CN114215084A - 水流调节装置、钢围堰隔舱装置及钢围堰定位桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明水流调节装置、钢围堰隔舱装置及钢围堰定位桩施工方法，属于桥梁施工领域，目的是降低水流对钢围堰隔舱的影响。水流调节装置，包括左调节竖板和右调节竖板，左调节竖板的内端与右调节竖板的内端铰接，左调节竖板与右调节竖板包围形成缓流区；在左调节竖板和右调节竖板之间设置有用于支撑水流方向调节板的支撑装置以及调节并锁定水流调节夹角的限位装置。钢围堰隔舱装置，包括钢围堰隔舱，在钢围堰隔舱的上游安装有上述水流调节装置；所述钢围堰隔舱对中水流调节装置的内侧。钢围堰隔舱位于左调节竖板与右调节竖板包围形成缓流区，缓流区水流动小，在该区域内施工不受急流影响，能保证整个施工的精确性和安全性。

Description

水流调节装置、钢围堰隔舱装置及钢围堰定位桩施工方法

技术领域

本发明属于桥梁施工领域，具体的是水流调节装置、钢围堰隔舱装置及钢围堰定位桩施工方法。

背景技术

江河急流流域大桥施工一直制约着桥梁的建设速度，钢围堰的下放精度是直接影响桩基、墩柱建设的关键步骤，钢围堰的下放精度需要定位桩来控制，而传统的定位桩施工，往往受到水流影响而出现偏移、倾覆等，且急流条件下，钢围堰下放至河床底后无锁紧措施，导致施工难度增加。

如申请号为CN2018113512186，名称为钢围堰定位桩精确施工方法的专利申请，其将钢护筒打入河床，钢护筒内形成定位桩施工区域，再将定位桩从施工区域内打入河床。虽然钢护筒起隔水作用，定位桩施工区域内水是静止的，使得定位桩打入过程中不受水流影响，定位桩施工精确从而使得钢围堰的下放精确，但是，钢护筒是直接作用在河床底且受水流影响，倘若水流湍急，钢护筒会发生移动甚至偏斜，引起定位桩位置发生变化，最后导致钢围堰位置先精确后偏移现象，影响着上部结构施工，情况严重时还会影响桥梁的安全，为后期校正增加施工难度和施工成本，制约施工进度，同时外观也不美观。

发明内容

本发明的目的是为了解决目前钢围堰定位桩施工受水流影响的问题，提供一种水流调节装置，降低水流对钢围堰隔舱的影响。

本发明采用的技术方案是：水流调节装置，包括水流方向调节板；所述水流方向调节板呈人字型，包括左调节竖板和右调节竖板，左调节竖板的内端与右调节竖板的内端铰接，左调节竖板与右调节竖板之间的夹角为水流调节夹角，左调节竖板与右调节竖板包围形成缓流区；

在左调节竖板和右调节竖板之间设置有用于支撑水流方向调节板的支撑装置以及调节并锁定水流调节夹角的限位装置。

进一步的，所述支撑装置包括左半幅支架和右半副支架；左半幅支架和右半副支架关于水流调节夹角的平分线对称设置；所述左半幅支架位于左调节竖板外侧；所述右半副支架位于右调节竖板外侧；

所述左半幅支架为桁架结构，包括沿着左调节竖板横向布置的多根桁架结构的立柱，相邻立柱之间通过支撑杆系连成一体；

所述右半副支架为桁架结构，包括沿着右调节竖板横向布置的多根桁架结构的立柱，相邻立柱之间通过支撑杆系连成一体。

进一步的，在左半幅支架的顶端与右半副支架的顶端之间设置有弧形轨道，所述弧形轨道的圆心位于左调节竖板与右调节竖板的铰接中心线上；

在左调节竖板的顶部固定连接有左支撑梁，左支撑梁的底部设置有滑轮，所述左支撑梁位于左半幅支架顶部，且其底部的滑轮与弧形轨道沿弧形轨道延伸方向活动配合连接；

在右调节竖板的顶部固定连接有右支撑梁，右支撑梁的底部设置有滑轮，所述右支撑梁位于右半副支架顶部，且其底部的滑轮与弧形轨道沿弧形轨道延伸方向活动配合连接。

进一步的，所述左半幅支架经左支撑梁悬挂于支撑装置；所述右半副支架经右支撑梁悬挂于支撑装置；

所述限位装置设置于左调节竖板与右调节竖板之间，将右调节竖板锁定于右半副支架，将左调节竖板锁定于左半幅支架。

进一步的，所述限位装置包括可伸缩的横向伸缩装置；所述横向伸缩装置为桁架，横向伸缩装置水平设置于左调节竖板与右调节竖板的包围区域内，所述横向伸缩装置沿其伸缩方向的一端与左调节竖板相连接，另一端与右调节竖板；并设置有与横向伸缩装置相连接的驱动横向伸缩装置伸缩并锁定横向伸缩装置长度的液压伸缩杆。

进一步的，在左调节竖板的内侧壁设置有沿其横向延伸的卡槽；

在横向伸缩装置的两端连接有钢楔子，所述钢楔子插接于卡槽内，并沿卡槽延伸方向与卡槽可动配合。

进一步的，在卡槽内设置有沿卡槽延伸方向设置的齿条，在钢楔子上安装有齿轮，所述齿轮与齿条啮合。

进一步的，在水流方向调节板的外侧设置有水流感应装置，所述水流感应装置对中水流方向调节板的铰接处；

所述水流感应装置包括储水器，在储水器上设置有进水口和将储水器内的水排出的出口水；在进水口设置有检测进入储水器水流速度的水流速度感应器；

水流速度感应器采集水流速度信息，并将水流速度信息传递给控制中心，控制中心指令液压伸缩杆伸缩。

钢围堰隔舱装置，包括钢围堰隔舱，在钢围堰隔舱的上游安装水流调节装置；所述钢围堰隔舱对中水流调节装置的内侧。

钢围堰定位桩施工方法，将钢围堰隔舱安装就位，并施工圆形钢护筒；将水流调节装置安装到钢围堰隔舱的上游位置；施工定位桩。

本发明的有益效果是：本发明公开的水流调节装置，左调节竖板和右调节竖板起到调节水流方向的作用，当水流方向调节板安装到水域后，水顺着左调节竖板和右调节竖板流，左调节竖板与右调节竖板包围形成缓流区，缓流区水流动小，在该区域内施工不受急流影响，能保证整个施工的精确性和安全性。

将水流调节装置安装于钢围堰隔舱的上游构成钢围堰隔舱装置，减小了水流对钢围堰隔舱的影响，实现了在急流条件下钢围堰定位桩精确施工以及定位桩施工前后均不受水流影响的目的，保证整个施工的精确性和安全性。

附图说明

图1为水流调节装置俯视；

图2为左半幅支架/右半副支架主视图；

图3为钢楔子与左调节竖板配合俯视图；

图4为图3的A向视图；

图5为钢围堰隔舱装置俯视图。

图中，水流方向调节板1、左调节竖板1A、右调节竖板1B、水流调节夹角A、缓流区1C、卡槽1D、齿条1E、支撑装置2、左半幅支架2A、右半副支架2B、弧形轨道2C、左支撑梁2D、右支撑梁2E、滑轮2F、支撑杆系2A1、立柱2A2、限位装置3、横向伸缩装置3A、液压伸缩杆3B、钢楔子3C、齿轮3D、水流感应装置4、储水器4A、进水口4A1、出口水4A2、水流速度感应器4B、钢围堰隔舱5、钢护筒6、定位桩7。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明如下：

水流调节装置，如图1所示，包括水流方向调节板1；所述水流方向调节板1呈人字型，包括左调节竖板1A和右调节竖板1B，左调节竖板1A的内端与右调节竖板1B的内端铰接，左调节竖板1A与右调节竖板1B之间的夹角为水流调节夹角A，左调节竖板1A与右调节竖板1B包围形成缓流区1C；

在左调节竖板1A和右调节竖板1B之间设置有用于支撑水流方向调节板1的支撑装置2以及调节并锁定水流调节夹角A的限位装置3。

本发明公开的水流调节装置，左调节竖板1A和右调节竖板1B起到调节水流方向的作用，当水流方向调节板1安装到水域后，水顺着左调节竖板1A和右调节竖板1B流，左调节竖板1A与右调节竖板1B包围形成缓流区1C，缓流区1C水流动小，在该区域内施工不受急流影响，能保证整个施工的精确性和安全性。

左调节竖板1A的内端与右调节竖板1B的内端铰接，使得左调节竖板1A与右调节竖板1B围成的夹角可以调节，通过调节水流调节夹角A的大小，可以调节水流流向，营造一个合适的缓流区1C。限位装置3用于水流调节夹角A调节到合适角度后，锁定住水流调节夹角A的大小，避免在水流冲击力作用下，水流调节夹角A变小。支撑装置2用于支撑左调节竖板1A和右调节竖板1B，避免在水流冲击作用下，左调节竖板1A和右调节竖板1B发生倾倒的现象，导致调节水流的功能失效。

支撑装置2可以为支撑柱等，但是无论是支撑柱还是支撑桩，在急流条件下，容易发生倾倒。为了保证支撑装置2的稳固性，最优的，如图2所示，所述支撑装置2包括左半幅支架2A和右半副支架2B；左半幅支架2A和右半副支架2B关于水流调节夹角A的平分线对称设置；所述左半幅支架2A位于左调节竖板1A外侧；所述右半副支架2B位于右调节竖板1B外侧；

所述左半幅支架2A为桁架结构，包括沿着左调节竖板1A横向布置的多根桁架结构的立柱2A2，相邻立柱2A2之间通过支撑杆系2A1连成一体；

所述右半副支架2B为桁架结构，包括沿着右调节竖板1B横向布置的多根桁架结构的立柱2A2，相邻立柱2A2之间通过支撑杆系2A1连成一体。

首先，支撑装置2采用支架形式，即桁架结构，其杆件之间存在镂空区域，同等重量下，支架铺设的范围更宽，与水流方向调节板1接触面积更大；而水可从镂空区域通过，单位面积上承受的水冲击力更小，更利于保证支撑装置2的稳定性。

接着，通过给左调节竖板1A配置左半幅支架2A，给右调节竖板1B配置右半副支架2B，且左半幅支架2A和右半副支架2B关于水流调节夹角A的平分线对称，使得对左半幅支架2A和右半副支架2B的支撑能力趋于一致，不仅利于加工制作，更利于维护左半幅支架2A和右半副支架2B之间的稳定性。

其三，通过左半幅支架2A位于左调节竖板1A外侧；右半副支架2B位于右调节竖板1B外侧，避免占用缓流区1C空间，更利于在缓流区1C进行围堰施工。

为了便于根据需要进行水流调节夹角A的调节，优选的，在左半幅支架2A的顶端与右半副支架2B的顶端之间设置有弧形轨道2C，所述弧形轨道2C的圆心位于左调节竖板1A与右调节竖板1B的铰接中心线上；

在左调节竖板1A的顶部固定连接有左支撑梁2D，左支撑梁2D的底部设置有滑轮2F，所述左支撑梁2D位于左半幅支架2A顶部，且其底部的滑轮2F与弧形轨道2C沿弧形轨道2C延伸方向活动配合连接；

在右调节竖板1B的顶部固定连接有右支撑梁2E，右支撑梁2E的底部设置有滑轮2F，所述右支撑梁2E位于右半副支架2B顶部，且其底部的滑轮2F与弧形轨道2C沿弧形轨道2C延伸方向活动配合连接。

其中，左调节竖板1A为方形板块，使用状态下的竖向方向为其高度方向，水平方向为其横向。

具体实施时，左支撑梁2D沿左调节竖板1A的横向延伸，左调节竖板1A可通过焊接等方式固定于左支撑梁2D，左支撑梁2D底部的滑轮2F支撑于弧形轨道2C上，可以在弧形轨道2C上设置开口向上的滑槽，滑轮2F可以为圆形转动轮，也可以为滑块等插于滑槽内与滑槽配合实现滑轮2F与弧形轨道2C的连接，从而将左调节竖板1A悬挂于支撑装置2上。左支撑梁2D的安装与左支撑梁2D同理。由于弧形轨道2C的圆心位于左调节竖板1A与右调节竖板1B的铰接中心线上，使得更容易调节左调节竖板1A与右调节竖板1B之间的水流调节夹角A。附图中仅显示一道弧形轨道2C，但是，为了保证左调节竖板1A与右调节竖板1B悬挂的可靠性，可根据需要采用两道弧形轨道2C。

所述左半幅支架2A经左支撑梁2D悬挂于支撑装置2；所述右半副支架2B经右支撑梁2E悬挂于支撑装置2，是指左半幅支架2A和右半副支架2B的顶部经过支撑装置2进行支撑，但是其底部悬空，使用时不同于支撑装置2坐落于地面，底端微微抬离地面，避免调节水流调节夹角A时，左半幅支架2A、右半副支架2B与底面之间产生较大摩擦阻力，抬离地面的高度以从其底端与地面之间的缝隙流过的水不足以影响施工为标准。

由于支撑装置2设置于水流方向调节板1的外侧，为了避免在水流冲击作用下角度改变，所述限位装置3设置于左调节竖板1A与右调节竖板1B之间。

限位装置3可以为设置于水流调节夹角A内的支柱，通过支柱与支撑装置2从内外两侧将水流方向调节板1固定，但是，支柱的安装不便、占用空间。

最优的,所述限位装置3包括可伸缩的横向伸缩装置3A；所述横向伸缩装置3A为桁架，横向伸缩装置3A水平设置于左调节竖板1A与右调节竖板1B的包围区域内，所述横向伸缩装置3A沿其伸缩方向的一端与左调节竖板1A相连接，另一端与右调节竖板1B；并设置有与横向伸缩装置3A相连接的驱动横向伸缩装置3A伸缩并锁定横向伸缩装置3A长度的液压伸缩杆3B。

该结构，横向伸缩装置3A采用多根杆铰接而成的带有一个个平行四变形框的桁架，其能伸长或压缩，随着水流调节夹角A增大，横向伸缩装置3A伸长；水流调节夹角A缩小，横向伸缩装置3A压缩。液压伸缩杆3B则用于锁定横向伸缩装置3A的长度，从而使横向伸缩装置3A和液压伸缩杆3B共同构成一个固定长度的支撑件支撑于左调节竖板1A与右调节竖板1B之间，起到固定水流调节夹角A的同时，与支撑装置2共同作用，使左调节竖板1A与右调节竖板1B稳固安装。液压伸缩杆3B的支座可以连接于左调节竖板1A或右调节竖板1B其中之一，活塞杆端与横向伸缩装置3A的中部相连接。

横向伸缩装置3A的两端可直接与左调节竖板1A及右调节竖板1B固定连接，优选的，在左调节竖板1A的内侧壁设置有沿其横向延伸的卡槽1D；

如图3和图4所示，在横向伸缩装置3A的两端连接有钢楔子3C，所述钢楔子3C插接于卡槽1D内，并沿卡槽1D延伸方向与卡槽1D可动配合。

通过钢楔子3C沿着卡槽1D移动，可以根据水流调节夹角A的变化改变横向伸缩装置3A在水流方向调节板1上的安装位置，使横向伸缩装置3A的受力更优化，

为了方便钢楔子3C沿着卡槽1D移动，优选的，在卡槽1D内设置有沿卡槽1D延伸方向设置的齿条1E，在钢楔子3C上安装有齿轮3D，所述齿轮3D与齿条1E啮合。

为了根据水流湍急情况自动调节水流调节夹角A，优选的，在水流方向调节板1的外侧设置有水流感应装置4，所述水流感应装置4对中水流方向调节板1的铰接处；

所述水流感应装置4包括储水器4A，在储水器4A上设置有进水口4A1和将储水器4A内的水排出的出口水4A2；在进水口4A1设置有检测进入储水器4A水流速度的水流速度感应器4B；

水流速度感应器4B采集水流速度信息，并将水流速度信息传递给控制中心，控制中心指令液压伸缩杆3B伸缩。

其中，进水口4A1用于水流自然流入储水器4A，出口水4A2用于流入储水器4A内的水流出。通过测量储水器4A的进水口4A1的水流速度情况可以判断水域内水流速度变化，水流速度增大，可以通过控制中心控制液压伸缩杆3B伸长，从而驱动横向伸缩装置3A伸长，水流调节夹角A变大，反之，则液压伸缩杆3B缩短，从而驱动横向伸缩装置3A收缩，水流调节夹角A减小。其中，水流速度感应器4B、控制中心以及相互之间的控制连接形式均采用现有技术。

钢围堰隔舱装置，如图5所示，包括钢围堰隔舱5，在钢围堰隔舱5的上游安装有上述水流调节装置；所述钢围堰隔舱5对中水流调节装置的内侧。调节装置的内侧是指围成缓流区的一侧。

钢围堰隔舱5的外形可以为菱形，也可以为圆形或者其它形状。

急流条件下钢围堰定位桩施工方法，将钢围堰隔舱5安装就位，并施工圆形钢护筒6；

将上述水流调节装置安装到钢围堰隔舱5的上游位置；施工定位桩7。

以菱形钢围堰隔舱5为例，具体操作过程如下：

菱形钢围堰隔舱5在工厂内组装，利用浮运吊装方式运输至指定位置下放，采用“十字网格法”，利用GPS及其他测量装置定位圆形钢护筒6边界线，逐步用焊接方法定位十字网格钢板位置。利用十字网格数格子方法确定定位桩7大致位置，然后通过测量装置精确定位桩7的具体位置并下放圆形钢护筒，而后搭设水平钢板，用焊接等方式与十字网格钢板、圆形钢护筒连接。将“人字”水流调节装置在工厂内组装完毕后利用浮运吊装方式运输至钢围堰隔舱5上游一定位置下放。采用打桩机通过圆形钢护筒6打入预制定位桩7或通过圆形钢护筒6现浇定位桩7。打入定位桩7或现场浇筑混凝土定位桩7过程中，通过水流调节装置调节水流方向，从而使得钢围堰隔舱5受到水流冲击大幅度减小，保证了定位桩7精确施工不受干扰。定位桩7施工完毕后，达到设计强度要求时，利用浮运吊装拆卸圆形钢护筒6。

Claims (10)

1.水流调节装置，其特征在于：包括水流方向调节板(1)；所述水流方向调节板(1)呈人字型，包括左调节竖板(1A)和右调节竖板(1B)，左调节竖板(1A)的内端与右调节竖板(1B)的内端铰接，左调节竖板(1A)与右调节竖板(1B)之间的夹角为水流调节夹角(A)，左调节竖板(1A)与右调节竖板(1B)包围形成缓流区(1C)；

在左调节竖板(1A)和右调节竖板(1B)之间设置有用于支撑水流方向调节板(1)的支撑装置(2)以及调节并锁定水流调节夹角(A)的限位装置(3)。

2.如权利要求1所述的水流调节装置，其特征在于：所述支撑装置(2)包括左半幅支架(2A)和右半副支架(2B)；左半幅支架(2A)和右半副支架(2B)关于水流调节夹角(A)的平分线对称设置；所述左半幅支架(2A)位于左调节竖板(1A)外侧；所述右半副支架(2B)位于右调节竖板(1B)外侧；

所述左半幅支架(2A)为桁架结构，包括沿着左调节竖板(1A)横向布置的多根桁架结构的立柱(2A2)，相邻立柱(2A2)之间通过支撑杆系(2A1)连成一体；

所述右半副支架(2B)为桁架结构，包括沿着右调节竖板(1B)横向布置的多根桁架结构的立柱(2A2)，相邻立柱(2A2)之间通过支撑杆系(2A1)连成一体。

3.如权利要求2所述的水流调节装置，其特征在于：

在左半幅支架(2A)的顶端与右半副支架(2B)的顶端之间设置有弧形轨道(2C)，所述弧形轨道(2C)的圆心位于左调节竖板(1A)与右调节竖板(1B)的铰接中心线上；

在左调节竖板(1A)的顶部固定连接有左支撑梁(2D)，左支撑梁(2D)的底部设置有滑轮(2F)，所述左支撑梁(2D)位于左半幅支架(2A)顶部，且其底部的滑轮(2F)与弧形轨道(2C)沿弧形轨道(2C)延伸方向活动配合连接；

在右调节竖板(1B)的顶部固定连接有右支撑梁(2E)，右支撑梁(2E)的底部设置有滑轮(2F)，所述右支撑梁(2E)位于右半副支架(2B)顶部，且其底部的滑轮(2F)与弧形轨道(2C)沿弧形轨道(2C)延伸方向活动配合连接。

4.如权利要求2或3所述的水流调节装置，其特征在于：所述左半幅支架(2A)经左支撑梁(2D)悬挂于支撑装置(2)；所述右半副支架(2B)经右支撑梁(2E)悬挂于支撑装置(2)；

所述限位装置(3)设置于左调节竖板(1A)与右调节竖板(1B)之间。

5.如权利要求4所述的水流调节装置，其特征在于：所述限位装置(3)包括可伸缩的横向伸缩装置(3A)；所述横向伸缩装置(3A)为桁架，横向伸缩装置(3A)水平设置于左调节竖板(1A)与右调节竖板(1B)的包围区域内，所述横向伸缩装置(3A)沿其伸缩方向的一端与左调节竖板(1A)相连接，另一端与右调节竖板(1B)；并设置有与横向伸缩装置(3A)相连接的驱动横向伸缩装置(3A)伸缩并锁定横向伸缩装置(3A)长度的液压伸缩杆(3B)。

6.如权利要求5所述的水流调节装置，其特征在于：在左调节竖板(1A)的内侧壁设置有沿其横向延伸的卡槽(1D)；

在横向伸缩装置(3A)的两端连接有钢楔子(3C)，所述钢楔子(3C)插接于卡槽(1D)内，并沿卡槽(1D)延伸方向与卡槽(1D)可动配合。

7.如权利要求6所述的水流调节装置，其特征在于：在卡槽(1D)内设置有沿卡槽(1D)延伸方向设置的齿条(1E)，在钢楔子(3C)上安装有齿轮(3D)，所述齿轮(3D)与齿条(1E)啮合。

8.如权利要求8所述的水流调节装置，其特征在于：在水流方向调节板(1)的外侧设置有水流感应装置(4)，所述水流感应装置(4)对中水流方向调节板(1)的铰接处；

所述水流感应装置(4)包括储水器(4A)，在储水器(4A)上设置有进水口(4A1)和将储水器(4A)内的水排出的出口水(4A2)；在进水口(4A1)设置有检测进入储水器(4A)水流速度的水流速度感应器(4B)；

水流速度感应器(4B)采集水流速度信息，并将水流速度信息传递给控制中心，控制中心指令液压伸缩杆(3B)伸缩。

9.钢围堰隔舱装置，包括钢围堰隔舱(5)，其特征在于：在钢围堰隔舱(5)的上游安装有如权利要求1-3任意一项权利要求所述的水流调节装置；所述钢围堰隔舱(5)对中水流调节装置的内侧。

10.钢围堰定位桩施工方法，其特征在于：

将钢围堰隔舱(5)安装就位，并施工圆形钢护筒(6)；

将权利要求1-3任意一项权利要求所述的水流调节装置安装到钢围堰隔舱(5)的上游位置；

施工定位桩。

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