專利名稱：水下無封底混凝土套箱及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水下高樁承臺(tái)建造時(shí)所使用的一種關(guān)鍵部件及該部件在實(shí)施 水下高樁承臺(tái)建造施工中的應(yīng)用方法。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)外水下高樁承臺(tái)全部采用傳統(tǒng)的鋼吊箱法，其鋼吊箱圍堰是為 水中高樁承臺(tái)施工而設(shè)計(jì)的臨時(shí)阻水結(jié)構(gòu)，其作用是通過鋼吊箱圍堰的側(cè)板 和底板阻水，為承臺(tái)施工提供無水的干處施工環(huán)境。鋼吊箱施工需首先在加 工廠將鋼圍堰加工成型，用大型船舶或浮運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)，用大型浮吊安裝，液壓設(shè)備下沉就位后，設(shè)置吊桿錨固，經(jīng)過水下人工堵漏后澆筑至少1 2米 厚的水下封底混凝土，待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，抽出套箱內(nèi)的水，進(jìn)行封 底混凝土整平后，才能進(jìn)行承臺(tái)施工。承臺(tái)完成后，拆除鋼吊箱。此法施工 工期長，水上作業(yè)量大，材料用量大，承臺(tái)施工質(zhì)量不易控制。如果一次封 底不成功，則二次封底時(shí)可能造成承臺(tái)底標(biāo)高的抬高，給施工帶來很大風(fēng)險(xiǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種水下無封底混凝土套箱，該套箱采用工廠化 預(yù)制，質(zhì)量容易控制，安裝方便、快捷，能加快施工進(jìn)度，同時(shí)混凝土套箱 本身可作為永久結(jié)構(gòu)防止承臺(tái)免受海水侵蝕，大大提高了主體結(jié)構(gòu)的耐久性。 本發(fā)明還提供了水下無封底混凝土套箱在實(shí)施水下高樁承臺(tái)建造施工中的應(yīng)用方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是水下無封底混凝土套箱，其 特征在于，柱狀箱體的上部敞口，底部設(shè)有箱底，柱面箱墻封閉；箱體的內(nèi) 墻面與承臺(tái)的外表面之間設(shè)有間隙，箱體高度同承臺(tái)尺寸一致；箱底部預(yù)留 孔數(shù)量和同一個(gè)墩位的鉆孔灌注樁數(shù)量相同，預(yù)留孔的直徑比鉆孔樁鋼護(hù)筒
的直徑要大，預(yù)留孔的中心同鉆孔灌注樁的中心相對(duì)位置相對(duì)應(yīng)；箱墻頂部 預(yù)埋用于連接防浪板的預(yù)埋螺栓，箱底部預(yù)留孔周圈設(shè)置止水氣囊預(yù)留槽；箱底內(nèi)預(yù)埋錨固鋼板。水下無封底混凝土套箱應(yīng)用方法，其特征在于，將水下無封底混凝土套 箱與混凝土承臺(tái)澆筑成一體，混凝土套箱上部安裝臨時(shí)防浪板圍堰，承臺(tái)混 凝土澆筑完成后拆除防浪板。具體施工方法，其步驟是1) 混凝土套箱預(yù)制混凝土套箱在預(yù)制場(chǎng)整體預(yù)制，整體吊裝出運(yùn)；2) 混凝土套箱吊運(yùn)及安裝固定套箱預(yù)制完成后，采用起重船裝船出運(yùn) 到指定墩位，現(xiàn)場(chǎng)采用起重船安裝，混凝土套箱下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置；利用 吊架臨時(shí)懸掛在鋼護(hù)筒上，并利用反壓牛腿臨時(shí)固定；3) 對(duì)安裝在套箱底部預(yù)留槽與鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒之間的止水氣囊進(jìn)行充 氣止水；止水后抽干套箱內(nèi)的水，并調(diào)整套箱水平和上下位置，用連接鋼板 將混凝土套箱內(nèi)底板上預(yù)埋鋼板與鉆孔樁鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接固定，撤除起重船 吊鉤和反壓牛腿，從而完成體系轉(zhuǎn)換；混凝土套箱安裝后的頂面與承臺(tái)混凝 土平齊；4) 安裝防浪板防浪板采用整體拼接，在低潮位時(shí)，通過防浪板底部法 蘭盤與套箱墻頂預(yù)埋螺栓連接成整體，防浪板與混凝土套箱之間設(shè)泡沫止水 橡膠條；5) 承臺(tái)施工體系轉(zhuǎn)換后，混凝土套箱內(nèi)形成干施工條件，依據(jù)圖紙綁 扎承臺(tái)鋼筋，鋼筋綁扎完成并檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行承臺(tái)混凝土澆注；砼澆筑完 成并達(dá)到要求后拆除防浪板，承臺(tái)施工完成。在本發(fā)明施工方法中，套箱安裝完成后，將2cm厚的高強(qiáng)彈性泡沫用強(qiáng) 力膠粘在套箱內(nèi)側(cè)混凝土壁上，承臺(tái)完成后強(qiáng)力膠粘在承臺(tái)和套箱之間縫隙 內(nèi)，可以防止承臺(tái)混凝土因熱脹冷縮而引起套箱裂縫，也可以防止水份進(jìn)入， 起到彈性伸縮作用。 在本發(fā)明施工方法中，承臺(tái)澆筑完成拆除防浪板前，人工清理承臺(tái)和套箱之間頂面縫隙至2cm深，并用2cm厚的止水橡膠條填塞縫隙。該橡膠條遇 水膨脹，可以避免海水滲到套箱與承臺(tái)間的縫隙內(nèi)，確保承臺(tái)免受海水的侵 蝕。本發(fā)明的水下無封底混凝土套箱及其應(yīng)用方法，取消了大型混凝土封底， 混凝土套箱采用工廠化預(yù)制，質(zhì)量容易控制，安裝方便、快捷，能加快施工 進(jìn)度，縮短施工周期，減少水上作業(yè)量，同時(shí)混凝土套箱本身可作為永久結(jié) 構(gòu)防止承臺(tái)免受海水侵蝕，大大提高了主體結(jié)構(gòu)的耐久性。具有快速、經(jīng)濟(jì)、 安全、高效、工程更耐久的特點(diǎn)。


圖1是混凝土套箱及其施工結(jié)構(gòu)圖；圖2是反壓牛腿示意圖；圖3是混凝土套箱施工總工藝流程圖。圖中l(wèi)混凝土套箱，2鋼護(hù)筒，3反壓牛腿，4抱箍，5螺栓，6砂槳， 7止水膠囊，8錨筋，9錨固鋼板，IO連接鋼板，ll預(yù)埋螺栓，12止水橡膠 條，13防浪板，14型鋼加筋肋。
具體實(shí)施方式
主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖1，本方案技術(shù)結(jié)構(gòu)分為永久結(jié)構(gòu)和臨時(shí)結(jié)構(gòu)兩部分。其中永久結(jié)構(gòu)部分包括混凝土套箱l、錨固鋼板9、止水膠囊7等；臨時(shí)結(jié)構(gòu)部分包括 防浪板3、反壓牛腿3、吊架、止水橡膠條12?；炷撂紫鋖 (鋼筋砼套箱)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、安裝說明柱狀箱體的上部敞口，底部設(shè)有箱底，柱面箱墻封閉；箱體的內(nèi)墻面與 承臺(tái)的外表面之間設(shè)有間隙，箱體高度同承臺(tái)尺寸一致；箱底部預(yù)留孔數(shù)量 和同一個(gè)墩位的鉆孔灌注樁數(shù)量相同；箱墻頂部預(yù)埋用于連接防浪板的預(yù)埋 螺栓ll，箱底部預(yù)留孔周圈設(shè)置止水氣囊預(yù)留槽；箱底內(nèi)預(yù)埋錨固鋼板9，
與錨固鋼板9 一體的錨筋8位于箱底內(nèi)?；炷翉?qiáng)度等級(jí)混凝土采用海工耐久混凝土，保護(hù)層厚度取50mm。混 凝土的配置應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)水泥和級(jí)配良好的優(yōu)質(zhì)骨料，水泥以及骨料應(yīng)符合交 通部標(biāo)準(zhǔn)《海港工程混凝土結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》(JTJ275-2000)的規(guī)定及 規(guī)范要求。套箱 k制安裝技術(shù)要求(1) 套箱預(yù)留孔平面位置應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)樁位確定，以便減少安裝誤差。(2) 套箱吊裝索具采用現(xiàn)有定型鋼絞線索具。(3) 套箱止水采用充氣止水膠囊。(4) 套箱安裝須趁落潮施工作業(yè)，根據(jù)功效合理安排作業(yè)時(shí)間。(5) 套箱與鋼護(hù)筒連接時(shí)，應(yīng)該確保焊縫質(zhì)量。(6) 上部防浪板與混凝土套箱采用圓臺(tái)螺母連接，預(yù)制時(shí)應(yīng)保證位置準(zhǔn)確。(7) 安裝防浪板時(shí)，應(yīng)該將內(nèi)部支撐安裝好。凝土套箱的斷面尺寸根據(jù)承臺(tái)尺寸來確定， 一般套箱長寬尺寸比承臺(tái)每 側(cè)大2cm，高度同承臺(tái)尺寸一致。砼套箱側(cè)壁厚30cm,底板厚40cm，該尺寸 可以根據(jù)套箱的斷面尺寸、水壓力、澆筑砼產(chǎn)生的側(cè)向壓力和沖擊力等計(jì)算后適當(dāng)調(diào)整?；炷撂紫涞撞扛鶕?jù)鉆孔灌注樁的實(shí)際數(shù)量和位置預(yù)留孔洞，預(yù)留孔數(shù)量和同一個(gè)墩位的鉆孔灌注樁數(shù)量相同，預(yù)留孔的直徑比鉆孔樁護(hù)筒的直徑 要大一些，預(yù)留孔的中心同鉆孔灌注樁的中心相對(duì)位置相同。吊架吊架是吊裝混凝土套箱的臨時(shí)工具，由鋼框架和吊索組成。鋼框 架用型鋼焊接而成多邊形框架，框架下均布八根下吊索，八根下吊索用于吊 掛混凝土套箱，框架上均布四個(gè)吊耳，與吊耳連接的上吊索與起重船相連。反壓牛腿3:反壓牛腿的作用是防止混凝土套箱上浮。如圖l、圖2， 一個(gè)套箱設(shè)八組反壓牛腿，上端通過抱箍4 (上下各一個(gè))固定于鋼護(hù)筒2上，下端支撐于套箱底板上，防止因套箱內(nèi)抽水后，套箱隨水浮力上移。反壓牛
腿結(jié)構(gòu)由三根工字鋼焊接而成n型，上端一根工字鋼焊接于抱箍上，兩側(cè)工字鋼下端斜撐在套箱底板上，斜撐水平角60度。抱箍4:抱箍的作用是固定反壓牛腿，提供向下的支撐力防止套箱上浮。 抱箍結(jié)構(gòu)為兩片半圓型鋼板結(jié)構(gòu)，半徑與鋼護(hù)筒相同，每片半圓鋼板端頭設(shè)法蘭，用高強(qiáng)螺栓5把兩片半圓型鋼板的端頭緊固從而使抱箍固定在鋼護(hù)筒 上，抱箍內(nèi)塞橡膠皮以增加摩擦阻力，每套抱箍共設(shè)6套固定高強(qiáng)螺栓。 每一鋼護(hù)筒均設(shè)止水膠囊、反壓牛腿和抱箍。防浪板13:防浪板的作用是防止水分進(jìn)入套箱內(nèi)，安裝于混凝土套箱1的頂部，防浪板的底腳板通過混凝土套箱墻頂?shù)念A(yù)埋螺栓11及橡膠墊圈與套箱連接成整體，在防浪板和混凝土套箱頂面之間設(shè)置泡沫止水橡膠條12，以阻止水分滲入，以形成內(nèi)部水密空腔，為橋墩承臺(tái)鋼筋綁扎和砼澆注提供干施工條件。防浪板13為筒狀鋼結(jié)構(gòu)，外圍面板采用鋼板，采用型鋼加筋肋14 保證其剛度不變形，在內(nèi)部設(shè)置型鋼支撐，以抵抗外部水壓力。詳見圖l。施工方法本發(fā)明的水下無封底混凝土套箱技術(shù)，承臺(tái)圍堰采取混凝土有底套箱結(jié) 構(gòu)，與混凝土承臺(tái)澆筑成一體，混凝土套箱上部安裝臨時(shí)防浪板圍堰，承臺(tái) 混凝土澆筑完成后拆除?；炷撂紫涫┕た偣に嚵鞒桃妶D3。混凝土套箱制做混凝土套箱在預(yù)制場(chǎng)整體預(yù)制，整體吊裝出運(yùn)。預(yù)制 混凝土套箱模板采用定型鋼模，現(xiàn)有專業(yè)廠家可制作?；炷撂紫涞踹\(yùn)及安裝固定套箱預(yù)制完成后，采用起重船裝船出運(yùn)到 指定墩位，現(xiàn)場(chǎng)用起重船通過吊架將混凝土套箱起吊下放指定的墩位處，將 吊架放在事先調(diào)整好標(biāo)高的鋼護(hù)筒上，鋼護(hù)筒標(biāo)高根據(jù)設(shè)計(jì)承臺(tái)標(biāo)高和吊索 長度事先計(jì)算調(diào)整到位，在低潮位時(shí)安裝反壓牛腿等設(shè)施臨時(shí)固定設(shè)施，在 體系轉(zhuǎn)換后拆除吊架和反壓牛腿。在混凝土套箱的底部預(yù)留孔周圈設(shè)置止水氣囊預(yù)留槽，當(dāng)砼套箱吊裝就 .位調(diào)整后，對(duì)事先在套箱底部預(yù)留槽與灌注樁鋼護(hù)筒之間安裝的止水氣囊7 進(jìn)行充氣，在低潮時(shí)間抽干套箱內(nèi)積水，并調(diào)整套箱水平位置，用連接鋼板 10將混凝土套箱底板上的預(yù)埋錨固鋼板9與鋼護(hù)筒2進(jìn)行焊接，進(jìn)行永久固 定后，撤除吊架和反壓牛腿，從而完成體系轉(zhuǎn)換。止水膠囊7上方填充砂漿6。套箱安裝完成后，將2cm厚的高強(qiáng)彈性泡沬用強(qiáng)力膠粘在套箱內(nèi)側(cè)混凝 土壁上，可以防止承臺(tái)砼因熱脹冷縮而引起套箱裂縫，起到彈性伸縮作用。體系轉(zhuǎn)換后，混凝土套箱頂面與承臺(tái)混凝土平齊，防浪板的作用主要是 為承臺(tái)干施工創(chuàng)造條件。在運(yùn)輸及存放過程中，應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)采用相應(yīng)措施防止變形，對(duì)發(fā)生變形 的構(gòu)件在安裝前需整形好方可使用。承臺(tái)施工防浪板安裝完成，混凝土套箱內(nèi)形成干施工條件后，切樁， 鑿樁頭；依據(jù)圖紙綁扎承臺(tái)鋼筋，承臺(tái)鋼筋加工完成并檢驗(yàn)合格后，拌合船 就位，澆注承臺(tái)混凝土、混凝土養(yǎng)護(hù)。承臺(tái)澆筑完成并拆除防浪板后，人工清理承臺(tái)和套箱之間頂面縫隙至2cm 深，并用2cm厚的止水橡膠條填塞，該橡膠條遇水膨脹，可以避免海水滲到 套箱與承臺(tái)間的縫隙內(nèi)，確保承臺(tái)免受海水的侵蝕。止水橡膠條安裝后，起 重船就位，拆除防浪板。拆除后防浪板在下次施工時(shí)再次使用。本發(fā)明主要適于淺海作業(yè)。實(shí)踐證明，本技術(shù)不但容易保證承臺(tái)質(zhì)量、提高結(jié)構(gòu)耐久性，而且施工 方便、快捷、高效具有很好的經(jīng)濟(jì)效益，為大橋建設(shè)節(jié)省了投資，具有較大 的推廣應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1、水下無封底混凝土套箱，其特征在于，柱狀箱體的上部敞口，底部設(shè)有箱底，柱面箱墻封閉；箱體的內(nèi)墻面與承臺(tái)的外表面之間設(shè)有間隙，箱體高度同承臺(tái)尺寸一致；箱底部預(yù)留孔數(shù)量和同一個(gè)墩位的鉆孔灌注樁數(shù)量相同，預(yù)留孔的直徑比鉆孔樁鋼護(hù)筒的直徑要大，預(yù)留孔的中心同鉆孔灌注樁的中心相對(duì)位置相對(duì)應(yīng)；箱墻頂部預(yù)埋用于連接防浪板的預(yù)埋螺栓，箱底部預(yù)留孔周圈設(shè)置止水氣囊預(yù)留槽；箱底內(nèi)預(yù)埋錨固鋼板。
2、 水下無封底混凝土套箱應(yīng)用方法，其特征在于，將水下無封底混凝土 套箱與混凝土承臺(tái)澆筑成一體，混凝土套箱上部安裝臨時(shí)防浪板圍堰，承臺(tái) 混凝土澆筑完成后拆除防浪板。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的水下無封底混凝土套箱應(yīng)用方法，其特征在于， 步驟是1) 混凝土套箱預(yù)制混凝土套箱在預(yù)制場(chǎng)整體預(yù)制，整體吊裝出運(yùn)；2) 混凝土套箱吊運(yùn)及安裝固定套箱預(yù)制完成后，采用起重船裝船出運(yùn)到指定墩位，現(xiàn)場(chǎng)采用起重船安裝，混凝土套箱下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置；利用 吊架臨時(shí)懸掛在鋼護(hù)筒上，并利用反壓牛腿臨時(shí)固定；3) 對(duì)安裝在套箱底部預(yù)留槽與鉆孔灌注樁鋼護(hù)筒之間的止水氣囊進(jìn)行充 氣止水；止水后抽干套箱內(nèi)的水，并調(diào)整套箱水平和上下位置，用連接鋼板 將混凝土套箱內(nèi)底板上預(yù)埋鋼板與鉆孔樁鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接固定，撤除起重船 吊鉤和反壓牛腿，從而完成體系轉(zhuǎn)換；混凝土套箱安裝后的頂面與承臺(tái)混凝 土平齊；4) 安裝防浪板防浪板采用整體拼接，在低潮位時(shí)，通過防浪板底部法 蘭盤與套箱墻頂預(yù)埋螺栓連接成整體，防浪板與混凝土套箱之間設(shè)泡沫止水 橡膠條；5) 承臺(tái)施工體系轉(zhuǎn)換后，混凝土套箱內(nèi)形成干施工條件，依據(jù)圖紙綁扎承臺(tái)鋼筋，鋼筋綁扎完成并檢驗(yàn)合格后，進(jìn)行承臺(tái)混凝土澆注；砼澆筑完成并達(dá)到要求后拆除防浪板，承臺(tái)施工完成。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的水下無封底混凝土套箱應(yīng)用方法，其特征在于， 套箱安裝完成后，將2cm厚的高強(qiáng)彈性泡沬用強(qiáng)力膠粘在套箱內(nèi)側(cè)混凝土壁 上，承臺(tái)完成后強(qiáng)力膠粘在承臺(tái)和套箱之間縫隙內(nèi)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的水下無封底混凝土套箱應(yīng)用方法，其特征 在于，承臺(tái)澆筑完成拆除防浪板前，人工清理承臺(tái)和套箱之間頂面縫隙至2cm 深，并用2cm厚的止水橡膠條填塞縫隙。
全文摘要
水下無封底混凝土套箱及其應(yīng)用方法，解決了傳統(tǒng)鋼圍堰施工所需要澆筑很厚的混凝土封底，鋼材用量大，施工周期長，承臺(tái)質(zhì)量不易控制的缺點(diǎn)。將水下無封底混凝土套箱與混凝土承臺(tái)澆筑成一體，混凝土套箱上部安裝臨時(shí)防浪板圍堰，承臺(tái)混凝土澆筑完成后拆除防浪板?；炷撂紫淇梢怨S化預(yù)制生產(chǎn)，施工質(zhì)量容易控制，安裝簡(jiǎn)便、快捷，能加快施工進(jìn)度，縮短工期、安全可靠、且經(jīng)濟(jì)合理，同時(shí)套箱本身可以起到防海水侵蝕的作用，提高工程的耐久性。本發(fā)明主要適于淺海作業(yè)。
文檔編號(hào)E02D19/00GK101158161SQ200710113358
公開日2008年4月9日 申請(qǐng)日期2007年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月19日
發(fā)明者侯福金, 吳繼福, 姜言泉, 輝 季, 徐慶軍, 李丕明, 王兆興, 王廣洋, 王秀芬, 范效濱, 董支寶, 蔡建軍, 趙建銘 申請(qǐng)人:山東高速集團(tuán)青島高速公路有限公司