CN111005395A - 一种水上拼装首节钢围堰施工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种水上拼装首节钢围堰施工工艺，包括以下步骤：(1)在围堰基槽的下游搭设水上拼装平台，水上拼装平台由两个小平台组成，在两个小平台之间搭设两个钢平台用于连通该两个小平台；(2)在两个小平台上各自完成1/3弧段钢围堰的安装；(3)剩余的一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定；(4)剩余的另一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的另一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定。本发明的围堰基槽的爆破开挖与首节钢围堰的水上拼装同步进行，节约了近2个月工期。
Description
技术领域
本发明涉及钢围堰施工领域，尤其涉及一种水上拼装首节钢围堰施工工艺。
背景技术
围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施修建的围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。
随着桥梁工程的快速发展，跨河、跨海大桥等深水基础桥梁的建设逐年增多。在深水裸岩地质条件下，一般采用双壁钢围堰“先堰后桩”法施工，钢围堰作为挡水结构，兼作桩基钢护筒下放导向结构及施工钻孔平台承重结构。
由于大型双壁钢围堰体积和质量大，其下水作业难度较大。传统的双壁钢围堰使用气囊法下水施工，具有简便易行、经济实用的特点，很好地解决了大型钢围堰下水这一难题。
然而，气囊下水技术的运用对客观条件要求较为苛刻，其中对施工场地、河流水深、河域面积以及设备性能要求高。如若周边岸阶坡度较陡，则不宜采用气囊法下水施工。因此，急需研究出一种新的钢围堰施工工艺。
发明内容
本发明提供了一种水上拼装首节钢围堰施工工艺，先搭建水上拼装平台，在拼装平台上拼接首节钢围堰，使得首节钢围堰的拼装和围堰基槽开挖同步进行，缩短施工工期。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种水上拼装首节钢围堰施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、在围堰基槽的下游搭设水上拼装平台，水上拼装平台由两个小平台组成，两个小平台之间具有间隙，在两个小平台之间搭设两个钢平台用于连通该两个小平台；
步骤二、在两个小平台上各自完成1/3弧段钢围堰的安装；
步骤三、剩余的一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的一端，并且在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定；
步骤四、剩余的另一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的另一端，并且在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定。
上述悬臂情况指代两侧1/6弧段钢围堰位于两个小平台之间的间隙处(两侧1/6弧段钢围堰处于起吊状态)。
作为本发明的进一步改进，首节钢围堰由24个环块拼接而成，每个环块的圆心角为15°；
8个环块在一个小平台上拼接成一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰，另外8个环块在另一个小平台上拼接成另一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰；
剩余8个环块中的其中4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的一端，另外4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的另一端。
作为本发明的进一步改进，剩余8个环块中的其中4个环块拼接施工与另外4个环块拼接施工同步进行。
作为本发明的进一步改进，所述环块之间焊接固定。
作为本发明的进一步改进，水上拼装平台由2N艘驳船组成，N≥1；2N艘驳船平均分成两组，每组驳船之间采用缆绳软连接；
每组驳船构成一个小平台。
作为本发明的进一步改进，N＝2，4艘驳船由1#驳船、2#驳船、3#驳船、4#驳船组成，1#驳船和3#驳船构成一组驳船，2#驳船和4#驳船构成一组驳船；
由4艘驳船构成水上拼装平台的方法是：
(1)1#驳船到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(2)2#驳船到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(3)3#驳船到达平台拼接区域，与1#驳船采用缆绳软连接；
(4)4#驳船到达平台拼接区域，与2#驳船采用缆绳软连接；
(5)搭设3#驳船、4#驳船之间的两个钢平台。
作为本发明的进一步改进，1#驳船、2#驳船的首端和尾端均通过抛锚固定，1#驳船和2#驳船上均具有锚链，与锚链连接的锚抛入水中着地，并使锚啮入土中，锚产生的抓力与水底固结起来，把1#驳船、2#驳船系留在预定位置。
作为本发明的进一步改进，1#驳船、2#驳船、3#驳船和4#驳船的长度方向沿着水流方向；
所述步骤(1)中抛自带锚锭定位的过程是：在1#驳船的上游和下游，与首端两个锚块连接的两个锚链、与尾端两个锚块连接的两个锚链均以交叉形与1#驳船连接；
所述步骤(2)中抛自带锚锭定位的过程是：在2#驳船的上游，与首端两个锚块连接的两个锚链以交叉形与2#驳船连接；
在2#驳船的下游，与尾端两个锚块连接的两个锚链以八字形与2#驳船连接。
作为本发明的进一步改进，一个1/3弧段钢围堰在3#驳船完成安装，另一个1/3弧段钢围堰在4#驳船完成安装。
作为本发明的进一步改进，1#驳船和2#驳船为起重船，3#驳船和4#驳船为支垫船。
本发明的有益效果是：
1、由于本发明的水上拼装平台位于围堰基槽的下游，因此围堰基槽的爆破开挖与首节钢围堰的水上拼装同步进行，节约了近2个月工期。
2、由于钢围堰制作船厂其下水坡度较大，采用气囊下水时，大直径钢围堰入水后重力矩大于浮力矩，江水易从围堰上口倒灌隔舱，导致围堰难以自浮平衡，安全风险极高。本发明的首节围堰采用水上拼装工艺，利用起重船整体吊装下水，拼装好的首节围堰姿态平稳，安全系数有保证。
附图说明
图1是水上拼装首节钢围堰施工工艺的流程图；
图2是拼装两个小平台的流程图；
图3是水上拼装平台的结构示意图；
图4是水上拼装平台中锚链与锚块的布设示意图；
图5为首节钢围堰的横剖示意图；
图6为图5的A-A剖视图；
图7为环块的结构示意图。
图中，100、一个小平台；110、1#驳船；120、3#驳船；200、另一个小平台；210、2#驳船；220、4#驳船；300、钢平台；400、一个1/3弧段钢围堰；500、另一个1/3弧段钢围堰；600、桥梁；700、锚链；10、首节钢围堰；30、径向分块线；40、弧形内环板；50、弧形外环板；60、加强肋；70、隔仓板；90、斜撑。
具体实施方式
请参阅图1，图1是水上拼装首节钢围堰的施工工艺流程图，本发明的一种水上拼装首节钢围堰施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、在围堰基槽的下游搭设水上拼装平台，水上拼装平台由两个小平台组成，两个小平台之间具有间隙，在两个小平台之间搭设两个钢平台300用于连通该两个小平台；
步骤二、在两个小平台上各自完成1/3弧段钢围堰的安装；
步骤三、剩余的一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定；
步骤四、剩余的另一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的另一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定。
由于本发明的水上拼装平台位于围堰基槽的下游，因此围堰基槽的爆破开挖与首节钢围堰的水上拼装同步进行，节约了近2个月工期。
由于钢围堰制作船厂其下水坡度较大，采用气囊下水时，大直径钢围堰入水后重力矩大于浮力矩，江水易从围堰上口倒灌隔舱，导致围堰难以自浮平衡，安全风险极高。本发明的首节围堰采用水上拼装工艺，利用起重船整体吊装下水，拼装好的首节围堰姿态平稳，安全系数有保证。
实施方式一：
请参阅图1，图1是水上拼装首节钢围堰的施工工艺流程图，本实施方式的水上拼装首节钢围堰施工工艺，包括以下步骤：
步骤一、在围堰基槽的下游搭设水上拼装平台，水上拼装平台由两个小平台组成，两个小平台之间具有间隙，在两个小平台之间搭设两个钢平台300用于连通该两个小平台；
步骤二、在两个小平台上各自完成1/3弧段钢围堰的安装；
步骤三、剩余的一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定；
步骤四、剩余的另一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的另一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定。
本实施方式的首节钢围堰由24个环块拼接而成，每个环块的圆心角为15°；步骤二具体为：8个环块在一个小平台上拼接成一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰，另外8个环块在另一个小平台上拼接成另一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰。步骤三具体为：剩余8个环块中的其中4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的一端。步骤四具体为：另外4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的另一端。
优选剩余8个环块中的其中4个环块拼接施工与另外4个环块拼接施工同步进行。更利于缩短施工周期。
所述环块之间焊接固定。本实施方式采用焊接工艺实现环块之间的固定，具有连接性能好、刚度大、整体性好的优点。
实施方式二：
在实施方式一公开方案的基础上，如图2所示，本实施方式主要描述水上拼装平台的拼装过程。
本实施方式的水上拼装平台由2N艘驳船组成，N≥1；2N艘驳船平均分成两组，每组驳船之间采用缆绳软连接；每组驳船构成一个小平台。
优选N＝2，4艘驳船由1#驳船110、2#驳船210、3#驳船120、4#驳船220组成，1#驳船110和3#驳船120构成一组驳船，2#驳船210和4#驳船220构成一组驳船；
请参阅图2所示拼装两个小平台的流程图，由4艘驳船构成水上拼装平台的方法是：
(1)1#驳船110到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(2)2#驳船210到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(3)3#驳船120到达平台拼接区域，与1#驳船110采用缆绳软连接；
(4)4#驳船220到达平台拼接区域，与2#驳船210采用缆绳软连接；
(5)搭设3#驳船120、4#驳船220之间的两个钢平台300。
其中，1#驳船110、2#驳船210的首端和尾端均通过抛锚固定，1#驳船110和2#驳船210上均具有锚链，与锚链连接的锚抛入水中着地，并使锚啮入土中，锚产生的抓力与水底固结起来，把1#驳船110、2#驳船210系留在预定位置。
优选1#驳船110、2#驳船210、3#驳船120和4#驳船220的长度方向沿着水流方向；所述步骤(1)中抛自带锚锭定位的过程是：在1#驳船110的上游和下游，与首端两个锚块连接的两个锚链、与尾端两个锚块连接的两个锚链均以交叉形与1#驳船110连接；所述步骤(2)中抛自带锚锭定位的过程是：在2#驳船210的上游，与首端两个锚块连接的两个锚链以交叉形与2#驳船210连接；在2#驳船210的下游，与尾端两个锚块连接的两个锚链以八字形与2#驳船210连接。
在2#驳船210的下游，与尾端两个锚块连接的两个锚链700以八字形与2#驳船210连接，锚链700与锚块八字形设置的原因是：水上拼接平台的工艺决定了3#驳船120和4#驳船220需后续驶入，当3#驳船120和4#驳船220驶入时，锚链700与锚块八字形设置可以临时放松八字形中右侧的锚链700，2#驳船210中剩余三个锚链700和锚块通过三点定位2#驳船210。若是2#驳船210的首端和尾端同时采用交叉锚，则尾端两个锚链都要放松，此时2#驳船210只剩下两点定位，工况不利，安全风险高。
一个1/3弧段钢围堰在3#驳船120完成安装，另一个1/3弧段钢围堰在4#驳船220完成安装。1#驳船110和2#驳船210为起重船，3#驳船120和4#驳船220为支垫船。
如图3和图4所示，水上拼接平台由第一组驳船100和第二组驳船200组成，第一组驳船100由1#驳船110和3#驳船120组成，第二组驳船200由2#驳船210和4#驳船220组成。在3#驳船120上拼装一个1/3弧段钢围堰400，在4#驳船220上拼装另一个1/3弧段钢围堰500。在本实施方式中，水上拼接平台组装完成之后，才开始在水上拼接平台上拼装首节钢围堰。水上拼接平台组装的过程是：先把1#驳船110到达指定位置，抛自带锚锭定位；接下来把2#驳船210到达指定位置，抛自带锚锭定位；紧接着把3#驳船120到达平台拼接区域，与1#驳船110采用缆绳软连接；然后4#驳船220到达平台拼接区域，与2#驳船210采用缆绳软连接；最后搭设3#驳船120和4#驳船220之间的两个钢平台300。其中，1#驳船110、2#驳船210的首端和尾端均通过抛锚固定，1#驳船110和2#驳船210上均具有锚链700，与锚链700连接的锚抛入水中着地，并使锚啮入土中，锚产生的抓力与水底固结起来，把1#驳船110、2#驳船210留在预定位置。
由于钢围堰制作船厂其下水坡度较大，采用气囊下水时，大直径钢围堰入水后重力矩大于浮力矩，江水易从围堰上口倒灌隔舱，导致围堰难以自浮平衡，安全风险极高。本发明的首节围堰采用水上拼装工艺，利用起重船整体吊装下水，拼装好的首节围堰姿态平稳，安全系数有保证。
实施方式三：
本实施方式公开了双壁钢围堰的具体结构。双壁钢围堰由首节钢围堰10和第二节至第N节的标准节钢围堰依序竖向拼接而成，N≥2。如图5和图6所示，首节钢围堰10由M个环块绕360°拼接成筒状结构，M≥4，首节钢围堰10在围堰基坑旁侧的施工平台上完成拼装；吊装首节钢围堰10下水并在水上完成第二节的标准节钢围堰拼装；将首节钢围堰10和第二节标准节钢围堰移运至围堰基坑就位之后，才依序拼装其他节标准节钢围堰。标准节钢围堰由X个标准环块绕360°拼接成筒状结构，X≥4；标准环块逐个拼接到首节钢围堰10或低一节标准节钢围堰。优选所有环块焊接固定，环块和标准环块之间也焊接固定。本实施方式采用焊接工艺实现环块、标准环块的固定，具有连接性能好、刚度大、整体性好的优点。
如图7所示，每个环块均包括弧形外环板50、弧形内环板40、若干斜撑90以及至少一个隔仓板70，若干斜撑90和隔仓板70均位于弧形外环板50和弧形内环板40之间；斜撑90的首部与弧形外环板50的内弧面相连时，该斜撑90的尾部必然与弧形内环板40的外弧面相连，反之亦然；上一斜撑90的尾部与下一斜撑90的首部相连；隔仓板70沿环块的高度方向设置，隔仓板70位于两个斜撑90之间。如图7所示，弧形外环板50和弧形内环板40均为双层空心板，双层空心板之间设置若干加强肋60；斜撑90的一端位于弧形外环板50的两个加强肋60之间时，斜撑90的另一端位于弧形内环板40的两个加强肋60之间。
Claims (10)
1.一种水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在围堰基槽的下游搭设水上拼装平台，水上拼装平台由两个小平台组成，两个小平台之间具有间隙，在两个小平台之间搭设两个钢平台用于连通该两个小平台；
步骤二、在两个小平台上各自完成1/3弧段钢围堰的安装；
步骤三、剩余的一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定；
步骤四、剩余的另一个1/6弧段钢围堰吊装在两个1/3弧段钢围堰的另一端，并在悬臂情况下完成两个1/3弧段钢围堰和一个1/6弧段钢围堰的拼装，焊接时两者之间用限位板约束并临时焊接固定。
2.根据权利要求1所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，首节钢围堰由24个环块拼接而成，每个环块的圆心角为15°；
8个环块在一个小平台上拼接成一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰，另外8个环块在另一个小平台上拼接成另一个圆心角为120°的1/3弧段钢围堰；
剩余8个环块中的其中4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的一端，另外4个环块逐一拼接在两个1/3弧段钢围堰的另一端。
3.根据权利要求2所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，剩余8个环块中的其中4个环块拼接施工与另外4个环块拼接施工同步进行。
4.根据权利要求2或3所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，所述环块之间焊接固定。
5.根据权利要求1所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，水上拼装平台由2N艘驳船组成，N≥1；2N艘驳船平均分成两组，每组驳船之间采用缆绳软连接；
每组驳船构成一个小平台。
6.根据权利要求5所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，N＝2，4艘驳船由1#驳船、2#驳船、3#驳船、4#驳船组成，1#驳船和3#驳船构成一组驳船，2#驳船和4#驳船构成一组驳船；
由4艘驳船构成水上拼装平台的方法是：
(1)1#驳船到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(2)2#驳船到达指定位置，抛自带锚锭定位；
(3)3#驳船到达平台拼接区域，与1#驳船采用缆绳软连接；
(4)4#驳船到达平台拼接区域，与2#驳船采用缆绳软连接；
(5)搭设3#驳船、4#驳船之间的两个钢平台。
7.根据权利要求5所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，1#驳船、2#驳船的首端和尾端均通过抛锚固定，1#驳船和2#驳船上均具有锚链，与锚链连接的锚抛入水中着地，并使锚啮入土中，锚产生的抓力与水底固结起来，把1#驳船、2#驳船系留在预定位置。
8.根据权利要求5所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，1#驳船、2#驳船、3#驳船和4#驳船的长度方向沿着水流方向；
步骤(1)中抛自带锚锭定位的过程是：在1#驳船的上游和下游，与首端两个锚块连接的两个锚链、与尾端两个锚块连接的两个锚链均以交叉形与1#驳船连接；
步骤(2)中抛自带锚锭定位的过程是：在2#驳船的上游，与首端两个锚块连接的两个锚链以交叉形与2#驳船连接；
在2#驳船的下游，与尾端两个锚块连接的两个锚链以八字形与2#驳船连接。
9.根据权利要求5所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，一个1/3弧段钢围堰在3#驳船完成安装，另一个1/3弧段钢围堰在4#驳船完成安装。
10.根据权利要求6-9任一项所述的水上拼装首节钢围堰施工工艺，其特征在于，1#驳船和2#驳船为起重船，3#驳船和4#驳船为支垫船。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200414 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |