[发明专利]一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种充填水下混凝土薄壁块体安装缝的施工方法。

背景技术

我国大型起重船的发展很快，混凝土结构的预制、安装能力显著提高，大圆筒、圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体在码头、护岸结构得到越来越广的应用。在起重能力受到限制等情况下，大圆筒、圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体采用分块预制、安装的工艺，将几个块体堆积形成码头、护岸结构。大型薄壁块体分块预制、安装，虽然解决了起重能力问题，但是也带来了块体安装后接缝不够紧密的问题，如果大型薄壁块体之间的接缝宽度比较大，就会带来了结构由于支撑条件差引起结构附加应力比较大的问题，情况严重的会造成薄壁结构局部开裂。

对于薄壁结构的分层结接缝结构而言，分层的圆形沉箱结构与分层的大圆筒结构基本相同，分层的方形沉箱结构与分层的大圆筒结构相似，其共同的特点是两个薄壁块体安装后，在分缝处留下结合面，在紧密接触处结构缝的宽度很小，两个块体之间的力的传递良好，不进行处理也是可靠的；在两个薄壁结构没有紧密接触的地方就存在结构缝，缝宽的宽度和分布范围具有一定的不确定性，这些缝宽较大处就影响结构之间的力的传递，带来附加应力，对结构不利。为了便于分析分层薄壁结构的接缝结构并提出解决方案，我们以大圆筒结构为例进行分析，圆形沉箱、方形沉箱等大型薄壁块体可以参照大圆筒结构。

大圆筒结构的优点在于结构简单、结构工程量少、适应特定地质情况等方面，其缺点在结构的水平刚度比较小、使用期位移比较大。

大圆筒结构，按照有无基床可以分为坐床式和埋入式，按照圆筒的构成材料可以分为混凝土大圆筒和钢结构大圆筒。

分层的大圆筒结构，由若干个管节组成，具体的安装顺序是先安装最下面的管节，然后按照从下到上的顺序分别安装其余管节。目前，分节预制安装的大圆筒管节之间的接缝是采用上、下两个大圆筒的混凝土面直接接触的形式。工程经验表明，由于预制的混凝土的顶面和底面都存在一定偏差，安装后，上管节的底面和下管节的顶面之间的接触面局部存在缝隙，上述缝隙宽度如果在比较大的范围内缝宽比较大，就容易造成上、下两个大圆筒的支撑条件不良，从而带来比较大的结构内力，严重的甚至造成大圆筒的局部开裂。因此，设计者希望在有条件的情况下优先采用不分节的整体式大圆筒结构。

在采用吊运安装等情况下，大圆筒的重量往往是工程实施的控制因素，有些工程需要采用分节安装的大圆筒结构以控制起重量。为了避免大圆筒的管节之间的混凝土接触面存在的缝隙对结构的不利影响，使大圆筒的管节之间的接触面处于紧密接触状态，保证大圆筒处于良好的受力状态，可以采用胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等充填大圆筒的管节之间的混凝土接触面的缝隙，由此改善大圆筒管节之间的接触面的传力状态，改善分节的大圆筒管节的受力状态。

为了改善大圆筒的管节之间的混凝土接触面的传力条件，适应安装偏差，可以考虑将大圆筒的管节之间的接头局部加大，改善接头局部受力状态，又有利于胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等的充填。

胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等，可以包裹在碳纤维布或土工布内，粘贴在上节圆筒的底面，并做好隔水处理，包裹胶凝材料的布料带的两端固定在大圆筒的铜壁上。上节圆筒安装在下节圆筒上就位后，粘贴在上节圆筒的底面的胶凝材料如环氧树脂砂浆、环氧水泥等就充填在大圆筒的管节之间的接缝内，经过硬化过程，硬化后充填在大圆筒的管节之间的接缝内，消除大圆筒的管节之间的接缝，实现大圆筒管节之间的紧密接触。

上管节安放在下管节上的过程中，上下管节的接触是个动态过程，在安装完成前，缝宽的大小会有一个动态的变化过程，有时会大一些，有时会小一些，安装完成后，缝宽才处于稳定状态。

为了适应上管节安装在下管节的过程中接触面的缝宽的动态变化，在安装完成前，胶凝材料应尚未硬化，形状可以改变，以适应缝宽和形状改变的调整需要，提高胶凝材料充填缝隙的效果，我们可以将包裹胶凝材料的布料带设计为封闭的，并将布料带设计为具有弹力的组合材料，具体来说，布料带可以采用一段碳纤维布与二段橡胶带组合，布料带也可以采用一段碳纤维布与一段橡胶带组合。在管节安装过程中，缝宽变小时多于余的胶凝材料从缝隙挤出后，挤压橡胶带伸长形成存储空间以存储多余的胶凝材料，缝宽加大时，在布料带张力的挤压下，胶凝材料回流充填在缝内，由此确保缝内始终充满胶凝材料。安装就位后，胶凝材料硬化后，胶凝材料充填在缝内，多余的胶凝材料粘贴在缝的周围。