一种打入式可周转双壁钢套箱结构及施工方法与流程

1.本发明属于桥梁工程基础建设技术领域，尤其涉及一种打入式可周转双壁钢套箱结构及施工方法。


背景技术：

2.在桥梁工程基础建设技术领域中，尤其是在跨江跨海深水桥梁工程建设中，钢套箱作为桥梁基础及下部构造水上施工作业中常用的一类围护结构形式，特别是在一些施工条件困难或受水文、地形、地质条件限制而无法采用钢板桩、筑岛围堰等围护结构的条件下，钢套箱更显示出了其优越性。目前常用的钢套箱分单壁和双壁两种，由于单壁钢套箱刚度差，一般深水基础较少采用，实际工程中大部分情况下采用双壁钢套箱，但目前常用的双壁钢套箱在安装过程中容易出现取土下沉困难，以及因水流及河床冲刷而出现下沉偏位的问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种打入式可周转双壁钢套箱结构及施工方法,能够快速入泥下沉到设计位置，避免传统钢套箱结构在长时间取土下沉的过程中，因水流冲刷而出现偏位。
4.本发明目的通过下述技术方案来实现：
5.一种打入式可周转双壁钢套箱结构，包括箱体，所述箱体包括位于泥面外的第一壁体以及嵌入泥面的第二壁体，所述第二壁体的壁宽朝远离所述第一壁体的方向逐渐减小，且所述第二壁体的底部还连接有第三壁体，所述第三壁体具有尖状底部。
6.在一个实施方式中，所述第二壁体靠近所述第一壁体的一端与所述第一壁体的壁宽相同，且与所述第一壁体对齐，通过本实施方式，使得第二壁体沿着第一壁体平滑延伸，不仅方便生产加工，还能够保证箱体的结构强度。
7.在一个实施方式中，所述第二壁体的内侧与所述第一壁体的内侧平齐，所述第三壁体的内侧与所述第二壁体的内侧平齐，所述第二壁体的外侧朝靠近所述第一壁体内侧的方向延伸，所述第三壁体底部的外侧朝靠近所述第三壁体内侧的方向延伸，以形成所述尖状底部，通过本实施方式，使得箱体的内侧整体保持平齐，同时形成位于箱体底部的尖状结构，即使得箱体能够在震动锤的作用下，快速入泥下沉到设计位置，同时使得第二壁体在嵌入泥面的过程中能够保持一个稳定的速率，同时便于箱体的生产加工。
8.在一个实施方式中，所述尖状底部的坡度大于所述第二壁体的坡度，通过本实施方式，使得箱体能够快速入泥，在入泥后略微减缓入泥速度，即缓慢减小第二壁体的厚度，保证箱体整体的强度。
9.在一个实施方式中，所述第二壁体以及所述第三壁体的壁体内均填充有混凝土填充层，通过本实施方式，填充的混凝土能够提高第二壁体以及第三壁体的结构强度和刚度。
10.在一个实施方式中，所述箱体呈圆环结构，且所述箱体包括多个沿其周向均匀分
割而成的子箱体，所述箱体外还套设有环形箍，通过本实施方式，多个子箱体能够在套设在箱体外的环形箍的作用下紧固为一体或相互分开，即在面对临时工程投入较大的情况下，箱体能够分开拆除周转使用。
11.在一个实施方式中，所述子箱体的两端均具有向内凹陷的半圆弧结构，且相邻两个所述子箱体之间能够形成锁口结构，所述锁口结构内设置有与所述锁口结构匹配的锁口管，通过本实施方式，设置的锁口结构与锁口管配合，对相邻的两个子箱体进行限位以及联结，同时方便在拆除箱体的过程中，能够快速地将多个子箱体分开，提高转运效率。
12.在一个实施方式中，所述锁口管与所述锁口结构之间还填充有橡胶垫，通过本实施方式，设置的橡胶垫在环形箍的作用下呈压缩状态，从而对相邻的两个子箱体的联结处进行密封，避免联结处漏水。
13.本发明还提供了一种入式可周转双壁钢套箱结构的施工方法，包括以下步骤：
14.在相邻两个子箱体形成的锁口结构中填入与所述锁口结构匹配的锁口管，并沿所述子箱体周向环绕环形箍，将多个所述子箱体箍紧为箱体；
15.将所述箱体的尖状底部与泥面接触，并使所述箱体沿竖直方向移动至目标位置；
16.待桥梁承台和墩身水下部分施工完成后，向所述箱体内灌水，待箱体内外水头差满足预设条件后，解除所述环形箍，并拔出所述锁口管，以将多个所述子箱体分片拔出后进行周转。
17.在一个实施方式中，将所述箱体的尖状底部与泥面接触，并使所述箱体沿竖直方向移动至目标位置，包括：在每个所述子箱体的上方均设置震动锤，且多个所述震动锤沿所述箱体周向均匀间隔设置，多个所述震动锤联动使所述箱体震动下沉，通过本实施方式，使得箱体能够快速入泥下沉到目标位置，且保证在下沉过程中的稳定性，避免由于水流及河床冲刷而出现位置偏移，影响后续施工。
18.本发明的有益效果在于：
19.(1)能够快速入泥下沉到设计位置，避免在长时间取土下沉的过程中，因水流冲刷而出现偏位。
20.(2)箱体由多个子箱体构成，便于周转使用，同时设置的锁口结构方便箱体拆除，提高转运效率。
附图说明
21.图1是本发明的一个实施例的结构示意图；
22.图2是图1a-a处的截面示意图；
23.图3是图2c处的局部放大示意图；
24.图4是图1b-b处的截面示意图；
25.图5是图4d处的局部放大示意图；
26.图6是本发明中的子箱体的结构示意图；
27.图7是本发明的施工过程中的箱体入泥时的结构示意图；
28.图8是本发明的施工过程中的箱体内外水头差满足预设条件时的结构示意图；
29.图9是本发明的箱体入泥时的另一个方向的结构示意图。
30.【具体符号说明】：
31.1-第一壁体，2-第二壁体，3-第三壁体，4-混凝土填充层，5-环形箍， 6-子箱体，7-锁口管，8-橡胶垫，9-锁口结构，10-震动锤，11-桥梁承台，12-桥梁墩柱。
具体实施方式
32.下面将结合附图对发明作进一步说明。
33.本发明提供了一种打入式可周转双壁钢套箱结构，如图1所示，包括箱体，箱体包括位于泥面外的第一壁体1以及嵌入泥面的第二壁体2，第二壁体2的壁宽朝远离第一壁体1的方向逐渐减小，且第二壁体2的底部还连接有第三壁体3，第三壁体3具有尖状底部。
34.需要说明的是，箱体在与泥面接触并朝向泥面内移动的过程中，位于箱体底部的第三壁体3的尖状底部，以及位于箱体中间段的第二壁体2的壁宽朝远离第一壁体1的方向逐渐减小，使得箱体快速入泥下沉到设计位置，避免传统钢套箱结构在长时间取土下沉的过程中，因水流冲刷而出现偏位。
35.在一个实施例中，如图1所示，第二壁体2靠近第一壁体1的一端与第一壁体1的壁宽相同，且与第一壁体1对齐，使得第二壁体2沿着第一壁体1平滑延伸，不仅方便生产加工，还能够保证箱体的结构强度。
36.在一个实施例中，第二壁体2的内侧与第一壁体1的内侧平齐，第二壁体2的外侧朝靠近第一壁体1内侧的方向延伸；
37.具体地，第三壁体3的内侧与第二壁体2的内侧平齐，第三壁体3底部的外侧朝靠近第三壁体3内侧的方向延伸，以形成尖状底部；
38.需要说明的是，箱体整体的内侧均保持平齐，第二壁体2的外侧朝靠近第一壁体1内侧的方向延伸，使得第二壁体2在嵌入泥面的过程中能够保持一个稳定的速率，同时便于箱体的生产加工；使得箱体的内侧整体保持平齐，同时形成位于箱体底部的尖状结构，第三壁体3底部的外侧朝靠近第三壁体3内侧的方向延伸，以形成尖状底部，使得箱体能够在震动锤的作用下，快速入泥下沉到设计位置。
39.在一个实施例中，如图1所示，尖状底部的坡度大于第二壁体2的坡度，使得箱体能够快速入泥，在入泥后略微减缓入泥速度，即缓慢减小第二壁体2的厚度，保证箱体整体的强度。
40.在一个实施例中，如图1所示，第二壁体2以及第三壁体3的壁体内均填充有混凝土填充层4，填充的混凝土能够提高第二壁体2以及第三壁体 3的结构强度和刚度。
41.在一个实施例中，如图1和图6所示，箱体呈圆环结构，且箱体包括多个沿其周向均匀分割而成的子箱体6，箱体外还套设有环形箍5，多个子箱体6能够在套设在箱体外的环形箍5的作用下紧固为一体或相互分开，即在面对临时工程投入较大的情况下，箱体能够分开拆除周转使用。
42.在一个实施例中，如图2、图4、图5以及图6所示，子箱体6的两端均具有向内凹陷的半圆弧结构，且相邻两个子箱体6之间能够形成锁口结构9，锁口结构9内设置有与锁口结构9匹配的锁口管7，设置的锁口结构 9与锁口管7配合，对相邻的两个子箱体6进行限位以及联结，同时方便在拆除箱体的过程中，能够快速地将多个子箱体6分开，提高转运效率。
43.在一个实施例中，如图4和图5所示，锁口管7与锁口结构9之间还填充有橡胶垫8，设置的橡胶垫8在环形箍5的作用下呈压缩状态，从而对相邻的两个子箱体6的联结处进行
密封，避免联结处漏水。
44.在一个实施例中，如图2、图3、图4以及图5所示，相邻两个子箱体 6之间位于第一壁体1的部分能够形成两个锁口结构9，位于第三壁体3的部分形成一个锁扣结构，且靠近箱体内侧的锁口结构9的尺寸小于靠近箱体外侧的锁口结构9的尺寸，由于第三壁体3的厚度小于第一壁体1，在第一壁体1上设置的两个锁口结构9，靠近箱体内侧的锁口结构9能够延伸至第三壁体3处，提高箱体的整体性，同时设置在靠近箱体外侧的锁口结构9 保证箱体的稳固性。
45.本发明还提供了一种打入式可周转双壁钢套箱结构的施工方法，包括以下步骤：
46.步骤s10、在相邻两个子箱体形成的锁口结构中填入与锁口结构匹配的锁口管，并沿子箱体周向环绕环形箍，将多个子箱体箍紧为箱体；
47.步骤s20、将箱体的尖状底部与泥面接触，并使箱体沿竖直方向移动至目标位置；
48.步骤s30、待桥梁承台和墩身水下部分施工完成后，向箱体内灌水；
49.步骤s40、待箱体内外水头差满足预设条件后，解除环形箍，并拔出锁口管。
50.需要说明的是，相邻两个子箱体形成的锁口结构以及沿子箱体周向环绕的环形箍便于在临时工程投入较大的情况下对箱体进行多次周转使用。
51.在一个实施例中，如图1至图9所示，该施工方法具体包括：
52.步骤s10、分片加工多个子箱体，在码头或船舶甲板上将多个子箱体组装成整体；
53.步骤s20、通过若干道预应力环形箍进行收紧，类似于木桶环形箍，将各个子箱体牢牢地拼装成整体，并通过在钢围堰顶部位置设置的少量方便拆卸的螺栓连接起来；
54.步骤s30、在每个子箱体的上方均设置震动锤10，且多个震动锤10沿箱体周向均匀间隔设置，多个震动锤10联动使箱体震动下沉；
55.步骤s40、待箱体下沉至目标位置后，对箱体底部进行封底；
56.步骤s50、在箱体的底部沿河床面进行桥梁承台11以及桥梁墩柱12的施工；
57.步骤s60、待桥梁承台和墩身水下部分施工完成后，向箱体内灌水，直到箱体内外水头差满足预设条件后，再在水面以上解除联结围堰块体的环形箍，其后拔出相邻两个子箱体之间的锁口管，使钢围堰从整体分解为块体单元，其后将子箱体分片拔出。
58.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“底”、“顶”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
59.虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。应该理解的是，可以通过不同于原始权利要求所描述的方式来结合不同的从属权利要求和本文中的特征。还可以理解的是，结合单独实施例所描述的特征可以使用在其他实施例中。