專(zhuān)利名稱(chēng)：多功能鋼板樁砼拱圈圍堰的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種鋼板樁圍堰。
背景技術(shù)：
跨越大江或海灣的大跨度橋梁，其主墩(塔)一般設(shè)在靠近大提(延岸)的水中或淺 灘區(qū)，其基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)絕大部分為群樁加承臺(tái)，且為了美觀，一般會(huì)把承臺(tái)頂面置于水面(低水 位時(shí))甚至河床之下，這就是我們經(jīng)常所說(shuō)的底承臺(tái)基礎(chǔ)。按傳統(tǒng)施工方法施工此類(lèi)橋梁基礎(chǔ)，一般是先搭設(shè)水中施工鋼平臺(tái)，后打設(shè)樁基 鋼護(hù)筒來(lái)進(jìn)行水中樁基施工，完成本墩全部樁基之后拆除鋼平臺(tái)，再采用圍堰或鋼吊箱進(jìn) 行承臺(tái)施工。此傳統(tǒng)施工工法具有工序多、周期長(zhǎng)，配套的大型設(shè)備多，施工工藝要求高，費(fèi) 用高等缺點(diǎn)?，F(xiàn)有的鋼板樁圍堰包括密集圍合在承臺(tái)周邊的一組鋼板樁，鋼板樁周圈咬合緊 密，圍堰內(nèi)側(cè)采用上、中、下三層水平頂撐桿支護(hù)，為增強(qiáng)水平頂撐桿支護(hù)的抗彎強(qiáng)度，在需 要在兩端作斜撐加強(qiáng)。承臺(tái)底面位于河床以上，施工時(shí)采用分層抽水，分層支護(hù)的方法，周 圈50cm以?xún)?nèi)還要設(shè)匯水渠、積水坑。水平頂撐桿支護(hù)占據(jù)了圍堰內(nèi)部大部分空間，作業(yè)空 間狹小，施工工期較長(zhǎng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，要解決具有比鋼平臺(tái)更 好的承載力和作業(yè)面積變水中樁為“陸地”樁從而無(wú)需鋼護(hù)筒的技術(shù)問(wèn)題；并解決具備承臺(tái) 施工所需的圍堰或鋼吊箱的功能，且比以往傳統(tǒng)的圍堰或鋼吊箱具有更優(yōu)越的施工作業(yè)空 間的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案—種多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，該圍堰包括密集圍合在承臺(tái)周邊的一組鋼板樁， 所述鋼板樁的根部伸至圍堰基底以下，鋼板樁的頂部高于承臺(tái)，相鄰鋼板樁的鄰邊相互咬 合，緊貼這組鋼板樁的內(nèi)側(cè)壁，沿圍堰周圈間隔澆注有水平向的砼拱圈，鋼板樁和砼拱圈通 過(guò)焊接在鋼板樁的斜拉桿拉結(jié)，所述砼拱圈為內(nèi)配環(huán)形鋼筋籠的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰兩 砼拱圈之間連有豎桿。所述鋼板樁為拉森鋼板樁、U型鋼板樁或Z型鋼板樁。所述砼拱圈內(nèi)的鋼筋籠至少有四根環(huán)形主筋和間隔圍繞在主筋外側(cè)的箍筋。所述鋼板樁的外側(cè)壁環(huán)箍有鋼絲繩。與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn)和有益效果1、本實(shí)用新型將水中樁基礎(chǔ)和承臺(tái)施工有機(jī)進(jìn)行結(jié)合，可節(jié)省鋼管樁施工平臺(tái)。2、本實(shí)用新型由于采用環(huán)形圍堰及圍堰內(nèi)側(cè)設(shè)置多道砼拱圈，使得圍堰內(nèi)無(wú)任何 撐桿，為圍堰內(nèi)沙土的挖除和結(jié)構(gòu)物施工提供了無(wú)比優(yōu)越的作業(yè)空間，并使圍護(hù)結(jié)構(gòu)變得 簡(jiǎn)潔，從而有利于減低施工成本，并能縮短工期。
3[0014]3、本實(shí)用新型特意采用鋼筋砼拱圈，與型鋼砼拱圈相比，采用砼拱圈能更好地與 鋼板樁形成整體，并可消除鋼板樁施工時(shí)產(chǎn)生的“圓度誤差”，保證砼拱圈貼緊每一根鋼板 樁，可充分利用了鋼筋混凝土的抗壓性能。4、本實(shí)用新型采用鋼板樁圍堰并在圍堰內(nèi)填沙土，使水中或軟土樁基礎(chǔ)施工，相 當(dāng)于在陸地上施工，可以省去樁基礎(chǔ)鋼護(hù)筒。本實(shí)用新型克服了傳統(tǒng)圍護(hù)結(jié)構(gòu)及其施工方法具有工序多、周期長(zhǎng)，配套的大型 設(shè)備多，施工工藝要求高，費(fèi)用高等的缺點(diǎn)，解決了具有比鋼平臺(tái)更好的承載力和作業(yè)面積 變水中樁為“陸地”樁從而無(wú)需鋼護(hù)筒的技術(shù)問(wèn)題；并解決了具備承臺(tái)施工所需的圍堰或鋼 吊箱的功能，且比以往傳統(tǒng)的圍堰或鋼吊箱具有更優(yōu)越的施工作業(yè)空間的問(wèn)題。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于水中、灘涂、軟基等位置的大型橋梁等的基礎(chǔ)施工中。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型俯視圖。圖3是定位框和鋼管樁的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是定位框詳圖。圖5是圖4的A-A剖面圖。圖6是砼拱圈的斷面圖。圖7是未進(jìn)行施工前承臺(tái)位置斷面圖。圖8是打鋼板樁施工示意圖。圖9是填沙土示意圖。
圖10是打基礎(chǔ)樁并挖除沙土示意圖。
圖11是澆第一道砼拱圈示意圖。
圖12是挖除第一道砼拱圈和第二道砼拱圈之間土體示意圖。
圖13是澆第二道砼拱圈示意圖。
圖14是澆第三道砼拱圈示意圖。
圖15是進(jìn)行墊層、承臺(tái)和橋墩座施工示意圖。附圖標(biāo)記1 一承臺(tái)、2 —鋼板樁、3 —砼拱圈、3. 1 一第一道砼拱圈、3. 2 一第二道 砼拱圈、3. 3 一第三道砼拱圈、4 一豎桿、5 —鋼管樁、6 —導(dǎo)向框、6. 1 一腹桿、6. 2 一下弦桿、 6. 3 一上弦桿、7 —基礎(chǔ)樁、8 —混凝土墊層、9 一鋼筋籠、9. 1 一主筋、9. 2 一箍筋、10 —橋墩 座、11 一沙土。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例參見(jiàn)
圖1 圖6所示，李家沙大橋是廣州南二環(huán)高速公路上的一座特大 橋，位于廣州番禺區(qū)和佛山順德區(qū)交界的李家沙水道處，橋跨布置為(110+220+110) m三跨 雙塔四索面預(yù)應(yīng)力混凝土斜拉橋，全長(zhǎng)440m，采用平行的上下行兩幅橋，兩主梁橫向完全分 離，斜拉索布置在主梁兩側(cè)成空間四索面。單幅橋?qū)?3米，兩幅橋間凈距4m，橋面總寬50m。 主墩Z(yǔ)3、Z4在靠近大提內(nèi)側(cè)。其中Z3全部位于水中，Z4承臺(tái)位于淺灘上。Z3 #、Z4 #主墩共4個(gè)承臺(tái)，每個(gè)承臺(tái)設(shè)置9根Φ 2. 5m樁基，樁長(zhǎng)約45 50m。Z3 #、Z4 #主墩雙幅共 4個(gè)承臺(tái)，每個(gè)承臺(tái)結(jié)構(gòu)尺寸為14. 2m (長(zhǎng))X 15. 7m (寬)X 5. 5m (高)，封底砼厚為lm，承臺(tái) 頂面埋入河床面，承臺(tái)頂標(biāo)高一 0. 5m，橋位處一般水位2. 2m左右，Z3 #墩處河床標(biāo)高為0， Z4 #墩淺灘標(biāo)高2. 5m左右。本橋承臺(tái)皆埋入河床，基坑開(kāi)挖深度近10m，根據(jù)本工程特點(diǎn)， 承臺(tái)平面尺寸為14. 2mX15. 7m，較為方正，采用多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，該圍堰包括密集 圍合在承臺(tái)1周邊的一組鋼板樁2，所述鋼板樁2的根部伸至圍堰基底以下，鋼板樁2的頂 部高于承臺(tái)，相鄰鋼板樁的鄰邊相互咬合，緊貼這組鋼板樁2的內(nèi)側(cè)壁，沿圍堰周圈間隔澆 注有水平向的砼拱圈3，鋼板樁2和砼拱圈3通過(guò)焊接在鋼板樁的斜拉桿12拉結(jié)，所述砼拱 圈3為內(nèi)配環(huán)形鋼筋籠9的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰兩砼拱圈之間連有豎桿4。所述鋼板樁2 為拉森鋼板樁、U型鋼板樁或Z型鋼板樁。所述砼拱圈內(nèi)的鋼筋籠9至少有四根環(huán)形主筋 9. 1和間隔圍繞在主筋外側(cè)的箍筋9. 2。所述鋼板樁的外側(cè)壁環(huán)箍有鋼絲繩。根據(jù)承臺(tái)平面尺寸，定出砼拱圈合理直徑為21. 20m，選用15m拉森IV型鋼板樁，基 坑深度10m。在受力計(jì)算上采用傳統(tǒng)手算和三維建模電算相結(jié)合，兩種結(jié)果相互復(fù)核，保證 結(jié)構(gòu)的安全性。手算采用朗金一庫(kù)侖土壓力公式來(lái)計(jì)算圍堰外側(cè)主動(dòng)土壓力，土壓力通過(guò)鋼板 樁傳遞至鋼筋混凝土砼拱圈上，將砼拱圈作為圓形拱，并考慮適當(dāng)?shù)钠d，來(lái)計(jì)算砼拱圈的 受力。電算采用美國(guó)ABAQUS有限元分析軟件對(duì)整個(gè)圍堰及周?chē)馏w進(jìn)行三維建模，對(duì) 結(jié)構(gòu)進(jìn)行整體分析驗(yàn)算。從兩種計(jì)算結(jié)果上來(lái)看，采用傳統(tǒng)手算受力結(jié)果偏大，偏于安全。在砼拱圈的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)中，采用手算結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)算，保證結(jié)構(gòu)的安全性。圍堰內(nèi)砼拱圈按受力計(jì)算共布置4層，上面兩層的受力相對(duì)較小，其截面為 40 X 50cm，第三、四層受力相對(duì)較大，截面為40 X 60cm。砼拱圈內(nèi)配10根Φ 22鋼筋。砼拱 圈采用C40混凝土。所述的多功能鋼板樁砼拱圈圍堰的施工方法，參見(jiàn)圖7 15，步驟如下步驟一，在承臺(tái)1位置的周邊打設(shè)定位鋼管樁5，在兩相鄰定位鋼管樁之間焊接導(dǎo) 向框6 ；步驟二，緊貼導(dǎo)向框6外側(cè)，在承臺(tái)外圍周邊插打鋼板樁2，圍成一環(huán)形圍堰，圍堰 形成后撥出導(dǎo)向框6和鋼管樁5 ；步驟三，將環(huán)形圍堰內(nèi)的水抽出，并在環(huán)形圍堰內(nèi)填入沙土 11 ；步驟四，在環(huán)形圍堰內(nèi)按橋墩基礎(chǔ)樁設(shè)計(jì)位置打入基礎(chǔ)樁7 ；步驟五，挖除環(huán)形圍堰內(nèi)基礎(chǔ)樁7周?chē)纳惩?11，環(huán)形圍堰內(nèi)沙土 11挖至第一道 砼拱圈3. 1標(biāo)高處，在鋼板樁2的內(nèi)側(cè)壁焊接斜拉桿12，斜拉桿12伸向砼拱圈3. 1，緊貼鋼 板樁2支設(shè)砼拱圈的鋼筋籠9，鋼筋籠9與斜拉桿12拉結(jié)，在鋼筋籠9周?chē)惭b砼模板，澆 筑第一道砼拱圈3. 1 ；步驟六，等第一道砼拱圈3. 1的混凝土達(dá)到其設(shè)計(jì)強(qiáng)度的80%后，繼續(xù)在環(huán)形圍 堰內(nèi)挖土至下一道砼拱圈標(biāo)高處，在鋼板樁2的內(nèi)側(cè)壁焊接斜拉桿12，斜拉桿12伸向砼拱 圈3. 1，緊貼鋼板樁2支設(shè)砼拱圈的鋼筋籠9，鋼筋籠9與斜拉桿12拉結(jié)，在鋼筋籠9周?chē)?安裝砼模板，澆筑第二道砼拱圈3. 2 ；
5[0048]步驟七，在第一道砼拱圈3. 1和第二道砼拱圈3. 2之間均勻支設(shè)豎桿4 ；步驟八，重復(fù)步驟六，澆筑第三道砼拱圈3. 3并挖土至橋墩基礎(chǔ)基坑底面設(shè)計(jì)深 度；步驟九，澆筑橋墩基礎(chǔ)基坑底面的混凝土墊層8，等混凝土墊層強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng) 度，在混凝土墊層8上澆筑承臺(tái)1 ；步驟十，承臺(tái)1施工完畢，在承臺(tái)1頂面作橋墩座10，拆除砼拱圈3和鋼板樁2。所述步驟二中，導(dǎo)向框6為無(wú)斜桿拱形桁架，腹桿6. 1為兩塊鋼板對(duì)接焊接，下弦 桿6. 2為兩個(gè)工字鋼對(duì)接焊接成的箱型，對(duì)接處焊接有鋼板，鋼板上端為圓弧形，上弦桿 6. 3為拱形鋼管，上弦桿6. 3與腹桿6. 1焊接連接，腹桿6. 1與下弦桿6. 2焊接連接。所述步驟二中，導(dǎo)向框6的上弦桿6. 3外弧線直徑與圍堰直徑相同。所述步驟二中，每打設(shè)15片鋼板樁2后，測(cè)定鋼板樁沿切線方向的偏斜量，并通過(guò) 上大下小的異形鋼板樁來(lái)調(diào)正。所述步驟五 步驟七中，在現(xiàn)澆砼拱圈3時(shí)，每層砼拱圈中預(yù)埋8個(gè)斷面應(yīng)力計(jì)。所述步驟八中，混凝土墊層8的厚度為50 100mm，承臺(tái)9為一層或兩層及兩層以 上。所述鋼板樁和每道砼拱圈之間也隔離材料。以上僅為本實(shí)用新型的一個(gè)典型實(shí)施例，本實(shí)用新型的實(shí)施砼拱圈道數(shù)根據(jù)基坑 深度確定，不止為三道。
權(quán)利要求一種多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，該圍堰包括密集圍合在承臺(tái)(1)周邊的一組鋼板樁(2)，其特征在于所述鋼板樁(2)的根部伸至圍堰基底以下，鋼板樁(2)的頂部高于承臺(tái)，相鄰鋼板樁的鄰邊相互咬合，緊貼這組鋼板樁(2)的內(nèi)側(cè)壁，沿圍堰周圈間隔澆注有水平向的砼拱圈(3)，鋼板樁(2)和砼拱圈(3)通過(guò)焊接在鋼板樁的斜拉桿(12)拉結(jié)，所述砼拱圈(3)為內(nèi)配環(huán)形鋼筋籠(9)的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，相鄰兩砼拱圈之間連有豎桿(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，其特征在于所述鋼板樁(2)為拉 森鋼板樁、U型鋼板樁或Z型鋼板樁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，其特征在于所述砼拱圈內(nèi)的鋼 筋籠9至少有四根環(huán)形主筋(9. 1)和間隔圍繞在主筋外側(cè)的箍筋(9. 2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，其特征在于所述鋼板樁的外側(cè) 壁環(huán)箍有鋼絲繩。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種多功能鋼板樁砼拱圈圍堰，在承臺(tái)位置周邊有鋼板樁圍成一環(huán)形圍堰，緊貼鋼板樁內(nèi)側(cè)現(xiàn)澆有砼拱圈，鋼板樁和砼拱圈通過(guò)焊接在鋼板樁內(nèi)側(cè)壁上的斜拉桿拉結(jié)，相鄰兩砼拱圈之間均勻布置有豎桿。通過(guò)將圍堰做成圓形，并通過(guò)邊挖除土體邊在圍堰內(nèi)側(cè)澆筑多層砼拱圈，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)需先搭設(shè)水中施工鋼平臺(tái)及施工空間的對(duì)拉桿和內(nèi)撐，實(shí)現(xiàn)了比以往傳統(tǒng)的圍堰或鋼吊箱具有更優(yōu)越的施工作業(yè)空間有利于降低施工成本，并能縮短工期。本實(shí)用新型可廣泛應(yīng)用于水中、灘涂、軟基等位置的大型橋梁等的基礎(chǔ)施工中。
文檔編號(hào)E02D5/04GK201756700SQ201020291559
公開(kāi)日2011年3月9日 申請(qǐng)日期2010年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月13日
發(fā)明者劉劍雄, 房金錢(qián), 王樹(shù)林, 陳小麗 申請(qǐng)人:廣東冠粵路橋有限公司