專利名稱：異型鋼圍堰的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明主要涉及一種應用于河床的橋梁墩臺基礎施工的圍堰，尤其是應用于復雜 河床地形的橋梁墩臺基礎施工的一種異型鋼圍堰。
背景技術(shù)：
韶關湞江大橋(中心里程DK179+951. 508)是新建贛韶鐵路工程ZQ-3標的重點控 制性工程，位于廣東省韶關市境內(nèi)，跨越韶關市的湞江，通航等級為VII級，設計通航凈高 4. 5m,側(cè)高2. 8m,通航凈寬66m，上底寬61m，最高通航水位57. 88m,全橋長270. 165m,孔跨布 置為(44+72+44)m的預應力混凝土連續(xù)梁和3_32m簡支T梁。該橋共5墩2臺，1# 4#墩 均位于湞江河道內(nèi)，均采用①1. 5m鉆孔灌注樁群樁基礎，承臺均位于深水中，1#、2#主墩位 于主航道內(nèi)(其中1#墩位于河道轉(zhuǎn)彎處)，河深(最深處達到11m)水急、河床坡度大(基 礎施工范圍內(nèi)坡度大，高差達4. 5m)、多孤石及侵蝕河槽溝、無覆蓋層，河床為堅硬的灰?guī)r巖 層，承載力高達1200Kpa，且承臺靠贛州臺方向部分嵌入河床巖層內(nèi)，這對樁基、承臺施工帶 來很大的困難，因此普通鋼圍堰在此地形無法達到正常的使用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是在不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進行爆破等 拆除處理的情況下構(gòu)筑何種鋼圍堰并減少鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土的工程量。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰17，所述鋼圍堰17 的周邊下端為異型，鋼圍堰17下放安裝到位后鋼圍堰17的周邊下端與河床地形相吻合且 充分接觸。鋼圍堰的周邊下端為異型，能夠適應河床灰?guī)r無覆蓋層、坡度陡的特點，且圍堰 底節(jié)高度也隨河床變化，鋼圍堰與河床緊密吻合，盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，雖然 鋼圍堰加工制作、下落、就位難度大一些，但不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進行爆破等 拆除處理，甚至可以允許河床上有難以清除的孤石，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土 的工程量，經(jīng)濟適用，又確保了施工工期和安全目標的實現(xiàn)。鋼圍堰是在鋼管樁支架上拼裝 的，所以無法采用封閉式，因此采取開放式，另外因河床坡度大且多孤石，采用開放式有利 于鋼圍堰四壁均勻支撐平衡受力。所述鋼圍堰17為開放式矩形雙壁結(jié)構(gòu)。矩形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼 圍堰差，雙壁結(jié)構(gòu)使得鋼圍堰的剛度增加，而且還可以焊接成箱體結(jié)構(gòu)，在水中有浮力，便 于鋼圍堰的安裝。所述鋼圍堰17由上面的多節(jié)標準節(jié)7和下面的異型底節(jié)6拼裝焊接而成，異型底 節(jié)6的周邊下端為異型，能與河床地形相吻合且充分接觸。對于大型的鋼圍堰，為了便于安 裝，鋼圍堰需要由多節(jié)焊接而成，并且最下面的一節(jié)要為異型。所述異型底節(jié)6由多塊非標準塊焊接而成。因為異型底節(jié)為異型而且體積可能比 較大，因此需要由多節(jié)非標準塊焊接而成。所述異型底節(jié)6由多塊非標準塊和多塊標準塊焊接而成。為減少制作拼裝塊的工作量，在不影響異型底節(jié)的周邊下端折線形狀的前提下，部分拼接塊可以做成標準塊。所述標準節(jié)7由多塊標準塊焊接而成。因為標準節(jié)的體積可能比較大，且為同時 減少制作拼裝塊的時間，標準節(jié)可以由多塊標準塊焊接而成所述鋼圍堰17的周邊下端有刃角8。刃角可減少河底孤石的影響，還可使封底混 凝土與鋼圍堰刃角能充分接觸，封水效果好。所述刃角8的斜口角α為40 50度。所述鋼圍堰的雙壁結(jié)構(gòu)中設有豎肋9和行桁10。矩形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的 圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設置的豎肋和行析，可以加強鋼圍堰的剛度。所述鋼圍堰17為矩形或圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)。根據(jù)主墩樁基的布置和承臺形狀的 不同，可以將鋼圍堰設計成各種形狀，例如矩形或圓形或橢圓形。
圖1為1#墩異型鋼圍堰的俯視圖；圖2為圖1中的A-A截面示意圖；圖3為圖1中的B-B截面示意圖；圖4為1#墩異型鋼圍堰的下游側(cè)示意圖；圖5為1#墩異型鋼圍堰的贛州側(cè)示意圖；圖6為1#墩異型鋼圍堰的韶關側(cè)示意圖；圖7為1#墩異型鋼圍堰的上游側(cè)示意圖；圖8為1#墩異型鋼圍堰的異型底節(jié)的立體圖；圖9為1#墩異型鋼圍堰的標準節(jié)的立體圖；圖10 圖25為拼裝成圖8所示異型底節(jié)的各非標準塊和標準塊；圖26為2#墩異型鋼圍堰的俯視圖；圖27為圖11中的A-A截面示意圖；圖28為圖11中的B-B截面示意圖；圖29為2#墩異型鋼圍堰的下游側(cè)示意圖；圖30為2#墩異型鋼圍堰的贛州側(cè)示意圖；圖31為2#墩異型鋼圍堰的韶關側(cè)示意圖；圖32為2#墩異型鋼圍堰的上游側(cè)示意圖；圖33為2#墩異型鋼圍堰的異型底節(jié)的立體圖；圖34為2#墩異型鋼圍堰的標準節(jié)的立體圖；圖35 46圖為拼裝成圖33所示異型底節(jié)的各非標準塊和標準塊；圖47為異型鋼圍堰的刃角結(jié)構(gòu)圖。圖中1、下游側(cè)，2、贛州側(cè)，3、韶關側(cè)，4、上游側(cè)，5、承臺，6、異型底節(jié)，7、標準節(jié)， 8、刃角，9、豎肋，10、行桁，11、灰?guī)r，12、封底混凝土，13、第一次封底混凝土，14、第二次封底 混凝土，15、第三次封底混凝土，16、孤石，17、鋼圍堰，101-114、201-208、211、212、非標準 塊，115、標準塊一，116、標準塊二，209、標準塊三，210、標準塊四。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明?！τ谏仃P湞江大橋1#墩異型鋼圍堰如圖1所示，根據(jù)韶關湞江大橋1#主墩樁基的布置和承臺5的形狀，鋼圍堰 設計為矩形開放式雙壁結(jié)構(gòu)，即鋼圍堰17，由下游側(cè)1、贛州側(cè)2、韶關側(cè)3、上游側(cè)4構(gòu) 成，矩形的外壁尺寸為17mX17m，矩形的內(nèi)壁尺寸為15mX15m，隔艙寬lm，內(nèi)骨架采用 Z 75X75X8mm角鋼連接加固；所謂開放式就是雙壁構(gòu)成的隔艙為開放式，即隔艙為上下 相通，可以向內(nèi)灌注混凝土。如圖2、3所示，自鋼圍堰頂?shù)?. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩形 鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設置了兩道圍檁，隔艙內(nèi)用型鋼 和鋼管作縱橫支撐，為加強鋼圍堰的剛度，還設置了豎肋9和行桁10。如圖4 9所示，1#墩異型鋼圍堰由1個矩形異型底節(jié)6和4個矩形標準節(jié)7 (即 第2至5節(jié))拼焊組成。總重161. 9t 其中4個標準節(jié)18重量為94. 4t，異型底節(jié)17重量 為67. 5t。由于墩位處河床陡，高差很大，鋼圍堰的高度和刃角需按地形變化設置，形成特 殊的異形鋼圍堰，其高度最大為10. 5m，最小為6. 0m。異型底節(jié)6的下端有刃角8，刃角板 厚12mm，刃角高度C為0.8m，其斜口角α成45度，開口寬D為0. 4m。異型底節(jié)6由4個 側(cè)面組成，分別是如圖4所示的下游側(cè)、如圖5所示的贛州側(cè)、如圖6所示的韶關側(cè)、如圖7 所示的上游側(cè)，由14個非標準塊101-114和12個標準塊(8個標準塊一 115、4個標準塊二 116)組成。其中，異型底節(jié)6下游側(cè)由4個非標準塊101 104組成；異型底節(jié)6贛州側(cè) 由4個非標準塊105 108組成；異型底節(jié)6韶關側(cè)由3個非標準塊119 111、4個標準 塊一 115、2個標準塊二 116組成；異型底節(jié)6上游側(cè)由3個非標準塊112 114、4個標準 塊一 115、2個標準塊二 16組成。標準塊115幾何尺寸為6. OmX 1. 5mX 1. Om ；標準塊116 幾何尺寸為5. OmX 1. 5mX 1. Om。標準節(jié)7，由8個標準塊一 115和4個標準塊二 116組成。 上述各組件之間可以通過焊接組裝。如圖10 圖25所示為根據(jù)河床地形設計的組成異型底節(jié)6的非標準塊和標準 塊，其中安裝到異型底節(jié)6最下端的非標準塊或標準塊的下端設計成刃角8。為方便施工各 節(jié)塊盡量規(guī)則。上述尺寸只針對新建贛韶鐵路的韶關湞江大橋1#墩，其它公路、鐵路橋梁應根據(jù) 具體情況可做適當調(diào)整。二、對于韶關湞江大橋2#墩異型鋼圍堰如圖26所示，根據(jù)韶關湞江大橋2#主墩樁基的布置和承臺5的形狀，鋼圍堰設計 為矩形開放式雙壁結(jié)構(gòu)，由下游側(cè)1、贛州側(cè)2、韶關側(cè)3、上游側(cè)4構(gòu)成，矩形的外壁尺寸為 15mX15m，矩形的內(nèi)壁尺寸為13mX13m，隔艙寬lm，內(nèi)骨架采用Z 75 X 75 X 8mm角鋼連接加 固；所謂開放式就是雙壁構(gòu)成的隔艙為開放式，即隔艙為上下相通，可以向內(nèi)灌注混凝土。如圖27、28所示自鋼圍堰頂?shù)?. 5m位置壁板厚8mm，4. 5m以下壁板厚10mm。矩 形鋼圍堰的受力狀態(tài)較普通的圓形鋼圍堰差，因此鋼圍堰內(nèi)設置了兩道圍檁，隔艙內(nèi)用型 鋼和鋼管作縱橫支撐，為加強鋼圍堰的剛度，還設置了豎肋9和行桁10。如圖29 圖34所示，2#墩異型鋼圍堰由1個異型底節(jié)6和3個標準節(jié)7 (即第2 至4節(jié))拼焊組成，總重122t 其中3個標準節(jié)重量為73. 2t，異型底節(jié)重量為48. 8t，異型
5底節(jié)17重量為67. 5t。由于墩位處河床陡，高差很大，鋼圍堰的高度和刃角需按地形變化設 置，形成特殊的異形鋼圍堰，其高度最大為10. 5m，最小為6. 0m。異型底節(jié)6的下端有刃角 8，刃角板厚12mm，刃角高度C為0.8m，其斜口角α成45度，開口寬D為0. 4m。異型底節(jié)6 由4個側(cè)面組成，分別是如圖29所示的下游側(cè)、如圖30所示的贛州側(cè)、如圖31所示的韶關 側(cè)、如圖32所示的上游側(cè)，由16個非標準塊201 208、211、212和6個標準塊(4個標準 塊三209、2個標準塊四210)組成。其中，異型底節(jié)6下游側(cè)由5個非標準塊201 205組 成；異型底節(jié)6贛州側(cè)由3個非標準塊206 208、4個標準塊三209、2個標準塊四210組 成；異型底節(jié)6韶關側(cè)由1個非標準塊211、2個非標準塊212組成；異型底節(jié)6上游側(cè)由5 個非標準塊201 205組成。標準塊209幾何尺寸為6. OmX 1. 5mX 1. Om ；標準塊210幾何 尺寸為3. OmX 1. 5mX 1. Om。標準節(jié)7，由8個標準塊三209和4個標準塊四210組成。上 述各組件之間可以通過焊接組裝。如圖35 圖46所示為根據(jù)河床地形設計的組成異型底節(jié)6的非標準塊和標準 塊，其中安裝到異型底節(jié)6最下端的非標準塊或標準塊的下端設計成刃角8。為方便施工其 他各節(jié)塊盡量規(guī)則。上述尺寸只針對新建贛韶鐵路的韶關湞江大橋2#墩，其它公路、鐵路橋梁應根據(jù) 具體情況可做適當調(diào)整。三、對于上述韶關湞江大橋1#、2#墩異型鋼圍堰上述韶關湞江大橋1#、2#墩異型鋼圍堰焊接組裝完后，刃角8被加工成折線型或 弧線型，即異型，能夠適應河床灰?guī)r11無覆蓋層、坡度陡的特點，且圍堰底節(jié)高度也隨河床 變化，鋼圍堰與河床緊密吻合，盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，雖然鋼圍堰加工制作、 下落、就位難度大一些，但不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r11進行爆破等拆除處理，甚 至可以允許河床上有如圖3所示的難以清除的孤石16，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝 土 12的工程量，經(jīng)濟適用，又確保了施工工期和安全目標的實現(xiàn)。因河床坡度大且多孤石16，鋼圍堰的雙壁構(gòu)成的隔艙采用開放式有利于鋼圍堰四 壁均勻支撐平衡受力。壁寬D由Im減少至0. 4m后形成的刃角8可減少河底孤石16的影響，還可使封底 混凝土 12與鋼圍堰刃角8能充分接觸，封水效果好。由于河床無覆蓋層，為防止一次大量混凝土封底引起圍堰沿河床下滑，可分三次 進行封底施工，形成如圖2所示的1#墩鋼圍堰封底的第一次封底混凝土 13、第二次封底混 凝土 14、第三次封底混凝土 15。為使底節(jié)雙壁鋼圍堰形狀應盡可能地與河床一致，以便圍堰能與河床更好的吻 合，這就要求在施工前應盡可能準確的摸清河床的地形。施工前應對鋼圍堰進行受力計算，確保鋼圍堰具有足夠的強度、剛度和穩(wěn)定性。本發(fā)明加工方便，加工、運輸、拼裝皆是分節(jié)分塊進行，操作工藝簡單，提高了工 效，保證了安全，鋼圍堰所采用的異型底節(jié)形狀，在減少封底混凝土用量、減少鋼圍堰的工 程量的同時還能提高了封底的質(zhì)量，免去了河床底巖層爆破鑿除這一工序，既節(jié)省了成本 又縮短了施工工期，在橋梁工程的深水樁基施工中有較強的適應性和優(yōu)越性。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，在不背離本發(fā) 明精神及其實質(zhì)的情況下，熟悉本領域的技術(shù)人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，例如，鋼圍堰還可以設計為圓形或橢圓形的單壁或雙壁結(jié)構(gòu)等等，但這些相應的改變 和變形都應屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰(17)，其特征在于所述鋼圍堰(17)的周邊下端為異型，鋼圍堰(17)下放安裝到位后鋼圍堰(17)的周邊下端與河床地形相吻合且充分接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)為開放式雙壁結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)由上面的多 節(jié)標準節(jié)(7)和下面的異型底節(jié)(6)拼裝焊接而成，異型底節(jié)(6)的周邊下端為異型，能與 河床地形相吻合且充分接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述異型底節(jié)(6)由多塊非 標準塊焊接而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述異型底節(jié)(6)由多塊非 標準塊和多塊標準塊焊接而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述標準節(jié)(7)由多塊標準 塊焊接而成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6任一所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)的 周邊下端有刃角(8)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述刃角(8)的斜口角α為 40 50度。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰的雙壁結(jié)構(gòu)中設 有豎肋(9)和行桁(10)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種異型鋼圍堰，其特征在于所述鋼圍堰(17)為矩形或 圓形或橢圓形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明公開了應用于復雜河床地形的橋梁墩臺基礎施工的一種異型鋼圍堰，包括鋼圍堰(17)，所述鋼圍堰(17)的周邊下端為異型，鋼圍堰(17)下放安裝到位后鋼圍堰(17)的周邊下端與河床地形相吻合且充分接觸。該鋼圍堰能盡量減少鋼圍堰與河床之間的空隙，不需要前期對河床底的不規(guī)則灰?guī)r進行爆破等拆除處理，甚至可以允許河床上有難以清除的孤石，減少了鋼圍堰工程數(shù)量和封底混凝土的工程量，經(jīng)濟適用，又確保了施工工期和安全目標的實現(xiàn)。
文檔編號E02D19/04GK101886397SQ20101022204
公開日2010年11月17日 申請日期2010年7月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月9日
發(fā)明者杜彪, 楊基好, 閆志宇 申請人:中鐵十局集團有限公司