一種帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱及其施工方法，其特征是在成孔中自下而上沿成孔內(nèi)壁以水下快凝材料澆筑護(hù)壁層形成護(hù)壁孔，向護(hù)壁孔中下放筒形鋼筋籠；在鋼筋籠的筒中下放鋼結(jié)構(gòu)錐形底節(jié)模板，并自下而上逐節(jié)組裝并下放各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板形成內(nèi)模；在護(hù)壁孔中澆筑封底混凝土形成混凝土底板，使成護(hù)壁孔形成為封底的環(huán)形筒體；在封底的環(huán)形筒體中，以護(hù)壁層為外模，在外模和內(nèi)模之間進(jìn)行管身混凝土的澆筑，在管身混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，自上而下取出各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板，完成帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工。本發(fā)明可有效應(yīng)用于土木工程、橋梁房建、水工結(jié)構(gòu)，且提高施工效率。
【專利說明】一種帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱及其施工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及土木工程、橋梁房建、水工結(jié)構(gòu)中基礎(chǔ)現(xiàn)澆施工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的沉井及沉管基礎(chǔ)施工采用分節(jié)預(yù)制構(gòu)件后依靠自重或輔助措施接高下沉然后進(jìn)行壓漿處理的方法進(jìn)行施工。對于該工藝，除存在施工場預(yù)制件運輸困難、吊裝設(shè)備大、預(yù)制件下沉困難等問題外，還有以下幾點難以控制:下沉后由于底部有殘渣易整體傾斜；分節(jié)預(yù)制，各節(jié)接口處拼接施工難度大；壓漿工藝復(fù)雜，壓漿質(zhì)量難以控制，工期長造價高。預(yù)制法施工的以上問題已成為行業(yè)內(nèi)公認(rèn)的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱及其施工方法，以方便施工、提高施工效率。
[0004]本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案:
[0005]本發(fā)明帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的結(jié)構(gòu)特點是:所述管柱是在現(xiàn)澆加筋混凝土管柱與成孔內(nèi)壁之間采用水下快凝材料澆筑形成有護(hù)壁層，所述管柱以現(xiàn)澆混凝土底板形成混凝土封底。
[0006]本發(fā)明帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工方法的特點是按如下步驟進(jìn)行:
[0007]a、在設(shè)定的管柱所在位置處，以鉆機(jī)施工成孔；
[0008]b、在所述成孔中利用環(huán)形滑模裝置自下而上沿成孔內(nèi)壁以水下快凝材料澆筑護(hù)壁層，形成護(hù)壁孔，向所述護(hù)壁孔中下放筒形鋼筋籠；
[0009]C、在所述鋼筋籠的筒中下放底節(jié)模板，在所述底節(jié)模板上、自下而上逐節(jié)組裝并通過外掛配重下放各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板形成內(nèi)模，鎖定內(nèi)模后在護(hù)壁孔中澆筑底板混凝土形成混凝土封底，底節(jié)模板澆筑在管柱孔的混凝土封底中進(jìn)行定位，使成護(hù)壁孔形成為封底的環(huán)形筒體；
[0010]d、在所述封底的環(huán)形筒體中，以所述護(hù)壁層為外模，在所述外模和內(nèi)模之間澆筑管身混凝土，在所述管身混凝土達(dá)到強(qiáng)度要求后，解除對內(nèi)模的鎖定，自上而下取出各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板，完成帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工；
[0011]e、在所述帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的頂面澆注頂蓋完成基礎(chǔ)承臺的施工。
[0012]本發(fā)明施工方法的特點也在于:
[0013]設(shè)置所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板為空心浮筒結(jié)構(gòu)，在釋放對內(nèi)模的鎖定之后，各節(jié)段內(nèi)模板可依靠浮力上浮實現(xiàn)回收。
[0014]所述底節(jié)模板的上段為圓柱形筒體，下段為圓錐形筒體，所述底節(jié)模板是以其圓錐形筒底澆筑在管柱孔的混凝土封底中進(jìn)行定位。
[0015]所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板是由瓦片模板拼裝而成；在所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板中，呈水平設(shè)置的“十”字支撐架在其呈“十”字的四個支撐位上支撐有定位立柱，各瓦片模板與相鄰位置上定位立柱相互卡嵌，并能夠以所述定位立柱為導(dǎo)向柱豎向滑動；相鄰節(jié)段的預(yù)制內(nèi)模板之間，對應(yīng)位置上的定位立柱相互螺紋連接；處在與所述底節(jié)模板相鄰接位置上的第一節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板中的定位立柱是螺紋連接在所述底節(jié)模板的頂面上，在所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板之間貫穿用于張拉的鎖緊鋼鉸線；所述鎖緊鋼鉸線在孔頂限位平臺上利用千斤頂進(jìn)行張拉。
[0016]在各道“十”字支撐架的中心分別設(shè)置有鋼絞線拴結(jié)點，并有回收鋼絞線在各鋼絞線拴結(jié)點之間串聯(lián)連接并延伸至管柱孔的孔口，用于回收“十”字支撐架。
[0017]與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在:
[0018]1、本發(fā)明中護(hù)壁層具有較高的強(qiáng)度質(zhì)量比、剛度質(zhì)量比和良好的耐腐蝕性能，防滲性能好，以其作為混凝土的保護(hù)外殼可以對混凝土結(jié)構(gòu)實施全壽命保護(hù)；
[0019]2、本發(fā)明中護(hù)壁層可較好地約束管柱的縱向及環(huán)向應(yīng)變，鋼筋骨架可按照最小配筋率配置，與普通鋼筋混凝土沉管配筋率大為減小，各節(jié)段內(nèi)模板重復(fù)使用，從而節(jié)省造價，用量也減輕了鋼筋骨架吊裝重量。
[0020]3、與混凝土預(yù)制沉管相比，本發(fā)明中護(hù)壁層與內(nèi)模的配搭實現(xiàn)管柱現(xiàn)澆，解決了場地預(yù)制大直徑沉管運輸困難的問題，可大大提高施工效率，縮短工期；
[0021]4、已有技術(shù)中預(yù)制件接高在連接處處理困難，質(zhì)量不易控制，本發(fā)明實現(xiàn)管柱基礎(chǔ)一次性澆筑完成，基礎(chǔ)為完整整體，可有效提高基礎(chǔ)力學(xué)性能，基礎(chǔ)質(zhì)量可靠；
[0022]5、已有技術(shù)中預(yù)制下沉工法在預(yù)制件下沉完成后需要進(jìn)行壓漿處理，而壓漿工藝復(fù)雜，特別對于管柱基礎(chǔ)底部壓漿質(zhì)量難以控制，造成基礎(chǔ)底部周邊松散，使得基礎(chǔ)承載力降低，本發(fā)明實現(xiàn)一次性現(xiàn)澆，不需要壓漿處理。且本發(fā)明采用鋼結(jié)構(gòu)錐形底節(jié)模板，可伸入至較深處，然后完成澆筑，由于澆筑的混凝土流動性強(qiáng)可經(jīng)擠壓滲入各個空間，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)施工方法可能造成的底部周邊松散問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明自浮式內(nèi)模系統(tǒng)立面圖；
[0024]圖2為本發(fā)明自浮式內(nèi)模系統(tǒng)平面圖；
[0025]圖3為本發(fā)明中底節(jié)定位模板安裝示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明中第二節(jié)立柱及十字支撐架安裝示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明中自浮模板與定位立柱連接示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明中十字支撐架與定位立柱連接示意圖；
[0029]圖7為本發(fā)明管柱立面示意圖；
[0030]圖8為本發(fā)明管柱平面示意圖；
[0031]圖9為本發(fā)明管柱澆筑完成后結(jié)構(gòu)示意圖。
[0032]圖中標(biāo)號:I護(hù)壁層，2鋼筋籠，3內(nèi)模板，3a加勁板，4底節(jié)模板，5為“十”字支撐架，5a錐形銷，6定位立柱，6a支撐牛腿，7鎖緊鋼鉸線，8孔頂限位平臺，9千斤頂，10鋼絞線拴結(jié)點，11混凝土封底，12回收用鋼絞線，13穿線孔，14管身混凝土。
【具體實施方式】
[0033]參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，本實施例中設(shè)置用于施工帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的內(nèi)模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式是:
[0034]如圖1所示，包括一鋼結(jié)構(gòu)底節(jié)模板4，在底節(jié)模板4上、自下而上逐節(jié)組裝各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3 ;各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3為可在水中獲得浮力的全封閉鋼結(jié)構(gòu)空心浮筒結(jié)構(gòu)，在釋放對內(nèi)模的鎖定之后，各節(jié)段內(nèi)模板3可依靠浮力上浮實現(xiàn)回收；底節(jié)模板4澆筑在管柱孔的混凝土封底11中進(jìn)行定位。
[0035]如圖2和圖5所示，各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3是由瓦片模板拼裝而成；在各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3中，呈水平設(shè)置的“十”字支撐架5在其呈“十”字的四個支撐位上支撐有定位立柱6，各瓦片模板與相鄰位置上定位立柱6相互卡嵌，并能夠以定位立柱6為導(dǎo)向柱豎向滑動；各瓦片模板為空心全封閉浮式模板，其內(nèi)設(shè)置有各道加勁板3a ;各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3根據(jù)實際施工條件可以為6-15m。
[0036]如圖3、圖4和圖5所示，相鄰節(jié)段的預(yù)制內(nèi)模板3之間，對應(yīng)位置上的定位立柱6相互螺紋連接；處在與底節(jié)模板4相鄰接位置上的第一節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板中的定位立柱是螺紋連接在底節(jié)模板4的頂面上，在各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3之間通過設(shè)置在預(yù)制內(nèi)模板3中的穿線孔13貫穿用于張拉的鎖緊鋼鉸線7 ;鎖緊鋼鉸線7在孔頂限位平臺8上利用千斤頂9進(jìn)行張拉。
[0037]具體實施中，底節(jié)模板4的上段為圓柱形筒體，下段為圓錐形筒體，底節(jié)模板4是以其圓錐形筒底澆筑在管柱孔的混凝土封底11中進(jìn)行定位；
[0038]如圖6所示，“十”字支撐架5根據(jù)受力情況進(jìn)行設(shè)置，每節(jié)定位立柱6至少設(shè)置兩道“十”字支撐架5，在各道“十”字支撐架5的中心分別設(shè)置有鋼絞線拴結(jié)點10，并有回收用鋼絞線12在各鋼絞線拴結(jié)點10之間串聯(lián)連接并延伸至孔口，用于回收“十”字支撐架5，在定位立柱6的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)置支撐牛腿6a，“十”字支撐架5通過錐形銷5a連接在支撐牛腿6a。
[0039]參見圖7、圖8和圖9，本實施例中帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的結(jié)構(gòu)形式是在現(xiàn)澆加筋混凝土管柱與成孔內(nèi)壁之間采用水下快凝材料澆筑形成有護(hù)壁層1，管柱以現(xiàn)澆混凝土底板形成混凝土封底11。
[0040]本實施例中帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工方法按如下步驟進(jìn)行:
[0041]1、在設(shè)定的管柱所在位置處，以鉆機(jī)施工成孔；
[0042]2、在所述成孔中利用環(huán)形滑模裝置自下而上沿成孔內(nèi)壁以水下快凝材料澆筑護(hù)壁層(I)，形成護(hù)壁孔，向所述護(hù)壁孔中下放筒形鋼筋籠(2);
[0043]3、在所述鋼筋籠⑵的筒中下放底節(jié)模板(4)，在所述底節(jié)模板(4)上、自下而上逐節(jié)組裝并通過外掛配重下放各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)形成內(nèi)模，鎖定內(nèi)模后在護(hù)壁孔中澆筑底板混凝土形成混凝土封底(11)，底節(jié)模板(4)澆筑在管柱孔的混凝土封底(11)中進(jìn)行定位，使成護(hù)壁孔形成為封底的環(huán)形筒體；具體實施是在下方底節(jié)模板4至其頂面處在孔口位置時，在底節(jié)模板4的頂面安裝第一節(jié)段預(yù)制模板中的定位立柱和“十”字支撐架；再次下放至第一節(jié)段預(yù)制模板中的定位立柱的頂端處在孔口位置時，以螺紋連接上一節(jié)段預(yù)制模板中的定位立柱和“十”字支撐架；繼續(xù)下放各節(jié)段預(yù)內(nèi)模板中定位立柱和“十”字支撐架，當(dāng)利用外掛配重將各節(jié)段預(yù)制模板中各瓦片模板自孔口處依次沿定位立柱6下沉在指定位置上，在孔頂限位平臺8上利用千斤頂9張拉貫穿在各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3上穿線孔13中的鎖緊鋼絞線7進(jìn)行壓實并鎖定，完成內(nèi)模安裝。[0044]4、在封底的環(huán)形筒體中，以所述護(hù)壁層I為外模，在外模和內(nèi)模之間澆筑管身混凝土 14，在管身混凝土 14達(dá)到強(qiáng)度要求后，解除對內(nèi)模的鎖定，自上而下取出各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3，完成帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工；
[0045]5、在帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的頂面澆注頂蓋完成基礎(chǔ)承臺的施工。
[0046]具體實施中，水下快凝材料是以水泥、石膏、HPMC材料及水按1:1: 0.01: 0.5的質(zhì)量配合比混合而成，可根據(jù)澆筑高度等實際工況進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，快凝材料凝固時間為I小時，強(qiáng)度為2MPa，澆筑形成的護(hù)壁層I的厚度為5到20cm。
[0047]環(huán)形滑模裝置的澆筑過程是在初始位置澆筑材料強(qiáng)度達(dá)到允許值后，移動活動模板至下一位置繼續(xù)澆筑，實現(xiàn)連續(xù)澆筑，環(huán)形滑模裝置中的滑移式活動模板為環(huán)形，這一施工工藝目前已經(jīng)在工程建設(shè)中得到廣泛使用。
[0048]單節(jié)內(nèi)模板3的長度為6?15米，各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板3設(shè)置為空心浮筒結(jié)構(gòu)，在釋放對內(nèi)模板的鎖定之后，各節(jié)段內(nèi)模板3可依靠浮力上浮實現(xiàn)回收，其重復(fù)使用，節(jié)省造價，節(jié)約工期；以鋼結(jié)構(gòu)錐形底節(jié)模板4壓入成孔底部較深位置，能有效地起到固定和定位內(nèi)模板的作用。
[0049]本發(fā)明管柱直徑在3至6m，可廣泛用于橋梁房建、水工結(jié)構(gòu)等工程建設(shè)領(lǐng)域，可適用于陸上常規(guī)基礎(chǔ)的施工，如沉井、管柱等；尤其適于水中基礎(chǔ)的施工，如橋梁的塔柱基礎(chǔ)、水中錨碇基礎(chǔ)、群井基礎(chǔ)等。也可在該結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上實施增加摩擦力的措施，如頂入根鍵形成根式基礎(chǔ)等。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱，其特征是:所述管柱是在現(xiàn)澆加筋混凝土管柱與成孔內(nèi)壁之間采用水下快凝材料澆筑形成有護(hù)壁層(I)，所述管柱以現(xiàn)澆混凝土底板形成混凝土封底(11)。
2.—種權(quán)利要求1所述的帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工方法，其特征是按如下步驟進(jìn)行: a、在設(shè)定的管柱所在位置處，以鉆機(jī)施工成孔； b、在所述成孔中利用環(huán)形滑模裝置自下而上沿成孔內(nèi)壁以水下快凝材料澆筑護(hù)壁層(I)，形成護(hù)壁孔，向所述護(hù)壁孔中下放筒形鋼筋籠(2); C、在所述鋼筋籠(2)的筒中下放底節(jié)模板(4)，在所述底節(jié)模板(4)上、自下而上逐節(jié)組裝并通過外掛配重下放各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)形成內(nèi)模，鎖定內(nèi)模后在護(hù)壁孔中澆筑底板混凝土形成混凝土封底(11)，底節(jié)模板(4)澆筑在管柱孔的混凝土封底(11)中進(jìn)行定位，使成護(hù)壁孔形成為封底的環(huán)形筒體； d、在所述封底的環(huán)形筒體中，以所述護(hù)壁層(I)為外模，在所述外模和內(nèi)模之間澆筑管身混凝土(14)，在所述管身混凝土(14)達(dá)到強(qiáng)度要求后，解除對內(nèi)模的鎖定，自上而下取出各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)，完成帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的施工； e、在所述帶有護(hù)壁的水下澆筑式管柱的頂面澆注頂蓋完成基礎(chǔ)承臺的施工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工方法，其特征是:設(shè)置所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)為空心浮筒結(jié)構(gòu)，在釋放對 內(nèi)模的鎖定之后，各節(jié)段內(nèi)模板(3)可依靠浮力上浮實現(xiàn)回收。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工方法，其特征是:所述底節(jié)模板(4)的上段為圓柱形筒體，下段為圓錐形筒體，所述底節(jié)模板(4)是以其圓錐形筒底澆筑在管柱孔的混凝土封底(II)中進(jìn)行定位。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的施工方法，其特征是:所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)是由瓦片模板拼裝而成；在所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板(3)中，呈水平設(shè)置的“十”字支撐架(5)在其呈“十”字的四個支撐位上支撐有定位立柱(6)，各瓦片模板與相鄰位置上定位立柱(6)相互卡嵌，并能夠以所述定位立柱(6)為導(dǎo)向柱豎向滑動；相鄰節(jié)段的預(yù)制內(nèi)模板(3)之間，對應(yīng)位置上的定位立柱(6)相互螺紋連接；處在與所述底節(jié)模板(4)相鄰接位置上的第一節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板中的定位立柱是螺紋連接在所述底節(jié)模板(4)的頂面上，在所述各節(jié)段預(yù)制內(nèi)模板⑶之間貫穿用于張拉的鎖緊鋼鉸線(7);所述鎖緊鋼鉸線(7)在孔頂限位平臺(8)上利用千斤頂(9)進(jìn)行張拉。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的施工方法，其特征是:在各道“十”字支撐架(5)的中心分別設(shè)置有鋼絞線拴結(jié)點(10)，并有回收用鋼絞線(12)在各鋼絞線拴結(jié)點(10)之間串聯(lián)連接并延伸至管柱孔的孔口，用于回收“十”字支撐架(5)。
【文檔編號】E02D5/40GK103911990SQ201410172024
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】殷永高, 孫敦華, 張立奎, 呂獎國, 趙先民, 趙公明, 鄭偉峰, 朱星虎, 明昕, 葛德宏 申請人:安徽省高速公路控股集團(tuán)有限公司