发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,它能够解决底模板的拆除问题,还能有效提高钢围堰整体下放的施工效率和钢围堰的周转使用效率。
本发明的目的是这样实现的:一种水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,包括以下步骤:钢围堰制作、工厂试拼、现场搭设拼装平台、钢围堰现场组拼、悬吊系统安装、钢围堰整体下放和承台封底浇筑;
进行钢围堰制作步骤时,所述钢围堰为单壁结构并包括底模板、侧模板和内支撑;
所述底模板包括边框和底模面板,所述边框采用H型钢制作并包括两条横桥向的直边和两个一一对应地连接在两条直边的两端的菱形尖头边,边框的腹板外侧间隔地设置多块肋板,并在相邻的肋板之间的上翼板上开设连接孔;所述底模面板固定在所述边框的下翼板的内侧底面上,底模面板上布置两道长横梁、十二道短横梁、六道长纵梁和两道短纵梁,两道长横梁之间设置纵向分配梁,六道长纵梁和两道短纵梁之间连接横向分配梁,所述长横梁、短横梁、长纵梁和短纵梁均采用H型钢制作,且长横梁、短横梁、长纵梁和短纵梁比边框高出10mm,形成底模台阶,所述横向分配梁和纵向分配梁均采用角钢制作;所述底模板上以两排四列的方式开设八个钢护筒插孔,每个钢护筒插孔呈顶大底小的圆锥形,使钢护筒插孔与钢护筒之间形成圆锥形缝隙;所述底模板上还设置十六个下放吊点和十六个后挂吊点,即在八个钢护筒插孔的外围各自布置两个下放吊点和两个后挂吊点,两个下放吊点对称地布置在每个钢护筒插孔的顺桥向的中心线上,两个后挂吊点对称地布置在每个钢护筒插孔的横桥向的中心线上;
将底模板以横桥向中心线和纵桥向中心线作为切割线切割成四个相同的底模单元片;
所述侧模板包括两个安装在所述底模板的两条直边上的直壁部和两个一一对应地安装在所述底模板的两个尖头边上的尖头部,将两个直壁部各自沿长度方向分成四个相同的直壁片,将两个尖头部各自分成两个相同的斜壁片和一个圆弧片,每个直壁片、斜壁片和圆弧片均包括两根横向主梁、三根竖向主梁、面板、三根横向次梁、多根横向分配梁、顶封板和底封板;所述横向主梁、竖向主梁和横向次梁均采用H型钢制作;所述直壁片上的横向分配梁采用角钢制作;所述斜壁片和圆弧片上的横向分配梁采用扁钢制作;每个直壁片、斜壁片和圆弧片的两侧均设置角钢作为对接面,并在对接面上间隔地开设腰形连接孔;每个直壁片、斜壁片和圆弧片的最下部的横向次梁与底封板之间间隔地设置若干竖向肋板;所述底封板上对应所述底模板的边框上的连接孔开设安装孔;底封板上的安装孔与所述底模板的边框上的连接孔通过螺栓连接;
所述内支撑包括设在所述侧模板的中部的下层内支撑和设在侧模板的顶部的上层内支撑,下层内支撑和上层内支撑均采用螺旋管;
进行工厂试拼步骤时,先将底模板的四个底模单元片放置在牢固平整的工装胎架上拼成底模板,再将底模板与工装胎架临时焊接固定;侧模板拼装时,先将一个尖头部的圆弧片安装在底模板的一个尖头边上,接着以该圆弧片为基准依次交叉安装该圆弧片两侧的两个斜壁片、八个直壁片和另一个尖头部的两个斜壁片,最后安装另一个尖头部的圆弧片,拼装完成后拧紧螺栓,并在每片模板的连接处喷涂标识,最后将侧模板从底模板上拆下,并将底模板拆分成四个底模单元片,将侧模板拆分成八个直壁片、四个斜壁片和两个圆弧片,再运输至现场;
进行现场搭设拼装平台步骤时,先在已打入海床上的八根钢护筒的外壁的设计的拼装标高位置各自沿圆周均布地焊接四个拼装牛腿,并在每根钢护筒内焊接十字撑,再在八根钢护筒的拼装牛腿上搭设拼装平台;
进行钢围堰现场组拼步骤时,首先吊装底模板的四个底模单元片,并将四个底模单元片一一对应地套在八根钢护筒上并放置在拼装平台上,再采用水泥肠将底模板上的钢护筒插孔与对应的钢护筒之间的圆锥形缝隙进行水下封堵,然后焊接四个底模单元片的对接缝,之后开始吊装侧模板,先从侧模板的一个尖头部的圆弧片开始吊装,并将该圆弧片的底面搁置在对应位置的底模台阶处,再将底模板的边框上的连接孔和该圆弧片的底封板上的安装孔通过螺栓连接,然后按照工厂试拼步骤中的侧模板的拼装方法逐片将侧模板安装到底模板上,最后安装下层内支撑;
进行悬吊系统安装步骤时,所述悬吊系统包括两组贝雷桁架、四根悬吊梁、十六个液压穿心千斤顶和十六根下放吊杆;下放吊杆采用精钢螺纹钢;
先将八根钢护筒进行接长,接长的长度根据钢围堰的高度确定,使八根钢护筒的顶高度高于钢围堰下放前的顶高度,在每根钢护筒的顶部内侧焊接十字撑,接着将两组贝雷桁架一一对应地放置在两排钢护筒的顶面上,再将四根悬吊梁与八根钢护筒的四根顺桥向的中心线一一对应地固定在两组贝雷桁架的顶面上,并在该四根悬吊梁上各自开设四个与十六个下放吊点一一对应的穿孔,然后将十六个液压穿心千斤顶与十六个穿孔一一对应地布置在四根悬吊梁的顶面上;最后将十六根下放吊杆的下端一一对应地安装在底模板上的十六个下放吊点上,将十六根下放吊杆的上端一一对应地穿过四根悬吊梁上的十六个穿孔并一一对应地固定在十六个液压穿心千斤顶上;
进行钢围堰整体下放步骤时,先控制十六个液压穿心千斤顶通过十六根下放吊杆将钢围堰整体提升,提升至一定高度后,将拼装平台和八根钢护筒上的拼装牛腿拆除,然后控制十六个液压穿心千斤顶通过十六根下放吊杆将钢围堰整体下放,直至下放至设计标高位置,最后安装上层内支撑;
进行承台封底浇筑步骤时,根据底模板上的十六个后挂吊点位置,在八根钢护筒上高于承台顶标高的位置各自焊接两个后挂牛腿,再通过十六根后挂吊杆一一对应地连接在底模板的十六个后挂吊点与十六个后挂牛腿之间,后挂吊杆采用精钢螺纹钢;待十六个后挂吊点与十六个后挂牛腿连接牢固后,拆除悬吊系统,使悬吊系统上的十六个下放吊点转换到八根钢护筒上的十六个后挂牛腿上,然后在十六个后挂牛腿上铺设简易操作平台进行承台封底水泥浇筑。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰制作步骤时,所述底模板的边框上的连接孔为腰形孔。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰制作步骤时,所述底模板的每个钢护筒插孔的底部内径大于钢护筒的外径260cm,钢护筒插孔的顶部内径大于钢护筒的外径600cm。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰制作步骤时,设置在底模板上的每个下放吊点的结构和每个后挂吊点的结构相同并由一个固定在底模板的上的螺母和四块均布连接在螺母的外周面与底模板之间的筋板构成。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰制作步骤时,在侧模板的中部均布地设置六个球阀。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰现场组拼步骤时,侧模板与底模板之间以及侧模板的各个片之间均采用遇水膨胀橡胶进行密封。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行悬吊系统安装步骤时,每个液压穿心千斤顶均通过连接器过孔台安装在悬吊梁上,该连接器过孔台包括四根支腿和一块固定在四根支腿的顶面的顶板,连接器过孔台通过一块下垫片放置在悬吊梁的顶面上,下垫片的中央和顶板的中央均开设一个下放吊杆穿孔,下垫片的顶面中央还放置一个锁紧螺母;液压穿心千斤顶放置在连接器过孔台的顶板上;每根下放吊杆的上端依次穿过悬吊梁上的穿孔、下垫片上的穿孔、锁紧螺母和顶板上的穿孔后固定在液压穿心千斤顶的螺母上。
上述的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,其中,进行钢围堰整体下放步骤时,采用两台液压泵站控制十六个液压穿心千斤顶,即每个液压泵各自同时控制八台液压穿心千斤顶。
本发明的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺具有以下特点:
1)钢围堰由面板和型钢组合焊接而成单壁结构,且侧模与侧模之间、侧模板与底模板之间均通过螺栓连接,底模板上的钢护筒插孔采用锥度喇叭口实现底模板与钢护筒之间的封堵止浆;底模板的面板朝外侧,使底模板与承台封底混凝土形成一体,免去拆卸步骤,解决底模板的拆除问题;底模尺寸较大,工厂加工时按照整体制作,制作完成后再切割成四片底模单元片,方便运输;
2)底模板与侧模板的连接处在底模板上设置底模台阶,便于侧模板的限位,便于侧模板的安装,并能提高拼装精度;
3)在底模板上焊接与精轧螺纹钢(下放吊杆)旋配的特制螺母,通过精轧螺纹钢与悬吊系统的贝雷架连接,解决钢围堰的提升和下放问题;
4)在钢围堰的侧模板的一定标高位置均布设置连通球阀,解决单壁钢围堰内外水平衡问题;
5)承台封底完成后,通过将切除的下放吊杆焊接到钢护筒的外壁上的后挂牛腿上,防止承台封底后的钢围堰整体上浮和下沉;
6)本发明的钢围堰能满足深水区域的跨河大桥水下承台和涨落潮的跨海大桥水下承台施工,能满足不同尺寸和不同水深的承台施工;本发明的钢围堰具有围护挡水作用,同时还能够充当承台模板使用;侧模板和底模板采用螺栓连接,使侧模板灵活拆卸后能周转利用,经济效益高,结合钢围堰的制作、下放工艺措施,满足钢围堰的整体下放,提高了施工效率,降低安全风险,从而能够有效提高钢围堰整体下放的施工效率和钢围堰的周转使用效率。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
本发明的水下承台施工用钢围堰的拼装和下放工艺,包括以下步骤:钢围堰制作、工厂试拼、现场搭设拼装平台、钢围堰现场组拼、悬吊系统安装、钢围堰整体下放和承台封底浇筑;
进行钢围堰制作步骤时,钢围堰为单壁结构并包括底模板100、侧模板200和内支撑;
底模板100(见图1、图1a和图1b)包括边框10A和底模面板10B,边框10A采用H440*200*9*14型钢制作并包括两条横桥向的直边和两个一一对应地连接在两条直边的两端的菱形尖头边,边框10A的腹板外侧间隔地设置多块肋板111,并在相邻的肋板111之间的上翼板上开设连接孔112,连接孔112为腰形孔;底模面板10B固定在边框10A的下翼板的内侧底面上,底模面板10B上布置两道长横梁101、十二道短横梁102、六道长纵梁103和两道短纵梁104,两道长横梁101之间设置纵向分配梁105,六道长纵梁103和两道短纵梁104之间连接横向分配梁106;长横梁101、短横梁102、长纵梁103和短纵梁104均采用H450*150*7*11型钢制作,长横梁101、短横梁102、长纵梁103和短纵梁104均比边框10A高出10mm,形成底模台阶,用于侧模板200限位,横向分配梁和纵向分配梁均采用角钢制作;底模板上以两排四列的方式开设八个钢护筒插孔110,每个钢护筒插孔110呈顶大底小的圆锥形,每个钢护筒插孔110的底部内径大于钢护筒400的外径260cm,钢护筒插孔110的顶部内径大于钢护筒400的外径600cm,使钢护筒插孔110与钢护筒400之间形成圆锥形缝隙;底模板100上还设置十六个下放吊点113和十六个后挂吊点114,即在八个钢护筒插孔110的外围各自布置两个下放吊点113和两个后挂吊点114,两个下放吊点113对称地布置在每个钢护筒插孔110的顺桥向的中心线上,两个后挂吊点114对称地布置在每个钢护筒插孔110的横桥向的中心线上;每个下放吊点113的结构和每个后挂吊点114的结构相同并由一个固定在底模板100的上的螺母和四块均布连接在螺母的外周面与底模板100之间的筋板构成;
将底模板100以横桥向中心线和纵桥向中心线作为切割线切割成四个相同的底模单元片;
侧模板200包括两个安装在底模板100的两条直边上的直壁部和两个一一对应地安装在底模板100的两个尖头边上的尖头部,将两个直壁部各自沿长度方向分成四个相同的直壁片210,将两个尖头部各自分成两个相同的斜壁片220和一个圆弧片230;每个直壁片210(见图2、图2a和图2b)、斜壁片220(见图3)和圆弧片230(见图4)均包括面板20A、两根横向主梁201、三根竖向主梁202、三根横向次梁203、多根横向分配梁204、顶封板205和底封板206;横向主梁201和竖向主梁202均采用H600*300*12*20型钢制作,横向次梁203均采用H450*200*9*14型钢制作;直壁片210上的横向分配梁204采用角钢制作;斜壁片220和圆弧片230上的横向分配梁204采用扁钢制作;每个直壁片210、斜壁片220和圆弧片230的两侧均设置角钢20B作为对接面,并在对接面上间隔地开设腰形连接孔;每个直壁片211、斜壁片212和圆弧片213最下部的横向次梁与底封板206之间间隔地设置若干竖向肋板207;底封板206上对应底模板100的边框10A上的连接孔112开设安装孔;底封板206上的安装孔与底模板100的边框10A上的连接孔112通过螺栓连接;
在侧模板200的中部均布地设置六个球阀;
内支撑包括设在侧模板200的中部的下层内支撑301和设在侧模板200的顶部的上层内支撑302,下层内支撑301和上层内支撑302均采用螺旋管;
进行工厂试拼步骤时,先将底模板的四个底模单元片放置在牢固平整的工装胎架上拼成底模板,再将底模板与工装胎架临时焊接固定;侧模板拼装时,先将一个尖头部的圆弧片安装在底模板的一个尖头边上,接着以该圆弧片为基准依次交叉安装该圆弧片两侧的两个斜壁片、八个直壁片和另一个尖头部的两个斜壁片,最后安装另一个尖头部的圆弧片,拼装完成后拧紧螺栓,检查侧模板的拼缝和螺栓连接孔位是否有错位;为方便现场拼装,在每片模板的连接处喷涂标识,最后将侧模板从底模板上拆下来,并将底模板拆分成四个底模单元片,将侧模板拆分成八个直壁片、四个斜壁片和两个圆弧片,再运输至现场;
进行现场搭设拼装平台步骤时,先在已打入海床上的八根钢护筒400的外壁的设计的拼装标高位置各自沿圆周均布地焊接四个拼装牛腿401,并在每根钢护筒400内焊接十字撑,以增加钢护筒400的刚度,再在八根钢护筒400的拼装牛腿401上搭设拼装平台(图中未示);拼装平台必须高于最高水位;
进行钢围堰现场组拼步骤时,首先吊装底模板的四个底模单元片,并将四个底模单元片一一对应地套在八根钢护筒400上并放置在拼装平台上,再采用水泥肠40A将底模板100上的钢护筒插孔110与对应的钢护筒400之间的圆锥形缝隙进行水下封堵(见图5),避免封底时出现漏浆现象,然后焊接四个底模单元片的对接缝,之后开始吊装侧模板,先从侧模板的一个尖头部的圆弧片开始吊装,并将该圆弧片的底面靠在对应位置的底模台阶处,限制侧模板的安装位置,再将底模板的边框上的连接孔和该圆弧片的底封板上的安装孔通过螺栓连接,然后按照工厂试拼步骤中的侧模板的拼装方法将侧模板安装到底模板上;侧模板200与底模板100之间以及侧模板200的各个片之间均采用遇水膨胀橡胶进行密封,最后安装下层内支撑301;
进行悬吊系统安装步骤时,悬吊系统包括两组贝雷桁架501、四根悬吊梁502、十六个液压穿心千斤顶503和十六根下放吊杆504;下放吊杆504采用精钢螺纹钢;
先将八根钢护筒400进行接长,接长的长度根据钢围堰的高度确定,使八根钢护筒400的顶高度高于钢围堰下放前的顶高度,在每根钢护筒400的顶部内侧焊接十字撑,以增加钢护筒400的刚度,接着将两组贝雷桁架501一一对应地放置在两排钢护筒400的顶面上,再将四根悬吊梁502与八根钢护筒400的四根顺桥向的中心线一一对应地固定在两组贝雷桁架501的顶面上,并在该四根悬吊梁502上各自开设四个与十六个下放吊点一一对应的穿孔,然后将十六个液压穿心千斤顶503与十六个穿孔一一对应地布置在四根悬吊梁502的顶面上,每个液压穿心千斤顶503均通过连接器过孔台51安装在悬吊梁502上,该连接器过孔台51包括四根支腿511和一块固定在四根支腿511的顶面的顶板512,连接器过孔台51通过一块下垫片510放置在悬吊梁502的顶面上,下垫片510的中央和顶板512的中央均开设一个下放吊杆穿孔,下垫片510的顶面中央还放置一个锁紧螺母513;液压穿心千斤顶503放置在连接器过孔台51的顶板512上;最后将十六根下放吊杆504的下端一一对应地安装在底模板100上的十六个下放吊点113上,将十六根下放吊杆504的上端一一对应地穿过四根悬吊梁502上的十六个穿孔、下垫片510上的穿孔、锁紧螺母513和顶板512上的穿孔后固定在液压穿心千斤顶503的螺母上(见图6、图7和图8);连接器过孔台的总高度为400mm,通过该连接器过孔台51进行下放吊杆504受力转换和下放吊杆504的接长,实现钢围堰每次提升或下放一个液压穿心千斤顶503的行程的高度(液压穿心千斤顶的一个行程为250mm~300mm);
进行钢围堰整体下放步骤时,采用两台液压泵站控制十六个液压穿心千斤顶503,即每个液压泵各自同时控制八台液压穿心千斤顶503;先控制十六个液压穿心千斤顶503通过十六根下放吊杆504将钢围堰整体提升,提升至一定高度后,将拼装平台和八根钢护筒400上的拼装牛腿401拆除,然后控制十六个液压穿心千斤顶503通过十六根下放吊杆504将钢围堰整体下放,直至下放至设计标高位置(见图9和图10);下放过程中将钢围堰上的六个球阀全部打开,使得钢围堰内外水平衡,保证钢围堰能够下放到设计标高;
进行承台封底浇筑步骤时,根据底模板上的十六个后挂吊点位置,在八根钢护筒上高于承台顶标高的位置各自焊接两个后挂牛腿,再通过十六根后挂吊杆一一对应地连接在底模板的十六个后挂吊点与十六个后挂牛腿之间,后挂吊杆采用精钢螺纹钢;待十六个后挂吊点与十六个后挂牛腿连接牢固后,拆除悬吊系统,使悬吊系统上的十六个下放吊点转换到八根钢护筒上的十六个后挂牛腿上,然后在十六个后挂牛腿上铺设简易操作平台进行承台封底水泥浇筑,采用水下混凝土浇筑承台封底,承台封底浇筑过程中将钢围堰的侧模板上的六个球阀全部打开,使得钢围堰内外水平衡。
以上实施例仅供说明本发明之用,而非对本发明的限制,有关技术领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围的情况下,还可以作出各种变换或变型,因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴,应由各权利要求所限定。