CN104612148B - 一种将系泊缆绳锚固到水下的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种将系泊缆绳锚固到水下的装置及方法，涉及桥梁深水定位技术领域，本锚固装置环形梁套设于锚桩，锚桩上方设置若干个千斤顶，每个千斤顶与环形梁之间分别通过一根钢绞线连接；环形梁的内圈固定若干个第一钢楔块，每个第一钢楔块与锚桩之间卡持一个第二钢楔块；系泊缆绳的一端依次贯穿所有的限位钢板，钢丝绳套套设于锚桩且位于河床面。本锚固方法是将系泊缆绳穿绕固定至环形梁，并套入锚桩，通过钢丝绳将环形梁下放至水下指定高程的系泊缆绳的锚固点，提拉钢绞线提升第一钢楔块，挤紧第二钢楔块，实现环形梁的定位。本发明适应各种河床条件下的锚固，锚固效果可靠，而且锚固工程量小。

Description

一种将系泊缆绳锚固到水下的装置及方法

技术领域

本发明涉及桥梁深水定位技术领域，具体涉及一种将系泊缆绳锚固到水下的装置及方法。

背景技术

桥梁深水基础施工中，水中锚碇和群桩锚墩是锚固定位沉井或围堰应用最广泛的两种系泊锚固定位结构，常见水中锚碇有船用铁锚和钢筋混凝土锚两种。水中锚碇采用锚碇作为系泊基础要求施工水域较大，对于通航繁忙的水域存在较大局限性；需要适当的覆盖层来作用，不适用于岩层底部或具有例如珊瑚化或钙化底泥的高度有机底泥的区域；同时锚碇锚固的缆绳必须具备足够长度，保证锚碇在整个锚固过程中能经得起风、浪的冲击而不致走锚失效。群桩锚墩是一种高桩承台基础结构，与水中锚碇不同的是，它将锚绳的作用点由水下河床面转移至水上承台，但是在深水施工条件下，河床下锚墩的嵌固点与锚绳作用点之间的力臂随水深的增大而增大，产生的附加弯矩也随之增大，因此，在深水条件下采用群桩锚墩锚固定位的工程量巨大。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种将系泊缆绳锚固到水下的装置及方法，其适应各种河床条件下的锚固，锚固效果可靠，而且锚固工程量小。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种将系泊缆绳锚固到水下的装置，包括锚桩和环形梁，所述锚桩插设于河床，所述环形梁套设于锚桩，且位于河床上方，所述锚桩上方设置若干个千斤顶，每个千斤顶与环形梁之间分别通过一根钢绞线连接；所述环形梁的内圈固定若干个第一钢楔块，每个第一钢楔块与锚桩之间卡持一个第二钢楔块；所述环形梁底面固定设置若干块限位钢板，系泊缆绳的一端依次贯穿所有的限位钢板，形成钢丝绳套，所述钢丝绳套套设于锚桩且位于河床面。

在上述技术方案的基础上，所述锚桩顶面固定设置分配梁，所述千斤顶均固定于分配梁。

在上述技术方案的基础上，所述分配梁为十字形梁，所述千斤顶的数量为四个，分别固定于分配梁的四个分支顶端。

在上述技术方案的基础上，所述锚桩包括钢管桩和加劲肋，所述加劲肋环向设置于钢管桩外圈。

在上述技术方案的基础上，所述环形梁下焊接若干个弧形导向体，每个弧形导向体的弧形导向面抵持于钢丝绳套的连接处。

在上述技术方案的基础上，每个第一钢楔块的顶面平行且高于对应第二钢楔块的顶面，每个第一钢楔块的顶面固定设有一块限位板，所述限位板位于对应第二钢楔块的上方，每个第二钢楔块连接一根钢丝绳。

在上述技术方案的基础上，所述第二钢楔块的一侧面与锚桩贴合，所述侧面的相对面为朝向锚桩倾斜的斜面，第一钢楔块的一侧面与环形梁的内圈贴合固定，所述侧面的相对面为朝向锚桩倾斜的斜面，所述第一钢楔块的斜面与对应第二钢楔块的斜面贴合。

一种将系泊缆绳锚固到水下的方法，包括以下步骤：

S1.将锚桩插打入河床至设计深度；

S2.在环形梁的内圈焊接若干个第一钢楔块，每个第一钢楔块连接一根钢绞线，环形梁底面焊接若干个限位钢板，将系泊缆绳一端依次贯穿所有限位钢板，形成钢丝绳套；

S3.在每个第一钢楔块靠近环形梁中心线的一侧设置一个第二钢楔块，每个第二钢楔块连接一根钢丝绳，每个第一钢楔块的顶面焊接一块限位板，所述限位板位于对应第二钢楔块的上方；

S4.提拉所有钢丝绳，提升第二钢楔块，限位板与第一钢楔块形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块，然后通过钢丝绳下放第二钢楔块，使环形梁和钢丝绳套由锚桩顶端套入，并下放至设计锚固点的高程；

S5.在锚桩的顶面固定设置分配梁，并在分配梁上安装千斤顶，使每根钢绞线穿入一个千斤顶，同时预拉所有的钢绞线，提升环形梁，第一钢楔块垂直提升，对应第二钢楔块相对第一钢楔块向下滑动，同时第二钢楔块靠近锚桩移动，直至第二钢楔块卡持于第一钢楔块与锚桩之间，并受力静止，形成本锚固装置，完成系泊缆绳的锚固。

在上述技术方案的基础上，调节锚固点的高程时，提拉所有的钢丝绳，将第二钢楔块由第一钢楔块与锚桩之间拔出，拆除本锚固装置，然后提拉所有的钢丝绳，使第二钢楔块提升至贴合限位板的位置，限位板与第一钢楔块形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块，直至环形梁带动钢丝绳套达到系泊缆绳的新锚固点。

在上述技术方案的基础上，环形梁套入锚桩下放的过程中，每块第二钢楔块与锚桩之间的距离均为5cm。

本发明的有益效果在于：

1、本锚固装置包括固定插设于河床的锚桩和套设于锚桩的环形梁，环形梁使系泊缆绳固定于河床面，适用于各种河床条件下系泊缆绳的锚固定位。

2、本锚固装置的环形梁固定设置若干块限位钢板，系泊缆绳的一端依次贯穿所有的限位钢板固定，环形梁通过第一钢楔块和第二钢楔块定位，因此系泊缆绳的锚固效果好。

3、本锚固方法是将系泊缆绳穿绕固定至环形梁，并套入锚桩，通过钢丝绳将环形梁下放至水下指定高程的系泊缆绳的锚固点，提拉钢绞线提升第一钢楔块，挤紧第二钢楔块，实现环形梁的定位，整个锚固过程不受水深影响，工程量小。

4、本锚固装置的第二钢楔块连接钢丝绳，提拉钢丝绳就可实现锚固装置的拆除，即可通过钢丝绳随时调整系泊缆绳的水下锚固点的高程，施工方便，锚固精度控制高。

附图说明

图1为本发明将系泊缆绳锚固到水下的装置的剖视图；

图2为将系泊缆绳锚固到水下的装置去除系泊缆绳后的俯视图；

图3为将系泊缆绳锚固到水下的装置沿图1中A-A线方向的剖视图；

图4为图1中B部分的结构示意图；

图5为图1中B部分在环形梁下放过程中的结构示意图。

附图标记：

1-锚桩，11-钢管桩，12-加劲肋，2-系泊缆绳，21-钢丝绳套，22-索节，3-河床，41-限位钢板，42-第一钢楔块，43-环形梁，44-限位板，45-钢绞线，46-千斤顶，47-分配梁，51-第二钢楔块，52-钢丝绳，6-弧形导向体。

具体实施方式

以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1至图4所示，一种将系泊缆绳锚固到水下的装置，包括锚桩1，吊挂系统和定位系统，所述吊挂系统包括限位钢板41、第一钢楔块42、环形梁43、限位板44、钢绞线45、千斤顶46和分配梁47，定位系统包括第二钢楔块51和钢丝绳52。锚桩1包括钢管桩11和T形的加劲肋12，加劲肋12环向设置于钢管桩11外圈，锚桩1插设于河床3，且位于河床3上方，河床3可以为覆盖层，也可以为岩层，当河床3是岩层时，首先在河床3钻孔至一定深度，下放钢筋笼灌注成桩，形成上部钢管桩、下部混凝土灌注桩的锚桩1。环形梁43套设于锚桩1顶端，环形梁43的截面为箱形，环形梁43通过上下两块环形板，以及两侧的两块热弯成不同直径的管形板焊接而成。锚桩1顶面固定设置分配梁47，分配梁47固定设置若干个千斤顶46，每个千斤顶46与环形梁43之间分别通过一根钢绞线45连接。环形梁43的内圈固定若干个第一钢楔块42，每个第一钢楔块42与锚桩1之间卡持一个第二钢楔块51，第二钢楔块51的一侧面与锚桩1贴合，所述侧面的相对面为朝向锚桩1倾斜的斜面，第一钢楔块42的一侧面与环形梁43的内圈贴合固定，所述侧面的相对面为朝向锚桩1倾斜的斜面，所述第一钢楔块42的斜面与对应第二钢楔块51的斜面贴合。每个第一钢楔块42的顶面平行且高于对应第二钢楔块51的顶面，每个第一钢楔块42的顶面固定设有一块限位板44，所述限位板44位于对应第二钢楔块51的上方，防止第二钢楔块51滑出，每个第二钢楔块51连接一根钢丝绳52。

环形梁43底面固定设置若干块限位钢板41，系泊缆绳2的一端依次贯穿所有的限位钢板41，形成钢丝绳套21，所述钢丝绳套21套设于锚桩1且位于河床面，系泊缆绳2的另一端连接索节22，多种类型的对象锚固在水中，沉井、围堰或浮式平台等结构，并可适应各种地质条件及水文条件。系泊缆绳2在受到拉力后会与锚桩1成一定角度α，α是相对于水平方向的锐角，为了使系泊缆绳2适应角度的变化，环形梁43下焊接若干个弧形导向体6，弧形导向体6的弧形导向面抵持于钢丝绳套21连接处，每个弧形导向体6安装位置与系泊缆绳2受力方向垂直。本实施例中，分配梁47为十字形梁，千斤顶46的数量为四个，分别固定于分配梁47的四个分支顶端，每个千斤顶46通过一根钢绞线45与环形梁43连接；第一钢楔块42的数目为四个，均匀分布于环形梁43的内圈；限位钢板41的数量为八个，成对设置于每个第一钢楔块42两侧的下方；系泊缆绳2的数目为两根，两根系泊缆绳2对称设置锚桩1两侧，两根系泊缆绳2的一端分别贯穿所有限位钢板41，另一端共同连接一个索节22，两个钢丝绳套21的相交区域通常要采用加劲肋12进行局部加固，加固范围需根据受力计算进行确定。

如图1、图4和图5所示，一种将系泊缆绳锚固到水下的方法，包括以下步骤：

S1.将锚桩1插打入河床3至设计深度，锚桩1沉桩过程中，

S2.在环形梁43的内圈焊接若干个第一钢楔块42，每个第一钢楔块42连接一根钢绞线45，环形梁43底面焊接若干个限位钢板41，将系泊缆绳2一端依次贯穿所有限位钢板41，形成钢丝绳套21。

S3.在每个第一钢楔块42靠近环形梁43中心线的一侧设置一个第二钢楔块51，每个第二钢楔块51连接一根钢丝绳52，每个第一钢楔块42的顶面焊接一块限位板44，所述限位板44位于对应第二钢楔块51的上方。

S4.提拉所有钢丝绳52提升第二钢楔块51，限位板44与第一钢楔块42形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块51，然后通过钢丝绳52下放第二钢楔块51，使环形梁43和钢丝绳套21由锚桩1顶端套入，并下放至设计锚固点的高程，需确保系泊缆绳2一端的钢丝绳套21下沉至河床面，系泊缆绳2的另一端的索节22伸出水面，与沉井上的收缆系统连接，环形梁43套入锚桩1下放的过程中，每块第二钢楔块51与锚桩1之间的距离均为5cm。

S5.在锚桩1的顶面固定设置分配梁47，并在分配梁47上安装千斤顶46，使每根钢绞线45穿入一个千斤顶46，同时预拉所有的钢绞线45，提升环形梁43，第一钢楔块42垂直提升，对应的第二钢楔块51相对第一钢楔块42向下滑动，因为第二钢楔块51沿对应的第一钢楔块42斜面向下滑动，斜面朝向锚桩1倾斜，所以同时第二钢楔块51靠近锚桩1移动，直至第二钢楔块51卡持于第一钢楔块42与锚桩1之间，并受力静止，形成本锚固装置，完成系泊缆绳2的锚固。此过程中，钢绞线45的作用是提供第一钢楔块42向上的提升力，使第一钢楔块42与第二钢楔块51的贴合面相对滑动，从而提供第二钢楔块51环向的挤紧力，使第一钢楔块42定位，防止环形梁43在系泊缆绳2的竖向作用力下沿着锚桩1向上滑移，为了达到定位效果，应尽量减小第一钢楔块42和第二钢楔块51滑动面之间的摩擦系数，同时需增加第二钢楔块51与锚桩1接触面的摩擦系数。

调节锚固点的高程时，提拉所有的钢丝绳52，将第二钢楔块51由第一钢楔块42与锚桩1之间拔出，拆除本锚固装置，然后提拉所有的钢丝绳52，使第二钢楔块51提升至贴合限位板44的位置，限位板44与第一钢楔块42形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块51，直至环形梁43带动钢丝绳套21达到系泊缆绳2的新锚固点，也可以提拉所有的钢丝绳52，使环形梁43沿锚桩1提升出水面。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：包括锚桩(1)和环形梁(43)，所述锚桩(1)插设于河床(3)，所述环形梁(43)套设于锚桩(1)，且位于河床(3)上方，所述锚桩(1)上方设置若干个千斤顶(46)，每个千斤顶(46)与环形梁(43)之间分别通过一根钢绞线(45)连接；所述环形梁(43)的内圈固定若干个第一钢楔块(42)，每个第一钢楔块(42)与锚桩(1)之间卡持一个第二钢楔块(51)；所述环形梁(43)底面固定设置若干块限位钢板(41)，系泊缆绳(2)的一端依次贯穿所有的限位钢板(41)，形成钢丝绳套(21)，所述钢丝绳套(21)套设于锚桩(1)且位于河床面。

2.如权利要求1所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：所述锚桩(1)顶面固定设置分配梁(47)，所述千斤顶(46)均固定于分配梁(47)。

3.如权利要求2所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：所述分配梁(47)为十字形梁，所述千斤顶(46)的数量为四个，分别固定于分配梁(47)的四个分支顶端。

4.如权利要求1所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：所述锚桩(1)包括钢管桩(11)和加劲肋(12)，所述加劲肋(12)环向设置于钢管桩(11)外圈。

5.如权利要求1所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：所述环形梁(43)下焊接若干个弧形导向体(6)，每个弧形导向体(6)的弧形导向面抵持于钢丝绳套(21)的连接处。

6.如权利要求1所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：每个第一钢楔块(42)的顶面平行且高于对应第二钢楔块(51)的顶面，每个第一钢楔块(42)的顶面固定设有一块限位板(44)，所述限位板(44)位于对应第二钢楔块(51)的上方，每个第二钢楔块(51)连接一根钢丝绳(52)。

7.如权利要求6所述的将系泊缆绳锚固到水下的装置，其特征在于：所述第二钢楔块(51)的一侧面与锚桩(1)贴合，所述侧面的相对面为朝向锚桩(1)倾斜的斜面，第一钢楔块(42)的一侧面与环形梁(43)的内圈贴合固定，所述侧面的相对面为朝向锚桩(1)倾斜的斜面，所述第一钢楔块(42)的斜面与对应第二钢楔块(51)的斜面贴合。

8.一种基于权利要求1所述装置的将系泊缆绳锚固到水下的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将锚桩(1)插打入河床(3)至设计深度；

S2.在环形梁(43)的内圈焊接若干个第一钢楔块(42)，每个第一钢楔块(42)连接一根钢绞线(45)，环形梁(43)底面焊接若干个限位钢板(41)，将系泊缆绳(2)一端依次贯穿所有限位钢板(41)，形成钢丝绳套(21)；

S3.在每个第一钢楔块(42)靠近环形梁(43)中心线的一侧设置一个第二钢楔块(51)，每个第二钢楔块(51)连接一根钢丝绳(52)，每个第一钢楔块(42)的顶面焊接一块限位板(44)，所述限位板(44)位于对应第二钢楔块(51)的上方；

S4.提拉所有钢丝绳(52)，提升第二钢楔块(51)，限位板(44)与第一钢楔块(42)形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块(51)，然后通过钢丝绳(52)下放第二钢楔块(51)，使环形梁(43)和钢丝绳套(21)由锚桩(1)顶端套入，并下放至设计锚固点的高程；

S5.在锚桩(1)的顶面固定设置分配梁(47)，并在分配梁(47)上安装千斤顶(46)，使每根钢绞线(45)穿入一个千斤顶(46)，同时预拉所有的钢绞线(45)，提升环形梁(43)，第一钢楔块(42)垂直提升，对应第二钢楔块(51)相对第一钢楔块(42)向下滑动，同时第二钢楔块(51)靠近锚桩(1)移动，直至第二钢楔块(51)卡持于第一钢楔块(42)与锚桩(1)之间，并受力静止，形成本锚固装置，完成系泊缆绳(2)的锚固。

9.如权利要求8所述的将系泊缆绳锚固到水下的方法，其特征在于：调节锚固点的高程时，提拉所有的钢丝绳(52)，将第二钢楔块(51)由第一钢楔块(42)与锚桩(1)之间拔出，拆除本锚固装置，然后提拉所有的钢丝绳(52)，使第二钢楔块(51)提升至贴合限位板(44)的位置，限位板(44)与第一钢楔块(42)形成钩部，挂吊于对应第二钢楔块(51)，直至环形梁(43)带动钢丝绳套(21)达到系泊缆绳(2)的新锚固点。

10.如权利要求8所述的将系泊缆绳锚固到水下的方法，其特征在于：环形梁(43)套入锚桩(1)下放的过程中，每块第二钢楔块(51)与锚桩(1)之间的距离均为5cm。