一种沉井剪力键结构及其施工方法与流程
1.本发明涉及建筑施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种沉井剪力键结构及其施工方法。
背景技术：
2.沉井作为基础形式，由于其整体刚度大、整体性好，广泛用作桥梁基础、锚碇及给水排水工程中。近年来随着大跨度桥梁建设快速发展，建设了许多跨度达百米级的沉井基础，如瓯江北口大桥南锚碇沉井基础，常泰长江大桥5#墩、6#墩沉井等。大型沉井基础首节钢沉井往往需设置厚度较大的剪力键作为封底混凝土与沉井井壁传力结构，剪力键的存在导致井内水下取土时存在较大盲区，以常泰长江大桥5#墩基础为例，剪力键盲区占沉井截面积可达15.2％。剪力键盲区导致剪力键及刃脚下取土困难，往往采取加大取土深度，形成“锅底开挖”对盲区进行取土；但盲目增加取土深度并形成“锅底开挖”又导致刃脚埋深不足，易造成沉井突沉及倾斜超限等发生，严重危害施工安全。因此亟需设计一种新的沉井剪力键结构以解决上述技术问题。
技术实现要素：
3.本发明的一个目的是提供一种沉井剪力键结构及其施工方法，能够有效减少沉井盲区，提升水下取土工效及安全性同时，不影响其作为封底后的传力结构使用。
4.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种沉井剪力键结构，包括多个剪力键结构单元，其设置于首节钢壳沉井的内侧，多个剪力键结构单元相互搭接组成为沉井剪力键结构，所述剪力键结构单元包括斜面钢板、立面钢板和“『”形钢壳板，首节钢壳沉井的内侧向内凹陷形成一个上小下大的台阶型缺口，其外侧面与首节钢壳沉井的内侧面平齐，所述“『”形钢壳板固定于所述台阶型缺口的顶部和上部，所述斜面钢板与首节钢壳沉井的内侧和立面钢板之间均通过连接转轴旋转连接，所述斜面钢板下端位于所述台阶型缺口的下端面，所述立面钢板的上端与所述“『”形钢壳板的下端之间通过软性结构连接，所述斜面钢板和所述立面钢板通过驱动机构驱动打开或收拢，所述斜面钢板和立面钢板收拢时完全缩进至所述台阶型缺口内，所述斜面钢板和立面钢板打开时，斜面钢板呈倾斜状态，立面钢板恰好呈竖直状态且顶面与台阶型缺口的台阶面平齐，在打开状态下，相邻的剪力键结构单元之间恰好搭接使得剪力键结构单元与台阶型缺口之间形成密封腔体。
5.优选的是，所述软性结构为尼龙布。
6.优选的是，相邻的剪力键结构单元之间的软性结构连接为一体。
7.优选的是，相邻的剪力键结构单元之间的斜面钢板或立面钢板之间恰好紧贴拼接为一体。
8.优选的是，所述驱动机构包括竖向推动杆、上传动杆和下传动杆，首节钢壳沉井内部设置有竖向圆形管，其下端与所述台阶型缺口下端平齐设置，所述竖向圆形管内设置有竖向推动杆，所述竖向推动杆上端凸出于钢壳沉井外，下端位于台阶型缺口平面内，所述竖
向推动杆与所述斜面钢板之间通过下传动杆采用传动杆转轴旋转连接，所述竖向推动杆与所述立面钢板之间通过上传动杆采用传动杆转轴旋转连接，剪力键结构单元打开时，上传动杆转动后呈水平状态，接高钢壳沉井时，同步接高竖向圆形管和竖向推动杆。
9.优选的是，所述竖向圆形管靠近首节钢壳沉井内侧设置。
10.本发明还提供了一种沉井剪力键结构的施工方法，具体包括如下步骤：
11.1)首节钢壳沉井下沉时，竖向推动杆为上提状态，剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板与沉井钢壳面板处于同一水平面上，使整个取土下沉过程剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板及尼龙布处于“收拢”状态；
12.2)沉井接高时，按沉井分节接高需要逐节接长竖向圆形管及竖向推动杆至沉井顶面；
13.3)沉井下沉到位并浇筑封底混凝土前，推动竖向推动杆，使其上下移动时，通过上传动杆、下传动杆传动，使得剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板及尼龙布完全张开，形成剪力键外侧模板结构，沉井剪力键结构单元之间相互搭接形成整体；
14.4)通过竖向圆形管浇筑自密实混凝土，形成剪力键结构。
15.本发明至少包括以下有益效果：
16.(1)本发明的沉井剪力键结构，其结构简单，同钢壳沉井一起加工并下沉，下沉过程中将结构组件收拢后，无剪力键盲区，不影响沉井水下取土，同时增加可取土区域面积，大大减小沉井盲区取土施工风险。
17.(2)本发明的沉井剪力键结构，采用“先收拢、后张开、再浇筑”形式，利用钢板等作为剪力键混凝土浇筑模板，浇筑混凝土后形成剪力键结构；结构简单，可适用于隔舱结构为矩形、圆弧形等多种形式，适用性广。
18.(3)本发明的沉井剪力键结构及其施工方法可以推动沉井基础设计、施工发展。
19.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
20.图1为本发明的沉井剪力键结构张开状态示意图；
21.图2为本发明的沉井剪力键结构收拢状态示意图；
22.图3为本发明矩形隔舱剪力键结构搭接示意图；
23.图4为本发明沉井剪力键结构施工方法流程图。
24.附图标记说明：
25.1—剪力键结构单元；2—斜面钢板；3—立面钢板；4—连接转轴；5—”『”形钢壳板；6—尼龙布；7—竖向圆形管；8—竖向推动杆；9—上传动杆；10—下传动杆；11—传动杆转轴。
具体实施方式
26.下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
27.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所
述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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发明和简化描述，并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发明的限制。
28.如图1至3所示，本发明提供一种沉井剪力键结构，包括多个剪力键结构单元1，其设置于首节钢壳沉井的内侧，多个剪力键结构单元1相互搭接组成为沉井剪力键结构，所述剪力键结构单元1包括斜面钢板2、立面钢板3和”『”形钢壳板5，首节钢壳沉井的内侧向内凹陷形成一个上小下大的台阶型缺口，其外侧面与首节钢壳沉井的内侧面平齐，所述”『”形钢壳板5固定于所述台阶型缺口的顶部和上部，所述斜面钢板2与首节钢壳沉井的内侧和立面钢板3之间均通过连接转轴4旋转连接，所述斜面钢板2下端位于所述台阶型缺口的下端面，所述立面钢板3的上端与所述”『”形钢壳板5的下端之间通过软性结构连接，所述斜面钢板2和所述立面钢板3通过驱动机构驱动打开或收拢，所述斜面钢板2和立面钢板3收拢时完全缩进至所述台阶型缺口内，所述斜面钢板2和立面钢板3打开时，斜面钢板2呈倾斜状态，立面钢板3恰好呈竖直状态且顶面与台阶型缺口的台阶面平齐，在打开状态下，相邻的剪力键结构单元1之间恰好搭接使得剪力键结构单元1与台阶型缺口之间形成密封腔体。所述软性结构为尼龙布6。相邻的剪力键结构单元1之间的软性结构连接为一体。相邻的剪力键结构单元1之间的斜面钢板2或立面钢板3之间恰好紧贴拼接为一体。
29.在上述技术方案中，剪力键结构单元1组成如下：首节钢壳沉井内侧设置可活动的剪力键斜面钢板2及剪力键立面钢板3，剪力键斜面钢板2与沉井钢壳、剪力键立面钢板3之间采用连接转轴4连接，使相互之间可以绕连接转轴4旋转；剪力键立面钢板3上方为”『”形钢壳板5，其底部与剪力键立面钢板3上方连接尼龙布6，也可以为其它软性结构连接。
30.首节沉井加工时，剪力键立面钢板3、剪力键斜面钢板2与沉井钢壳面板处于同一水平面上，为收拢状态。沉井隔舱单个井壁可设置多个剪力键结构单元1，具体设置数量根据沉井隔舱尺寸确定，将多个剪力键结构单元1组合形成剪力键结构。
31.当沉井隔舱设置多个剪力键结构单元1时，单元之间的剪力键斜面钢板2之间相互搭接，剪力键立面钢板3之间相互搭接，并连接尼龙布6，尼龙布6可以在加工时就连接为一体，使相邻剪力键结构单元1连接成整体，在剪力键结构单元1收拢或张开过程，内部未浇筑的腔体不会渗入水土等。
32.在另一种技术方案中，所述驱动机构包括竖向推动杆8、上传动杆9和下传动杆10，首节钢壳沉井内部设置有竖向圆形管7，其下端与所述台阶型缺口下端平齐设置，所述竖向圆形管7内设置有竖向推动杆8，所述竖向推动杆8上端凸出于钢壳沉井外，下端位于台阶型缺口平面内，所述竖向推动杆8与所述斜面钢板2之间通过下传动杆10采用传动杆转轴11旋转连接，所述竖向推动杆8与所述立面钢板3之间通过上传动杆9采用传动杆转轴11旋转连接，剪力键结构单元1打开时，上传动杆9转动后呈水平状态，接高钢壳沉井时，同步接高竖向圆形管7和竖向推动杆8。所述竖向圆形管7靠近首节钢壳沉井内侧设置。
33.在上述技术方案中，靠近内侧井壁设竖向圆形管7，管内设一竖向推动杆8，与上传动杆9、下传动杆10通过传动杆转轴11旋转连接，上传动杆9、下传动杆10分别与剪力键立面钢板3、剪力键斜面钢板2同样采用传动杆转轴11旋转连接。沉井剪力键结构单元1张开时，
上传动杆9转动后呈水平状，作为连接”『”形钢壳板5与剪力键立面钢板3的尼龙布6的下部支撑。
34.如图4所示，本发明还提供一种沉井剪力键结构的施工方法，具体为：
35.1)首节钢壳沉井下沉时，竖向推动杆8为上提状态，剪力键立面钢板3、剪力键斜面钢板2与沉井钢壳面板处于同一水平面上，使整个取土下沉过程剪力键立面钢板3、剪力键斜面钢板2及尼龙布6处于“收拢”状态；
36.2)沉井接高时，按沉井分节接高需要逐节接长竖向圆形管7及竖向推动杆8至沉井顶面；
37.3)沉井下沉到位并浇筑封底混凝土前，推动竖向推动杆8，使其上下移动时，通过上传动杆9、下传动杆10传动，使得剪力键立面钢板3、剪力键斜面钢板2及尼龙布6完全张开，形成剪力键外侧模板结构，沉井剪力键结构单元1之间相互搭接形成整体；
38.4)通过竖向圆形管7浇筑自密实混凝土，形成剪力键结构。
39.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
技术特征：
1.一种沉井剪力键结构，其特征在于，包括多个剪力键结构单元，其设置于首节钢壳沉井的内侧，多个剪力键结构单元相互搭接组成为沉井剪力键结构，所述剪力键结构单元包括斜面钢板、立面钢板和“『”形钢壳板，首节钢壳沉井的内侧向内凹陷形成一个上小下大的台阶型缺口，其外侧面与首节钢壳沉井的内侧面平齐，所述“『”形钢壳板固定于所述台阶型缺口的顶部和上部，所述斜面钢板与首节钢壳沉井的内侧和立面钢板之间均通过连接转轴旋转连接，所述斜面钢板下端位于所述台阶型缺口的下端面，所述立面钢板的上端与所述“『”形钢壳板的下端之间通过软性结构连接，所述斜面钢板和所述立面钢板通过驱动机构驱动打开或收拢，所述斜面钢板和立面钢板收拢时完全缩进至所述台阶型缺口内，所述斜面钢板和立面钢板打开时，斜面钢板呈倾斜状态，立面钢板恰好呈竖直状态且顶面与台阶型缺口的台阶面平齐，在打开状态下，相邻的剪力键结构单元之间恰好搭接使得剪力键结构单元与台阶型缺口之间形成密封腔体。2.如权利要求1所述的沉井剪力键结构，其特征在于，所述软性结构为尼龙布。3.如权利要求1所述的沉井剪力键结构，其特征在于，相邻的剪力键结构单元之间的软性结构连接为一体。4.如权利要求1所述的沉井剪力键结构，其特征在于，相邻的剪力键结构单元之间的斜面钢板或立面钢板之间恰好紧贴拼接为一体。5.如权利要求1所述的沉井剪力键结构，其特征在于，所述驱动机构包括竖向推动杆、上传动杆和下传动杆，首节钢壳沉井内部设置有竖向圆形管，其下端与所述台阶型缺口下端平齐设置，所述竖向圆形管内设置有竖向推动杆，所述竖向推动杆上端凸出于钢壳沉井外，下端位于台阶型缺口平面内，所述竖向推动杆与所述斜面钢板之间通过下传动杆采用传动杆转轴旋转连接，所述竖向推动杆与所述立面钢板之间通过上传动杆采用传动杆转轴旋转连接，剪力键结构单元打开时，上传动杆转动后呈水平状态，接高钢壳沉井时，同步接高竖向圆形管和竖向推动杆。6.如权利要求5所述的沉井剪力键结构，其特征在于，所述竖向圆形管靠近首节钢壳沉井内侧设置。7.如权利要求5所述的沉井剪力键结构的施工方法，其特征在于，具体包括如下步骤：1)首节钢壳沉井下沉时，竖向推动杆为上提状态，剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板与沉井钢壳面板处于同一水平面上，使整个取土下沉过程剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板及尼龙布处于“收拢”状态；2)沉井接高时，按沉井分节接高需要逐节接长竖向圆形管及竖向推动杆至沉井顶面；3)沉井下沉到位并浇筑封底混凝土前，推动竖向推动杆，使其上下移动时，通过上传动杆、下传动杆传动，使得剪力键立面钢板、剪力键斜面钢板及尼龙布完全张开，形成剪力键外侧模板结构，沉井剪力键结构单元之间相互搭接形成整体；4)通过竖向圆形管浇筑自密实混凝土，形成剪力键结构。
技术总结
本发明公开了一种沉井剪力键结构，包括多个剪力键结构单元，其设置于首节钢壳沉井内侧，多个剪力键结构单元相互搭接组成为沉井剪力键结构，所述剪力键结构单元包括斜面钢板、立面钢板和“『”形钢壳板，首节钢壳沉井内侧向内凹陷形成上小下大的台阶型缺口，所述“『”形钢壳板固定于所述台阶型缺口的顶部和上部，所述斜面钢板与首节钢壳沉井的内侧和立面钢板之间均通过连接转轴连接，所述立面钢板的上端与所述“『”形钢壳板的下端之间通过软性结构连接，所述斜面钢板和所述立面钢板通过驱动机构驱动打开或收拢。本发明的剪力键结构及施工方法能够有效减少沉井盲区，提升水下取土工效及安全性的同时，不影响其作为封底后的传力结构使用。使用。使用。
