一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构及其施工方法

1.本发明涉及井壁施工技术领域，具体为一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构及其施工方法。


背景技术：

2.随着井筒建设技术的不断发展，越来越多的井筒施工方法被提出来，其中，许多井筒建设采用竖井钻井法掘进施工，井壁多采用钢筋混凝土与钢结构预制为井壁再进行组装而成，且目前国内多采用漂浮下沉的方式建设。此法建设结构所需吊装设备吊运能力更强，单节井壁长度有限，且按节拼装部件过多定位难度也较大，建成结构易出现缝隙，为防止井壁渗水还需增加壁厚注浆工序，因而现场施工所需时间较长，增加了施工的安全风险。
3.另一方面采用现场支模浇筑混凝土结构虽然结构整体性好，但是需要增加脱模、滑模环节，同样也增加了工程安全风险，另外受制于混凝土浇筑质量，还需对井壁进行表面处理，从而延长工期，同时也增加工程安全风险。
4.如何提供一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构及其施工方法成为了本领域技术人员急需解决的技术问题。


技术实现要素：

5.本发明主要目的在于提供一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构及其施工方法，以解决上述问题。
6.为达上述目的，本发明提供了一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构，包括井壁钢筋笼和多块预制混凝土板，多块所述预制混凝土板均预留外伸钢筋，预制板左右两侧预留承口和企口，预制板上下均预留承企口，各块预制混凝土板间通过承企口拼接，预制混凝土板与井壁钢筋笼连接为一个整体，井壁钢筋笼内现浇混凝土，现浇混凝土与预制混凝土板一同构成井壁结构。
7.进一步的，多块所述预制混凝土板采用承企口或螺栓拼接后的接缝处，充填胶凝材料。
8.进一步的，井壁钢筋笼包括横向钢筋与纵向钢筋，所述横向钢筋与所述纵向钢筋交错布置，预制混凝土板的外伸钢筋与横向钢筋通过紧固件或焊接连接为一体后，再与纵向钢筋连接。
9.进一步的，井壁钢筋笼中布设有多个传感器，多个传感器经传感电缆相连后形成传感网络。
10.一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构的施工方法，包括如下步骤：
11.钻井成井，井内泥浆护壁；
12.厂内预制混凝土板；
13.预制混凝土板拼接；
14.井壁钢筋笼制作，横向钢筋与预制混凝土板预留外伸钢筋通过紧固件或焊接连接
后，再与纵向钢筋连接，使井壁钢筋笼与预制混凝土板形成预制混凝土板钢筋笼一体结构；
15.将预制混凝土板钢筋笼一体结构吊装至井中；
16.节间预制混凝土板钢筋笼一体结构依靠浮力供给设备与吊装设备提供拼装所需平衡力完成拼接作业；
17.在井壁钢筋笼内浇筑混凝土，养护完成井壁结构施工。
18.进一步的，预制混凝土板拼接的方法为：在预制板左右两侧预留承口和企口，预制板上下均预留承企口，各块预制混凝土板间通过承企口拼接。
19.进一步的，将各块预制混凝土板间通过承企口拼接还包括：
20.在接缝处填充胶凝材料作为填充物。
21.进一步的，在井壁钢筋笼横向钢筋与预制板预留外伸钢筋连接前还包括：
22.在井壁钢筋笼内布设多个传感器和传感电缆，将多个传感器经传感电缆相连后形成传感网络。
23.本发明的有益效果在于：
24.(1)形成封闭浇筑环境，减少周围地层的影响，提高水下浇筑质量。
25.(2)与完全现浇结构相比省去脱模、滑模环节，无需表面处理，提高施工速度。
26.(3)预制混凝土结构与现浇混凝土组成一体，提高结构强度。
27.(4)与纯预制井壁相比，接缝少，减少纯预制件的渗水问题，且同体积下，其质量远小于纯预制构件，同等吊装能力下，可大幅增加拼装结构尺寸，进而增加井壁结构整体性，提高结构安全性。
28.(5)主体钢筋笼内置传感器实时监测结构状态，降低施工和后期使用安全风险。
附图说明
29.图1为本发明的单模板整体结构俯视示意图；
30.图2为本发明单模板井壁剖视图；
31.图3为图1中预制板中部分关键结构示意图；
32.图4为本发明的双模板整体结构俯视示意图。
33.其中，1、预制混凝土板，2、井壁钢筋笼，3、井外岩土体，4、胶凝材料，5、纵向钢筋，6、横向钢筋，7、传感器，8、传感电缆，9、外伸钢筋，10、承口，11、企口，12、承企口。
具体实施方式
34.为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，结合附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能。
35.本发明针对现有施工方法的不足，提出了一种无需进行表面处理、免脱模、施工速度快，模板、钢筋一体化水下浇筑结构及其施工方法。
36.实施例1
37.如图1-4所示，本发明中提供了一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构，包括井壁钢筋笼2和多块预制混凝土板1，多块所述预制混凝土板1均预留外伸钢筋9，方便与井壁钢筋笼2相连接，预制板左右两侧预留承口10和企口11，预制板上下均预留承企口12，各块预制混凝土板1间通过承企口12拼接，预制混凝土板1与井壁钢筋笼2连接为一个整体，井壁钢筋
笼2内现浇混凝土，现浇混凝土与预制混凝土板1一同构成井壁结构。
38.参考图1，当井外岩土体3为稳定地层时，可直接用作外层模板，预制混凝土板1为内层模板，井外岩土体3为稳定地层，可直接用作外层模板，与预制混凝土板1一道形成井壁内外模板；参考图4，当井外岩土体3为流砂、软土等不稳定地层时，则以预制混凝土板1为内外层模板，即外部也设置预制混凝土板1作为浇筑模板。
39.本实施例中，为保证结构防水性能，多块所述预制混凝土板1采用承企口12或螺栓拼接后的接缝处，充填胶凝材料4。
40.本实施例中，井壁钢筋笼2包括横向钢筋6与纵向钢筋5，所述横向钢筋6与所述纵向钢筋5交错布置，预制混凝土板1的外伸钢筋9与横向钢筋6通过紧固件或焊接连接为一体后，再与纵向钢筋5连接。
41.本实施例中，井壁钢筋笼2中布设有多个传感器7，多个传感器7经传感电缆8相连后形成传感网络，以便于后期结构各项参数的检测与长期监测。
42.实施例2
43.本发明还提供了一种模板、钢筋一体化水下浇筑结构的施工方法，包括如下步骤：
44.按常规钻井法进行成井作业，在其中注入泥浆护壁；
45.在工厂预制混凝土模板，此过程中预留外伸钢筋9；
46.在施工场地内进行预制混凝土板1拼接，根据工况环向、纵向拼接，无论纵向拼接，还是环向拼装，都需在承企口12旁预留螺栓孔，采用螺栓连接加固；
47.在井壁钢筋笼2内布设多个传感器7和传感电缆8，将多个传感器7经传感电缆8相连后形成传感网络；
48.井壁钢筋笼2制作，横向钢筋6与预制混凝土板1预留外伸钢筋9通过紧固件或焊接连接后，再与纵向钢筋5连接，使井壁钢筋笼2与预制混凝土板1形成预制混凝土板1钢筋笼一体结构；
49.相邻预制混凝土板1间接缝处理，纵向拼接则相邻两幅间再加设螺栓紧固；
50.单次拼装高度可根据建设要求和现场施工条件合理规划；
51.将预制混凝土板1钢筋笼一体结构吊装至井旁预设位置，吊装设备包括但不限于吊车、龙门吊等；
52.结构施工前，在结构内模上设置浮球并充气，通过控制浮球内部气体压强控制结构所受浮力大小，保证前节已下放结构部分露出水面，方便其于后一节间的连接便利性；
53.施工时分层吊装，且单层结构高度根据建筑使用要求和现场施工条件来确定。单层结构在施工场地的中钻井附近专用平台完成拼装；在拼装完成的单层一体化结构内设置浮球；
54.通过吊装设备吊装至井内预定位置，且两层预制混凝土板1钢筋笼为一体结构间的连接则通过承企口12和钢筋紧固件或焊接连接；
55.施工过程中按此方式通过吊装设备与浮球配合逐节拼装下方；前一节一体化结构通过浮球与自身浮力作用，上端需要连接部分浮出水面，后一节结构通过吊运设备与其完成拼接，以此类推完成全部结构的拼装下方作业，期间主要依靠浮球浮力与吊装设备拉力完成姿态控制；
56.内模板后浇筑混凝土，置换内模板后的泥水浆液，此过程实时监测传感器7数据
(温度、应力等各项参数的变化)，保证浇筑质量置换内模板后泥水浆液；对结构进行养护，并继续监测结构各项参数变化；
57.养护完成后，预制混凝土板1与井壁钢筋笼2及后期浇筑混凝土一同构成井筒井壁结构。
58.本实施例中，预制混凝土板1拼接的方法为：在预制板左右两侧预留承口10和企口11，预制板上下均预留承企口12，各块预制混凝土板1间通过承企口12拼接。
59.本实施例中，将各块预制混凝土板1间通过承企口12拼接还包括：
60.在接缝处填充胶凝材料4作为填充物。
61.本发明能够形成封闭浇筑环境，减少周围地层的影响，提高水下浇筑质量。与完全现浇结构相比省去脱模、滑模环节，无需表面处理，提高施工速度。预制混凝土结构与现浇混凝土组成一体，提高结构强度。与纯预制井壁相比，接缝少，减少纯预制件的渗水问题，且同体积下，其质量远小于纯预制构件，同等吊装能力下，可大幅增加拼装结构尺寸，进而增加井壁结构整体性，提高结构安全性。主体钢筋笼内置传感器实时监测结构状态，降低施工和后期使用安全风险。
62.以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。