CN111877345A - 用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置及施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置及其施工方法，属于施工设备领域。该钢管桩定位装置包括定位器主体、操作平台和钢管桩定位梁，定位器主体包括竖向架体、顶部架体和侧部架体。整个定位装置呈左右对称的几字型布局，能够整体挂载在贝雷架上移动。每个侧部架体中具有两条平行且间隔设置的横梁，两条横梁上垂直架设有两条平行且间隔设置的钢管桩定位梁，两条钢管桩定位梁与两条横梁围合成供钢管桩穿过的矩形孔。本发明提供了一种钢管桩定位工具，在前两根钢管桩位置确定后，可以简便地确定后续钢管桩的位置，可以对钢管桩垂直度进行控制，便于现场施工，缩短测量所需时间，以提高现场施工效率，降低钢管桩施工难度。

Description

用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置及施工方法

技术领域

本发明属于施工设备领域，具体涉及一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置及施工方法。

背景技术

在桥梁施工过程中常涉及到钢栈桥施工，钢栈桥由钢管桩、分配梁、贝雷架等部分组成。在钢栈桥施工过程中钢管桩常采用振动锤施工方式，定位较为困难，常见的钢管桩定位方式为使用全站仪等测量仪器，在每根钢管桩打桩前进行测量，耗时久，操作较为繁琐，且由于钢管桩部分桩身位于水下，其垂直度难以测量。

因此，亟需提供一种钢管桩定位工具，在前两根钢管桩位置确定后，可以简便的确定后续钢管桩的位置，同时可以对钢管桩垂直度进行控制，便于现场施工，缩短测量所需时间，以提高现场施工效率，降低钢管桩施工难度。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中水域内钢管桩定位施工困难的缺陷，并提供一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置。

本发明所采用的具体技术方案如下：

一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其包括定位器主体、操作平台和钢管桩定位梁；

所述的定位器主体包括竖向架体、顶部架体和侧部架体；两个竖向架体的顶部分别固定在水平的顶部架体两端，三者围成底部开口的挂架；所述顶部架体的底面设有若干滚轮，所述挂架能通过滚轮支撑在外部贝雷架上滑动；两个竖向架体上分别设有固定螺栓，每条固定螺栓伸入两个竖向架体之间区域的长度可调，用于限制定位器主体与贝雷架之间的相对滑动；

每个竖向架体的底部各自固定有一个向外水平延伸的侧部架体，每个侧部架体上分别设置有操作平台；每个所述侧部架体中具有两条平行且间隔设置的横梁，两条横梁上垂直架设有两条平行且间隔设置的钢管桩定位梁；所述的钢管桩定位梁包括H型钢、紧固螺栓和连接板，H型钢的上翼缘两端均相对于腹板向外突出，且上翼缘的两端分别固定有一块垂直的连接板，H型钢通过连接板与腹板之间的间隙卡合在所述横梁上；每块连接板上以螺纹连接的形式固定有一条紧固螺栓；两条钢管桩定位梁与两条横梁围合成供钢管桩穿过的矩形孔；所述矩形孔四周的梁体上分别固定有减震垫，使钢管桩穿过矩形孔时由四周的减震垫夹紧限位；所述钢管桩定位梁通过紧固螺栓与横梁以可拆卸形式固定。

作为优选，所述的竖向架体上在不同高度处固定有若干横向梯杆，使竖向架体形成供施工人员上下的爬梯。

作为优选，所述的顶部架体上固定有若干用于整体起吊的吊耳。

作为优选，所述的竖向架体上开有通孔，通孔中安装有螺母，所述固定螺栓穿过螺母并构成螺纹连接。

作为优选，所述的操作平台包括围栏、支撑龙骨和支撑板，支撑板平铺于若干支撑龙骨组成的底部框架上，围栏围合式设置于底部框架上；操作平台通过支撑龙骨固定在所述侧部架体的横梁上。

作为优选，所述的连接板上开孔且在孔内安装有螺母，所述的紧固螺栓穿过螺母并构成螺纹配合。

作为优选，所述的定位器主体由H型钢焊接而成。

作为优选，还包括钢垫板，所述钢垫板铺设于贝雷架上，用于为所述滚轮提供滚动支撑平面。

作为优选，所述的减震垫采用橡胶垫，所述的横向梯杆采用圆钢管。

本发明的另一目的在于提供一种利用上述任一方案所述钢管桩定位装置的钢栈桥振动锤施工方法，其步骤如下：

S1：浇筑钢栈桥的岸边承台，并养护成型；

S2：根据钢栈桥设计参数，对最靠近岸边承台的两根钢管桩进行测量定位，并将其打入目标位置的地基中，根据两根钢管桩位置确定分配梁的安装位置；

S3：在已打入地基的两根钢管桩上水平架设安装分配梁；

S4：在岸边承台和分配梁基础上安装钢栈桥的贝雷架；

S5：将贝雷架的中间部分架体悬挑式延伸至超过下一个钢管桩打桩位置；

S6：在贝雷架中间部分的悬挑架体上表面铺设钢垫板，然后将所述钢管桩定位装置整体吊装至贝雷架中间部分的悬挑架体上，使钢管桩定位装置通过滚轮支撑在钢垫板并能沿钢栈桥延伸方向滑动；

S7：调节钢管桩定位装置的位置，使其移动至下一个钢管桩打桩位置，然后拧紧固定螺栓，防止定位装置在使用过程中产生滑动；

S8：将两条钢管桩分别穿过两个侧部架体的两条横梁中间区域，并将两条钢管桩定位梁贴合钢管桩固定安装在两条横梁上，使钢管桩由所述矩形孔四周的减震垫夹紧限位并保持垂直状态；利用振动锤进行钢管桩打桩施工，将两条钢管桩分别打入地基中；

S9：不断重复S5、S7和S8，完成钢栈桥沿程所有钢管桩和贝雷架施工。

本发明相对于现有技术而言，具有以下有益效果：

1)本发明使用简单，在前两根钢管桩位置确定后，可以简便地借助贝雷架定位后续钢管桩的位置，同时还可以对钢管桩垂直度进行控制，便于现场施工，缩短测量所需时间，以提高现场施工效率，降低钢管桩施工难度。

2)本发明的定位装置通过在矩形孔中设有橡胶垫，可以减少打桩过程中产生的噪音及对定位器的碰撞破坏。

3)本发明可以在水面上提供工人操作所需的操作平台及安全围栏，无需借助浮船等工具，提高施工安全性。

4)本发明通过设置爬梯，可以方便的供施工人员上下平台。

5)本发明的定位装置上装有滚轮，便于在贝雷架上移动，便于向前推进施工，不需要借助其他吊装设备进行移动。

6)定位梁的位置可以调整，可适应不用间距的钢管桩施工

附图说明

图1为一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置的结构示意图；

图2为定位器主体的结构示意图；

图3为定位器主体上吊耳、滚轮、固定螺栓的安装位置放大图；

图4为操作平台的结构示意图；

图5为操作平台与侧部架体的连接示意图；

图6为钢管桩定位梁的结构示意图；

图7为钢管桩定位梁在侧部架体上的安装示意图；

图8为横向梯杆在竖向架体上的安装示意图；

图9为钢垫板的结构示意图；

图10为定位器主体与钢垫板的配合示意图；

图11为钢栈桥振动锤施工过程的第一个状态示意图；

图12为钢栈桥振动锤施工过程的第二个状态示意图；

图13为钢栈桥振动锤施工过程的第三个状态示意图；

图14为钢栈桥振动锤施工过程的第四个状态示意图；

图15为钢栈桥振动锤施工过程的第五个状态示意图；

图16为钢栈桥振动锤施工过程的第六个状态示意图；

图17为钢栈桥振动锤施工过程的第七个状态示意图。

图中附图标记为：定位器主体1、操作平台2、钢管桩定位梁3、钢垫板4、岸边承台5、钢管桩6、分配梁7、贝雷架8、竖向架体101、顶部架体102、侧部架体103、吊耳104、滚轮105、固定螺栓106、第一减震垫107、横向梯杆108、围栏201、支撑龙骨202、支撑板203、H型钢301、紧固螺栓302、连接板303、第二减震垫304。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步阐述和说明。本发明中各个实施方式的技术特征在没有相互冲突的前提下，均可进行相应组合。

如图1所示，在本发明的一个较佳实施例中，提供了一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其主要包括定位器主体1、操作平台2和钢管桩定位梁3几个部分。整个定位装置呈左右对称的几字型布局，能够整体挂载在贝雷架上移动。下面对各部分的具体实现形式进行展开描述。

如图2所示，定位器主体1包括两个竖向架体101、一个顶部架体102和两个侧部架体103，定位器主体1是整个定位装置的主体框架，其余部分的结构均安装在该主体框架上。竖向架体101、顶部架体102和侧部架体103均为矩形框架，都由H型钢焊接而成。顶部架体102水平布置，而两个竖向架体101竖向布置，两个竖向架体101的顶部分别固定在水平的顶部架体102两端，三者围成底部开口的挂架。挂架通过底部的开口整体扣在贝雷架上。

参见图3所示，顶部架体102上固定有若干用于整体起吊的吊耳104。顶部架体102的底面设有4个滚轮105，左右两侧分别设置两个，每个滚轮105均能够绕其转动轴自由转动，使得整个挂架能通过滚轮105支撑在外部贝雷架8上滑动。

由于在进行打桩作业时，定位器主体1应当相对于贝雷架8保持不动，因此需要在定位器主体1上设置滑动限位装置。在本实施例中，限位装置可以通过螺栓来实现。参见图3所示，两个竖向架体101上分别设有固定螺栓106，每条固定螺栓106伸入两个竖向架体101之间区域的长度可调，以便于根据施工需要随时限制定位器主体1与贝雷架8之间的相对滑动，当打桩施工结束后又可以解除相对滑动。在本实施例中，竖向架体101上在固定螺栓106的安装位置开有通孔，通孔中安装有螺母，然后将固定螺栓106穿过螺母并构成螺纹连接。由此，通过旋拧固定螺栓106，即可调节固定螺栓106伸入两个竖向架体101之间区域的长度，当需要限位时向内拧入螺栓使其仅仅顶在贝雷架8侧面，当需要解除限位时向外旋出固定螺栓106使其脱离贝雷架8侧面即可。

当然，固定螺栓106也可以不通过螺母进行配合，直接在竖向架体101的钢板上内攻螺纹也同样可以实现相同功能。

另外，每个竖向架体101的底部各自固定有一个侧部架体103，侧部架体103朝向背离定位器主体1中心面的方向向外水平延伸，其与竖向架体101之间可以通过设置若干肋板强化受力。竖向架体101由两条横梁和两条纵梁组成矩形框，每个侧部架体103上分别设置有操作平台2。操作平台2的作用提供施工人员站立和设备放置的场地，以便于施工作业。

如图4所示，在本实施例中，操作平台2包括围栏201、支撑龙骨202和支撑板203，若干支撑龙骨202组成了平台的底部框架，支撑龙骨202可以采用角钢或者方钢。为了便于站立，底部框架上需要平铺一些支撑板203，支撑板203可以采用木板或者钢板，其强度应当满足承载要求。同时，为了满足施工人员的安全防护需求，需要在底部框架上设置围栏201，一般围栏201需要三面围合，另一面作为进出通道。如图5所示，整个操作平台2通过支撑龙骨202焊接固定在侧部架体103的横梁上，同时围栏201侧部也固定在两个侧部架体103的侧边缘上以加强承力。

侧部架体103的作用是对钢管桩6进行定位，防止其在施工过程中偏离垂直状态，该定位功能除了侧部架体103自身外，还需要配合钢管桩定位梁3实现。如图6所示，本实施例中的钢管桩定位梁3包括H型钢301、紧固螺栓302和连接板303，其中H型钢301的上翼缘两端均相对于腹板向外突出一定距离，且上翼缘的两端分别固定有一块垂直的连接板303。H型钢301上的连接板303与腹板之间的间距略大于横梁宽度，因此H型钢301两端均可以通过连接板303与腹板之间的间隙卡合在两条横梁上。每块连接板303上以螺纹连接的形式固定有一条紧固螺栓302。此处紧固螺栓302与连接板303的螺纹配合，可以直接在连接板303上内攻螺纹实现，也可以在连接板303上开孔并安装螺母实现，紧固螺栓302穿过螺母构成螺纹配合，但优选为后者。两块连接板303之间的间距需要与连接板303中的两条横梁间距匹配，使得钢管桩定位梁3能够刚好垂直架设在两条横梁上。

在一优选实施例中，钢管桩定位梁3的加工方法为：将H型钢301端部切除部分钢梁，只留上翼缘，然后在其端部焊接一块钢板，钢板开孔，将螺母放于孔中与钢板焊接，在定位梁位置确定后将螺栓拧入。

参见图7所示，每个侧部架体103中的两条横梁平行且间隔设置，两条钢管桩定位梁3垂直架设在两条横梁上，且两条钢管桩定位梁3同样平行且间隔设置。由此，两条钢管桩定位梁3与两条横梁围合成供钢管桩6穿过的矩形孔。在进行打桩作业时，钢管桩6能够穿过该矩形孔伸入水面下方的地基中，在该矩形孔的限位下保持打桩作业过程中的垂直度。

另外，在本实施例中，矩形孔四周的梁体上分别固定有减震垫，使钢管桩6穿过矩形孔时由四周的减震垫夹紧限位。其中两块第一减震垫107分别贴在两条横梁的内侧，两块第二减震垫304分别贴在两条钢管桩定位梁3的内侧。减震垫可以采用橡胶垫实现，四块橡胶垫在打桩过程中紧贴钢管桩6，控制钢管桩6的垂直度的同时可以避免在打桩过程中钢管桩与定位器主体1碰撞产生噪音或对定位器产生破坏。

本发明采用紧固螺栓302的目的是为了便于钢管桩定位梁3在横梁上可以拆卸。由于矩形孔较小，因此在钢管桩6装入侧部架体103之前，可以预先拆卸两个钢管桩定位梁3，以便于钢管桩6的初步安装。当钢管桩6垂直装入侧部架体103的两条横梁之间且底部支顶于地基上后，即可将两个钢管桩定位梁3安装在两条横梁上，并调整其间距使得四块减震垫能够紧贴钢管桩6的侧壁。

另外，如图8所示，在本实施例中，为了便于施工人员上下，可以在竖向架体101上在不同高度处固定有多条横向梯杆108，将竖向架体101形成供施工人员上下的爬梯。横向梯杆108可以采用施工场地中常见的圆钢管或者方钢管，以焊接形式固定在竖向架体101上。

由于本发明的钢管桩定位装置是通过滚轮在贝雷架8表面滑动的，为了提高滚轮滑动的顺畅性，如图9所示，本发明中还可以在贝雷架8上表面铺设长条形的钢垫板4作为滑动轨道，为滚轮105提供滚动支撑平面，如图10所示。当然假如贝雷架8上表面本身足够平坦，也可以无需设置钢垫板4。

基于上述钢管桩定位装置，本发明还提供了一种钢栈桥振动锤施工方法，其具体步骤如下：

S1：如图11所示，按照钢栈桥的设计参数，预先在岸边用混凝土浇筑钢栈桥的岸边承台5，并按照施工要求养护成型。

S2：然后根据钢栈桥设计参数，对最靠近岸边承台5的两根钢管桩6进行测量定位，并利用振动锤将其打入目标位置的地基中，再根据这两根钢管桩位置确定分配梁3的安装位置。此时，由于钢管柱距离岸边较近，因此其施工较为方便，无需额外特殊设备辅助。

S3：当两根钢管桩6均已打入地基后，即可在两根钢管桩6上水平架设安装分配梁7，如图12所示。

S4：当岸边承台5和分配梁7均施工完毕后，在岸边承台5和分配梁7基础上按照设计参数安装钢栈桥的全尺寸贝雷架8，如图13所示。此时，贝雷架8仅略微超过分配梁7。

S5：然后，将贝雷架8的中间部分架体悬挑式延伸至超过下一个钢管桩6打桩位置，如图14所示。此时，贝雷架8仅有中间部分架体是悬挑式延伸的，两侧的架体均不作延伸，以提供钢管桩定位装置的安装空间。

S6：如图15所示，在贝雷架8中间部分的悬挑架体上表面铺设两条钢垫板4，然后将图1所示的钢管桩定位装置整体吊装至贝雷架8中间部分的悬挑架体上，使钢管桩定位装置通过滚轮105支撑在钢垫板4并能沿钢栈桥延伸方向滑动。

S7：通过推动调节钢管桩定位装置调节其位置，使其两个侧部架体103均移动至下一个钢管桩6打桩位置；到达下一钢管桩位置时，拧紧固定螺栓106，防止定位装置在使用过程中产生滑动，提高钢管桩定位精度。下一个钢管桩6打桩位置可以根据已经打入地基的钢管桩6进行确定，根据两排钢管桩6之间的间距在中间部分延伸的贝雷架8上进行相应的测量和定位即可，由此大大方便了测距定位操作。

S8：用外部起吊设备将两条钢管桩6吊起，分别穿过两个侧部架体103的两条横梁中间区域，垂直下放至地基上，然后将两条钢管桩定位梁3贴合钢管桩6，拧紧紧固螺栓302使其端部仅仅制定在两条横梁上实现钢管桩定位梁3的临时固定。由此，钢管桩6由矩形孔四周的减震垫夹紧限位并保持垂直状态，如图15所示。再利用振动锤进行钢管桩6打桩施工，将两条钢管桩6分别打入地基中，由此保证其打桩过程中的垂直度。

S9：如图16所示，不断重复S5、S7和S8，即可对每一排钢管桩6进行打桩施工。最终完成钢栈桥沿程所有钢管桩6和贝雷架施工，如图17所示。

需注意，每次在打完钢管桩6后，再次延伸贝雷架8中间部分架体之前，需要对前一段贝雷架8两侧部分架体进行补全施工。

以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，然其并非用以限制本发明。有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，包括定位器主体(1)、操作平台(2)和钢管桩定位梁(3)；

所述的定位器主体(1)包括竖向架体(101)、顶部架体(102)和侧部架体(103)；两个竖向架体(101)的顶部分别固定在水平的顶部架体(102)两端，三者围成底部开口的挂架；所述顶部架体(102)的底面设有若干滚轮(105)，所述挂架能通过滚轮(105)支撑在外部贝雷架(8)上滑动；两个竖向架体(101)上分别设有固定螺栓(106)，每条固定螺栓(106)伸入两个竖向架体(101)之间区域的长度可调，用于限制定位器主体(1)与贝雷架(8)之间的相对滑动；

每个竖向架体(101)的底部各自固定有一个向外水平延伸的侧部架体(103)，每个侧部架体(103)上分别设置有操作平台(2)；每个所述侧部架体(103)中具有两条平行且间隔设置的横梁，两条横梁上垂直架设有两条平行且间隔设置的钢管桩定位梁(3)；所述的钢管桩定位梁(3)包括H型钢(301)、紧固螺栓(302)和连接板(303)，H型钢(301)的上翼缘两端均相对于腹板向外突出，且上翼缘的两端分别固定有一块垂直的连接板(303)，H型钢(301)通过连接板(303)与腹板之间的间隙卡合在所述横梁上；每块连接板(303)上以螺纹连接的形式固定有一条紧固螺栓(302)；两条钢管桩定位梁(3)与两条横梁围合成供钢管桩(6)穿过的矩形孔；所述矩形孔四周的梁体上分别固定有减震垫，使钢管桩(6)穿过矩形孔时由四周的减震垫夹紧限位；所述钢管桩定位梁(3)通过紧固螺栓(302)与横梁以可拆卸形式固定。

2.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的竖向架体(101)上在不同高度处固定有若干横向梯杆(108)，使竖向架体(101)形成供施工人员上下的爬梯。

3.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的顶部架体(102)上固定有若干用于整体起吊的吊耳(104)。

4.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的竖向架体(101)上开有通孔，通孔中安装有螺母，所述固定螺栓(106)穿过螺母并构成螺纹连接。

5.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的操作平台(2)包括围栏(201)、支撑龙骨(202)和支撑板(203)，支撑板(203)平铺于若干支撑龙骨(202)组成的底部框架上，围栏(201)围合式设置于底部框架上；操作平台(2)通过支撑龙骨(202)固定在所述侧部架体(103)的横梁上。

6.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的连接板(303)上开孔且在孔内安装有螺母，所述的紧固螺栓(302)穿过螺母并构成螺纹配合。

7.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的定位器主体(1)由H型钢焊接而成。

8.如权利要求1所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，还包括钢垫板(4)，所述钢垫板(4)铺设于贝雷架(8)上，用于为所述滚轮(105)提供滚动支撑平面。

9.如权利要求2所述的用于水域内钢栈桥施工的钢管桩定位装置，其特征在于，所述的减震垫采用橡胶垫，所述的横向梯杆(108)采用圆钢管。

10.如权利要求1～9任一所述钢管桩定位装置的钢栈桥振动锤施工方法，其特征在于，步骤如下：

S1：浇筑钢栈桥的岸边承台(5)，并养护成型；

S2：根据钢栈桥设计参数，对最靠近岸边承台(5)的两根钢管桩(6)进行测量定位，并将其打入目标位置的地基中，根据两根钢管桩(6)位置确定分配梁(7)的安装位置；

S3：在已打入地基的两根钢管桩(6)上水平架设安装分配梁(7)；

S4：在岸边承台(5)和分配梁(7)基础上安装钢栈桥的贝雷架(8)；

S5：将贝雷架(8)的中间部分架体悬挑式延伸至超过下一个钢管桩(6)打桩位置；

S6：在贝雷架(8)中间部分的悬挑架体上表面铺设钢垫板(4)，然后将所述钢管桩定位装置整体吊装至贝雷架(8)中间部分的悬挑架体上，使钢管桩定位装置通过滚轮(105)支撑在钢垫板(4)并能沿钢栈桥延伸方向滑动；

S7：调节钢管桩定位装置的位置，使其移动至下一个钢管桩(6)打桩位置，然后拧紧固定螺栓(106)，防止定位装置在使用过程中产生滑动；

S8：将两条钢管桩(6)分别穿过两个侧部架体(103)的两条横梁中间区域，并将两条钢管桩定位梁(3)贴合钢管桩(6)固定安装在两条横梁上，使钢管桩(6)由所述矩形孔四周的减震垫夹紧限位并保持垂直状态；利用振动锤进行钢管桩(6)打桩施工，将两条钢管桩(6)分别打入地基中；

S9：不断重复S5、S7和S8，完成钢栈桥沿程所有钢管桩(6)和贝雷架施工。

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