《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》是安徽省交通控股集團有限公司、中交路橋華南工程有限公司、中交路橋建設有限公司於2013年5月22日申請的專利，該專利的公布號為CN103266618B，授權公布日為2015年12月9日，發明人是房濤、尤吉、肖向榮、夏江南、梁震、魏超、覃鵬飛。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供了一種鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構，涉及橋樑建築領域，用於解決鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，進行整平作業對技術要求較高，對施工環境影響大且投資較大的問題。該發明實施例提供的一種鋼圍堰的錨固方法，包括：將鋼圍堰下放定位於河床上；獲取河床掃描圖，根據所述河床掃描圖得到當前河床的地質參數；根據所述地質參數、鋼圍堰的結構特點以及鋼圍堰的受力狀況，從所述鋼圍堰的鋼箱中選取至少一個鋼箱，所述鋼箱位於所述鋼圍堰的隔艙之間；在所述至少一個鋼箱內設定錨樁。該發明實施例提供的鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構可以套用於具有大傾斜裸露岩面的河床上。
2020年7月14日，《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構
- 申請人：安徽省交通控股集團有限公司、中交路橋華南工程有限公司、中交路橋建設有限公司
- 申請日：2013年5月22日
- 申請號：2013101926968
- 公布號：CN103266618B
- 公布日：2015年12月9日
- 發明人：房濤、尤吉、肖向榮、夏江南、梁震、魏超、覃鵬飛
- 地址：安徽省合肥市高新開發區望江西路520號
- Int. Cl.：E02D19/04(2006.01)I、E02D23/02(2006.01)I
- 代理機構：北京布瑞智慧財產權代理有限公司
- 代理人：楊晞
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,榮譽表彰,
專利背景
在中國國內橋樑施工中，需要對鋼圍堰進行錨固，以防止鋼圍堰下放著床之後發生滑移。2013年前，多是通過將鋼圍堰下放著床嵌入河床覆蓋層實現對鋼圍堰的錨固。在鋼圍堰下放著床前，若河床存在大起伏高差，需要對河床進行整平作業，具體的，通常採用水下爆破對河床進行整平處理，或者採用移動浮式平台結合清水鑽機對鋼圍堰著床區域河床進行清理，把河床表面整平。
在實現《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例的過程中，該發明人發現至少存在以下問題：鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大。
發明內容
專利目的
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供一種鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構，可以有效解決2013年之前的技術中鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大的問題。
技術方案
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供了一種鋼圍堰的錨固方法，包括：將鋼圍堰下放定位於河床上；獲取河床掃描圖，根據所述河床掃描圖得到當前河床的地質參數，所述地質參數包括傾斜角度、河床高差；根據所述地質參數以、鋼圍堰的結構特點以及鋼圍堰的受力狀況，從所述鋼圍堰的鋼箱中選取至少一個鋼箱，所述鋼箱位於所述鋼圍堰的隔艙之間；在所述至少一個鋼箱內設定錨樁，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形。其中，所述在所述至少一個鋼箱內設定錨樁，包括：在所述至少一個鋼箱內下放錨固鋼護筒，通過鑽孔機具成孔以形成沖孔；將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底，按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土以形成錨樁。
其中，在所述將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底之前，還包括：對錨固鋼護筒進行切割，切割處位於河床床面之上；將切割的上節鋼護筒吊離現場，並在錨固鋼護筒切割處的頂口焊接封閉環板。
其中，在所述通過鑽孔機具成孔以形成沖孔之後，還包括：檢測所述至少一個鋼箱內成形的沖孔的孔位、孔深、孔徑以及垂直度。
其中，所述按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土，包括：根據孔深確定所需灌注導管長度，在所述至少一個鋼箱內下放所述灌注導管；將吊裝大料斗與灌注導管頂口連線緊密牢固；通過砼罐車、浮吊、小料斗將錨固混凝土運輸至所述吊裝大料斗中進行錨固混凝土灌注。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例還提供了一種鋼圍堰，包括多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱，其特徵在於，所述多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱中至少一個鋼箱內設定有防滑移的錨樁，其中，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形。
其中，所述錨固鋼護筒與所述錨固鋼筋籠通過錨固混凝土連成一體。
其中，所述錨固鋼筋籠包括多根主筋、圓形內支撐以及螺旋箍筋。
其中，所述錨樁與所述至少一個鋼箱通過錨固混凝土連成一體。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構，將鋼圍堰直接下放至河床後，通過在至少一個鋼箱內設定錨樁實現對鋼圍堰的錨固，避免了對河床進行整平作業的步驟，解決了2013年之前的技術中鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大的問題。
附圖說明
圖1所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法的流程圖；
圖2所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例中在鋼箱內設定錨樁的方法流程圖；
圖3所示為圖2所示的按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土的流程圖；
圖4所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》又一實施例提供的鋼圍堰的錨固方法的流程圖；
圖5所示為河床掃描圖；
圖6所示為鋼圍堰的結構示意圖；
圖7a所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例中步驟404對應的結構示意圖；
圖7b所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例中步驟407中將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底的對應的結構示意圖；
圖7c所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例中步驟407中按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土以形成錨樁對應的結構示意圖；
圖8所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例中布置有鑽孔施工平台的鋼圍堰的結構示意圖；
圖9所示為發明實施例提供的鋼圍堰的結構示意圖。
技術領域
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》涉及橋樑建築領域，特別涉及一種鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構。
權利要求
1.一種用於大傾斜角度河床的鋼圍堰的錨固方法，其特徵在於，包括：
將鋼圍堰下放定位於河床上；獲取河床掃描圖，根據所述河床掃描圖得到當前河床的地質參數，所述地質參數包括傾斜角度、河床高差；根據所述地質參數、鋼圍堰的結構特點以及鋼圍堰的受力狀況，從所述鋼圍堰的鋼箱中選取至少一個鋼箱，所述鋼箱位於所述鋼圍堰的隔艙之間；在所述至少一個鋼箱內設定錨樁，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形；所述錨樁與所述至少一個鋼箱通過錨固混凝土連成一體。
2.根據權利要求1所述的錨固方法，其特徵在於，所述在所述至少一個鋼箱內設定錨樁，包括：
在所述至少一個鋼箱內下放錨固鋼護筒，通過鑽孔機具成孔以形成沖孔：將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底，按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土以形成錨樁。
3.根據權利要求2所述的錨固方法，其特徵在於，在所述將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底之前，還包括：
對錨固鋼護筒進行切割，切割處位於河床床面之上；將切割的上節鋼護筒吊離現場，並在錨固鋼護筒切割處的頂口焊接封閉環板。
4.根據權利要求2或3所述的錨固方法，其特徵在於，在所述通過鑽孔機具成孔以形成沖孔之後，還包括：
檢測所述至少一個鋼箱內成形的沖孔的孔位、孔深、孔徑以及垂直度。
5.根據權利要求2所述的錨固方法，其特徵在於，所述按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土，包括：
根據孔深確定所需灌注導管長度，在所述至少一個鋼箱內下放所述灌注導管；將吊裝大料斗與灌注導管頂口連線緊密牢固；通過砼罐車、浮吊、小料斗將錨固混凝土運輸至所述吊裝大料斗中進行錨固混凝土灌注。
6.一種用於權利要求1—5任一項所述錨固方法的鋼圍堰，包括多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱，其特徵在於，所述多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱中至少一個鋼箱內設定有防滑移的錨樁，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形；所述錨樁與所述至少一個鋼箱通過錨固混凝土連成一體。
7.根據權利要求6所述的鋼圍堰，其特徵在於，所述錨固鋼護筒與所述錨固鋼筋籠通過錨固混凝土連成一體。
8.根據權利要求7所述的鋼圍堰，其特徵在於，所述錨固鋼筋籠包括多根主筋、圓形內支撐以及螺旋箍筋。
實施方式
圖1所示為《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法的流程圖。如圖1所示，該發明實施例提供的一種鋼圍堰的錨固方法，包括：
步驟101、將鋼圍堰下放定位於河床上。
步驟102、獲取河床掃描圖，根據所述河床掃描圖得到當前河床的地質參數。
其中，所述地質參數包括傾斜角度、河床高差。
步驟103、根據所述地質參數、鋼圍堰的結構特點以及鋼圍堰的受力狀況，從所述鋼圍堰的鋼箱中選取至少一個鋼箱。
其中，所述鋼箱位於所述鋼圍堰的隔艙之間。其中，所述鋼圍堰的結構特點可以包括鋼圍堰大小，所述鋼圍堰的受力狀況可以包括鋼圍堰在施工過程中所受的側滑力，所述鋼圍堰在施工過程中所受的側滑力包括施工荷載，水流衝擊力以及所在處河床面上的摩擦力。
步驟104、在所述至少一個鋼箱內設定錨樁，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形。
值得說明的是，步驟101-步驟104的步驟順序不給於限制。比如，在該發明一實施例中，完全可以先獲取河床掃描參數，後將鋼圍堰下放定位於河床上。
在《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》一實施例中，可以在所述至少一個鋼箱內設定錨樁。圖2所示為該發明一實施例在鋼箱內設定錨樁的方法流程圖。如圖2所示，包括：
步驟201、在所述至少一個鋼箱內下放錨固鋼護筒，通過鑽孔機具成孔以形成沖孔；
步驟205、將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底，按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土以形成錨樁。
其中，所述按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土，如圖3所示，可以包括：
步驟301、根據孔深確定所需灌注導管長度，在所述至少一個鋼箱內下放所述灌注導管；
步驟302、將吊裝大料斗與灌注導管頂口連線緊密牢固；
步驟303、通過砼罐車、浮吊、小料斗將錨固混凝土運輸至所述吊裝大料斗中進行錨固混凝土灌注。
當然，水下混凝土灌注工藝並不限於上述的步驟301-303，此處不一一贅述。
值得說明的是，所述鑽孔機具可以是衝擊鑽，採用衝擊鑽其成孔效率較高。
進一步的，為了保證施工的準確性，在所述通過鑽孔機具成孔以形成沖孔之後，還包括：步驟202檢測所述至少一個鋼箱內成形的沖孔的孔位、孔深、孔徑以及垂直度。
進一步的，為了使得錨樁不僅能防滑移還能夠防上浮，在所述將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底之前，還包括：步驟203、對錨固鋼護筒進行切割，切割處位於河床床面之上；步驟204、將切割的上節鋼護筒吊離現場，並在錨固鋼護筒切割處的頂口焊接封閉環板。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法，將鋼圍堰直接下放至河床後，通過在至少一個鋼箱內設定錨樁實現對鋼圍堰的錨固，避免了對河床進行整平作業的步驟，解決了2013年之前的技術中鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大的問題。
如圖4所示，《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》又一實施例提供的鋼圍堰錨固的方法，可以套用於無覆蓋傾斜岩面，包括：
步驟401、將鋼圍堰下放定位於河床上。
步驟402、獲取河床掃描圖，根據所述河床掃描圖得到當前河床的地質參數。
其中，所述地質參數包括傾斜角度、河床高差。
在該實施例中，獲取如圖5所示的河床掃描圖，根據圖5可知，以一個實際例子說明，鋼圍堰下放的河床為大傾斜裸露中風化灰岩，岩面最大傾角26°，整體從岸側向江心側傾斜，岩面最大高差10米。在這種情況，在河床上下放鋼圍堰後，可以在鋼圍堰內澆灌封底混凝土(這個例子中，混凝土數目大概為5700餘立方米)，鋼圍堰施工過程中的抗滑移穩定性要求較高。
步驟403、根據所述地質參數、鋼圍堰的結構特點以及鋼圍堰的受力狀況，從所述鋼圍堰的鋼箱中選取至少一個鋼箱。
其中，所述鋼箱位於所述鋼圍堰的隔艙之間。
在該實施例中，以圖5所示的河床為例進行詳細說明，根據地質參數從所述鋼圍堰的鋼箱中選取出6個鋼箱，選取原則是通過在6個鋼箱內設定錨樁，使得鋼圍堰在進行封底混凝土澆灌時，能夠達到抗滑移的目的，如圖6所示，鋼圍堰6包括多個隔艙61，隔艙之間設定有鋼箱62，選出的6個鋼箱分別是鋼箱GX-1、鋼箱GX-3、鋼箱GX-6、鋼箱GX-7、鋼箱GX-8以及鋼箱GX-14。
當然，鋼箱的選取個數即錨樁的設定個數跟鋼圍堰的大小、鋼圍堰在施工過程中所受的側滑力，鋼圍堰所在處河床的地形、地質條件相關，並不限於上述的6個鋼箱，此處僅以此來舉例說明。其中，鋼圍堰在施工過程中所受的側滑力包括施工荷載，水流衝擊力以及所在處河床面上的摩擦力。
步驟404、在所述至少一個鋼箱內下放錨固鋼護筒，通過鑽孔機具成孔以形成沖孔。
例如，當鋼圍堰下放至圖5所掃描的河床後，如7a所示，利用鋼圍堰頂口2.5米高擋水板，在鋼圍堰頂口設定操作平台71，用50t浮吊吊裝12t重JK-1800(卷揚機8t)鑽孔機具72至鑽孔平台71上，從鋼箱73內下放φ1.0米鋼護筒74至河床75，然後鑽孔機具72就位用φ0.9米鑽頭開始沖孔，鋼護筒入岩跟進1米，沖孔深度為入岩5米，即沖孔深度不小於鋼護筒跟進深度加4米錨固深度。
值得說明的是，為了保證施工的準確性，鑽孔施工完成後，應逐根檢測，主要檢測點為孔位、孔深、孔徑、垂直度等。
此外，在鑽孔機具鑽進過程中，採用氣舉反循環進行清孔及時排出鑽渣，利於鑽孔機具順利快速成孔。
在該實施例中，當需要在6個鋼箱內設定錨樁時，共布置3台鑽孔機具，經過2個循環完成6根錨樁的鑽孔施工。單個錨樁施工時間3天完成，6根錨樁兩個輪次6天施工完畢。需要說明的是，鑽孔機具的布置原則為相鄰兩根錨樁不同時進行鑽孔施工。其中在施工鋼箱GX-3、鋼箱GX-6和鋼箱GX-7的錨樁時，如圖8所示，在鋼圍堰+13.4米處的內支撐鋼管上沿著圍堰頂口擋水板邊緣鋪設I36a型鋼加上鋼圍堰頂口的1.5米～2.5米高的擋水板作為鑽孔施工平台81；在施工鋼箱GX-8、鋼箱GX-14和鋼箱GX-1的錨樁時，由於沒有擋水板，只有鋼圍堰頂口1.5米的寬度，採用在鋼圍堰+13.4米處的內支撐鋼管上鋪設3排I36a型鋼，在型鋼上面鋪設10毫米厚花紋鋼板作為鑽孔施工平台82。鑽孔施工平台周圍要焊護欄，以保證施工安全。
步驟405、對錨固鋼護筒進行切割，切割處位於河床床面之上。
步驟406、將切割的上節鋼護筒吊離現場，並在錨固鋼護筒切割處的頂口焊接封閉環板。
例如，採取在沖孔形成後，在鋼護筒內下放6米長梯子至孔底，潛水員從鋼護筒內在河床面以上1.5處切割鋼護筒，將切割的上節鋼護筒吊離現場。潛水員再次進入鋼箱內，在錨樁鋼護筒切割的頂口焊接封閉環板，以防錨固混凝土外流。錨固混凝土澆築至鋼護筒頂口後繼續澆築，即可將錨樁和鋼箱澆築成一個整體。將錨樁和鋼箱澆築成一個整體，可以在抗滑移的效果上達到防止鋼圍堰上浮的效果。
步驟407、將錨固鋼筋籠下放至沖孔孔底，按水下混凝土灌注工藝灌注錨固混凝土以形成錨樁。
其中，如圖7b所示，通過浮吊提升錨樁鋼筋籠76進行鋼筋籠的下放，錨樁鋼筋籠下放時要注意控制錨樁鋼筋籠的位置準確。值得說明的是，錨樁鋼筋籠是錨樁抗剪的主要受力結構，在該實施例中，錨樁鋼筋籠直徑0.75米，長度8.5米，由12根φ20毫米主筋、φ20毫米圓形內支撐(間距2.5米)、φ10毫米螺旋箍筋等組成，錨樁鋼筋籠在底部1.5米高度範圍內加工成錐形，鋼筋籠底口直徑0.4米，便於錨固鋼筋籠順利下放。
錨固鋼筋籠下放完成之後，下放灌注導管，按照正常的水下混凝土灌注工藝進行錨固混凝土的灌注。錨固混凝土灌注時當混凝土灌注至鋼護筒頂口位置時，混凝土進入鋼箱和鋼護筒之間的間隙，從而使得錨樁和鋼圍堰連成一體。通過錨樁的抗拔力和抗剪力來防止鋼圍堰上浮和向江心滑移。
具體的，如圖7c所示，錨固混凝土可以採用C25水下混凝土，採用剛性導管法灌注。根據孔深(孔底到鋼圍堰頂口的距離)確定所需灌注導管77長度。灌注導管77下放完成後，吊裝大料斗78與灌注導管77頂口連線緊密牢固。混凝土79通過砼罐車運輸至施工平台，然後用3立方米料斗通過浮吊提升直接倒入7立方米大料斗內。灌注錨固混凝土時，需要及時檢測混凝土標高，檢查鋼箱與河床之間的間隙用砂袋填堵是否嚴實，防止混凝土流出鋼箱外。鋼箱內的混凝土面澆注至錨固鋼筋籠頂面以上1.0米的位置，且錨固混凝土總高度不低於9.5米。
該領域技術人員可以理解，以上描述中，出現了不少基於圖5具體例子的數據，這些數據並不能用來對發明進行任何限定，但計算獲得這些數據的通用方法卻屬於該發明保護範圍。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法，將鋼圍堰直接下放至河床後，通過在至少一個鋼箱內設定錨樁實現對鋼圍堰的錨固，避免了對河床進行整平作業的步驟，解決了2013年之前的技術中鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大的問題。
如圖9所示，《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供一種鋼圍堰，包括多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱91，所述多個位於鋼圍堰隔艙之間的鋼箱中至少一個鋼箱內設定有防滑移的錨樁92。
其中，所述錨樁包括錨固鋼護筒，所述錨固鋼護筒的內部設定有錨固鋼筋籠，進一步的，為了便於錨固鋼筋籠順利下放，所述錨固鋼筋籠的底部為錐形。
其中，所述錨固鋼護筒與所述錨固鋼筋籠通過錨固混凝土連成一體。
其中，所述錨固鋼筋籠包括多根主筋、圓形內支撐以及螺旋箍筋。
進一步的，為了避免鋼圍堰下放著床後上浮，所述錨樁與所述至少一個鋼箱通過錨固混凝土連成一體。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰，將鋼圍堰直接下放至河床後，通過在至少一個鋼箱內設定錨樁實現對鋼圍堰的錨固，避免了對河床進行整平作業的步驟，解決了2013年之前的技術中鋼圍堰在大傾斜裸露岩面上著床，需要進行整平作業，整平作業對技術要求較高，且在進行整平作業時，對施工環境影響大且投資較大的問題。
《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》實施例提供的鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構可以套用於具有大傾斜裸露岩面的河床上。
榮譽表彰
2020年7月14日，《鋼圍堰的錨固方法及鋼圍堰結構》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
