CN209128941U - 一种水中钢结构挡水墙 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水中钢结构挡水墙，包括支撑桩、挡水桁架、拉锚横梁、U形钢件、挡水钢板、钢丝绳、纵连槽钢和地锚；所述挡水桁架的立杆套接在支撑桩上，并通过纵连槽钢纵向连接挡水桁架，使之成为框架结构；所述挡水钢板焊接固定在U形钢件上，所述U型钢件吊装是U形处卡住挡水桁架立杆后进行焊接固定，形成双排钢管单壁挡水墙结构，水流冲击力依次通过挡水钢板、U型钢件、挡水桁架立杆、支撑桩进行传递，将水流的水平冲击力转化为弯矩扭力传递至地基。本实用新型可快速、有效的降低河谷中区域水流速度，为在深水高流速河流中施工自来水厂取水头、引水管等水工构筑物时，提供一个安全稳定的施工环境。

Description

一种水中钢结构挡水墙

技术领域

本实用新型涉及一种水中钢结构挡水墙。

背景技术

自来水厂中水下作业取水头、引水管施工是自来水厂建设期中的关键工序之一，因往往为涉水作业，必须在枯水期进行施工，施工周期短、技术难度高、安全风险大。多年来我国在修建了不少在江河中取水的自来水厂，积累了一定的涉水作业方面施工经验，但大部分都是水浅、水流较慢的的案例，在深水高流速下施工经验和案例不足。因取水头、引水管施工从取水方面来说，必须深入到河流中取到优质水源，对于通航河流来说，必须预留通航条件。当我们在深水高流速河流中采用丁坝、土石围堰施工时，抛石、石笼网箱易随波滚流、漂移流失，工后清理面积成倍扩大、工程数量不可控，土石进占法施工时污染引水源、堵塞并破坏下游应急取水头、引水管，坝体受高流速冲刷垮塌安全风险大等现象。

为解决上述问题，确有必要另辟蹊径，为下游水中、水下构筑物提供了一个安全稳定的水下施工环境，以克服现有技术中所述缺点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：设计一种水中钢结构挡水墙，快速、有效的降低河谷中区域水流速度，为在深水高流速河流中施工自来水厂取水头、引水管等水工构筑物时，提供一个安全稳定的施工环境。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：设计一种水中钢结构挡水墙，包括支撑桩、挡水桁架、拉锚横梁、U形钢件、挡水钢板、钢丝绳、纵连槽钢和地锚；所述挡水桁架的立杆套接在支撑桩上，并通过纵连槽钢纵向连接挡水桁架，使之成为框架结构；所述挡水钢板焊接固定在U形钢件上，所述U型钢件吊装时U形处卡住挡水桁架立杆后进行焊接固定，形成双排钢管单壁挡水墙结构，水流冲击力依次通过挡水钢板、U型钢件、挡水桁架立杆、支撑桩进行传递，将水流的水平冲击力转化为弯矩扭力传递至地基；所述拉锚横梁焊接固定在挡水桁架立杆内侧；通过钢丝绳与地锚进行水平牵拉固定，部分水流冲击力建次第通过挡水钢板、U型钢件、挡水桁架、钢丝绳、地锚进行传递。

所述支撑桩切面为圆形的无缝钢管，内径不小于16.8cm，壁厚不小于1.0cm；采用丝扣接长，车丝长度不小于10cm，丝扣宜在2.3～2.8mm/丝之间；采用标准型内车丝套管进行接长；支撑桩入岩深度应根据水深、流速、挡水墙深入河流中不宜小于2.0m，支撑桩的管壁应与基岩嵌固紧密，宜采用“三管两钻”法跟管钻进，钻机钻头为偏心钻，施工设备为带钻机的打桩船。

所述挡水桁架为贝雷梁式桁架结构，由挡水桁架立杆、直腹杆、斜腹杆和筋板焊接而成，其挡水桁架立杆为内径不小于17.8cm，壁厚不小于0.8cm的无缝钢管，直腹杆为双拼8#槽钢，斜腹杆为双拼∠50等边角钢，节点处筋板为20mm厚钢板。挡水桁架在河岸厂制单榀水上吊装，桁架高度宜为1.4～1.6m之间，纵向间距宜为1.9～2.0m之间。挡水桁架的立杆与支撑桩匹配，套在支撑桩外焊接固定，衔接长度不小于3m，管内压灌C30细石混凝土；挡水桁架为主体的钢结构挡水墙设置长度应超出水工建筑物取水头、引水管作业平台端部不小于10m。

所述U型钢件由厚20mm钢板焊接而成，焊缝厚度不小于8mm。所述挡水钢板为厚20mm，宽度1500mm，长度6000mm标准钢板。相邻挡水钢板之间间隙不应小于20cm，不宜大于60cm。特别是深入江中部分宜取大值。所述钢丝绳宜3.8～4m一道进行拉锚，且应分散固定在不同的地锚的锚桩上。所述纵连槽钢由[20槽钢×型与挡水桁架立杆进行平联。所述纵连槽钢的最顶部可铺设脚手板。可作为人员上、下船的脚踏板。

所述地锚将承受的水中钢结构挡水墙传递过来的水平力，应设置不少于8根嵌岩支撑桩将水平力转化为弯矩抗力传递至基岩，设置大小宜为12m×8m×1.5m钢筋混凝土，且顶部宜设置3～4个锚桩利于捆绑钢丝绳。所述挡水桁架上应设置测量水面标高的刻度线和位移观测点。

通过纵连槽钢将挡水桁架焊接固定成框架结构后，可作为人员上下的临时码头使用。所述取水头、引水管构筑物及相关作业平台设置在挡水墙的一侧，不与挡水墙进行任何结构上的连接。水中钢结构挡水墙设置在取水头、引水管构筑物及相关平台的上游8～10m，且挡水墙深入江中的端头应超出作业平台端部不小于10m。

有益效果：本实用新型利用支撑桩、挡水桁架、纵连槽钢、U型钢件、挡水钢板、钢丝绳、地锚发明了一种针对自来水厂取水头、引水管等水中、水下构筑物施工时安全的水中钢结构挡水墙，解决了在深水高流速河流中采用丁坝、土石围堰施工时，抛石、石笼网箱易随波滚流、漂移流失，工后清理面积成倍扩大、工程数量不可控，土石进占法施工时污染引水源、堵塞并破坏下游应急取水头、引水管，坝体受高流速冲刷垮塌安全风险大等现象。本实用新型采用双排钢管单壁挡水板的结构，且在上游设置临时地锚，用钢丝绳连接钢结构的方式，快速的降低了河谷中区域水流速度，消除了使得在该区域的船舶、作业平台等作业安全风险，满足安全控制风险控制的要求。为在深水高流速河流中施工自来水厂取水头、引水管等水工构筑物时，提供了一个没有紊流、旋涡流、高流速水流的相对安全稳定的施工环境，原理简单、结构简明、施工安全、快捷，简化了工序，用工节省，工作效率高，实用性强，为自来水厂取水头、引水管等水中、水下构筑物施工时提供了一种安全、快捷的安全防护方式，可从根本上解决深水高流速河流中丁坝、土石围堰施工困难、成型困难的问题。

附图说明

图1是本实用新型的一种水中钢结构挡水墙的平面图。

图2是本实用新型的一种水中钢结构挡水墙的主面图。

图3是本实用新型的一种水中钢结构挡水墙的立面图。

图4是本实用新型的一种水中钢结构挡水墙中所述挡水桁架结构图。

图5是本实用新型的一种水中钢结构挡水墙创造的平稳水域中施工的取水头、引水管平面图。

图中：1. 支撑桩，2. 挡水桁架，3. 拉锚横梁，4. U型钢件，5.挡水钢板，6 钢丝绳，7 纵连槽钢，8 地锚，9 脚手板，10 取水头，11 引水管，12 清理河床线， 13 岩层顶面线，14 挡水桁架立杆，15 直腹杆，16 斜腹杆，17 筋板。

具体实施方式

如图所示，以在金沙江畔宜宾中心城区一二四水厂迁建水下作业取水头、引水管的施工为例，该工程取水头、引水管水下作业施工位于距岸边80m、水深9m、流速6m/s的金沙江中。

本实用新型一种水中钢结构挡水墙，包括支撑桩1、挡水桁架2、拉锚横梁3、U形钢件4、挡水钢板5、钢丝绳6、纵连槽钢7和地锚8；所述挡水桁架2的立杆14套接在支撑桩1上，并通过纵连槽钢7纵向连接挡水桁架，使之成为框架结构；所述挡水钢板5焊接固定在U形钢件4上，所述U型钢件4吊装时U形处卡住挡水桁架立杆14后进行焊接固定，形成双排钢管单壁挡水墙结构，水流冲击力依次通过挡水钢板5、U型钢件4、挡水桁架立杆14、支撑桩1进行传递，将水流的水平冲击力转化为弯矩扭力传递至地基；所述拉锚横梁3焊接固定在挡水桁架立杆14内侧；通过钢丝绳6与地锚8进行水平牵拉固定，部分水流冲击力建次第通过挡水钢板5、U型钢件4、挡水桁架2、钢丝绳6、地锚8进行传递。

所述支撑桩1切面为圆形的无缝钢管，内径不小于16.8cm，壁厚不小于1.0cm；采用丝扣接长，车丝长度不小于10cm，丝扣宜在2.3～2.8mm/丝之间；采用标准型内车丝套管进行接长；所述支撑桩1入岩深度应根据水深、流速、挡水墙深入河流中不宜小于2.0m，支撑桩1的管壁应与基岩嵌固紧密，宜采用“三管两钻”法跟管钻进，钻机钻头为偏心钻，施工设备为带钻机的打桩船。

所述挡水桁架（2）为贝雷梁式桁架结构，由挡水桁架立杆14、直腹杆15、斜腹杆16和筋板17焊接而成，其挡水桁架立杆14为内径不小于17.8cm，壁厚不小于0.8cm的无缝钢管，直腹杆15为双拼8#槽钢，斜腹杆16为双拼∠50等边角钢，节点处筋板17为20mm厚钢板。挡水桁架2在河岸厂制单榀水上吊装，桁架高度宜为1.4～1.6m之间，纵向间距宜为1.9～2.0m之间。

所述挡水桁架2的立杆14与支撑桩1匹配，套在支撑桩1外焊接固定，衔接长度不小于3m，管内压灌C30细石混凝土；挡水桁架2为主体的钢结构挡水墙设置长度应超出水工建筑物取水头10、引水管11作业平台端部不小于10m。

所述U型钢件4由厚20mm钢板焊接而成，焊缝厚度不小于8mm。所述挡水钢板5为厚20mm，宽度1500mm，长度6000mm标准钢板。相邻挡水钢板5之间间隙不应小于20cm，不宜大于60cm。特别是深入江中部分宜取大值。所述钢丝绳6宜3.8～4m一道进行拉锚，且应分散固定在不同的地锚8的锚桩上。

所述纵连槽钢7由[20槽钢×型与挡水桁架立杆14进行平联。所述纵连槽钢7的最顶部可铺设脚手板9。可作为人员上、下船的脚踏板。所述地锚8将承受的水中钢结构挡水墙传递过来的水平力，应设置不少于8根嵌岩支撑桩1将水平力转化为弯矩抗力传递至基岩，设置大小宜为12m×8m×1.5m钢筋混凝土，且顶部宜设置3～4个锚桩利于捆绑钢丝绳6。

所述挡水桁架2上应设置测量水面标高的刻度线和位移观测点。通过纵连槽钢7将挡水桁架2焊接固定成框架结构后，可作为人员上下的临时码头使用。

所述挡水所述取水头10、引水管11构筑物及相关作业平台不予水中挡水墙进行任何结构上的连接。水中钢结构挡水墙设置在取水头10、引水管11构筑物及相关平台的上游8～10m，且挡水墙深入江中的端头应超出作业平台端部不小于10m。

水中钢结构挡水墙施工前应对水下地形进行测量，对水面标高、水深、流速进行观测，获取详细资料。必须对施工范围内的漂石进行河床清理。为保证施工船舶安全及维护航道的正常通行，应设置航标警示标志。

本实用新型利用支撑桩、挡水桁架、纵连槽钢、U型钢件、挡水钢板、钢丝绳、地锚发明了一种针对自来水厂取水头、引水管等水中、水下构筑物施工时安全的水中钢结构挡水墙，解决了在深水高流速河流中采用丁坝、土石围堰施工时，抛石、石笼网箱易随波滚流、漂移流失，工后清理面积成倍扩大、工程数量不可控，土石进占法施工时污染引水源、堵塞并破坏下游应急取水头、引水管，坝体受高流速冲刷垮塌安全风险大等现象。为下游水中、水下构筑物提供了一个安全稳定的水下施工环境。原理简单、结构简明、施工安全、快捷，简化了工序，用工节省，工作效率高，实用性强，为自来水厂取水头、引水管等水中、水下构筑物施工时提供了一种安全、快捷的安全防护方式，可从根本上解决深水高流速河流中丁坝、土石围堰施工困难、成型困难的问题。

上述技术方案仅体现了本实用新型技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的变动均体现了本实用新型的原理，属于本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：包括支撑桩（1）、挡水桁架（2）、拉锚横梁（3）、U形钢件（4）、挡水钢板（5）、钢丝绳（6）、纵连槽钢（7）和地锚（8）；所述挡水桁架（2）的立杆（14）套接在支撑桩（1）上，并通过纵连槽钢（7）纵向连接挡水桁架，使之成为框架结构；所述挡水钢板（5）焊接固定在U形钢件（4）上，所述U型钢件（4）吊装时U形处卡住挡水桁架（2）立杆（14）后进行焊接固定，形成双排钢管单壁挡水墙结构，水流冲击力依次通过挡水钢板（5）、U型钢件（4）、挡水桁架立杆（14）、支撑桩（1）进行传递，将水流的水平冲击力转化为弯矩扭力传递至地基；所述拉锚横梁（3）焊接固定在挡水桁架立杆（14）内侧；通过钢丝绳（6）与地锚（8）进行水平牵拉固定，部分水流冲击力建次第通过挡水钢板（5）、U型钢件（4）、挡水桁架（2）、钢丝绳（6）、地锚（8）进行传递。

2.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述支撑桩（1）切面为圆形的无缝钢管，内径不小于16.8cm，壁厚不小于1.0cm；采用丝扣接长，车丝长度不小于10cm，丝扣在2.3～2.8mm/丝之间；采用标准型内车丝套管进行接长。

3.根据权利要求2所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述支撑桩（1）入岩深度应不小于2.0m，支撑桩（1）的管壁与基岩嵌固，采用“三管两钻”法跟管钻进，钻机钻头为偏心钻，施工设备为带钻机的打桩船。

4.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述挡水桁架（2）为贝雷梁式桁架结构，由挡水桁架立杆（14）、直腹杆（15）、斜腹杆（16）和筋板（17）焊接而成，其挡水桁架立杆（14）为内径不小于17.8cm，壁厚不小于0.8cm的无缝钢管，直腹杆（15）为双拼8#槽钢，斜腹杆（16）为双拼∠50等边角钢，节点处筋板（17）为20mm厚钢板。

5.根据权利要求4所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述挡水桁架（2）为单榀水上吊装，桁架高度为1.4～1.6m之间，纵向间距为1.9～2.0m之间。

6.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述挡水桁架（2）的立杆（14）与支撑桩（1）匹配，套在支撑桩（1）外焊接固定，衔接长度不小于3m，管内压灌C30细石混凝土；以挡水桁架（2）为主体的钢结构挡水墙设置长度，超出取水头（10）、引水管（11）作业平台端部不小于10m。

7.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述U型钢件（4）由厚20mm钢板焊接而成，焊缝厚度不小于8mm。

8.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述挡水钢板（5）为厚20mm，宽度1500mm，长度6000mm标准钢板，相邻挡水钢板（5）之间间隙不小于20cm，不大于60cm。

9.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述钢丝绳（6）间隔3.8～4m进行拉锚，分散固定在不同地锚（8）的锚桩上。

10.根据权利要求1所述的一种水中钢结构挡水墙，其特征在于：所述纵连槽钢（7）由[20槽钢×型与挡水桁架立杆（14）进行平联，所述纵连槽钢（7）的最顶部可铺设脚手板（9），以作为人员上、下船的脚踏板。