一種帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)及其施工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)及其施工方法，其特征是：根式基礎(chǔ)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壁層，在混凝土管柱的側(cè)壁上沿管柱徑向設(shè)置有根鍵，在混凝土管柱的底部形成有混凝土封底，在混凝土管柱的頂部澆筑頂蓋形成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)。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】一種帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)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行壓漿處理的方法進行施工。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，提供一種帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)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)明帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的結(jié)構(gòu)特點是:所述根式基礎(chǔ)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壁層，在所述混凝土管柱的側(cè)壁上沿管柱徑向設(shè)置有根鍵，在所述混凝土管柱的底部形成有混凝土封底，在所述混凝土管柱的頂部澆筑頂蓋形成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)。
[0006]本發(fā)明帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的施工方法的特點是按如下步驟進行:
[0007]a、在設(shè)定的基礎(chǔ)所在位置處，以鉆機施工成孔；
[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壁層，形成護壁孔；向所述護壁孔中下放筒形鋼筋籠，所述鋼筋籠在設(shè)定位置預(yù)留有根鍵孔；
[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行定位，使護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，以所述護壁層為外模，在所述外模與內(nèi)模之間澆筑管身混凝土并在根鍵孔中頂入根鍵，在所述管身混凝土達到強度后，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，形成帶有護壁的水下澆筑根式管柱；
[0011]e、在所述根式管柱的頂面澆注頂蓋即完成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)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)明有益技術(shù)效果體現(xiàn)在:
[0018]1、本發(fā)明中護壁層具有較高的強度質(zhì)量比、剛度質(zhì)量比和良好的耐腐蝕性能，防滲性能好，以其作為管身混凝土的保護外殼對混凝土結(jié)構(gòu)實施全壽命保護；
[0019]2、本發(fā)明中護壁層可較好地約束沉管的縱向及環(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，施工后內(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)明中護壁層與內(nèi)模板的配搭，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、本發(fā)明在管柱側(cè)壁頂入根鍵以形成根式基礎(chǔ)，利用根式基礎(chǔ)起到地基梁的承載效應(yīng)，充分發(fā)揮土體承載力。由于根鍵的植入，根式基礎(chǔ)較相同直徑的其他形式基礎(chǔ)，其有效直徑加大，承載力有效得到提高，特別對于厚覆蓋層、大跨徑橋梁基礎(chǔ)，傳統(tǒng)基礎(chǔ)表現(xiàn)出長細比嚴(yán)重失調(diào)，根式基礎(chǔ)可有效解決上述工程問題。
[0022]5、與已有技術(shù)中預(yù)制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。
[0023]6、已有技術(shù)中的預(yù)制下沉工法在預(yù)制件下沉完成后需要進行壓漿處理，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可經(jīng)擠壓滲入各個空間，不會出現(xiàn)傳統(tǒng)工法造成的底部周邊松散問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為本發(fā)明自浮式內(nèi)模系統(tǒng)立面圖；
[0025]圖2為本發(fā)明自浮式內(nèi)模系統(tǒng)平面圖；
[0026]圖3為本發(fā)明中底節(jié)定位模板安裝示意圖；
[0027]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；
[0028]圖5為本發(fā)明中自浮模板與定位立柱連接示意圖；
[0029]圖6為本發(fā)明中十字支撐架與定位立柱連接示意圖；
[0030]圖7為本發(fā)明帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)立面示意圖；
[0031]圖8為本發(fā)明帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)平面示意圖；
[0032]圖9為本發(fā)明帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)澆筑完成后結(jié)構(gòu)示意圖。[0033]圖中標(biāo)號:I護壁層，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根鍵孔，15根鍵，16管身混凝土。
【具體實施方式】
[0034]參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5和圖6，本實施例中設(shè)置用于施工帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的內(nèi)模系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式是:
[0035]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中進行定位。
[0036]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6-15m。
[0037]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進行張拉。
[0038]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中進行定位；
[0039]如圖6所示，“十”字支撐架5根據(jù)受力情況進行設(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。
[0040]參見圖7、圖8和圖9，本實施例中帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)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壁層1，在混凝土管柱的側(cè)壁上沿管柱徑向設(shè)置有根鍵15，在混凝土管柱的底部形成有混凝土封底11，在混凝土管柱的頂部澆筑頂蓋形成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)。
[0041]本實施例中帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的施工方法按如下步驟進行:
[0042]1、在設(shè)定的基礎(chǔ)所在位置處，以鉆機施工成孔。
[0043]2、在成孔中利用環(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壁層I，形成護壁孔；向護壁孔中下放筒形鋼筋籠2，鋼筋籠2在設(shè)定位置預(yù)留有根鍵孔14。
[0044]3、在鋼筋籠2的筒中下放底節(jié)模板4，在底節(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)模后在護壁孔中澆筑底板混凝土形成混凝土封底11，底節(jié)模板4燒筑在管柱孔的混凝土封底11中進行定位,使護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進行壓實并鎖定，完成內(nèi)模安裝。
[0045]4、在封底的環(huán)形筒體中，以護壁層I為外模，在外模與內(nèi)模之間澆筑管身混凝土16并在根鍵孔14中頂入根鍵15，在管身混凝土達到強度后，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，形成帶有護壁的水下澆筑根式管柱；
[0046]5、在根式管柱的頂面澆注頂蓋即完成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的施工。
[0047]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行適當(dāng)調(diào)整，快凝材料凝固時間為I小時，強度為2MPa，澆筑形成的護壁層I的厚度為5到20cm。
[0048]環(huán)形滑模裝置的澆筑過程是在初始位置澆筑材料強度達到允許值后，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。
[0049]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。
[0050]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】
1.一種帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)，其特征是:所述根式基礎(chǔ)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壁層(I)，在所述混凝土管柱的側(cè)壁上沿管柱徑向設(shè)置有根鍵(15)，在所述混凝土管柱的底部形成有混凝土封底(11)，在所述混凝土管柱的頂部澆筑頂蓋形成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)。
2.—種權(quán)利要求1所述的帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)的施工方法，其特征是按如下步驟進行: a、在設(shè)定的基礎(chǔ)所在位置處，以鉆機施工成孔； 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壁層(I)，形成護壁孔；向所述護壁孔中下放筒形鋼筋籠(2)，所述鋼筋籠(2)在設(shè)定位置預(yù)留有根鍵孔(14)； 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)中進行定位，使護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，以所述護壁層(I)為外模，在所述外模與內(nèi)模之間澆筑管身混凝土(16)并在根鍵孔(14)中頂入根鍵(15)，在所述管身混凝土達到強度后，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)，形成帶有護壁的水下澆筑根式管柱； e、在所述根式管柱的頂面澆注頂蓋即完成帶有護壁的水下澆筑根式基礎(chǔ)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】E02D5/48GK103911989SQ201410171844
【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, 章征, 朱福春, 趙先民, 向文鳳, 朱瑞允, 李東旭, 王凱, 王重陽 申請人:安徽省高速公路控股集團有限公司