CN118407452A - 一种水下高桩承台套箱的封堵方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下高桩承台套箱的封堵方法，包括准备阶段和封堵阶段。准备阶段包括：桩基沉设步骤、套箱底板预制步骤、封堵底模制作及安装步骤、套箱底板安装步骤和套箱下放步骤；封堵阶段包括：硬质海绵放置步骤、封堵料灌注步骤和套箱内抽水步骤。封堵底模包括依次自下而上同轴叠放的泡沫板、船用木模和防水橡胶垫；每根钢护筒上各自套置一个封堵底模，使封堵底模的顶标高低于套箱的底标高，并将每个封堵底模上的两根吊绳临时固定在对应的钢护筒的顶部。在低潮水时通过两根吊绳将封堵底模向上拉，直到封堵底模的顶面紧贴在套箱底板的底面上，再拉紧并固定好两根吊绳，然后在环形缝隙内灌注快干封堵料。本发明能降低施工成本，且止水效果好。

Description

一种水下高桩承台套箱的封堵方法

技术领域

本发明涉及一种水下高桩承台套箱的封堵方法。

背景技术

跨海桥梁包括若干海上墩台和若干岸上墩台。在建造海上墩台时，先要进行海上桩基沉设，接着在桩基上筑造承台，然后在承台上建造墩柱，最后在墩柱之间架设桥的主梁。

水中高桩承台一般采用有底套箱进行施工。套箱底板一般采用钢桁架和钢板拼装，承台桩基施工完成后，在桩基施工的钢护筒上安装下放装置，将套箱下放到设计高度，在套箱内浇筑一定厚度的封底混凝土，待封底混凝土达到一定强度后，将套箱内的水抽干，套箱侧板和封底混凝土即围挡形成一个无水作业环境，然后在其中进行承台结构的钢筋绑扎和混凝土浇筑。承台施工完成后，封底混凝土与承台混凝土结合，成为承台永久结构的一部分。

施工过程中，在套箱内的水抽干后和承台施工初期，套箱需要克服水的浮力不上浮，而在承台施工后期和承台施工完成后，套箱要承受承台的载荷及其自身的重力不下沉。套箱克服这两种力，主要依靠焊接在套箱底板与钢护筒间的拉压杆及封底混凝土与钢护筒间的握裹力，拉压杆的受力能力相对固定，而握裹力的大小主要取决于封底混凝土的厚度。

封底混凝土的厚度通常需要综合考虑承台的入水深度、桩间净距、承台浇筑荷载、套箱的自重以及施工成本等多种因素进行计算，另外还需要考虑抗震等级，计算过程较为复杂。尽管封底混凝土的厚度越大，其与钢护筒间的握裹力也越大，但同时也导致混凝土浇筑量的增加，从而造成施工成本增加。目前，普通桥梁水中高桩承台，套箱封底混凝土的厚度一般不低于1.5米，而大型桥梁承台，套箱封底混凝土厚度可达到2～4米，封底混凝土的方量占到了承台混凝土方量的30-50％，成本较高。

另外，封底混凝土为水下浇筑，对混凝土的质量和浇筑工艺有更高要求，施工风险较大，如果封底混凝土浇筑质量出现问题，导致套箱内漏水，或不能与钢护筒间产生足够的握裹力，将直接影响后续施工安全。

现有技术中，CN100591863C公开了名称为“一种水下无封底套箱及其应用方法”专利，该方案的套箱采用混凝土整体预制结构，将套箱底板与侧板预先浇筑为一体然后整体下放，可取消套箱封底混凝土的现浇工序，但该方案的套箱底板与钢护筒间采用胶囊止水方式，不仅止水效果不佳，而且套箱底板与钢护筒间基本无握裹力，无法有效抵御套箱上浮，因此只适用于浅海或低潮时水位低于套箱底板的施工环境；另外，由于套箱整体为混凝土结构，自重较大，且套箱侧板无法拆除，套箱整体最终与承台混凝土浇筑为一体，更增加了承台的体积和重量，因而抗震性能差。

专利CN105951856B公开了一种水下无封底混凝土钢混组合吊箱围堰的施工方法，其底板采用预制混凝土结构，侧板则采用钢结构。该方案在吊箱下放到位后，只需在底板与钢护筒的环缝中浇筑封堵混凝土，因而混凝土现浇量较少。但为保证环缝封堵混凝土与钢护筒间有足够的握裹力，底板必须有足够的厚度，而该方案底板为实心结构，导致套箱底板重量较大，仍需要通过增加基桩直径和数量等措施提高防震等级，从而增加了施工成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种水下高桩承台套箱的封堵方法，它能节省大量的混凝土和钢材，降低施工成本，且操作便捷，止水效果好。

本发明的目的是这样实现的：一种水下高桩承台套箱的封堵方法，用于封堵套箱上的桩孔与桩基之间的环形缝隙；所述套箱为由钢筋混凝土预制的套箱底板和钢侧模组成的钢混结构，所述封堵方法包括以下阶段：准备阶段和封堵阶段；

所述准备阶段包括以下步骤：

桩基沉设步骤，所述桩基为带钢护筒的灌注桩；

套箱底板预制步骤，所述套箱底板分成多片预制板块，每片预制板块覆盖1-2根桩基；预制板块之间设置C型湿接缝，并且每片预制板块的四周预留搭接钢筋；每片预制板块上根据桩基的位置预留上大下小的一级台阶式桩孔，桩孔下部的直径大于钢护筒的外径；还在每片预制板块的四个角部各自预埋一根吊杆；

封堵底模制作及安装步骤，所述封堵底模包括一层环形泡沫板、一层同轴地叠放在泡沫板的顶面上的环形船用木模和一层同轴地固定在船用木模的顶面上的环形防水橡胶垫；所述泡沫板的内径大于钢护筒的外径，泡沫板的外径大于预制板块上的桩孔下部的直径；所述船用木模的内径和外径一一对应地与泡沫板的内径和外径相同；所述防水橡胶垫的内径与钢护筒的外径适配，该防水橡胶垫的外径与桩孔下部的直径适配；所述泡沫板和船用木模之间通过防水胶带固定在一起，所述防水橡胶垫与船用木模之间通过钉子固定在一起；封堵底模制作完成后，先在封堵底模的顶面上中心对称地固定两根吊绳，再在每根钢护筒上各自套置一个封堵底模，使封堵底模的顶标高低于套箱的底标高，并将每个封堵底模上的两根吊绳临时固定在对应的钢护筒的顶部，然后在每根钢护筒的顶部各自安装一个桩帽；

套箱底板安装步骤，套箱底板采用悬吊架安装，该悬吊架包括反吊梁和两根精轧螺纹钢；所述反吊梁设在预制底板的桩孔的正上方；两根精轧螺纹钢的下端预埋在预制板块上并中心对称地位于每个桩孔的外侧，两根精轧螺纹钢的上部一一对应地锚固在所述反吊梁的两头；先将起重船的吊机与吊架连接，接着将吊架与预制板块上的四根吊杆连接，再通过起重船的吊机将预制板块吊到对应的钢护筒的上方并将预制板块上的桩孔套到对应的钢护筒上，然后下放预制板块，直到预制板块上的反吊梁落在对应的桩帽上，再将反吊梁与桩帽焊接固定，最后将吊架与四根吊杆脱离，由悬吊架支撑预制板块，使预制板块位于水面之上；待逐片安装完所有的预制板块后，焊接各片预制板块之间的湿接缝搭接钢筋，再浇筑湿接缝混凝土，形成完整的套箱底板；然后在套箱底板的边缘安装套箱的钢侧模，形成完整的套箱；

套箱下放步骤，在套箱底板上安装套箱下放系统，通过套箱下放系统将套箱下放，直到套箱底板的顶标高达到承台的设计底标高；

所述封堵阶段包括以下步骤：

硬质海绵放置步骤，先通过各个钢护筒上的两根吊绳将对应的封堵底模向上拉，直到封堵底模的防水橡胶垫的顶面紧贴在套箱底板的底面上，再拉紧并固定好两根吊绳，再在套箱底板的每个桩孔下部与对应的钢护筒之间构成的环形缝隙的底部塞入环形硬质海绵；

封堵料灌注步骤，在套箱底板的每个桩孔下部与对应的钢护筒之间构成的环形缝隙内灌注封堵料；

套箱内抽水步骤，观测套箱内外的水头差，及时往套箱内加水或抽水，以保证套箱内外的水头差平衡，至少持续24小时，以确保封堵料在达到强度之前不被套箱内外的水头差的压力冲破。

上述的水下高桩承台套箱的封堵方法，其中，进行准备阶段的封堵底模安装步骤时，所述封堵底模的泡沫板的厚度为20mm；所述船用木模的厚度为18mm；所述防水橡胶垫的厚度为5mm；所述泡沫板的内径比钢护筒的外径大60mm，泡沫板的环面宽度为200mm；所述防水橡胶垫的内径比钢护筒的外径小10mm，防水橡胶垫的环面宽度为50mm；

上述的水下高桩承台套箱的封堵方法，其中，进行封堵阶段的封堵料灌注步骤时，在环形缝隙内灌注的封堵料采用环氧树脂+固化剂+普通硅酸盐水泥组成的混合砂浆，环氧树脂、固化剂和水泥的配合比为2︰1︰0.5。

本发明的水下高桩承台套箱的封堵方法具有以下特点：

1、采用钢混结构的套箱，即套箱底板由多个混凝土预制板块拼接而成，套箱侧模采用钢侧模，使得整个套箱的运输更加方便，有利于节约运输空间，节省运输成本；

2、采用先在钢护筒上套装能浮在水中的封堵底模，待套箱下放到位后，将封堵底模吊起封堵钢护筒与套箱底板的桩孔之间的环形缝隙的底口，能适应钢护筒的达到止水的目的并作为封堵料的底托，再在钢护筒与套箱底板的桩孔之间灌注封堵料，该封堵料采用含有环氧树脂的混合水泥砂浆，强度增长快，能快速完成封堵，减小漏水风险。本发明彻底打破了水中桥梁、码头的承台套箱必须封底的常规施工方法，因此能节省大量的混凝土和钢材，降低施工成本，并且能简化施工工序，可节省施工工期，工艺简单，操作便捷，止水效果好，确保封堵料与钢护筒之间具有足够的握裹力，具有很好的推广应用价值。

附图说明

图1是本发明的水下高桩承台套箱的封堵方法的流程图；

图2是进行本发明的封堵方法中准备阶段的封堵底模制作及安装步骤时封堵底模的安装示意图；

图3是图2中P部位的放大图；

图4是进行本发明的封堵方法中封堵阶段的封堵料灌注步骤时的结构图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1至图4，本发明的水下高桩承台套箱的封堵方法，用于封堵套箱上的桩孔与桩基之间的环形缝隙；套箱为由钢筋混凝土预制的套箱底板和钢侧模组成的钢混结构；

本发明的水下高桩承台套箱的封堵方法，包括以下阶段：准备阶段和封堵阶段；

准备阶段包括以下步骤：

桩基沉设步骤，桩基为带钢护筒10的灌注桩；

套箱底板预制步骤，套箱底板11分成多片预制板块，每片预制板块覆盖1-2根桩基；预制板块之间设置C型湿接缝，并且每片预制板块的四周预留搭接钢筋；每片预制板块上根据桩基的位置预留上大下小的一级台阶式桩孔，桩孔下部的直径大于钢护筒10的外径；还在每片预制板块的四个角部各自预埋一根吊杆；

封堵底模制作及安装步骤，封堵底模2包括一层厚度为20mm的环形泡沫板21、一层厚度为18mm且同轴地叠放在泡沫板21的顶面上的环形船用木模22和一层厚度为5mm并同轴地固定在船用木模22的顶面上的环形防水橡胶垫23；泡沫板21的内径大于钢护筒10的外径60mm，便于封堵底模2套装在钢护筒10上；泡沫板21的外径大于预制板块上的桩孔下部的直径，且泡沫板21的环面宽度为200mm，使封堵底模2能更好地封堵钢护筒10与桩孔下部之间的环形缝隙；船用木模22的内径和外径一一对应地与泡沫板21的内径和外径相同；防水橡胶垫23的内径比钢护筒10的外径小10mm，该防水橡胶垫23的环面宽度为50mm，略大于套箱底板11上的桩孔下部与钢护筒10之间构成的环形缝隙的宽度；泡沫板21和船用木模之22之间通过防水胶带固定在一起，防水橡胶垫23与船用木模22之间通过钉子固定在一起；封堵底模2制作完成后，先在封堵底模2的顶面上中心对称地固定两根吊绳20，再在每根钢护筒10上各自套置一个封堵底模2，使封堵底模2的顶标高低于套箱的底标高，并将每个封堵底模2上的两根吊绳20临时固定在对应的钢护筒10的顶部，然后在每根钢护筒10的顶部各自安装一个桩帽100(见图2和图3)；

套箱底板安装步骤，套箱底板11采用悬吊架安装，该悬吊架包括反吊梁和两根精轧螺纹钢；反吊梁设在预制底板的桩孔的正上方；两根精轧螺纹钢的下端预埋在预制板块上并中心对称地位于每个桩孔的外侧，两根精轧螺纹钢的上部一一对应地锚固在反吊梁的两头；先将起重船的吊机与吊架连接，接着将吊架与预制板块上的四根吊杆连接，再通过起重船的吊机将预制板块吊到对应的钢护筒的上方并将预制板块上的桩孔套到对应的钢护筒上，然后下放预制板块，直到预制板块上的反吊梁落在对应的桩帽上，再将反吊梁与桩帽焊接固定，最后将吊架与四根吊杆脱离，由悬吊架支撑预制板块，使预制板块位于水面之上；待逐片安装完所有的预制板块后，焊接各片预制板块之间的湿接缝搭接钢筋，再浇筑湿接缝混凝土，形成完整的套箱底板11；然后在套箱底板11的边缘安装套箱的钢侧模12，形成完整的套箱；

套箱下放步骤，在套箱底板上安装套箱下放系统，通过套箱下放系统将套箱下放，直到套箱底板11的顶标高达到承台的设计底标高；

封堵阶段包括以下步骤：

硬质海绵放置步骤，先通过各个钢护筒10上的两根吊绳20将对应的封堵底模2向上拉，直到封堵底模2的防水橡胶垫23的顶面紧贴在套箱底板11的底面上，再拉紧并固定好两根吊绳20，然后在套箱底板11的每个桩孔下部与对应的钢护筒10之间构成的环形缝隙的底部塞入环形硬质海绵3；

封堵料灌注步骤，在套箱底板11的每个桩孔下部与对应的钢护筒10之间构成的环形缝隙内灌注快干封堵料4(见图4)；快干封堵料4采用环氧树脂+固化剂+普通硅酸盐水泥组成的混合砂浆，环氧树脂、固化剂和水泥的配合比为2︰1︰0.5；封堵底模2含有泡沫板21，能够使整个封堵底模2在水中时产生向上的力，待套箱下放之后，使封堵底模2和套箱底板11贴紧；防水橡胶垫23的内径面与钢护筒10的外表面紧密接触，用于封堵料4的底托，既能防止灌注封堵料4时漏浆，又能防止上方的硬质海绵3在灌注封堵料4时从环形缝隙内沉入水底；在环形缝隙塞入硬质海绵3既可以在灌注封堵料4时修整钢护筒10的打设偏差，并且硬质海绵3与封堵底模2构成封堵料4的双重底托，能更好的止水，保证封堵料4密实并与钢护筒10紧密结合；

套箱内抽水步骤，观测套箱内外的水头差，及时往套箱内加水或抽水，以保证套箱内外的水头差平衡，至少持续24小时，以确保封堵料在达到强度之前不被套箱内外的水头差的压力冲破；待封堵料凝固并与钢护筒之间形成足够的握裹力后，拆除套箱下放系统，抽干套箱内的水。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种水下高桩承台套箱的封堵方法，用于封堵套箱上的桩孔与桩基之间的环形缝隙；所述套箱为由钢筋混凝土预制的套箱底板和钢侧模组成的钢混结构，所述封堵方法包括以下阶段：准备阶段和封堵阶段；其特征在于，

所述准备阶段包括以下步骤：

桩基沉设步骤，所述桩基为带钢护筒的灌注桩；

套箱底板预制步骤，所述套箱底板分成多片预制板块，每片预制板块覆盖1-2根桩基；预制板块之间设置C型湿接缝，并且每片预制板块的四周预留搭接钢筋；每片预制板块上根据桩基的位置预留上大下小的一级台阶式桩孔，桩孔下部的直径大于钢护筒的外径；还在每片预制板块的四个角部各自预埋一根吊杆；

封堵底模制作及安装步骤，所述封堵底模包括一层环形泡沫板、一层同轴地叠放在泡沫板的顶面上的环形船用木模和一层同轴地固定在船用木模的顶面上的环形防水橡胶垫；所述泡沫板的内径大于钢护筒的外径，泡沫板的外径大于预制板块上的桩孔下部的直径；所述船用木模的内径和外径一一对应地与泡沫板的内径和外径相同；所述防水橡胶垫的内径与钢护筒的外径适配，该防水橡胶垫的外径与桩孔下部的直径适配；所述泡沫板和船用木模之间通过防水胶带固定在一起，所述防水橡胶垫与船用木模之间通过钉子固定在一起；封堵底模制作完成后，先在封堵底模的顶面上中心对称地固定两根吊绳，再在每根钢护筒上各自套置一个封堵底模，使封堵底模的顶标高低于套箱的底标高，并将每个封堵底模上的两根吊绳临时固定在对应的钢护筒的顶部，然后在每根钢护筒的顶部各自安装一个桩帽；

套箱底板安装步骤，套箱底板采用悬吊架安装，该悬吊架包括反吊梁和两根精轧螺纹钢；所述反吊梁设在预制底板的桩孔的正上方；两根精轧螺纹钢的下端预埋在预制板块上并中心对称地位于每个桩孔的外侧，两根精轧螺纹钢的上部一一对应地锚固在所述反吊梁的两头；先将起重船的吊机与吊架连接，接着将吊架与预制板块上的四根吊杆连接，再通过起重船的吊机将预制板块吊到对应的钢护筒的上方并将预制板块上的桩孔套到对应的钢护筒上，然后下放预制板块，直到预制板块上的反吊梁落在对应的桩帽上，再将反吊梁与桩帽焊接固定，最后将吊架与四根吊杆脱离，由悬吊架支撑预制板块，使预制板块位于水面之上；待逐片安装完所有的预制板块后，焊接各片预制板块之间的湿接缝搭接钢筋，再浇筑湿接缝混凝土，形成完整的套箱底板；然后在套箱底板的边缘安装套箱的钢侧模，形成完整的套箱；

套箱下放步骤，在套箱底板上安装套箱下放系统，通过套箱下放系统将套箱下放，直到套箱底板的顶标高达到承台的设计底标高；

所述封堵阶段包括以下步骤：

硬质海绵放置步骤，先通过各个钢护筒上的两根吊绳将对应的封堵底模向上拉，直到封堵底模的防水橡胶垫的顶面紧贴在套箱底板的底面上，再拉紧并固定好两根吊绳，再在套箱底板的每个桩孔下部与对应的钢护筒之间构成的环形缝隙的底部塞入环形硬质海绵；

封堵料灌注步骤，在套箱底板的每个桩孔下部与对应的钢护筒之间构成的环形缝隙内灌注封堵料；

套箱内抽水步骤，观测套箱内外的水头差，及时往套箱内加水或抽水，以保证套箱内外的水头差平衡，至少持续24小时，以确保封堵料在达到强度之前不被套箱内外的水头差的压力冲破。

2.根据权利要求1所述的水下高桩承台套箱的封堵方法，其特征在于，进行准备阶段的封堵底模安装步骤时，所述封堵底模的泡沫板的厚度为20mm；所述船用木模的厚度为18mm；所述防水橡胶垫的厚度为5mm；所述泡沫板的内径比钢护筒的外径大60mm，泡沫板的环面宽度为200mm；所述防水橡胶垫的内径比钢护筒的外径小10mm，防水橡胶垫的环面宽度为50mm。

3.根据权利要求1所述的水下高桩承台套箱的封堵方法，其特征在于，进行封堵阶段的封堵料灌注步骤时，在环形缝隙内灌注的封堵料采用环氧树脂+固化剂+普通硅酸盐水泥组成的混合砂浆，环氧树脂、固化剂和水泥的配合比为2︰1︰0.5。