專利名稱：一種超大型鋼圍堰下放、著床、下沉控制技術的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種橋梁高低樁承臺基礎圍堰施工方法，屬于橋梁基礎施工技 術領域。具體是橋梁墩基礎鉆孔樁施工完成后，利用已成樁鋼護筒作為導向樁， 在升降系統(tǒng)和水平導向裝置共同作用下，使超大鋼圍堰在變化頻繁的潮汐河流 及河床高差較大的不利條件下安全、精確下沉至設計位置。
背景技術：
南京大勝關長江大橋位于長江下游南京段，水深流急。為快速、優(yōu)質、高 效建設好南京大勝關長江大橋，對深水橋梁基礎施工技術進行研究顯得尤為重
要。由于該橋在2005年12月才開始進行施工準備，2005年的枯水期已過了近一 半的時間。為保障在2006年汛期正常施工，水中施工平臺必須能安全渡汛。如 果采用常規(guī)平臺法施工，工期不僅無法保證，施工安全將受到重大威脅。為此， 采用圍堰兼作鉆孔平臺施工，鋼圍堰整體制造，氣囊法下水，浮運至墩位，在 鉆孔樁施工結束后，圍堰通過升降系統(tǒng)和水平導向裝置共同作用下精確下沉， 進行封底和承臺施工。
常規(guī)的橋梁承臺鋼套箱圍堰安裝施工， 一般均在上下游河床高差不大的情 況下，采取壁倉內注水使圍堰下沉，此種方法下放圍堰施工周期長，下沉過程 不易控制，尤其對于超大型鋼圍堰控制更加困難，下沉精度很難滿足要求，極 易發(fā)生傾斜、偏位事故，導致工期延誤，增加施工成本。而采用已成樁鋼護筒 作為導向樁，在升降系統(tǒng)和水平導向裝置共同作用下通過重力大于浮力，保障 下放、桌床、下沉全程可控，實現(xiàn)了圍堰在下放過程中主動可控，定量可調， 位置可控，偏差可調。提高了圍堰安裝速度、精度、安全度。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是針對以上現(xiàn)有技術的不足，提供一種在在上下游河床高差 較大變化頻繁潮汐河流影響條件下，能夠經(jīng)濟、施工便捷、安全可控的圍堰精 確下沉施工方法。
利用底節(jié)圍堰作為鉆孔平臺進行鉆孔樁施工，鉆孔樁施工結束后進行中節(jié) 鋼套箱接高，中節(jié)鋼套箱分單元制造，現(xiàn)場分塊散拼。河床處理滿足要求后， 在已接高鋼護筒上安裝鋼套箱升降系統(tǒng)，以使圍堰上下可控；在上、下層內支 撐架處安裝水平導向裝置，以確保鋼套箱下沉時水平位置準確。
在升降系統(tǒng)和水平導向裝置作用下使圍堰在下沉過程中上下可控、水平可 調，既在人為可控的條件下使圍堰安全、穩(wěn)定、精確、快速下沉至設計位置。
升降系統(tǒng)由護筒頂掛樁設備6和提放裝置7組成。提放裝置由扁擔梁IO、扁 擔梁13、扁擔梁15、千斤頂12和精軋螺紋鋼筋9組成。每個吊放點的兩臺千斤頂 通過一臺油泵并聯(lián)作業(yè)。以保證每個升降系統(tǒng)上兩臺千斤頂?shù)耐叫浴?br>
基于鋼套箱下游入河床比較深，上游入河床較少，下沉過程中平面位置及 豎向傾斜難以控制等原因，選擇幾根垂直度較好的樁作為鋼套箱下沉的定位及 導向樁，并分別在導向樁處的鋼套箱內支架處設雙層導向裝置，使得鋼套箱能 沿定位樁準確下沉。導向裝置由支撐導環(huán)頂板26、支撐導環(huán)底板27、支撐導環(huán) 加勁肋25和活動導環(huán)組成。活動導環(huán)又由頂推桿18、底座19、臨時墊塊20、卡 箍21、導箱22、鋼銷23、連動桿24等組成。
圍堰下沉施工方法按以下步驟進行
1)河床調整
上游側河床采用拋填片石及砂礫29方法填高，下游側河床28采用挖泥船挖 泥降低河床標高，使上下游河床的高差控制在4m內。考慮河床高差不同、鋼套
箱上下游承受不平衡土壓力，按不平衡土壓力力矩全部由升降系統(tǒng)承擔、不平 衡土壓力力矩全部由上下導環(huán)承擔兩種工況進行受力分析，經(jīng)過分析，鋼套箱
下放到設計標高，上下游河床高差不宜大于4m，施工時按3m控制。其他類似工 程施工時可采用此方法進行分析。
2) 圍堰下沉、底層升降系統(tǒng)拆除
圍堰壁倉內水基本抽干后，在提升系統(tǒng)作用下施加預升力，將圍堰提升稍 許，將掛樁牛腿14拆除。掛樁牛腿14拆除后，在升降系統(tǒng)作用下緩緩下放圍堰 一定高度后，將底層內支架鋼護筒處升降系統(tǒng)拆除。(其他類似工程施工時可依 據(jù)實際升降系統(tǒng)受力情況，增減升降系統(tǒng)數(shù)量。)此后在頂層內支架鋼護筒處升 降系統(tǒng)作用下，使圍堰繼續(xù)可控下沉。
3) 圍堰入床前下沉
圍堰下沉采取分次下沉、分次注水原則，使升降系統(tǒng)受力在合理安全幅度 內變化，在圍堰著床前，保持一定的圍堰內外水頭差。
4) 圍堰入床后下沉
圍堰進入河床后，仍采取分批次下沉，分批次隔倉注水方式，使圍堰在提 升系統(tǒng)作用下緩慢下沉。入床后，因圍堰受到土壓力及端阻力、摩擦力作用， 為使提升系統(tǒng)受力保持安全有效，圍堰上下游壁倉內注水量應隨入土深度作相 應調整。且采取下游側壁倉多注水的方法克服下游側圍堰所受土摩阻力。
圍堰每輪次下沉前須檢驗圍堰平面位置，合格后方可進行下一輪次下沉作 業(yè)。在圍堰下沉過程中，要保證每套升降系統(tǒng)共同且均勻受力。
總之本發(fā)明實現(xiàn)了圍堰在下放過程中主動可控，定量可調，位置可控，偏 差可調。有效解決在水文變化頻繁的潮汐河流、河床高差較大等不利條件下超 大鋼圍堰下放、著床及覆蓋層內下沉精度控制難題。
圖l為下沉鋼圍堰體系平面圖
圖2為下沉鋼圍堰體系A—A剖面圖
圖3為下沉鋼圍堰體系B—B剖面圖
圖4、 5為升降系統(tǒng)主、側視圖
圖6為升降系統(tǒng)C一C剖面圖
圖7為升降系統(tǒng)D—D剖面圖
圖8為水平導向裝置示意圖
圖9 圖13為鋼圍堰下沉步驟狀況圖
圖中l(wèi)一鋼吊箱圍堰，2 —圍堰頂層內支架(上層)，3—圍堰頂層內支架 (下層)，4一水平導向裝置，5—鋼護筒，6 —掛樁設備，7 —提放裝置，8—鋼 護筒，9一精軋螺紋鋼筋，10 —扁擔梁a， ll一臨時墊塊，12 —千斤頂，13 —扁 擔梁b， 14 —掛樁牛腿，15 —扁擔梁c， 16_鉸座，17 —上弦桿，18 —頂推桿， 19一底座，20 —臨時墊塊，21 —卡箍，22 —導箱，23—鋼銷，24 —連動桿，25 —支撐導環(huán)加勁肋，26 —支撐導環(huán)頂板，27 —支撐導環(huán)底板，28 —下游側河床， 29 —片石及砂礫。
具體實施例方式
選擇當天高潮位時，進行圍堰下沉施工作業(yè)，通過升降系統(tǒng)和水平導向裝 置共同作用，配以圍堰壁倉內分批次下沉、分批次注水原則，使圍堰可控下沉。 下面依據(jù)附圖詳述本發(fā)明的結構及工作方式
1、升降系統(tǒng)由護筒頂掛樁6和提放裝置7組成。護筒頂掛樁即原鉆孔平臺用 的掛樁設備；提放裝置由分配梁(即扁擔梁IO、 13、 15)、千斤頂12和精軋螺紋 鋼筋9組成，現(xiàn)場施工時，可在扁擔梁IO、 13間設置臨時墊塊11，以策安全。
參照圖4、 5、 6、 7升降系統(tǒng)中扁擔梁15與鉸座16采用銷接，鉸座16與與圍 堰頂層內支架2的上弦桿17采用焊接；掛樁設備6通過掛樁牛腿14作用于接高鋼 護筒8上；扁擔梁13置于掛樁牛腿14上；升降系統(tǒng)作用力通過掛樁牛腿14作用于 鋼護筒上。千斤頂置于扁擔梁IO、 13之間；采用精軋螺紋鋼筋9將扁擔梁10、扁 擔梁13、扁擔梁15—起串栓。在具體施工中通過精軋螺紋鋼筋9作為吊放索，通 過千斤頂12行程往復頂落操作實現(xiàn)圍堰可控下放。
2、 參照圖8，在每根導向樁處的鋼套箱內支架處設雙層水平導向裝置，水 平導向裝置4由活動導向、支撐導環(huán)頂板26、支撐導環(huán)底板27和支撐導環(huán)加勁肋 25組成，活動導向為圍堰下沉定位導向裝置，起到調節(jié)圍堰平面位置作用，同 時起傳遞圍堰所受外部水平力作用?；顒訉蜓b置由頂推桿18、底座19、卡箍 21、導箱22、銷子23，連動桿24等7種構件組成，根據(jù)現(xiàn)場情況可加設臨時墊塊 20。其中支撐導環(huán)頂板26、支撐導環(huán)底板27與內支架弦桿采用焊連，底座19與 固定支撐導環(huán)頂板26焊接；連動桿24與頂推桿18為套接。
3、 參照圖9，圖9為圍堰下放步驟狀況圖，其中①為鋼圍堰在下沉前河床 處理狀況圖；②、③為圍堰入床前圍堰下放步驟狀況圖；④為圍堰下沉至河床 狀況圖；(D為圍堰下沉至設計標高狀況圖。
權利要求
1、一種超大型鋼圍堰下放、著床、下沉控制技術，其特征為在圍堰下放過程中設置升降系統(tǒng)，用以提升、下放圍堰，圍堰在重力大于浮力條件下可控下放，并設置可以水平方向調節(jié)的水平導向裝置，用以調節(jié)圍堰平面位置，以確保其安裝精度，同時也用以抵抗水流力及上下游不平衡被動土壓力，圍堰壁倉內水抽干后，圍堰下沉采用分批次下沉、分批次注水，圍堰進入河床后，仍在升降系統(tǒng)和水平導向裝置作用下，采取上、下游壁倉內注水方式，使圍堰緩慢下沉，采取下游側多注水的方法克服下游側圍堰所受土摩阻力，同時水平導向裝置及升降系統(tǒng)共同作用以抵抗上下游河床不平衡土壓力，圍堰內外水頭差隨入土深度作相應調整，使吊掛裝置受力保持安全幅度內。
2、 根據(jù)權利要求l所述的一種超大型鋼圍堰下放、著床、下沉控制技術， 其特征在于上下游河床高差較大，不能滿足圍堰下放施工要求，需對上下游 河床進行調整，通過理論計算分析，使上下游河床高差達到合理的范圍內。
全文摘要
一種超大型鋼圍堰下放、著床、下沉控制技術，本發(fā)明屬于橋梁工程基礎施工領域，適用于橋梁高低樁承臺基礎中的圍堰施工。即采用下放、著床、下沉控制技術，實現(xiàn)圍堰在下沉過程中主動可控，定量可調，位置可控，偏差可調。該技術采用獨特設計的升降系統(tǒng)和水平導向裝置，使圍堰在升降系統(tǒng)和水平導向裝置同時作用下，通過壁倉內分批次灌水方式，在中立大于浮力可控狀態(tài)下使其安全、精確下沉至設計位置。有效解決在水文變化頻繁的潮汐河流、河床高差較大等不利條件下超大鋼圍堰的下放、著床及覆蓋層內下沉精度控制難題，提升了圍堰安裝精度。
文檔編號E02D19/04GK101205720SQ200710168608
公開日2008年6月25日 申請日期2007年12月5日 優(yōu)先權日2007年12月5日
發(fā)明者峰 何, 俊 劉, 宋偉俊, 文武松, 賀 李, 楊海鵬, 軍 潘, 翔 牟, 王東輝, 秦順全, 晨 程, 董廣文, 袁先留, 連澤平 申請人:中鐵大橋局股份有限公司