仓格内浇筑混凝土粘连。

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