[发明专利]一种地下循环水排水箱涵变形缝漏水处理结构及施工工艺

权利要求书

1.一种地下循环水排水箱涵变形缝漏水处理结构，包括顶部变形缝堵漏结构和侧壁变形缝堵漏结构，其特征在于，顶部变形缝堵漏结构包括止水橡胶条(4)、橡胶垫片(5)、Ω止水铜片(6)，止水橡胶条(4)填塞在箱涵(1)顶部的变形缝(2)内，箱涵(1)顶部的变形缝(2)两侧设有若干膨胀螺栓一(3)，橡胶垫片(5)和Ω止水铜片(6)依次穿过膨胀螺栓一(3)覆盖止水橡胶条(4)，且膨胀螺栓一(3)上螺纹连接有紧固螺母一(7)并通过紧固螺母一(7)将橡胶垫片(5)、Ω止水铜片(6)压紧固定，箱涵(1)顶部浇筑有柔性混凝土(8)；

侧壁变形缝堵漏结构包括M型钢板桩(9)、紧固螺杆(10)、膜袋(13)、紧固螺母二(11)，M型钢板桩(9)设于箱涵(1)侧壁并罩住侧壁的变形缝(2)，且箱涵(1)两侧的M型钢板桩(9)顶部通过紧固螺杆(10)和紧固螺母二(11)拉结并通过箱涵(1)两侧的高压旋喷硬化土体(14)固定，膜袋(13)置于M型钢板桩(9)和箱涵(1)侧壁之间的空隙内，且膜袋(13)内浇筑有微膨胀混凝土(12)，箱涵(1)顶部开挖口通过开挖土体(15)回填。

2.根据权利要求1所述的一种地下循环水排水箱涵变形缝漏水处理结构，其特征在于，止水橡胶条(4)为实心圆柱形橡胶条。

3.根据权利要求2所述的一种地下循环水排水箱涵变形缝漏水处理结构，其特征在于，M型钢板桩(9)底部伸入箱涵(1)的底部基础内。

4.一种根据权利要求3所述的地下循环水排水箱涵变形缝漏水处理结构的施工工艺，其特征在于，其步骤如下：

步骤一：前期准备工作；

正式进行漏水处理之前，做好相关材料进场验收，临时设施规划修建，开挖设备就位检验，作业人员检查交底的准备；

根据电厂现场环境条件和总平面布置图的要求，修建临时道路，设置临时堆放场地、布设施工机具，搭设生产设施；

根据现场供水、排水、配电、排水条件，按现场施工用水、用电要求布设临时管线，并做好现场降水施工准备；

步骤二：原地面开挖；

原地面开挖包括两部分，一是上下游降压排气管井区域地面开挖，分为混凝土路面拆除和一般土体开挖；二是箱涵(1)的变形缝(2)顶部区域土体开挖，分为80cm地表土体开挖和下层土体开挖，地表土体与下层土体分开堆放于临时堆放场地；

上下游降压排气管井区域地面开挖前根据开挖边线位置进行放样，并做出明显标记；

原地面为一般土体时，根据现场作业条件，采用小型挖掘机进行土方开挖至箱涵(1)顶部；

原地面为混凝土路面时，根据作业区域要求沿测量放线切缝后，采用两台小型破碎锤对混凝土路面进行破除，由小型装载车对破除的混凝土渣进行装车清废，建筑垃圾进行专业处理，做到绿色环保施工；混凝土路面拆除后，采用小型挖掘机进行土方开挖至箱涵(1)顶部，开挖土体(15)集中存放于临时堆放场地，用于后期回填；

步骤三：箱涵(1)顶板凿毛与钻孔；

箱涵(1)顶部土体开挖完成后，首先进行箱涵(1)顶面凿毛处理，采用小型专用凿毛设备进行凿毛，以保障后期混凝土与箱涵(1)顶板之间的浇筑质量，

箱涵(1)顶面凿毛区域大小可用下列关系式表达：

式中：S为箱涵(1)顶面凿毛区域最小面积(m²)；

W_x为箱涵(1)顶面最大宽度(m)；

其次根据外海潮位和箱涵(1)内部水位检测装置，首先选择外海潮位低于箱涵(1)中心线标高且处于落潮期，其次选择箱涵(1)内部最大水位高度，其选择高度可用下列关系式表达：

h＝H_x-kd

式中：h为箱涵(1)内部最大水位高度(m)；

H_x为箱涵(1)内部空间高度(m)；

d为箱涵(1)顶部混凝土厚度(m)；

k为经验系数，箱涵为方形箱涵，k取值为π/3；

潮位与水位满足要求后，开始进行箱涵(1)顶部钻孔作业，以箱涵(1)中心为降压排气孔中线，采用小型水钻进行顶部钻孔作业，首先在箱涵(1)顶部中心处用水钻开一个孔，即中心孔，开孔直径为水钻额定作业孔径；其次按照要求围绕中心孔进行圆形钻孔作业，中心孔与周边孔中心的距离可用下列关系式表达：

l＝W_x/π

式中：l为箱涵(1)顶部中心孔与周边孔中心的最大距离(m)；

W_x为箱涵(1)顶面最大宽度(m)；

箱涵(1)顶部钻孔全部完成后，在降压排气孔周边铺设一圈橡胶密封垫，橡胶密封垫外围打设膨胀螺栓二，以防止上下游降压排气管井接触面漏水；

步骤四：上下游降压排气管井吊装；

采用小型汽车吊进行上下游降压排气管井的吊装作业，吊装前根据限高要求，选择吊装设备，吊装完成后通过膨胀螺栓二尽快完成上下游降压排气管井与箱涵(1)的连接，并安装管井支撑装置和底部混凝土浇筑区域预埋装置，防止管井浇筑前倾斜或倒塌；

步骤五：上下游降压排气管井基础浇筑；

上下游降压排气管井吊装完成后，开始安装基础浇筑模板，模板支撑系统采用周边夯实的回填土体，浇筑前清理箱涵(1)顶部凿毛区域和模板周边，防止泥土和杂物影响基础混凝土浇筑质量；混凝土浇筑采用混凝土罐车+临时储存罐+长臂反铲挖掘机组合方式，混凝土浇筑体积可用下列关系式表达：

式中：a为混凝土基础最大宽度(m)，即箱涵(1)顶面最大宽度W_x(m)；

b为混凝土基础最小长度(m)；

c为混凝土基础最小高度(m)；

α为经验系数，一般取1/π；

h_g为降压排气管井最大高度(m)；

上下游降压排气管井混凝土基础浇筑完成后，满足设计要求后开始土体回填，采用小型平板夯对回填土体进行夯实处理；

步骤六：箱涵(1)侧壁土体硬化处理；

箱涵(1)侧壁原地面开挖到位后，即开挖至箱涵(1)顶部位置且侧壁土体未开挖，同时根据现场实际情况和设计要求，开始旋喷桩孔位测量定位；

根据现场放线移动钻机，使钻杆头对准孔位中心进行钻孔；试喷引孔钻好后，插入旋喷管，进行试喷，确定施工技术参数；根据试喷参数开始侧壁土体高压旋喷注浆土体硬化处理，即高压旋喷硬化土体(14)；

步骤七：打设M型钢板桩(9)；

土体硬化达到设计要求后开始打设M型钢板桩(9)，打设采用小型打桩机；箱涵(1)两侧各打设一根M型钢板桩(9)，M型钢板桩(9)打设位置需紧贴箱涵(1)变形缝侧壁，并沿着箱涵(1)侧壁垂直打设；M型钢板桩(9)底部打设至箱涵(1)基础以下一定距离，M型钢板桩(9)顶部预留尺寸为M型钢板桩(9)的有效宽度，即M型钢板桩(9)顶部至箱涵(1)顶部的距离；M型钢板桩(9)尺寸选择及其打设深度可用下列关系式表达：

式中：W为M型钢板桩(9)有效宽度(cm)；

β为M型钢板桩(9)宽度系数，一般取值为2π²；

T为两段箱涵(1)连接的变形缝(2)的最小厚度(cm)；

D为M型钢板桩(9)打设超深(m)；

ε为M型钢板桩(9)超深系数，一般取值为其中e为自然常数；

H为箱涵(1)外部尺寸的最小高度(m)；

步骤八：M型钢板桩(9)内部抽渣；

M型钢板桩(9)打设完成后，开始抽取M型钢板桩(9)内部土石渣，采用空压机+正循环排渣方式进行M型钢板桩(9)与箱涵(1)侧壁之间的渣土清理，清理范围为箱涵(1)底部3倍M型钢板桩(9)宽度，清理渣土集中存放于专用大型渣土箱内，经沉淀后作为回填土体使用；

步骤九：微膨胀混凝土(12)灌浆；

抽渣完成后放置混凝土膜袋(13)，利用小直径PVC管将膜袋(13)下放至设计要求位置，膜袋(13)采用下部封口上部开口的方式，通过注浆机进行微膨胀混凝土(12)灌浆，注浆口一直位于膜袋(13)底部，保证注浆效果；灌浆之前将箱涵(1)两侧的M型钢板桩(9)通过紧固螺杆(10)、紧固螺母二(11)进行对拉预紧，然后与高压旋喷硬化土体(14)共同起到固定M型钢板桩(9)的作用，保证后期微膨胀混凝土(12)挤压变形缝(2)的效果；灌浆完成后封堵膜袋(13)上封口，膜袋(13)尺寸与M型钢板桩(9)之间的关系可用下式表达：

c_m＝c_g+W+T＝c_g+(1+β)T

式中：c_m为混凝土膜袋(13)周长(cm)；

c_g为M型钢板桩(9)有效宽度W以内的内部周长(cm)；

步骤十：顶部变形缝堵漏结构的安装与加固；

侧壁的变形缝(2)处理完成后开始顶部的变形缝(2)漏水处理，首先进行人工降水作业，为顶部施工提供干施工作业条件；

干施工作业条件形成后开始顶板凿毛施工，凿毛处理方式与上下游降压排气管井顶面凿毛一致；

凿毛完成后首先进行止水橡胶条(4)的安装，止水橡胶条(4)的直径与变形缝(2)开裂宽度的关系可用下式表达：

D＝(1+μ)w

式中：D为止水橡胶条(4)的直径(mm)；

w为变形缝(2)开裂宽度(mm)；

μ为止水橡胶条(4)填充系数，一般取值为e^-1，其中e为自然常熟；

其次进行橡胶垫片(5)的铺设，铺设前打设膨胀螺栓孔并安装膨胀螺栓一(3)，在变形缝(2)两侧打设两排膨胀螺栓孔，孔的间距和排距可用下列关系式表达：

式中：A_k为膨胀螺栓孔的最大孔距(mm)；

α_k为膨胀螺栓孔孔距经验系数，一般取值为2π；

A_p为膨胀螺栓孔的最大排距(mm)；

α_p为膨胀螺栓孔排距经验系数，一般取值为π²；

T为箱涵(1)的变形缝(2)的最小宽度(mm)；

最后进行Ω止水铜片(6)的安装与固定，Ω止水铜片(6)安装前打设固定孔，根据膨胀螺栓孔的孔距和排距提前进行固定孔的打设，Ω止水铜片(6)安装采用整体式人工安装，并用紧固螺母一(7)紧固，其长度与宽度可用下列关系式表达：

式中：t_L为Ω止水铜片(6)的最小长度(m)；

β_L为Ω止水铜片(6)宽度富裕系数，一般取值为e/2；

t_K为Ω止水铜片(6)的最小宽度(m)；

β_K为Ω止水铜片(6)长度富裕系数，一般取值为π；

为膨胀螺栓孔的直径(mm)；

步骤十一：顶部柔性混凝土(8)浇筑；

顶部变形缝堵漏结构安装加固完成后开始准备浇筑顶部的柔性混凝土(8)，浇筑之前首先进行模板支立，模板采用简易木模板，支立区域与前期凿毛区域沿箱涵(1)长度方向一致，比箱涵(1)宽度方向尺寸略大；模板支撑体系采用回填土，在模板外侧回填前期堆放的下层土体，回填高度与模板齐平，之后进行夯实处理；最后进行混凝土浇筑，采用罐车+泵车的方式进行快速浇筑，浇筑过程中采用人工振捣，浇筑完成后采用洒水+铺设塑料薄膜养护，确保混凝土浇筑质量，模板支立高度和宽度可用下列经验公式表达：

式中：H_m为模板支立高度(cm)；

W为M型钢板桩(9)的有效宽度(cm)；

T_m为模板支立宽度(cm)；

H_G为M型钢板桩(9)的公称高度(cm)；

τ_m为模板最小厚度(cm)；

步骤十二：土体回填与草植恢复；

膜袋(13)封堵完成后开始土体回填，采用小型反铲挖掘机进行回填施工，首先回填抽渣沉淀后的土体，其次回填原开挖的下层堆放土体，最后回填前期存放的80cm地表；地表土体回填完成后进行地表草植恢复，采用撒播草籽+遮阳网覆盖的方式，期间进行喷淋洒水，确保后期植被恢复。