本发明涉及桥梁和水下结构建设领域,特别是一种涉及深水双壁钢围堰及其沉放施工方法。
背景技术:
1、深水双壁钢围堰是用于深水环境中水下工程施工的重要技术,如桥梁基础、水下构筑物或海底管道等工程。它由内外两层钢板组成,通过横向和纵向支撑结构连接,形成封闭空间。底部设有刃脚,用于切入水底沉积物,提高稳定性和密封性。内外壁间可能设隔舱板,将空间分割成多个舱室,以提高结构刚度和稳定性,并便于施工控制。围堰顶部和底部设有可开启盖板,方便人员进出和设备运输安装。
2、然而,传统双壁钢围堰在实际应用中存在一些问题和缺点。其一,在深水环境中,尤其是水流湍急、地质条件复杂的情况下,围堰的定位和下沉控制极为困难,容易受水动力学影响而偏离预定位置。其二,确保围堰在深水压力和地质条件变化下的良好密封性是重大挑战,任何渗水都可能影响施工区域的干燥环境。其三,深水区地质条件多样,如淤泥、砂层、硬岩或不稳定地层等,都会对围堰的下沉和稳定性产生影响。最后,围堰在下沉过程中需克服上浮力以保持稳定,否则可能因水下地质条件不稳定而导致倾覆或移动。这些问题在一定程度上限制了传统双壁钢围堰的应用效果和施工安全性。
3、因此,亟待一种深水双壁钢围堰及吹拂-注水-吹砂组合沉放施工方法,以解决现有技术存在的问题。
技术实现思路
1、本发明实施例提供了一种深水双壁钢围堰及其沉放施工方法,针对目前技术存在的定位和下沉控制困难、密封性难以保证、受多样地质条件影响下沉和稳定性及需克服上浮力保持稳定等问题。
2、第一方面,本发明提供了一种深水双壁钢围堰沉放施工方法,所述方法包括以下步骤:
3、s00、对双壁深水钢围堰的各块件进行工厂预制加工;
4、s10、采用浮船吊机将双壁钢围堰各块件吊至指定位置,采用定位仪器进行定位和临时拼装,拼装完成后在双壁钢围堰空腔内接入注水装置;
5、s20、采用注水装置下沉,通过水平控制器确保钢围堰下沉平稳,在双壁钢围堰接近水底到与水底接触过程中,依次采用空气吹拂着床处理方法、围堰吹砂下沉方法以及围堰吸泥下沉方法;
6、s30、双壁钢围堰下沉结束后实时监测围堰偏斜;
7、采用集中挖土法和回填砂石法,对双壁钢围堰进行纠偏;
8、采用水下顶推法和吸泥法,对双壁钢围堰进行纠斜,当偏移大于阈值时,将钢围堰吊起重新下沉;
9、s40、钢围堰在水底固定后,通过排水口抽取钢围堰的壁腔内过量的水,再浇筑混凝土;
10、s50、待封底混凝土强度达标后,抽干钢围堰内部的水,清理底部泥沙和石块,对围堰接缝进行焊接;
11、绑扎承台钢筋,浇筑承台混凝土,完成施工。
12、进一步地,s00步骤中,首先建立双壁钢围堰侧壁的三维模型,再利用有限元分析手段对三维模型进行力学分析,以确定中部支撑槽钢与外围檩的布置;
13、进行缩尺试验,以检验双壁钢围堰在深水环境中的结构可靠性和防渗漏性;
14、试验完成后,对双壁钢围堰侧壁进行虚拟拼装,以提前排除拼装过程中存在的干涉和错位问题;
15、虚拟拼装完成后,采用立式靠模法对双壁钢围堰侧壁的块件进行制作并装配。
16、进一步地,s00步骤中,双壁钢围堰通过内外两层壁板组成,两层壁板中间通过横向和纵向的槽钢支撑相连,并在内层避免的四角处设置外围檩。
17、进一步地,s20步骤中,在注水装置注水使得双壁钢围堰下沉过程中,从上到下依次固定双壁钢围堰上的紧固件以及粘贴止水带;
18、在下沉过程中,通过水平控制器的配合,动态调整各注水装置的注水速度,以确保双壁钢围堰在下沉过程中不会发生偏移;
19、待下层的双壁钢围堰的下沉到设定值时,撤除所有注水装置,利用浮船吊机下一层的双壁钢围堰吊装至下层的双壁钢围堰的上方进行对接组装;
20、组装完毕后,使用上层的双壁钢围堰的注水装置注水进行下沉。
21、进一步地,s20步骤中,空气吹拂着床处理方法为:
22、通过高压气流经管道输送至双壁钢围堰底部,利用高压气流的冲击力疏松和清理双壁钢围堰底部的沉积物。
23、进一步地,s20步骤中,围堰吹砂下沉方法为:
24、将出泥管吊入水中并在该出泥管外安装进气管,使得进气管的底部弯曲进入出泥管的底部;
25、对进气管通入高压气体,使得泥砂在高压作用下从出泥管底部进入从出泥管顶部的出泥口喷出。
26、进一步地,s20步骤中,围堰吸泥下沉方法为:
27、在水底的双壁钢围堰底部安装吸泥装置,并在双壁钢围堰调平后,在双壁钢围堰周边开始按顺序均匀吸泥,保持双壁钢围堰中心泥面低于双壁钢围堰刃脚处泥面1~2m,形成锅底状。
28、进一步地,s20步骤中,吸泥的顺序为:
29、对双壁钢围堰内腔四角处先进行分层吸泥,然后在双壁钢围堰内腔混凝土浇筑完毕且混凝土强度达标后,再对双壁钢围堰内腔中间进行吸泥,形成封底基坑,以便后续进行封底混凝土的浇注。
30、进一步地,s50步骤中,在双壁钢围堰外侧堆起卵石封堵层,卵石封堵层上放置袋装砂土石,用于双壁钢围堰底部的固定。
31、第二方面,本发明提供了一种深水双壁钢围堰,通过上述的深水双壁钢围堰沉放施工方法施工得到。
32、本发明的主要贡献和创新点如下:
33、1.在工厂预制加工阶段,通过建立三维模型、有限元分析、缩尺试验和虚拟拼装等手段,确保双壁钢围堰的结构可靠性和防渗漏性,同时提前排除拼装过程中的干涉和错位问题,提高了施工质量和效率。
34、2.采用浮船吊机进行块件吊至指定位置并定位临时拼装,以及在空腔内接入注水装置下沉,配合水平控制器确保下沉平稳,同时在下沉过程中依次采用空气吹拂着床处理方法、围堰吹砂下沉方法以及围堰吸泥下沉方法,有效解决了传统方法中定位和下沉控制困难的问题,提高了下沉的准确性和稳定性。
35、3.下沉结束后实时监测围堰偏斜,并采用集中挖土法、回填砂石法、水下顶推法和吸泥法进行纠偏纠斜,当偏移大于阈值时可吊起重新下沉,保证了围堰的位置准确性和稳定性。
36、4.通过排水口抽取壁腔内过量的水后浇筑混凝土,待封底混凝土强度达标后抽干内部水、清理底部泥沙和石块并焊接围堰接缝,以及绑扎承台钢筋和浇筑承台混凝土,确保了施工区域的干燥环境,提高了密封性。
37、5.在双壁钢围堰外侧堆起卵石封堵层并放置袋装砂土石用于底部固定,有效提高了围堰在深水环境中的稳定性,克服了上浮力,降低了倾覆或移动的风险,提高了施工安全性。
38、本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出,以使本发明的其他特征、目的和优点更加简明易懂。
1.深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,包括以下步骤:
2.如权利要求1所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s00步骤中,首先建立双壁钢围堰侧壁的三维模型,再利用有限元分析手段对三维模型进行力学分析,以确定中部支撑槽钢与外围檩的布置;
3.如权利要求2所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s00步骤中,双壁钢围堰通过内外两层壁板组成,两层壁板中间通过横向和纵向的槽钢支撑相连,并在内层避免的四角处设置外围檩。
4.如权利要求1所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s20步骤中,在注水装置注水使得双壁钢围堰下沉过程中,从上到下依次固定双壁钢围堰上的紧固件以及粘贴止水带;
5.如权利要求1所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s20步骤中,所述空气吹拂着床处理方法为:
6.如权利要求1所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s20步骤中,所述围堰吹砂下沉方法为:
7.如权利要求1所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s20步骤中,所述围堰吸泥下沉方法为:
8.如权利要求7所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s20步骤中,吸泥的顺序为:
9.如权利要求1-8任意一项所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法,其特征在于,s50步骤中,在双壁钢围堰外侧堆起卵石封堵层,卵石封堵层上放置袋装砂土石,用于双壁钢围堰底部的固定。
10.一种深水双壁钢围堰,其特征在于,通过权利要求1-9任意一项所述的深水双壁钢围堰沉放施工方法施工得到。