一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，包括：第一层UHPC混凝土层，位于在沉井底部潜在拉裂区域。本发明专利技术通过在沉井下沉过程中拉应力较大的底部区域使用超高性能混凝土，大大增强了沉井底部的抗拉性能，解决了沉井下沉过程中容易发生开裂的问题。

A tensile crack UHPC concrete caisson structure and its construction method

The invention discloses a tensile crack UHPC concrete open caisson structure, which comprises a first layer of UHPC concrete layer, which is located in a potential pull crack area at the bottom of the open caisson. By using ultra-high performance concrete in the bottom area with large tensile stress in the sinking process of the open caisson, the tensile property of the bottom of the open caisson is greatly enhanced, and the problem of easy cracking in the sinking process of the open caisson is solved.

【技术实现步骤摘要】
一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构及其施工方法
本专利技术涉及沉井结构领域。更具体地说，本专利技术涉及一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构及其施工方法。
技术介绍
沉井基础埋置深度大、整体性强、稳定性好，近年来在大跨度桥梁锚碇中得到广泛应用。沉井施工流程中首先在地面或地坑上制作沉井本体，即制作具备开口的、钢筋混凝土制成的沉井构件筒身，待沉井筒身达到一定强度后，在井筒内分层挖土、运土，随着井内土面逐渐降低，沉井筒身借助其自重克服沉井外壁与土层间的摩阻力，不断地下沉而达到预定的施工设计位置。20世纪60年代在南京长江大桥建设中发展了沉井基础；随后在江阴长江大桥北锚碇(沉井平面尺寸69m×51m，高56m)；南京长江四桥北锚碇(沉井平面尺寸69m×58m，高52.8m)；鹦鹉洲长江大桥北锚碇(圆孔环形截面新型沉井外径66m，高43m)；马鞍山长江大桥北锚碇(沉井尺寸为60.2m×55.4m，高41m)等等多个桥梁工程中得到应用。沉井经过多年发展，设计方法与施工工艺渐趋成熟，但下沉施工过程中，沉井存在巨大的开裂风险。因此亟需一种新型的沉井结构形式及施工方法，使沉井在下沉过程中不发生开裂，具有很高的应用价值。
技术实现思路
为了实现以上目的，本专利技术提供一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，包括：第一层UHPC混凝土层，位于在沉井底部潜在拉裂区域。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，还包括：第二层UHPC混凝土层，位于在所述第一层UHPC混凝土层表面；第三层普通混凝土层，位于所述第二层UHPC混凝土层表面。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，所述普通混凝土为市售普通混凝土。一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，包括以下步骤：步骤一、确定沉井底部潜在拉裂区域；步骤二、使用UHPC混凝土浇筑该潜在拉裂区域。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，所述步骤二，具体包括以下步骤：步骤2A、先在潜在拉裂区域浇筑一层厚度20-30cm的第一层UHPC混凝土层；步骤2B、待第一层UHPC混凝土层混凝土初凝，再在其表面浇筑第二层UHPC混凝土层。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，所述步骤二中，在步骤2B之后，还包括：步骤2C、待第二层UHPC混凝土层混凝土初凝，再在其表面浇筑第三层普通混凝土对沉井进行接长。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，在步骤2A和步骤2B之间，步骤2B和步骤2C之间，均包括以下步骤：在下层的UHPC混凝土表面涂覆厚度2-3cm防护泥浆层。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，浇筑UHPC混凝土时，应预留接头钢筋。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，所述步骤二中浇筑混凝土时，在浇筑普通混凝土之前，应将先浇的UHPC混凝土进行凿毛处理，然后进行钢筋绑扎和普通混凝土浇筑。优选的是，所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，所述防护泥浆由以下步骤制成：步骤1)、取80重量份水、20重量份水泥以及30重量份赤泥，搅拌混合，并静置，待原料充分融合溶解，得泥浆初体；步骤2)、将2重量份十二烷基苯磺酸钠投入10重量份质量分数4％的盐水中，搅拌均匀，置于密封容器中，并向其中投入8重量份高岭土，向密封容器中通入氮气至容器内压力达0.08MPa，浸泡24h，且整个浸泡过程于超声波氛围中进行；待浸泡完毕，水洗2-3遍，并进行烘干，得到经改性处理的高岭土，备用；步骤3)、将10重量份蒙脱土浸没于质量分数8％的氯化钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.04MPa，浸泡12h，再将蒙脱土浸没于质量分数12％的硝酸钾溶液中，并置于密封容器内，向其中充入氮气至容器内压力达0.06MPa，浸泡24h；且两步浸泡过程均在超声环境中进行，得到经改性处理的蒙脱土，备用；步骤4)、混合步骤2)得到的改性高岭土、步骤3)得到的改性蒙脱土以及步骤1)得到的泥浆初体，即得目标产物防护泥浆。本专利技术至少包括以下有益效果：1、通过在沉井下沉过程中拉应力较大的底部区域使用超高性能混凝土(UHPC)，大大增强了沉井底部的抗拉性能，解决了沉井下沉过程中容易发生开裂的问题；2、本专利技术在步骤2A和步骤2B之间，步骤2B和步骤2C之间，均包括以下步骤：在下层的UHPC混凝土表面涂覆厚度2-3cm防护泥浆层，而该防护泥浆其可以改善混凝土的易泌水性，可以提高混凝土的强度和减小混凝土的自收缩性能，这是由于其采用了具有以上内养护作用的赤泥，而高压浸泡环境中，十二烷基苯磺酸钠进入高岭土晶层空间，使片层表面得到改性，晶层间距增加，使得高岭土的层间距离增大，改性后的高岭土进一步与赤泥融合，从而大大增强了赤泥的性能；而整个改性过程在高压状态下进行，可以加速十二烷基苯磺酸钠进入高岭土晶层空间。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本专利技术的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术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。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；在本专利技术的描述中，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实施例所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，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专利技术的限制。实施例1步骤一、完成沉井结构设计后，进行应力计算，按照拉应力超过普通混凝土容许抗拉强度确定潜在拉裂区域；步骤二、使用UHPC混凝土浇筑步骤一确定的潜在拉裂区域。实施例1中，沉井浇筑之前，对设计好的沉井进行结构计算，计算不同工况下、不同支撑条件下沉井底部拉应力区域分布，按照拉应力超过普通混凝土容许抗拉强度确定潜在拉裂区域，在浇筑混凝土时，使用UHPC混凝土浇筑潜在拉裂区域。其中，沉井底部潜在拉裂区域的确认方法如下：沉井设计完成后，在确定下沉方案后，计算不同支撑条件、不同工况下沉井底面的应力分布，一般应包括每一次接高下沉工况、全截面支撑工况、大锅底支撑工况，按照容许拉应力确定沉井底面在每一种工况下的潜在拉裂区域，最终确定的潜在拉裂区域应能包含所有工况下的潜在拉裂区域；在另一种技术方案中，所述步骤二中浇筑混凝土时，在浇筑普通混凝土之前，应将先浇的UHPC混凝土进行凿毛处理，然后进行钢筋绑扎和普通混凝土浇筑。在另一种技术方案中，所述步骤一中确定沉井底部潜在拉裂区域时，可以采用结构计算或有限单元法进行计算。在另一种技术方案中，所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，其特征在于，包括：/n第一层UHPC混凝土层，位于在沉井底部潜在拉裂区域。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，其特征在于，包括：
第一层UHPC混凝土层，位于在沉井底部潜在拉裂区域。


2.如权利要求1所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，其特征在于，还包括：
第二层UHPC混凝土层，位于在所述第一层UHPC混凝土层表面；
第三层普通混凝土层，涂覆在所述第二层UHPC混凝土层表面。


3.如权利要求2所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构，其特征在于，所述普通混凝土为市售普通混凝土。


4.一种抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、确定沉井底部潜在拉裂区域；
步骤二、使用UHPC混凝土浇筑该潜在拉裂区域。


5.如权利要求4所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，其特征在于，所述步骤二，具体包括以下步骤：
步骤2A、先在潜在拉裂区域浇筑一层厚度20-30cm的第一层UHPC混凝土层；
步骤2B、待第一层UHPC混凝土层混凝土初凝，再在其表面浇筑第二层UHPC混凝土层至潜在拉裂区顶部。


6.如权利要求5所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，其特征在于，所述步骤二中，在步骤2B之后，还包括：
步骤2C、待第二层UHPC混凝土层混凝土初凝，再在其表面浇筑普通混凝土层，对沉井进行接长。


7.如权利要求6所述的抗拉裂UHPC混凝土沉井结构的施工方法，其特征在于，在步骤2A和步骤2B之间，步骤2B和步骤2C之间，均包括以下步骤：
在下层...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鸿，张永涛，陈鸣，陈培帅，饶为胜，孔茜，李德杰，罗会武，贺祖浩，邱敏，石章入，肖盈，姚翔川，吴诗琦，
申请(专利权)人：中交第二航务工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42