一种带有护壁的水下浇筑根式基础及其内模系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带有护壁的水下浇筑根式基础及其内模系统，其特征是：所述根式基础是在现浇加筋混凝土管柱与成孔内壁之间采用水下快凝材料浇筑形成有护壁层，在所述混凝土管柱的侧壁上沿管柱径向设置有根键，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顶部浇筑顶盖形成带有护壁的水下浇筑根式基础。本实用新型可有效应用于土木工程、桥梁房建、水工结构，且提高施工效率。
【专利说明】一种带有护壁的水下浇筑根式基础及其内模系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及土木工程、桥梁房建、水工结构中基础及其施工内模系统。
【背景技术】
[0002]现有的沉井及沉管基础施工采用分节预制构件后依靠自重或辅助措施接高下沉然后进行压浆处理的方法进行施工。对于该工艺，除存在施工场预制件运输困难、吊装设备大、预制件下沉困难等问题外，还有以下几点难以控制:下沉后由于底部有残渣易整体倾斜；分节预制，各节接口处拼接施工难度大；压浆工艺复杂，压浆质量难以控制，工期长造价高。预制法施工的以上问题已成为行业内公认的难题。
实用新型内容
[0003]本实用新型是为避免上述现有技术所存在的不足之处，提供一种带有护壁的水下浇筑根式基础及其内模系统，以方便施工、提高施工效率。
[0004]本实用新型为解决技术问题采用如下技术方案:
[0005]本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础的结构特点是:所述根式基础是在现浇加筋混凝土管柱与成孔内壁之间采用水下快凝材料浇筑形成有护壁层，在所述混凝土管柱的侧壁上沿管柱径向设置有根键，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顶部浇筑顶盖形成带有护壁的水下浇筑根式基础。
[0006]本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础的结构特点也在于:所述护壁层的厚度为5到20cm。
[0007]本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础的水下浇筑自浮式内模系统的结构特点是包括:一钢结构底节模板，在所述底节模板上、自下而上逐节组装各节段预制内模板；所述各节段预制内模板为可在水中获得浮力的全封闭钢结构浮筒。
[0008]本实用新型水下浇筑自浮式内模系统的结构特点也在于:
[0009]所述底节模板浇筑在管柱孔的混凝土封底中进行定位；所述各节段预制内模板是由瓦片模板拼装而成；在所述各节段预制内模板中，呈水平设置的“十”字支撑架在其呈“十”字的四个支撑位上支撑有定位立柱，各瓦片模板与相邻位置上定位立柱相互卡嵌，并能够以所述定位立柱为导向柱竖向滑动；相邻节段的预制内模板之间，对应位置上的定位立柱相互螺纹连接；处在与所述底节模板相邻接位置上的第一节段预制内模板中的定位立柱是螺纹连接在所述底节模板的顶面上，在所述各节段预制内模板之间贯穿用于张拉的锁紧钢铰线；所述锁紧钢铰线在孔顶限位平台上利用千斤顶进行张拉。
[0010]所述底节模板的上段为圆柱形筒体，下段为圆锥形筒体，所述底节模板是以其圆锥形筒底浇筑在管柱孔的混凝土封底中进行定位。
[0011]在各道“十”字支撑架的中心分别设置有钢绞线拴结点，并有回收用钢绞线在各钢绞线拴结点之间串联连接并延伸至管柱孔的孔口，用于回收“十”字支撑架。
[0012]与已有技术相比，本实用新型有益技术效果体现在:[0013]1、本实用新型中护壁层具有较高的强度质量比、刚度质量比和良好的耐腐蚀性能，防渗性能好，以其作为管身混凝土的保护外壳对混凝土结构实施全寿命保护；
[0014]2、本实用新型中护壁层可较好地约束沉管的纵向及环向应变，钢筋骨架可按照最小配筋率配置，与普通钢筋混凝土沉管配筋率大为减小，施工后内模板重复使用，从而节省造价，用量也减轻了钢筋骨架吊装重量。
[0015]3、与混凝土预制沉管相比，本实用新型中护壁层与内模板的配搭，解决了场地预制大直径沉管运输困难的问题，可大大提高施工效率，缩短工期；
[0016]4、本实用新型在管柱侧壁顶入根键以形成根式基础，利用根式基础起到地基梁的承载效应，充分发挥土体承载力。由于根键的植入，根式基础较相同直径的其他形式基础，其有效直径加大，承载力有效得到提高，特别对于厚覆盖层、大跨径桥梁基础，传统基础表现出长细比严重失调，根式基础可有效解决上述工程问题。
[0017]5、与已有技术中预制接高在连接处处理困难，质量不易控制，本实用新型实现管柱基础一次性浇筑完成，基础为完整整体，可有效提高基础力学性能，基础质量可靠。
[0018]6、已有技术中的预制下沉工法在预制件下沉完成后需要进行压浆处理，而压浆工艺复杂，特别对于管柱基础底部压浆质量难以控制，造成基础底部周边松散，使得基础承载力降低。本实用新型实现一次性现浇，不需要压浆处理。且本实用新型采用钢结构锥形底节模板，可伸入至较深处，然后完成浇筑，由于浇筑的混凝土流动性强可经挤压渗入各个空间，不会出现传统工法造成的底部周边松散问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为本实用新型自浮式内模系统立面图；
[0020]图2为本实用新型自浮式内模系统平面图；
[0021]图3为本实用新型中底节定位模板安装示意图；
[0022]图4为本实用新型中第二节立柱及十字支撑架安装示意图；
[0023]图5为本实用新型中自浮模板与定位立柱连接示意图；
[0024]图6为本实用新型中十字支撑架与定位立柱连接示意图；
[0025]图7为本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础立面示意图；
[0026]图8为本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础平面示意图；
[0027]图9为本实用新型带有护壁的水下浇筑根式基础浇筑完成后结构示意图。
[0028]图中标号:I护壁层，2钢筋笼，3内模板，3a加劲板，4底节模板，5为“十”字支撑架，5a锥形销，6定位立柱，6a支撑牛腿，7锁紧钢铰线，8孔顶限位平台，9千斤顶，10钢绞线拴结点，11混凝土封底，12回收用钢绞线，13穿线孔，14根键孔，15根键，16管身混凝土。
【具体实施方式】
[0029]参见图1、图2、图3、图4、图5和图6，本实施例中设置用于施工带有护壁的水下浇筑根式基础的内模系统的结构形式是:
[0030]如图1所示，包括一钢结构底节模板4，在底节模板4上、自下而上逐节组装各节段预制内模板3 ;各节段预制内模板3为可在水中获得浮力的全封闭钢结构空心浮筒结构，在释放对内模的锁定之后，各节段内模板3可依靠浮力上浮实现回收；底节模板4浇筑在管柱孔的混凝土封底11中进行定位。
[0031 ] 如图2和图5所示，各节段预制内模板3是由瓦片模板拼装而成；在各节段预制内模板3中，呈水平设置的“十”字支撑架5在其呈“十”字的四个支撑位上支撑有定位立柱6，各瓦片模板与相邻位置上定位立柱6相互卡嵌，并能够以定位立柱6为导向柱竖向滑动；各瓦片模板为空心全封闭浮式模板，其内设置有各道加劲板3a ;各节段预制内模板3根据实际施工条件可以6-15m。
[0032]如图3、图4和图5所示，相邻节段的预制内模板3之间，对应位置上的定位立柱6相互螺纹连接；处在与底节模板4相邻接位置上的第一节段预制内模板中的定位立柱是螺纹连接在底节模板4的顶面上，在各节段预制内模板3之间通过设置在预制内模板3中的穿线孔13贯穿用于张拉的锁紧钢铰线7 ;锁紧钢铰线7在孔顶限位平台8上利用千斤顶9进行张拉。
[0033]具体实施中，底节模板4的上段为圆柱形筒体，下段为圆锥形筒体，底节模板4是以其圆锥形筒底浇筑在管柱孔的混凝土封底11中进行定位；
[0034]如图6所示，“十”字支撑架5根据受力情况进行设置，每节定位立柱6至少设置两道“十”字支撑架5，在各道“十”字支撑架5的中心分别设置有钢绞线拴结点10，并有回收用钢绞线12在各钢绞线拴结点10之间串联连接并延伸至孔口，用于回收“十”字支撑架5，在定位立柱6的内侧壁上设置支撑牛腿6a，“十”字支撑架5通过锥形销5a连接在支撑牛腿6a。
[0035]参见图7、图8和图9，本实施例中带有护壁的水下浇筑根式基础的结构形式是在现浇加筋混凝土管柱与成孔内壁之间采用水下快凝材料浇筑形成有护壁层1，在混凝土管柱的侧壁上沿管柱径向设置有根键15，在混凝土管柱的底部形成有混凝土封底11，在混凝土管柱的顶部浇筑顶盖形成带有护壁的水下浇筑根式基础。
[0036]本实施例中带有护壁的水下浇筑根式基础的施工方法按如下步骤进行:
[0037]1、在设定的基础所在位置处，以钻机施工成孔。
[0038]2、在成孔中利用环形滑模装置自下而上沿成孔内壁以水下快凝材料浇筑护壁层1，形成护壁孔；向护壁孔中下放筒形钢筋笼2，钢筋笼2在设定位置预留有根键孔14。
[0039]3、在钢筋笼2的筒中下放底节模板4，在底节模板4上、自下而上逐节组装并通过外挂配重下放各节段预制内模板3形成内模；锁定内模后在护壁孔中浇筑底板混凝土形成混凝土封底11，底节模板4烧筑在管柱孔的混凝土封底11中进行定位,使护壁孔形成为封底的环形筒体；具体实施是在下方底节模板4至其顶面处在孔口位置时，在底节模板4的顶面安装第一节段预制模板中的定位立柱和“十”字支撑架；再次下放至第一节段预制模板中的定位立柱的顶端处在孔口位置时，以螺纹连接上一节段预制模板中的定位立柱和“十”字支撑架；继续下放各节段预内模板中定位立柱和“十”字支撑架，当利用外挂配重将各节段预制模板中各瓦片模板自孔口处依次沿定位立柱6下沉在指定位置上，在孔顶限位平台8上利用千斤顶9张拉贯穿在各节段预制内模板3上穿线孔13中的锁紧钢绞线7进行压实并锁定，完成内模安装。
[0040]4、在封底的环形筒体中，以护壁层I为外模，在外模与内模之间浇筑管身混凝土16并在根键孔14中顶入根键15，在管身混凝土达到强度后，解除对内模的锁定，自上而下取出各节段预制内模板3，形成带有护壁的水下浇筑根式管柱；[0041]5、在根式管柱的顶面浇注顶盖即完成带有护壁的水下浇筑根式基础的施工。
[0042]具体实施中，水下快凝材料是以水泥、石膏、HPMC材料及水按1:1: 0.01: 0.5的质量配合比混合而成，可根据浇筑高度等实际工况进行适当调整，快凝材料凝固时间为I小时，强度为2MPa，浇筑形成的护壁层I的厚度为5到20cm。
[0043]环形滑模装置的浇筑过程是在初始位置浇筑材料强度达到允许值后，移动活动模板至下一位置继续浇筑，实现连续浇筑，环形滑模装置中的滑移式活动模板为环形，这一施工工艺目前已经在工程建设中得到广泛使用。
[0044]单节内模板3的长度为6?15米，各节段预制内模板3设置为空心浮筒结构，在释放对内模板的锁定之后，各节段内模板3可依靠浮力上浮实现回收，其重复使用，节省造价，节约工期；以钢结构锥形底节模板4压入成孔底部较深位置，能有效地起到固定和定位内模板的作用。
[0045]本实用新型管柱直径在3至6m，可广泛用于桥梁房建、水工结构等工程建设领域，可适用于陆上常规基础的施工，如沉井、管柱等；尤其适于水中基础的施工，如桥梁的塔柱基础、水中锚碇基础、群井基础等。也可在该结构的基础上实施增加摩擦力的措施，如顶入根键形成根式基础等。
【权利要求】
1.一种带有护壁的水下浇筑根式基础，其特征是:所述根式基础是在现浇加筋混凝土管柱与成孔内壁之间采用水下快凝材料浇筑形成有护壁层(I)，在所述混凝土管柱的侧壁上沿管柱径向设置有根键(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顶部浇筑顶盖形成带有护壁的水下浇筑根式基础。
2.根据权利要求1所述的带有护壁的水下浇筑根式基础，其特征是:所述护壁层(I)的厚度为5到20cm。
3.—种权利要求1所述带有护壁的水下浇筑根式基础的水下浇筑自浮式内模系统，其特征是包括:一钢结构底节模板(4)，在所述底节模板(4)上、自下而上逐节组装各节段预制内模板(3);所述各节段预制内模板(3)为可在水中获得浮力的全封闭钢结构浮筒。
4.根据权利要求3所述的水下浇筑自浮式内模系统，其特征是:所述底节模板(4)浇筑在管柱孔的混凝土封底(11)中进行定位；所述各节段预制内模板(3)是由瓦片模板拼装而成；在所述各节段预制内模板(3)中，呈水平设置的“十”字支撑架(5)在其呈“十”字的四个支撑位上支撑有定位立柱(6)，各瓦片模板与相邻位置上定位立柱(6)相互卡嵌，并能够以所述定位立柱(6)为导向柱竖向滑动；相邻节段的预制内模板(3)之间，对应位置上的定位立柱(6)相互螺纹连接；处在与所述底节模板(4)相邻接位置上的第一节段预制内模板中的定位立柱是螺纹连接在所述底节模板(4)的顶面上，在所述各节段预制内模板(3)之间贯穿用于张拉的锁紧钢铰线(7);所述锁紧钢铰线(7)在孔顶限位平台(8)上利用千斤顶(9)进行张拉。
5.根据权利要求3所述的水下浇筑自浮式内模系统，其特征是:所述底节模板(4)的上段为圆柱形筒体，下段为圆锥形筒体，所述底节模板(4)是以其圆锥形筒底浇筑在管柱孔的混凝土封底(11)中进行定位。
6.根据权利要求3所述的水下浇筑自浮式内模系统，其特征是:在各道“十”字支撑架 (5)的中心分别设置有钢绞线拴结点(10)，并有回收用钢绞线(12)在各钢绞线拴结点(10)之间串联连接并延伸至管柱孔的孔口，用于回收“十”字支撑架(5)。
【文档编号】E02D5/40GK203782692SQ201420208969
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年4月25日 优先权日:2014年4月25日
【发明者】殷永高, 孙敦华, 章征, 朱福春, 赵先民, 向文凤, 朱瑞允, 李东旭, 王凯, 王重阳 申请人:安徽省高速公路控股集团有限公司