钢围堰的锚固方法及钢围堰结构

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》涉及桥梁建筑领域，特别涉及一种钢围堰的锚固方法及钢围堰结构。

在中国国内桥梁施工中，需要对钢围堰进行锚固，以防止钢围堰下放着床之后发生滑移。2013年前，多是通过将钢围堰下放着床嵌入河床覆盖层实现对钢围堰的锚固。在钢围堰下放着床前，若河床存在大起伏高差，需要对河床进行整平作业，具体的，通常采用水下爆破对河床进行整平处理，或者采用移动浮式平台结合清水钻机对钢围堰着床区域河床进行清理，把河床表面整平。

在实现《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例的过程中，该发明人发现至少存在以下问题：钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大。

图1所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法的流程图；

图2所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例中在钢箱内设置锚桩的方法流程图；

图3所示为图2所示的按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土的流程图；

图4所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》又一实施例提供的钢围堰的锚固方法的流程图；

图5所示为河床扫描图；

图6所示为钢围堰的结构示意图；

图7a所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例中步骤404对应的结构示意图；

图7b所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例中步骤407中将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底的对应的结构示意图；

图7c所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例中步骤407中按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土以形成锚桩对应的结构示意图；

图8所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例中布置有钻孔施工平台的钢围堰的结构示意图；

图9所示为发明实施例提供的钢围堰的结构示意图。

2020年7月14日，《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》获得第二十一届中国专利奖优秀奖。

图1所示为《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法的流程图。如图1所示，该发明实施例提供的一种钢围堰的锚固方法，包括：

步骤101、将钢围堰下放定位于河床上。

步骤102、获取河床扫描图，根据所述河床扫描图得到当前河床的地质参数。

其中，所述地质参数包括倾斜角度、河床高差。

步骤103、根据所述地质参数、钢围堰的结构特点以及钢围堰的受力状况，从所述钢围堰的钢箱中选取至少一个钢箱。

其中，所述钢箱位于所述钢围堰的隔舱之间。其中，所述钢围堰的结构特点可以包括钢围堰大小，所述钢围堰的受力状况可以包括钢围堰在施工过程中所受的侧滑力，所述钢围堰在施工过程中所受的侧滑力包括施工荷载，水流冲击力以及所在处河床面上的摩擦力。

步骤104、在所述至少一个钢箱内设置锚桩，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，所述锚固钢筋笼的底部为锥形。

值得说明的是，步骤101-步骤104的步骤顺序不给于限制。比如，在该发明一实施例中，完全可以先获取河床扫描参数，后将钢围堰下放定位于河床上。

在《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》一实施例中，可以在所述至少一个钢箱内设置锚桩。图2所示为该发明一实施例在钢箱内设置锚桩的方法流程图。如图2所示，包括：

步骤201、在所述至少一个钢箱内下放锚固钢护筒，通过钻孔机具成孔以形成冲孔；

步骤205、将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底，按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土以形成锚桩。

其中，所述按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土，如图3所示，可以包括：

步骤301、根据孔深确定所需灌注导管长度，在所述至少一个钢箱内下放所述灌注导管；

步骤302、将吊装大料斗与灌注导管顶口连接紧密牢固；

步骤303、通过砼罐车、浮吊、小料斗将锚固混凝土运输至所述吊装大料斗中进行锚固混凝土灌注。

当然，水下混凝土灌注工艺并不限于上述的步骤301-303，此处不一一赘述。

值得说明的是，所述钻孔机具可以是冲击钻，采用冲击钻其成孔效率较高。

进一步的，为了保证施工的准确性，在所述通过钻孔机具成孔以形成冲孔之后，还包括：步骤202检测所述至少一个钢箱内成形的冲孔的孔位、孔深、孔径以及垂直度。

进一步的，为了使得锚桩不仅能防滑移还能够防上浮，在所述将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底之前，还包括：步骤203、对锚固钢护筒进行切割，切割处位于河床床面之上；步骤204、将切割的上节钢护筒吊离现场，并在锚固钢护筒切割处的顶口焊接封闭环板。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法，将钢围堰直接下放至河床后，通过在至少一个钢箱内设置锚桩实现对钢围堰的锚固，避免了对河床进行整平作业的步骤，解决了2013年之前的技术中钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大的问题。

如图4所示，《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》又一实施例提供的钢围堰锚固的方法，可以应用于无覆盖倾斜岩面，包括：

步骤401、将钢围堰下放定位于河床上。

步骤402、获取河床扫描图，根据所述河床扫描图得到当前河床的地质参数。

其中，所述地质参数包括倾斜角度、河床高差。

在该实施例中，获取如图5所示的河床扫描图，根据图5可知，以一个实际例子说明，钢围堰下放的河床为大倾斜裸露中风化灰岩，岩面最大倾角26°，整体从岸侧向江心侧倾斜，岩面最大高差10米。在这种情况，在河床上下放钢围堰后，可以在钢围堰内浇灌封底混凝土(这个例子中，混凝土数目大概为5700余立方米)，钢围堰施工过程中的抗滑移稳定性要求较高。

步骤403、根据所述地质参数、钢围堰的结构特点以及钢围堰的受力状况，从所述钢围堰的钢箱中选取至少一个钢箱。

其中，所述钢箱位于所述钢围堰的隔舱之间。

在该实施例中，以图5所示的河床为例进行详细说明，根据地质参数从所述钢围堰的钢箱中选取出6个钢箱，选取原则是通过在6个钢箱内设置锚桩，使得钢围堰在进行封底混凝土浇灌时，能够达到抗滑移的目的，如图6所示，钢围堰6包括多个隔舱61，隔舱之间设置有钢箱62，选出的6个钢箱分别是钢箱GX-1、钢箱GX-3、钢箱GX-6、钢箱GX-7、钢箱GX-8以及钢箱GX-14。

当然，钢箱的选取个数即锚桩的设置个数跟钢围堰的大小、钢围堰在施工过程中所受的侧滑力，钢围堰所在处河床的地形、地质条件相关，并不限于上述的6个钢箱，此处仅以此来举例说明。其中，钢围堰在施工过程中所受的侧滑力包括施工荷载，水流冲击力以及所在处河床面上的摩擦力。

步骤404、在所述至少一个钢箱内下放锚固钢护筒，通过钻孔机具成孔以形成冲孔。

例如，当钢围堰下放至图5所扫描的河床后，如7a所示，利用钢围堰顶口2.5米高挡水板，在钢围堰顶口设置操作平台71，用50t浮吊吊装12t重JK-1800(卷扬机8t)钻孔机具72至钻孔平台71上，从钢箱73内下放φ1.0米钢护筒74至河床75，然后钻孔机具72就位用φ0.9米钻头开始冲孔，钢护筒入岩跟进1米，冲孔深度为入岩5米，即冲孔深度不小于钢护筒跟进深度加4米锚固深度。

值得说明的是，为了保证施工的准确性，钻孔施工完成后，应逐根检测，主要检测点为孔位、孔深、孔径、垂直度等。

此外，在钻孔机具钻进过程中，采用气举反循环进行清孔及时排出钻渣，利于钻孔机具顺利快速成孔。

在该实施例中，当需要在6个钢箱内设置锚桩时，共布置3台钻孔机具，经过2个循环完成6根锚桩的钻孔施工。单个锚桩施工时间3天完成，6根锚桩两个轮次6天施工完毕。需要说明的是，钻孔机具的布置原则为相邻两根锚桩不同时进行钻孔施工。其中在施工钢箱GX-3、钢箱GX-6和钢箱GX-7的锚桩时，如图8所示，在钢围堰 13.4米处的内支撑钢管上沿着围堰顶口挡水板边缘铺设I36a型钢加上钢围堰顶口的1.5米～2.5米高的挡水板作为钻孔施工平台81；在施工钢箱GX-8、钢箱GX-14和钢箱GX-1的锚桩时，由于没有挡水板，只有钢围堰顶口1.5米的宽度，采用在钢围堰 13.4米处的内支撑钢管上铺设3排I36a型钢，在型钢上面铺设10毫米厚花纹钢板作为钻孔施工平台82。钻孔施工平台周围要焊护栏，以保证施工安全。

步骤405、对锚固钢护筒进行切割，切割处位于河床床面之上。

步骤406、将切割的上节钢护筒吊离现场，并在锚固钢护筒切割处的顶口焊接封闭环板。

例如，采取在冲孔形成后，在钢护筒内下放6米长梯子至孔底，潜水员从钢护筒内在河床面以上1.5处切割钢护筒，将切割的上节钢护筒吊离现场。潜水员再次进入钢箱内，在锚桩钢护筒切割的顶口焊接封闭环板，以防锚固混凝土外流。锚固混凝土浇筑至钢护筒顶口后继续浇筑，即可将锚桩和钢箱浇筑成一个整体。将锚桩和钢箱浇筑成一个整体，可以在抗滑移的效果上达到防止钢围堰上浮的效果。

步骤407、将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底，按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土以形成锚桩。

其中，如图7b所示，通过浮吊提升锚桩钢筋笼76进行钢筋笼的下放，锚桩钢筋笼下放时要注意控制锚桩钢筋笼的位置准确。值得说明的是，锚桩钢筋笼是锚桩抗剪的主要受力结构，在该实施例中，锚桩钢筋笼直径0.75米，长度8.5米，由12根φ20毫米主筋、φ20毫米圆形内支撑(间距2.5米)、φ10毫米螺旋箍筋等组成，锚桩钢筋笼在底部1.5米高度范围内加工成锥形，钢筋笼底口直径0.4米，便于锚固钢筋笼顺利下放。

锚固钢筋笼下放完成之后，下放灌注导管，按照正常的水下混凝土灌注工艺进行锚固混凝土的灌注。锚固混凝土灌注时当混凝土灌注至钢护筒顶口位置时，混凝土进入钢箱和钢护筒之间的间隙，从而使得锚桩和钢围堰连成一体。通过锚桩的抗拔力和抗剪力来防止钢围堰上浮和向江心滑移。

具体的，如图7c所示，锚固混凝土可以采用C25水下混凝土，采用刚性导管法灌注。根据孔深(孔底到钢围堰顶口的距离)确定所需灌注导管77长度。灌注导管77下放完成后，吊装大料斗78与灌注导管77顶口连接紧密牢固。混凝土79通过砼罐车运输至施工平台，然后用3立方米料斗通过浮吊提升直接倒入7立方米大料斗内。灌注锚固混凝土时，需要及时检测混凝土标高，检查钢箱与河床之间的间隙用砂袋填堵是否严实，防止混凝土流出钢箱外。钢箱内的混凝土面浇注至锚固钢筋笼顶面以上1.0米的位置，且锚固混凝土总高度不低于9.5米。

该领域技术人员可以理解，以上描述中，出现了不少基于图5具体例子的数据，这些数据并不能用来对发明进行任何限定，但计算获得这些数据的通用方法却属于该发明保护范围。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法，将钢围堰直接下放至河床后，通过在至少一个钢箱内设置锚桩实现对钢围堰的锚固，避免了对河床进行整平作业的步骤，解决了2013年之前的技术中钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大的问题。

如图9所示，《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供一种钢围堰，包括多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱91，所述多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱中至少一个钢箱内设置有防滑移的锚桩92。

其中，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，进一步的，为了便于锚固钢筋笼顺利下放，所述锚固钢筋笼的底部为锥形。

其中，所述锚固钢护筒与所述锚固钢筋笼通过锚固混凝土连成一体。

其中，所述锚固钢筋笼包括多根主筋、圆形内支撑以及螺旋箍筋。

进一步的，为了避免钢围堰下放着床后上浮，所述锚桩与所述至少一个钢箱通过锚固混凝土连成一体。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰，将钢围堰直接下放至河床后，通过在至少一个钢箱内设置锚桩实现对钢围堰的锚固，避免了对河床进行整平作业的步骤，解决了2013年之前的技术中钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大的问题。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法及钢围堰结构可以应用于具有大倾斜裸露岩面的河床上。

钢围堰的锚固方法及钢围堰结构专利目的

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供一种钢围堰的锚固方法及钢围堰结构，可以有效解决2013年之前的技术中钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大的问题。

钢围堰的锚固方法及钢围堰结构技术方案

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供了一种钢围堰的锚固方法，包括：将钢围堰下放定位于河床上；获取河床扫描图，根据所述河床扫描图得到当前河床的地质参数，所述地质参数包括倾斜角度、河床高差；根据所述地质参数以、钢围堰的结构特点以及钢围堰的受力状况，从所述钢围堰的钢箱中选取至少一个钢箱，所述钢箱位于所述钢围堰的隔舱之间；在所述至少一个钢箱内设置锚桩，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，所述锚固钢筋笼的底部为锥形。其中，所述在所述至少一个钢箱内设置锚桩，包括：在所述至少一个钢箱内下放锚固钢护筒，通过钻孔机具成孔以形成冲孔；将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底，按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土以形成锚桩。

其中，在所述将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底之前，还包括：对锚固钢护筒进行切割，切割处位于河床床面之上；将切割的上节钢护筒吊离现场，并在锚固钢护筒切割处的顶口焊接封闭环板。

其中，在所述通过钻孔机具成孔以形成冲孔之后，还包括：检测所述至少一个钢箱内成形的冲孔的孔位、孔深、孔径以及垂直度。

其中，所述按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土，包括：根据孔深确定所需灌注导管长度，在所述至少一个钢箱内下放所述灌注导管；将吊装大料斗与灌注导管顶口连接紧密牢固；通过砼罐车、浮吊、小料斗将锚固混凝土运输至所述吊装大料斗中进行锚固混凝土灌注。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例还提供了一种钢围堰，包括多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱，其特征在于，所述多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱中至少一个钢箱内设置有防滑移的锚桩，其中，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，所述锚固钢筋笼的底部为锥形。

其中，所述锚固钢护筒与所述锚固钢筋笼通过锚固混凝土连成一体。

其中，所述锚固钢筋笼包括多根主筋、圆形内支撑以及螺旋箍筋。

其中，所述锚桩与所述至少一个钢箱通过锚固混凝土连成一体。

《钢围堰的锚固方法及钢围堰结构》实施例提供的钢围堰的锚固方法及钢围堰结构，将钢围堰直接下放至河床后，通过在至少一个钢箱内设置锚桩实现对钢围堰的锚固，避免了对河床进行整平作业的步骤，解决了2013年之前的技术中钢围堰在大倾斜裸露岩面上着床，需要进行整平作业，整平作业对技术要求较高，且在进行整平作业时，对施工环境影响大且投资较大的问题。

1.一种用于大倾斜角度河床的钢围堰的锚固方法，其特征在于，包括：

将钢围堰下放定位于河床上；获取河床扫描图，根据所述河床扫描图得到当前河床的地质参数，所述地质参数包括倾斜角度、河床高差；根据所述地质参数、钢围堰的结构特点以及钢围堰的受力状况，从所述钢围堰的钢箱中选取至少一个钢箱，所述钢箱位于所述钢围堰的隔舱之间；在所述至少一个钢箱内设置锚桩，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，所述锚固钢筋笼的底部为锥形；所述锚桩与所述至少一个钢箱通过锚固混凝土连成一体。

2.根据权利要求1所述的锚固方法，其特征在于，所述在所述至少一个钢箱内设置锚桩，包括：

在所述至少一个钢箱内下放锚固钢护筒，通过钻孔机具成孔以形成冲孔：将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底，按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土以形成锚桩。

3.根据权利要求2所述的锚固方法，其特征在于，在所述将锚固钢筋笼下放至冲孔孔底之前，还包括：

对锚固钢护筒进行切割，切割处位于河床床面之上；将切割的上节钢护筒吊离现场，并在锚固钢护筒切割处的顶口焊接封闭环板。

4.根据权利要求2或3所述的锚固方法，其特征在于，在所述通过钻孔机具成孔以形成冲孔之后，还包括：

检测所述至少一个钢箱内成形的冲孔的孔位、孔深、孔径以及垂直度。

5.根据权利要求2所述的锚固方法，其特征在于，所述按水下混凝土灌注工艺灌注锚固混凝土，包括：

根据孔深确定所需灌注导管长度，在所述至少一个钢箱内下放所述灌注导管；将吊装大料斗与灌注导管顶口连接紧密牢固；通过砼罐车、浮吊、小料斗将锚固混凝土运输至所述吊装大料斗中进行锚固混凝土灌注。

6.一种用于权利要求1—5任一项所述锚固方法的钢围堰，包括多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱，其特征在于，所述多个位于钢围堰隔舱之间的钢箱中至少一个钢箱内设置有防滑移的锚桩，所述锚桩包括锚固钢护筒，所述锚固钢护筒的内部设置有锚固钢筋笼，所述锚固钢筋笼的底部为锥形；所述锚桩与所述至少一个钢箱通过锚固混凝土连成一体。

7.根据权利要求6所述的钢围堰，其特征在于，所述锚固钢护筒与所述锚固钢筋笼通过锚固混凝土连成一体。

8.根据权利要求7所述的钢围堰，其特征在于，所述锚固钢筋笼包括多根主筋、圆形内支撑以及螺旋箍筋。

双壁钢围堰是由竖向角钢加劲之内外钢壳及数层环形水平桁架焊成的，要密不漏水。空壁厚1.2～1.4m，这是以制造方便和能使其顺利穿过覆盖层为准。在空壁间设有8个竖向隔舱板，将其分成8个等分的互不连通的舱，以便在其下沉或落底(河床)时能控制向各舱内灌水或灌混凝土的先后顺序。

1 双壁钢围堰应进行专门设计，其强度、刚度及结构稳定性、锚锭系统、使用期等应满足施工要求。

2 双壁钢围堰适用于深水基础施工，围堰的尺寸及高度应根据基础尺寸及放样误差、墩位处河床标高、围堰下沉深度和施工期间可能出现的最高水位高程以及浪高等因素确定。2100433B