CN113914366A - 一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，若分层施工箱型进水口结构(1)的施工水域波浪较大，则在分层施工箱型进水口结构(1)施工水域的外围向河床(15)中打设多块钢板桩(9)作为防浪围护结构。本发明不需要建造临时船坞，不需要长距离浮运，极大节省取水口结构的施工与运输措施费、缩短施工工期。

Description

一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法

技术领域

本发明涉及大型引水工程技术领域，具体涉及一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法。

背景技术

大型引水工程位于河床中的箱型取水口结构常位于水下较深位置，一般难以采用干地施工方法，如果采用水下浇筑的方法，则施工质量难以保证。因此，对大型箱式取水口结构，现常用的方法是先在船坞内完成预制，然后采用浮运拖带至精确位置，最后注水沉箱。然而，对于周边没有船坞的引水工程，为预制箱式取水口结构需建造临时船坞，还要为实现进水口浮运疏浚临时航道，导致取水口结构施工和运输的费用大、时间长。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的第一个目的在于提供一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法。本发明不需要建造临时船坞，不需要长距离浮运，极大节省取水口结构的施工与运输措施费、缩短施工工期。

为解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案实现：

一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，其特征在于：所述施工方法包括如下步骤：

S1、在防浪围护结构围合形成的平静水域内向河床中打设多根支撑钢管桩，在每排支撑钢管桩上沿支撑钢管桩的高度方向间隔设置多层支撑梁，所述支撑梁搭设在支撑架上，并通过钢绳与支撑架绑缚固定，支撑梁与支撑架之间可相脱离；

S2、在平静水域内的水域水面上用多个塑料浮箱拼接形成漂浮平台，塑料浮箱的拼接部位避开支撑钢管桩，并使拼接完成后的漂浮平台套在支撑钢管桩的外侧；

S3、在平静水域内漂浮平台的外侧向河床中打设多根维稳钢管桩，并在漂浮平台上浇筑形成分层施工箱型进水口结构的进水口底板以及第一层箱壁结构，第一层箱壁结构在浇筑时预埋吊环；

S4、待第一层箱壁混凝土达到规定龄期后，利用钢索紧缚吊环和钢管桩，维持箱型进水口结构的稳定，利用水泵、水管向第一层箱壁结构内部注水，并缓慢松弛钢索，使箱型进水口结构和漂浮平台缓慢下沉；

S5、当已浇筑完成的部分箱型进水口结构和漂浮平台下沉至进水口底板坐落到第一层支撑梁时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索，之后在第一层箱壁结构上方施工第二层箱壁混凝土，第二层箱壁结构在浇筑时预埋吊环，第二层箱壁结构浇筑完成后，将第一层箱壁结构与钢索之间进行拆除，同时将钢索与第二层箱壁结构的吊环进行连接；

S6、对部分浇筑完成的箱型进水口结构内部通过水管进行抽水，直到箱型进水口结构略有上浮，停止抽水，剪断绑缚在第一层支撑梁和支撑架上的钢绳，并抽除第一层支撑梁；

S7、通过水管对部分浇筑完成的箱型进水口结构进行注水，注水后的箱型进水口结构和漂浮平台继续向水下移动，直至坐落到第二层支撑梁时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索，之后进行第三层箱壁结构的浇筑；

S8、重复步骤S4～S7，直至分层施工箱型进水口结构的箱壁全部浇筑完成；

S9、在分层施工箱型进水口结构的箱壁顶部浇筑施工顶盖。

进一步的：所述箱型取水口结构的施工场地可选择距离进水口沉箱较近的水域，所述分层施工箱型进水口结构的进水口底板、每层的箱壁结构、盖板施工均在水面以上完成。

进一步的：若分层施工箱型进水口结构的施工水域波浪较大，则在分层施工箱型进水口结构施工水域的外围向河床中打设多块钢板桩作为防浪围护结构。

本发明第二个目的在于提供一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：包括底部打设在河床中的进水口分层支撑结构，进水口分层支撑结构上套设漂浮平台，漂浮平台用于施工分层施工箱型进水口结构，分层施工箱型进水口结构内插设水管，水管的另一端连接外部水泵，所述进水口分层支撑结构的外侧设置打设在河床中的维稳结构，维稳结构与分层施工箱型进水口结构相连接。

进一步的：所述进水口分层支撑结构包括并列设置的多排支撑结构，每排支撑结构在两端分别设置一根支撑钢管桩，两根支撑钢管桩之间间隔设置数层可拆的支撑梁，数层支撑梁沿支撑钢管桩的高度方向布置。

进一步的：所述支撑梁为工字钢，每根支撑梁的两端通过支撑架与支撑钢管桩相连接，所述支撑梁与支撑架通过钢绳绑缚固定。

进一步的：所述漂浮平台采用多个塑料浮箱拼接构成，所述漂浮平台的外缘与分层施工箱型进水口结构边界的距离约2～3m。

进一步的：所述分层施工箱型进水口结构的外围设置防浪围护结构，防浪围护结构由多块钢板桩拼接构成，防浪围护结构与分层施工箱型进水口结构的边壁之间的距离为10～15m。

进一步的：所述维稳结构包括打设在河床中的多根维稳钢管桩，维稳钢管桩沿分层施工箱型进水口结构的四周布置，并通过钢索与分层施工箱型进水口结构连接，分层施工箱型进水口结构内预埋吊环，吊环与钢索端部相接。

进一步的：所述分层施工箱型进水口结构包括进水口底板、分层加高的箱壁结构、盖板，相邻两层所述支撑梁之间的高差与每层箱壁结构的高度一致或接近一致。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明不需要建造临时船坞，不需要长距离浮运，极大节省取水口结构的施工与运输措施费、缩短施工工期，具有施工费用低、运输费用低以及建造时间快的优点。本发明不需在船坞中施工，不用建临时船坞或者租用临时船坞，建造时间快；并且，本发明还可以选择距离进水口沉箱位置较近的水域作为施工的场地，省去了从船坞浮运至沉箱位置的费用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的俯视图；

图3是本发明进水口分层支撑结构的侧视图；

图4是本发明进水口分层支撑结构的正视图。

附图标记：1-分层施工箱型进水口结构；2-漂浮平台；3-支撑梁；4-支撑架；5-支撑钢管桩；6-维稳钢管桩；7-钢索；8-吊环；9-钢板桩；10-水管；11-水泵；13-平静水域内的水域水面；15-河床；16-进水口底板；17-分层加高的箱壁结构；18-顶盖。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

如图1至4所示，一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，本施工方法以设置防浪围护结构为例：若分层施工箱型进水口结构1的施工水域波浪较大，则在分层施工箱型进水口结构1施工水域的外围向河床15中打设多块钢板桩9作为防浪围护结构；

S1、在防浪围护结构围合形成的平静水域内向河床15中打设多根支撑钢管桩5，在每排支撑钢管桩5上沿支撑钢管桩5的高度方向间隔设置多层支撑梁3，支撑梁3与支撑架4之间可相脱离；

S2、在平静水域内的水域水面13上用多个塑料浮箱拼接形成漂浮平台2，塑料浮箱的拼接部位避开支撑钢管桩5，并使拼接完成后的漂浮平台2套在支撑钢管桩5的外侧；

S3、在平静水域内漂浮平台2的外侧向河床15中打设多根维稳钢管桩6，并在漂浮平台2上安装模板，分二次浇筑形成分层施工箱型进水口结构1的进水口底板16以及第一层箱壁结构，第一层箱壁结构在浇筑时预埋吊环8，所述进水口底板16的浇筑模板位于漂浮平台2上；

S4、待第一层箱壁结构的混凝土达到规定龄期后，拆除模板，并利用钢索7紧缚吊环8和钢管桩6，维持箱型进水口结构的稳定，利用水泵11、水管10向第一层箱壁结构内部注水，并缓慢松弛钢索7，使箱型进水口结构和漂浮平台2缓慢下沉，移动速率不大于0.6m/h；

S5、当已浇筑完成的部分箱型进水口结构和漂浮平台2下沉至进水口底板16坐落到第一层支撑梁3时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索7，之后在第一层箱壁结构上方安装模板、浇筑第二层箱壁混凝土，第二层箱壁结构在浇筑时预埋吊环8，第二层箱壁结构浇筑完成后，将第一层箱壁结构与钢索7之间进行拆除，同时将钢索7与第二层箱壁结构的吊环8进行连接；

S6、对部分浇筑完成的箱型进水口结构内部通过水管10进行抽水，直到箱型进水口结构略有上浮上升速率不大于0.6m/h，上升高度为0.2m，停止抽水，剪断绑缚在第一层支撑梁3和支撑架4上的钢绳，并抽除第一层支撑梁3；

S7、通过水管10对部分浇筑完成的箱型进水口结构进行注水，注水后的箱型进水口结构和漂浮平台2继续向水下移动，直至坐落到第二层支撑梁3时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索7，之后进行第三层箱壁结构的浇筑；

S8、重复步骤S4～S7，直至分层施工箱型进水口结构1的箱壁全部浇筑完成；

S9：在分层施工箱型进水口结构1的箱壁顶部浇筑施工顶盖18。

相邻两层支撑梁3的距离不大于3m，各层支撑梁3的深度需经过计算确定。计算的原则是：在步骤S4中，第一层箱壁结构内部注注水下沉到第一层支撑梁3时，第一层箱壁结构内水面与第一层箱壁结构的边壁顶部距离不小于0.3m，并且平静水域内的水域水面13与第一层箱壁结构边壁顶部距离不小于0.3m。所述每层箱壁结构的操作要求与上述一致。

所述每层箱壁结构浇筑的总质量(包括模板)不大于部分浇筑完成的箱型进水口结构中水深减去0.5m后水体质量的80％，以保证抽水后箱型进水口结构可以顺利上浮。

所述箱型取水口结构的施工场地还可以选择距离进水口沉箱位置较近的水域作为施工的场地，所述分层施工箱型进水口结构1的进水口底板16、每层的箱壁结构、盖板18施工均在水面以上完成。

本发明还公开了一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，包括底部打设在河床15中的进水口分层支撑结构，进水口分层支撑结构上套设漂浮平台2，漂浮平台2用于施工分层施工箱型进水口结构1，分层施工箱型进水口结构1内插设水管10，水管10的另一端连接外部水泵11，水管10的端部插入防浪围护结构内部的水域内，所述进水口分层支撑结构的外侧设置打设在河床15中的维稳结构，维稳结构与分层施工箱型进水口结构1相连接。

所述漂浮平台2与水管10和外部水泵11协同工作，控制分层施工箱型进水口结构1进行升降。漂浮平台2的浮力需要大于分层施工箱型进水口结构1的进水口底板16、第一层箱壁结构(包含模板重量和施工荷载)的重量；并需要小于分层施工箱型进水口结构1的进水口底板16、第一层箱壁结构以及往第一层箱壁结构内注水水深为h1-0.5m后的重量，h1为第一层箱壁结构高度。

所述进水口分层支撑结构包括并列设置的多排支撑结构，每排支撑结构在两端分别设置一根支撑钢管桩5，两根支撑钢管桩5之间间隔设置数层可拆的支撑梁3，数层支撑梁3沿支撑钢管桩5的高度方向布置。

所述支撑梁3为工字钢，每根支撑梁3的两端通过支撑架4与支撑钢管桩5相连接，所述支撑梁3与支撑架4通过钢绳绑缚固定，首先将各级的支撑架4焊接在支撑钢管桩5上，再将支撑钢管桩5打设在河床15中，支撑钢管桩5嵌入深度应满足承载力要求，最后在水下将各级工字钢固定在支撑架4上，工字钢采用钢绳固定，以便于后期剪断钢绳抽除工字钢。

所述漂浮平台2采用多个塑料浮箱拼接构成，所述漂浮平台2的外缘与分层施工箱型进水口结构1的边界的距离约2～3m。单个浮箱的尺寸为约1m×1m×0.5m，漂浮平台2由一层或数层浮箱构成，漂浮平台2套设在支撑钢管桩5外侧，保证漂浮平台2可以竖直下沉和上浮，但水平移动受限。

所述分层施工箱型进水口结构1的外围设置防浪围护结构，防浪围护结构由多块钢板桩9拼接构成，防浪围护结构与分层施工箱型进水口结构1的边壁之间的距离为10～15m。设置防浪围护结构可防止波浪对施工造成不利影响，防浪围护结构的长边沿顺水流方向布置，短边方向布置成三角形，以减小水流冲击力。在波浪较大的水域，钢板桩9可设置为多层，在平静的水域上，钢板桩9可布置为单层或者取消。

所述维稳结构包括打设在河床15中的多根维稳钢管桩6，维稳钢管桩6沿分层施工箱型进水口结构1的四周布置，并通过钢索7与分层施工箱型进水口结构1连接，分层施工箱型进水口结构1上预埋吊环8，吊环8与钢索7端部相接。维稳结构可防止施工中的分层施工箱型进水口结构1发生倾覆，在钢索7系于维稳钢管桩6的一端设置紧固装置，紧固装置用于调节钢索7的长度和张紧力。

所述分层施工箱型进水口结构1包括进水口底板16、分层加高的箱壁结构17、盖板18，相邻两层所述支撑梁3之间的高差与每层箱壁结构的高度一致或接近一致。在已拼装好、固定好的漂浮平台2上根据进水口底板16的范围立模板、浇筑底板混凝土。如施工所在水域靠近岸边，可采用混凝土泵车泵送混凝土入仓；如施工所在水域距岸边较远，则混凝土泵车可通过浮桥或驳船达到施工水域，之后泵送混凝土入仓。箱壁结构每层的施工高度不大于3m，箱壁结构的施工方式以及混凝土运输与进水口底板16相同。

依据本发明的描述及附图，本领域技术人员很容易制造或使用本发明的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，并且能够产生本发明所记载的积极效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，其特征在于，所述施工方法包括如下步骤：

S1、在防浪围护结构围合形成的平静水域内向河床(15)中打设多根支撑钢管桩(5)，在每排支撑钢管桩(5)上沿支撑钢管桩(5)的高度方向间隔设置多层支撑梁(3)，所述支撑梁(3)搭设在支撑架(4)上，并通过钢绳与支撑架(4)绑缚固定，支撑梁(3)与支撑架(4)之间可相脱离；

S2、在平静水域内的水域水面(13)上用多个塑料浮箱拼接形成漂浮平台(2)，塑料浮箱的拼接部位避开支撑钢管桩(5)，并使拼接完成后的漂浮平台(2)套在支撑钢管桩(5)的外侧；

S3、在平静水域内漂浮平台(2)的外侧向河床(15)中打设多根维稳钢管桩(6)，并在漂浮平台(2)上浇筑形成分层施工箱型进水口结构(1)的进水口底板(16)以及第一层箱壁结构，第一层箱壁结构在浇筑时预埋吊环(8)；

S4、待第一层箱壁混凝土达到规定龄期后，利用钢索(7)紧缚吊环(8)和钢管桩(6)，维持箱型进水口结构的稳定，利用水泵(11)、水管(10)向第一层箱壁结构内部注水，并缓慢松弛钢索(7)，使箱型进水口结构和漂浮平台(2)缓慢下沉；

S5、当已浇筑完成的部分箱型进水口结构和漂浮平台(2)下沉至进水口底板(16)坐落到第一层支撑梁(3)时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索(7)，之后在第一层箱壁结构上方施工第二层箱壁混凝土，第二层箱壁结构在浇筑时预埋吊环(8)，第二层箱壁结构浇筑完成后，将第一层箱壁结构与钢索(7)之间进行拆除，同时将钢索(7)与第二层箱壁结构的吊环(8)进行连接；

S6、对部分浇筑完成的箱型进水口结构内部通过水管(10)进行抽水，直到箱型进水口结构略有上浮，停止抽水，剪断绑缚在第一层支撑梁(3)和支撑架(4)上的钢绳，并抽除第一层支撑梁(3)；

S7、通过水管(10)对部分浇筑完成的箱型进水口结构进行注水，注水后的箱型进水口结构和漂浮平台(2)继续向水下移动，直至坐落到第二层支撑梁(3)时，继续注水使箱内水面上升0.3m后停止注水，并拉紧钢索(7)，之后进行第三层箱壁结构的浇筑；

S8、重复步骤S4～S7，直至分层施工箱型进水口结构(1)的箱壁全部浇筑完成；

S9、在分层施工箱型进水口结构(1)的箱壁顶部浇筑施工顶盖(18)。

2.根据权利要求1所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，其特征在于：所述箱型取水口结构的施工场地可选择距离进水口沉箱较近的水域，所述分层施工箱型进水口结构(1)的进水口底板(16)、每层的箱壁结构、盖板(18)施工均在水面以上完成。

3.根据权利要求1所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工方法，其特征在于：若分层施工箱型进水口结构(1)的施工水域波浪较大，则在分层施工箱型进水口结构(1)施工水域的外围向河床(15)中打设多块钢板桩(9)作为防浪围护结构。

4.一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：包括底部打设在河床(15)中可拆卸的进水口分层支撑结构，进水口分层支撑结构上套设漂浮平台(2)，漂浮平台(2)用于施工分层施工箱型进水口结构(1)，分层施工箱型进水口结构(1)内插设水管(10)，水管(10)的另一端连接外部水泵(11)，所述进水口分层支撑结构的外侧设置打设在河床(15)中的维稳结构，维稳结构与分层施工箱型进水口结构(1)相连接。

5.根据权利要求4所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述进水口分层支撑结构包括并列设置的多排支撑结构，每排支撑结构在两端分别设置一根支撑钢管桩(5)，两根支撑钢管桩(5)之间间隔设置数层可拆的支撑梁(3)，数层支撑梁(3)沿支撑钢管桩(5)的高度方向布置。

6.根据权利要求5所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述支撑梁(3)为工字钢，每根支撑梁(3)的两端通过支撑架(4)与支撑钢管桩(5)相连接，所述支撑梁(3)与支撑架(4)通过钢绳绑缚固定。

7.根据权利要求4所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述漂浮平台(2)采用多个塑料浮箱拼接构成，所述漂浮平台(2)的外缘与分层施工箱型进水口结构边界的距离约2～3m。

8.根据权利要求4所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述分层施工箱型进水口结构(1)的外围设置防浪围护结构，防浪围护结构由多块钢板桩(9)拼接构成，防浪围护结构与分层施工箱型进水口结构(1)的边壁之间的距离为10～15m。

9.根据权利要求4所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述维稳结构包括打设在河床(15)中的多根维稳钢管桩(6)，维稳钢管桩(6)沿分层施工箱型进水口结构(1)的四周布置，并通过钢索(7)与分层施工箱型进水口结构(1)连接，分层施工箱型进水口结构(1)内预埋吊环(8)，吊环(8)与钢索(7)端部相接。

10.根据权利要求5所述的一种箱型取水口结构的水面漂浮施工结构，其特征在于：所述分层施工箱型进水口结构(1)包括进水口底板(16)、分层加高的箱壁结构(17)、盖板(18)，相邻两层所述支撑梁(3)之间的高差与每层箱壁结构的高度一致或接近一致。

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