一种抗浮沉的钢护筒、围堰及施工方法

技术领域

本申请涉及桥梁建设施工技术领域，特别涉及一种抗浮沉的钢护筒、围堰及施工方法。

背景技术

在桥梁基础施工中，当桥梁墩、台基础位于地表水位以下时，施工人员会根据当地材料修筑成各种形式的土堰或在水较深且流速较大的河流处采用木板桩或钢板桩(单层或双层)等形成临时性的围护结构，该临时性结构一般称为围堰，其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水、开挖基坑和修筑建筑物等。

因此，水中承台的施工通常采用吊箱围堰的方法实现，不过在施工过程中会受到较大的浮力以及竖向荷载，而传统的方法一般通过围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重以抵抗水的浮力，并通过封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力抵抗承台施工时的竖向荷载。

其中，由于海峡大桥不同于以往建设的海湾桥，其在建设过程中会面临风大、浪高、涌激、强台风、复杂地质等恶劣条件，给施工带来了巨大挑战和超高风险，且其建成后需满足海上桥面十级大风(陆地八级风运营)环境下的大桥安全运营，于是，通常会将海峡大桥的索塔承台尺寸设置的较大，以抵抗恶劣的海上条件。

而大尺寸索塔承台的施工需要通过大尺寸的吊箱围堰方可完成。但是，尺寸较大的吊箱围堰本就存在巨大的上浮力和下沉力，且在外海涌浪条件下，还需承受更大的浮托力，而围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重已无法抵抗巨大的浮力且封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力也无法抵抗巨大的竖向荷载，若大尺寸的吊箱围堰依然采用传统的方法来抵抗浮力和竖向荷载，其可能会导致围堰上浮，施工承台倾斜，进而使得施工安全受到极大的威胁。

发明内容

本申请实施例提供一种抗浮沉的钢护筒、围堰及施工方法，以解决相关技术中传统的方法无法满足大尺寸吊箱围堰抵抗浮力和竖向荷载的要求，且施工风险大的问题。

第一方面，提供了一种抗浮沉的钢护筒，包括：

钢护筒本体，所述钢护筒本体用于设于围堰内；

固定连接件，所述固定连接件固设于所述钢护筒本体的顶部，且其端部延伸至所述钢护筒本体外；

至少一拉压杆，所述拉压杆的一端与所述固定连接件的端部连接，另一端用于穿过围堰的封底砼顶；

与所述拉压杆数量相同的抗浮牛腿，所述抗浮牛腿的一侧与所述固定连接件固连，另一侧与所述拉压杆固连；

与所述拉压杆数量相同的抗沉牛腿，所述抗沉牛腿位于所述围堰的封底砼顶处，其一侧与所述拉压杆固连，另一侧与所述钢护筒本体的外壁固连。

一些实施例中，所述钢护筒还包括与所述拉压杆数量相同的密封盒，所述密封盒固设于所述拉压杆上，其用于容纳所述抗沉牛腿。

一些实施例中，所述固定连接件为可伸缩的十字梁。

一些实施例中，所述拉压杆与所述固定连接件为卡扣连接。

第二方面，提供了一种抗浮沉的围堰，包括：前述的钢护筒。

一些实施例中，所述钢护筒还包括与所述拉压杆数量相同的密封盒，所述密封盒固设于所述拉压杆上，其用于容纳所述抗沉牛腿。

一些实施例中，所述固定连接件为可伸缩的十字梁。

一些实施例中，所述拉压杆与所述固定连接件为卡扣连接。

第三方面，提供了一种抗浮沉的围堰施工方法，包括以下步骤：

将围堰框架套设于钢护筒本体外，并在所述钢护筒本体的顶部吊装固定连接件；

将拉压杆一端与所述固定连接件的端部连接；

将抗浮牛腿分别与所述拉压杆和所述固定连接件连接；

通过混凝土对所述围堰框架进行封底施工；

待封底施工完成后，将抗沉牛腿分别与所述拉压杆、所述钢护筒本体外壁的预设的封底砼顶处固连；

对封底后的所述围堰框架进行承台钢筋安装和混凝土浇筑，形成围堰。

一些实施例中，在所述通过混凝土对所述围堰框架进行封底施工之前，还包括步骤：在拉压杆上安装密封盒，所述密封盒位于预设的封底砼顶处并用于容纳所述抗沉牛腿。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：可有效抵抗水的浮力和承台施工时的竖向荷载，提高了大尺寸吊箱围堰的抗浮沉能力，降低了施工过程的安全风险。

本申请实施例提供了一种抗浮沉的钢护筒、围堰及施工方法，包括钢护筒本体、固定连接件、拉压杆、抗浮牛腿和抗沉牛腿，将拉压杆与固设于钢护筒本体顶部的固定连接件连接，再将抗浮牛腿分别与固定连接件、拉压杆固连，抗沉牛腿分别与拉压杆、钢护筒本体的外壁固连，由于拉压杆在围堰处于波浪条件下的抗浮、抗沉中具有较大的刚度，可作为主要的传力构件，其可将水的巨大上浮力有效的传递至抗浮牛腿处，并将承台施工过程中的巨大竖向荷载传递至抗沉牛腿处，即由抗浮牛腿和抗沉牛腿分别消耗部分的上浮力和竖向荷载，进而可减小围堰所受到的上浮力和下沉力，使得围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重可抵抗较小的浮力且封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力也可抵抗较小的下沉力，保证了围堰的稳定性，避免了围堰出现上浮、施工承台倾斜的问题，提高了施工过程的安全性。因此，本申请实施例可有效抵抗水的巨大浮力和承台施工时的巨大竖向荷载，提高了大尺寸吊箱围堰的抗浮沉能力，降低了施工过程的安全风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的一种抗浮沉的钢护筒的结构示意图；

图2为图1中A-A处的截面示意图；

图3为图1中B-B处的截面示意图；

图4为本申请实施例提供的抗沉牛腿的安装示意图；

图5为本申请实施例提供的一种抗浮沉的围堰的施工方法的流程示意图。

图中：1-钢护筒本体，2-固定连接件，3-拉压杆，4-抗浮牛腿，5-抗沉牛腿，6-密封盒，7-围堰底板。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种抗浮沉的钢护筒、围堰及施工方法，其能解决相关技术中传统的方法无法满足大尺寸吊箱围堰抵抗浮力和竖向荷载的要求，且施工风险大的问题。

参见图1至图3所示，本申请实施例提供了一种抗浮沉的钢护筒的结构示意图，包括钢护筒本体1、固定连接件2、至少一拉压杆3、与拉压杆3数量相同的抗浮牛腿4和与拉压杆3数量相同的抗沉牛腿5；其中，钢护筒本体1设置在围堰内；固定连接件2固设于钢护筒本体1的顶部，且其端部延伸至钢护筒本体1外；拉压杆3的一端与固定连接件2的端部连接，另一端用于穿过围堰的封底砼顶，其中，该拉压杆3可优选由钢柱组成的刚性拉压杆，进一步提高拉压杆3的刚度；抗浮牛腿4由若干钢板拼接而成，其一侧与固定连接件2固连，另一侧与拉压杆3固连，可起到抵御波浪浮托力的作用；抗沉牛腿5位于围堰的封底砼顶处，由若干钢板拼接而成，其一侧与拉压杆3固连，另一侧与钢护筒本体1的外壁固连，可起到抵御承台自重导致的工作面下沉的作用。

由于拉压杆3在围堰处于波浪条件下的抗浮、抗沉中具有较大的刚度，可作为主要的传力构件，其可将水的巨大上浮力有效的传递至抗浮牛腿4处，并将承台施工过程中的巨大竖向荷载传递至抗沉牛腿5处，即由抗浮牛腿4和抗沉牛腿5分别消耗部分的上浮力和竖向荷载，进而可减小围堰所受到的上浮力和下沉力，使得围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重可抵抗较小的浮力且封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力也可抵抗较小的下沉力，保证了围堰的稳定性，避免了围堰出现上浮、施工承台倾斜的问题，提高了施工过程的安全性。因此，本申请实施例可有效抵抗水的巨大浮力和承台施工时的巨大竖向荷载，提高了大尺寸吊箱围堰的抗浮沉能力，降低了施工过程的安全风险。

更进一步的，在本申请实施例中，参见图4所示，钢护筒还包括与拉压杆3数量相同的密封盒6，该密封盒6固设于拉压杆3上，其用于容纳抗沉牛腿5，不仅可以预留足够的空间用于围堰封底后抗沉牛腿5的施焊，且可防止水从固设有抗沉牛腿5处进入围堰内，保证围堰处于干燥的空间内。

更进一步的，在本申请实施例中，固定连接件2可为由两箱梁垂直交叉组成的十字梁，该十字梁设为可伸缩，该十字梁的使用方法为：先将十字梁的端部收起，并支撑在钢护筒本体1的预设吊挂位置处，待围堰框架整体吊装穿过钢护筒本体1，将十字梁的端部伸出来，用于固定拉压杆3，可伸缩的十字梁便于实现围堰框架与钢护筒本体1的安装，进而提高施工效率。

更进一步的，在本申请实施例中，拉压杆3与固定连接件2为卡扣连接，具体的，可在固定连接件2的端部设置槽孔，将拉压杆3设置为十字架结构，其一端穿过槽孔，另一端卡持于固定连接件2上，简单易操作，无需通过螺栓等方式即可实现拉压杆3与固定连接件2的卡扣连接，有效提高了施工效率和结构的稳固性。

本申请实施例还提供了一种抗浮沉的围堰，包括前述的钢护筒，该钢护筒包括钢护筒本体1、固定连接件2、至少一拉压杆3、与拉压杆3数量相同的抗浮牛腿4和与拉压杆3数量相同的抗沉牛腿5；由于拉压杆3在围堰处于波浪条件下的抗浮、抗沉中具有较大的刚度，可作为主要的传力构件，其可将水的巨大上浮力有效的传递至抗浮牛腿4处，并将承台施工过程中的巨大竖向荷载传递至抗沉牛腿5处，即由抗浮牛腿4和抗沉牛腿5分别消耗部分的上浮力和竖向荷载，进而可减小围堰所受到的上浮力和下沉力，使得围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重可抵抗较小的浮力且封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力也可抵抗较小的下沉力，保证了围堰的稳定性，避免了围堰出现上浮、施工承台倾斜的问题，提高了施工过程的安全性。因此，本申请实施例可有效抵抗水的巨大浮力和承台施工时的巨大竖向荷载，提高了大尺寸吊箱围堰的抗浮沉能力，降低了施工过程的安全风险。

更进一步的，在本申请实施例中，参见图4所示，钢护筒还包括与拉压杆3数量相同的密封盒6，该密封盒6固设于拉压杆3上，其用于容纳抗沉牛腿5，不仅可以预留足够的空间用于围堰封底后抗沉牛腿5的施焊，且可防止水从固设有抗沉牛腿5处进入围堰内，保证围堰处于干燥的空间内。

更进一步的，在本申请实施例中，固定连接件2可为由两箱梁垂直交叉组成的十字梁，该十字梁设为可伸缩，该十字梁的使用方法为：先将十字梁的端部收起，并支撑在钢护筒本体1的预设吊挂位置处，待围堰框架整体吊装穿过钢护筒本体1，将十字梁的端部伸出来，用于固定拉压杆3，可伸缩的十字梁便于实现围堰框架与钢护筒本体1的安装，进而提高施工效率。

更进一步的，在本申请实施例中，拉压杆3与固定连接件2为卡扣连接，具体的，可在固定连接件2的端部设置槽孔，将拉压杆3设置为十字架结构，其一端穿过槽孔，另一端卡持于固定连接件2上，简单易操作，无需通过螺栓等方式即可实现拉压杆3与固定连接件2的卡扣连接，有效提高了施工效率和结构的稳固性。

参见图5所示，本申请实施例还提供了一种抗浮沉的围堰的施工方法，包括以下步骤：

S1：将钢护筒本体1设于围堰框架内，并在钢护筒本体1的顶部吊装固定连接件2；

S2：将拉压杆3一端与固定连接件2的端部连接；

S3：将抗浮牛腿4分别与拉压杆3和固定连接件2连接；

S4：通过混凝土对围堰框架进行封底施工；

S5：待封底施工完成后，将抗沉牛腿5分别与所述拉压杆3、所述钢护筒本体1外壁的预设的封底砼顶处固连；

S6：对围堰框架进行承台钢筋安装和混凝土浇筑，形成围堰。

由于拉压杆3在围堰处于波浪条件下的抗浮、抗沉中具有较大的刚度，可作为主要的传力构件，其可将水的巨大上浮力有效的传递至抗浮牛腿4处，并将承台施工过程中的巨大竖向荷载传递至抗沉牛腿5处，即由抗浮牛腿4和抗沉牛腿5分别消耗部分的上浮力和竖向荷载，进而可减小围堰所受到的上浮力和下沉力，使得围堰的钢护筒结构及封底混凝土的自重可抵抗较小的浮力且封底混凝土与桩基钢护筒间的握裹力也可抵抗较小的下沉力，保证了围堰的稳定性，避免了围堰出现上浮、施工承台倾斜的问题，提高了施工过程的安全性。因此，本申请实施例可有效抵抗水的巨大浮力和承台施工时的巨大竖向荷载，提高了大尺寸吊箱围堰的抗浮沉能力，降低了施工过程的安全风险。

更进一步的，在本申请实施例中，在通过混凝土对围堰框架进行封底施工之前，还包括步骤：在拉压杆3上安装密封盒6，密封盒6位于预设的封底砼顶处并用于容纳抗沉牛腿5，不仅可以预留足够的空间用于围堰封底后抗沉牛腿5的施焊，且可防止水从固设有抗沉牛腿5处进入围堰内，保证围堰处于干燥的空间内。

其中，具体的施工方法为：将十字梁的端部进行收缩并将该十字梁固定在钢护筒本体1的预设吊挂位置处，并将围堰框架整体吊装穿过钢护筒本体1，待围堰框架下放到位后，再将十字梁的端部伸出并延伸至钢护筒本体1外，且与钢护筒本体1的顶口处抄垫焊接牢靠；将拉压杆3的一端穿过伸出钢护筒本体1外的十字梁端部的槽孔并靠近围堰底板7处，另一端抵持于十字梁端部的上表面，并进行抄垫顶紧与焊接固定，且在固定于十字梁上的四根拉压杆3上分别焊接密封盒6，该密封盒6的初始状态为密封状态；将抗浮牛腿4分别与十字梁和拉压杆3固连，用于抵御波浪浮托力；通过混凝土进行围堰框架的封底；待封底完成后，在围堰框架内进行抽水作业；待抽水完毕后割除密封盒6的顶口，并割除封底砼顶以上的拉压杆3；对钢护筒本体1上预留密封盒6的位置处的杂物进行清除；将抗沉牛腿5置于密封盒6内，并将其分别与钢护筒本体1、拉压杆3焊接，用于抵御承台自重导致的工作面下沉；对封底后的围堰框架进行承台钢筋的安装和混凝土的浇筑，最终形成可抗浮沉的围堰。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”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申请和简化描述，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申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。