CN113428769B - 海上大型预制墩台一体化吊装调位系统及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海上大型预制墩台一体化吊装调位系统及工艺，包括：吊具系统，包括上部吊具、吊具主梁、吊索和连接底座；所述吊具主梁连接于上部吊具的下方，所述吊具主梁上固定有若干吊索，吊索的下方固定有连接底座；调位系统，包括连接钢丝绳、调位底座、三向调位千斤顶和导向装置；所述导向装置固定于调位底座的底部，所述导向装置由内层和外层构成，所述内层和外层之间形成卡口，所述三向调位千斤顶固定于调位底座上，所述调位底座通过钢丝绳与吊具主梁连接；抱墩装置，用于锁定预制件、吊具主梁、海上对应桩基三者之间的位置。本发明能够广泛使用在各类预制件精确安装调位施工。

Description

海上大型预制墩台一体化吊装调位系统及工艺

技术领域

本发明涉及桥梁施工设备领域。更具体地说，本发明涉及一种海上大型预制墩台一体化吊装调位系统及工艺。

背景技术

在海上桥梁施工中，海上构件采用预制安装的装配化施工工艺，能够克服材料、环境、交通等不利影响，被广泛使用。而由于预制件结构的设计不同，安装精度要求高，对预制件安装的临时结构、工艺、受力稳定及安全都有一定的要求，以满足安全施工的要求。

传统的预制件施工工艺，往往将预制件吊装及调位分开考虑，吊具和调位系统分开设计，安装时分别安装，需要海上起重设备多次施工。调位系统的设计安装需在支撑体系以内，避免干涉，结构较为复杂，且多点安装相对高度一致性要求高。预制件安装体系转换受力不明确，调位过程和精度难以控制，特别是高度方向采用垫板调整精度与垫板厚度有关。

发明内容

本发明的目的是提供一种海上大型预制墩台一体化吊装调位工艺，使大型预制件安装工艺简单、结构安全可靠、安装精度和工效高，能够广泛使用在各类预制件精确安装调位施工。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种海上大型预制墩台一体化吊装调位系统，包括：

吊具系统，包括上部吊具、吊具主梁、吊索和连接底座；所述吊具主梁连接于上部吊具的下方，所述吊具主梁上固定有若干吊索，吊索的下方固定有连接底座；

调位系统，包括连接钢丝绳、调位底座、三向调位千斤顶和导向装置；所述导向装置固定于调位底座的底部，所述导向装置由内层和外层构成，所述内层和外层之间形成卡口，所述三向调位千斤顶固定于调位底座上，所述调位底座通过钢丝绳与吊具主梁连接；

抱墩装置，用于锁定预制件、吊具主梁、海上对应桩基三者之间的位置；

其中，至少于所述吊具主梁下方的四角处各设置一组调位系统。

优选的是，所述抱墩装置包括下层锁定件和上层锁定件，所述下层锁定件用于将预制件与海上桩基锁定，所述上层锁定件用于将吊具主梁与预制件锁定。

优选的是，所述下层锁定件包括：

第一支座，其一侧间隔设置有至少2个第一钢筒，所述第一钢筒通过连接件可水平转动的固定于第一支座上；

第二支座，其相对第一钢筒的一侧设置有至少2个第二钢筒，所述第一钢筒与所述第二钢筒一一对应，所述第二钢筒通过连接件可水平转动的固定于第二支座上，所述第二钢筒的内径等于或略大于所述第一钢筒的外径，所述第一钢筒插入所述第二钢筒；

限位件，当第一钢筒和第二钢筒的相对位置确定，通过所述限位件对所述第一钢筒和第二钢筒锁定；

一个或多个挂钩，所述挂钩设置于第二支座上；

吊梁，其设置于第二钢筒上；

至少一对撑杆，所述撑杆的两端分别与第一支座和第二支座可水平转动的连接，所述撑杆为可伸缩的结构。

优选的是，所述撑杆由一对丝杆和两端具有反向内螺纹的套筒构成，一对丝杆与套筒的两端螺纹连接。

优选的是，所述上层锁定件为可伸缩的螺杆。

本发明还提供了一种利用所述的系统进行海上大型预制墩台吊装调位工艺，包括以下步骤：

步骤一、将需要与导向装置对接的海上桩基进行钢管接长；

步骤二、通过吊具系统的连接底座将预制件固定，调位系统通过连接钢丝绳软连接在吊具系统下方一同吊装，将预制件吊装至预定位置，下放预制件，使钢管进入预制件预埋孔内；

步骤三、继续下放，使导向装置内层进入钢管内，外层位于钢管外，通过导向装置卡口将调位系统固定于钢管上，上部吊具继续下放预制件至设定位置，且吊具主梁未接触三向调位千斤顶，通过三向调位千斤顶顶升吊具主梁受力，使全部荷载转换至所有调位系统的三向调位千斤顶后，拆除上部吊具；

步骤四、通过所有调位系统的三向调位千斤顶对预制件调位至设定位置，通过抱墩装置将预制件与海上对应桩基锁定。

优选的是，还包括步骤五、施工止水砂浆、对预制件围堰内部进行止水；

步骤六、先施工未接长钢管桩基对应的预制件预留孔；

步骤七、拆除剩余吊具系统、调位系统、抱墩装置和钢管，施工剩余预制件预留孔。

本发明至少包括以下有益效果：采用一体化吊装及调位工艺，能够减少现场起重施工次数，结构简单，对海上支撑桩基结构高程控制要求低，受力明确可控，安装精度极高，同时可以卸载完毕后即进行调位，提高施工效率。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1是本发明海上大型预制墩台一体化吊装调位系统总体视图；

图2是本发明海上大型预制墩台一体化吊装调位系统侧视图；

图3是本发明吊具系统主视图；

图4是本发明吊具系统侧视图；

图5是本发明海上大型预制墩台一体化吊装调位工艺中调位系统设置的俯视图；

图6是本发明调位系统的结构示意图；

图7是本发明调位底座上钢丝绳的设置示意图；

图8是本发明上层锁定件安装位置主视图；

图9是本发明上层锁定件安装位置俯视图；

图10是本发明预制件与钢管之间安装三组下层锁定件的俯视图；

图11是本发明下层锁定件的侧视图。

附图标记说明：1上部吊具，2吊具主梁，3钢吊索，4连接底座，5转置接头，6螺杆，7预制件，8钢管，9钢丝绳，10调位底座，11三向调位千斤顶，12导向装置，13内层，14外层，15机械锁，16第一支座，17第一钢筒，18第二支座，19第二钢筒，20撑杆，21挂钩，22吊梁。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明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。

在本发明的描述中，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附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

如图1～11所示，本发明提供一种海上大型预制墩台一体化吊装调位系统，包括：

如图3～4所示，吊具系统，包括上部吊具1、吊具主梁2、钢吊索3和连接底座4；所述吊具主梁2通过转置接头5连接于上部吊具1的下方，所述吊具主梁2上固定有若干钢吊索3，钢吊索3的下方固定有连接底座4，所述连接底座4用于固定预制件7，吊具主梁2为吊装及调位的主要承力结构。上部吊具1与起重船连接。

如图6所示，调位系统，包括连接钢丝绳9、调位底座10、三向调位千斤顶11和导向装置12；所述导向装置12固定于调位底座10的底部，所述导向装置12由内层13和外层14构成，所述内层13和外层14之间形成卡口，所述三向调位千斤顶11固定于调位底座10上，优选的是，三向千斤顶上带位移传感器，实现精准调位，特别是竖向锁定精度能实现毫米级，三向调位千斤顶11采用吊具系统上固定的小型发电机供电。所述调位底座10通过钢丝绳9与吊具主梁2连接，在本实施例中一个调位底座10通过四根钢丝绳9与吊具主梁2连接，如图7所示，保证整体的平稳，并能够柔性适应钢筒的位置误差；当吊具主梁2落梁于三向调位千斤顶11后，三向调位千斤顶11可以调节吊具主梁2上、下、左、右、前、后的方向。所述三向调位千斤顶11上设置有机械锁15，用于吊具主梁2精确调位后防止位置变化。调位时，吊具主梁2底部落于调位系统上受力，此时可拆除上部吊具1，用于下一个预制件7的吊装。上部吊具1可对应多个吊具系统中其余吊具结构，以实现多件同步安装需求。

抱墩装置，用于锁定预制件7、吊具主梁2、海上对应桩基三者之间的位置；

其中，至少于所述吊具主梁2下方的四角处各设置一组调位系统，且四角的调位系统之间的距离设置为与位于海上四角处的桩基间的距离对应，以使导向装置12卡口将对应桩基的钢管8的顶部卡住。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述抱墩装置包括下层锁定件和上层锁定件，所述下层锁定件用于将预制件7与海上桩基锁定，所述上层锁定件用于将吊具主梁2与预制件7锁定。在本实施例中预制件7下部为承台，预制件7上层为主梁，下层锁定件将承台与海上桩基锁定，上层锁定件将预制件7主梁与吊具主梁2锁定。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：如图10～11所示，所述下层锁定件包括：

第一支座16，其一侧间隔设置有至少2个第一钢筒17，所述第一钢筒17通过连接件可水平转动的固定于第一支座16上；

第二支座18，其相对第一钢筒17的一侧设置有至少2个第二钢筒19，所述第一钢筒17与所述第二钢筒19一一对应，所述第二钢筒19通过连接件可水平转动的固定于第二支座18上，所述第二钢筒19的内径等于或略大于所述第一钢筒17的外径，所述第一钢筒17插入所述第二钢筒19，连接件可以是螺栓或者销轴，但不限于这两种形式；

限位件，当第一钢筒17和第二钢筒19的相对位置确定，通过所述限位件对所述第一钢筒17和第二钢筒19锁定；在本实施例中限位件是螺栓，通过在第一钢筒17和第二钢筒19上开槽连接螺栓限位，但不限于这种形式。

一个或多个挂钩21，所述挂钩21设置于第二支座18上；通过挂钩21将第二支座18挂设于预制件711上。

吊梁22，其设置于第二钢筒19上，第二钢筒19上焊接吊耳，通过吊耳将吊梁22连接于第二钢筒19上，吊梁22的两端放置于预制件7上，用于悬吊第一支座16和第二支座18，设置吊梁22具有防止倾覆的承重支撑作用；

至少一对撑杆20，所述撑杆20的两端分别与第一支座16和第二支座18可水平转动的连接，所述撑杆20为可伸缩的结构。

在本实施例中第一支座16的侧面设置为与钢管8的壁面贴合，第二支座18的侧面设置为与预制件7的壁面贴合，当墩台和钢管8桩偏位时，通过转动第一钢筒17、第二钢筒19和撑杆20，以适应墩台与钢管8桩相对位置变化，实现精确的抱紧。下层锁定件避免了采用千斤顶锁定的海中通电需求和预留孔封底止水施工时的干涉影响。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：所述撑杆20由一对丝杆和两端具有反向内螺纹的套筒构成，一对丝杆与套筒的两端螺纹连接，可通过旋转内部带有螺纹的套筒实现丝杆的伸长和缩短。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：如图8～9所示，所述上层锁定件为可伸缩的螺杆6，螺杆6抵在吊具主梁2和预制件7之间，保证预制件7和吊具主梁2之间相对固定。

在本实施例中，通过在预制件7上方设置连接预制件7的吊具系统，吊具主梁2下方采用柔性钢丝绳9连接4个三向调位系统，调位系统位置分别对应已施工桩基的钢护筒，在吊具主梁2四面设置上层锁定件，在桩基和预制件7预留孔设置下层锁定件，在调位底座10上设置导向装置12。通吊具系统实现预制件7吊装的需要。通过柔性钢丝绳9，将吊住主梁和调位系统连接，进行同步吊装，同时柔性连接能够适应调位系统安装时，底部装置位置误差的影响。通过导向装置12，将调位系统安装在桩基上方的接长钢筒上，用于承重。通过4个三向调位千斤顶11竖向油缸主动承载，实现受力转换并受力一致。通过4个调位系统的动作，实现毫米级精确调位。通过机械锁15将调位系统位置固定。通过抱墩装置，实现双层抱墩，固定吊具主梁2、墩台和预制件7之间的相对位置。

本申请利用所述的系统进行海上大型预制墩台吊装调位工艺，包括以下步骤：

步骤一、将需要与导向装置12对接的海上桩基进行钢管8接长；

步骤二、通过吊具系统的连接底座4将预制件7固定，调位系统通过连接钢丝绳9软连接在吊具系统下方一同吊装，通过起重船和吊具系统将预制件7吊装至预定位置，起重船精确定位，控制要求100mm以内，缓慢下放预制件7，使钢管8进入预制件7预埋孔内；

步骤三、继续缓慢下放，使导向装置12内层13进入钢管8内，外层14位于钢管8外，通过导向装置12卡口将调位系统固定于钢管8上，上部吊具1继续下放预制件7至设定位置，且吊具主梁2未接触三向调位千斤顶11，通过三向调位千斤顶11顶升吊具主梁2受力，使全部荷载转换至所有调位系统的三向调位千斤顶11后，拆除上部吊具1，用于下一个预制件7的吊装。上部吊具1可对应多个吊具系统中其余吊具结构，以实现多件同步安装需求。通过调位系统，进行吊装体系受力转换，将荷载安全平稳的支撑在桩基上。此时，能够保证4个支撑受力一致，同时对4个钢筒顶面的一致性标高控制要求低，前期钢筒处理方便、受力转换安全可靠。

步骤四、通过所有调位系统的三向调位千斤顶11对预制件7调位至设定位置，在本实施例中，采用4台1000t三向调位千斤顶11精确调整预制件7墩台位置，三向调位千斤顶11调整完毕后，锁定千斤顶竖向、横向和纵向的位置。通过抱墩装置将预制件7与海上对应桩基锁定，确保吊具主梁2、预制件7、海上桩基3者相对位置不再变化。

本技术方案还可以包括以下技术细节，以更好地实现技术效果：还包括步骤五、施工止水砂浆、对预制件7围堰内部进行止水；

步骤六、先施工未接长钢管8桩基对应的预制件7预留孔；

步骤七、拆除剩余吊具系统、调位系统、抱墩装置和钢管8，施工剩余预制件7预留孔。

本发明的工艺可适应大型预制件7的吊装及调位，尤其是荷载大，单点受力大，同步受力要求及精度要求高时，通过本工艺方式可实现大型预制件7的精确就位，施工效率高，多点受力均匀安全性高，钢筒安装精度要求低，海上作业占用设备、人员和临时工程投入量少。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实施例。

Claims (5)

1.一种海上大型预制墩台一体化吊装调位系统，其特征在于，包括：

吊具系统，包括上部吊具、吊具主梁、钢吊索和连接底座；所述吊具主梁连接于上部吊具的下方，所述吊具主梁上固定有若干钢吊索，钢吊索的下方固定有连接底座；

调位系统，包括连接钢丝绳、调位底座、三向调位千斤顶和导向装置；所述导向装置固定于调位底座的底部，所述导向装置由内层和外层构成，所述内层和外层之间形成卡口，所述三向调位千斤顶固定于调位底座上，所述调位底座通过钢丝绳与吊具主梁连接；

抱墩装置，用于锁定预制件、吊具主梁、海上对应桩基三者之间的位置；

其中，至少于所述吊具主梁下方的四角处各设置一组调位系统；

所述抱墩装置包括下层锁定件和上层锁定件，所述下层锁定件用于将预制件与海上桩基锁定，所述上层锁定件用于将吊具主梁与预制件锁定；

所述下层锁定件包括：

第一支座，其一侧间隔设置有至少2个第一钢筒，所述第一钢筒通过连接件可水平转动的固定于第一支座上；

第二支座，其相对第一钢筒的一侧设置有至少2个第二钢筒，所述第一钢筒与所述第二钢筒一一对应，所述第二钢筒通过连接件可水平转动的固定于第二支座上，所述第二钢筒的内径等于或略大于所述第一钢筒的外径，所述第一钢筒插入所述第二钢筒；

限位件，当第一钢筒和第二钢筒的相对位置确定，通过所述限位件对所述第一钢筒和第二钢筒锁定；

一个或多个挂钩，所述挂钩设置于第二支座上；

吊梁，其设置于第二钢筒上；

至少一对撑杆，所述撑杆的两端分别与第一支座和第二支座可水平转动的连接，所述撑杆为可伸缩的结构。

2.如权利要求1所述的海上大型预制墩台一体化吊装调位系统，其特征在于，所述撑杆由一对丝杆和两端具有反向内螺纹的套筒构成，一对丝杆与套筒的两端螺纹连接。

3.如权利要求1所述的海上大型预制墩台一体化吊装调位系统，其特征在于，所述上层锁定件为可伸缩的螺杆。

4.一种利用权利要求1～3任一所述的系统进行海上大型预制墩台吊装调位工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、将需要与导向装置对接的海上桩基进行钢管接长；

步骤二、通过吊具系统的连接底座将预制件固定，调位系统通过连接钢丝绳软连接在吊具系统下方一同吊装，将预制件吊装至预定位置，下放预制件，使钢管进入预制件预埋孔内；

步骤三、继续下放，使导向装置内层进入钢管内，外层位于钢管外，通过导向装置卡口将调位系统固定于钢管上，上部吊具继续下放预制件至设定位置，且吊具主梁未接触三向调位千斤顶，通过三向调位千斤顶顶升吊具主梁受力，使全部荷载转换至所有调位系统的三向调位千斤顶后，拆除上部吊具；

步骤四、通过所有调位系统的三向调位千斤顶对预制件调位至设定位置，通过抱墩装置将预制件与海上对应桩基锁定。

5.如权利要求4所述的海上大型预制墩台一体化吊装调位工艺，其特征在于，还包括步骤五、施工止水砂浆、对预制件围堰内部进行止水；

步骤六、先施工未接长钢管桩基对应的预制件预留孔；

步骤七、拆除剩余吊具系统、调位系统、抱墩装置和钢管，施工剩余预制件预留孔。