钢围堰主动下沉纠偏的施工装置及施工方法与流程

本发明涉及桥梁、水利基础施工领域，具体涉及一种钢围堰主动下沉纠偏的施工装置及施工方法。

背景技术：

钢围堰(又名钢套箱)通常用作桥梁的桥墩承台挡水结构，同时也兼作浇筑混凝土的模板。通常钢围堰下放入泥后依靠其自重不能下沉到设计标高，以往要通过在钢围堰隔舱加水或混凝土或砂石作为配重使其下沉。

在入泥深度较大时，泥的阻力会很大，即使在钢围堰隔舱加满混凝土作配重，其重量也不足以使其下沉，或能下沉但很缓慢，到此施工阶段以往只能通过在钢围堰内外吸泥、挖土来使其下沉。《桥梁建设》2015年第45卷第6期《沪通长江大桥天生港专用航道桥3号主墩钢围堰施工技术》对钢围堰下沉挖土和吸泥施工方法进行了介绍。针对加快钢围堰下沉的施工方法，目前有报道的均是在围绕吸泥方法、挖土方法上改进，如《建材与装饰》2016年第1期《浅谈潭江特大桥主桥11#墩双壁钢围堰下沉》。中国发明申请(申请号201110410917.5、申请日2011.12.12)公开了一种加快钢围堰组件下沉速度的吸泥方法，也就是如何改进吸泥方法使钢围堰下沉加快来申请专利。但是这种吸泥耗费时间长，费用较高，在钢围堰外部吸泥时，安全性不高，容易使钢围堰底部泥土内外贯穿；另外，水的密度小，如在钢围堰隔舱加水作为配重往往重量不够，加砂石则不易输送，加混凝土则造价过高。

而以往的钢围堰下沉施工方法均是依靠其自重加配重或结合吸泥、挖土下沉，属于被动下沉，以往钢围堰倾斜时，只有靠停止下沉快的一侧吸泥，只在下沉少的一侧吸泥来纠偏，费工费时。

技术实现要素：

本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种操作简便、节省费用、安全且高效的钢围堰主动下沉纠偏的施工装置及施工方法。

为实现上述目的，本发明所设计的钢围堰主动下沉纠偏的施工方法，所述钢围堰为矩形钢围堰，所述施工方法包括如下步骤：

1)在临近钢围堰内壁的钢护筒上端面各安装有一个钢护筒反力牛腿；

2)在钢围堰内壁的上部位置处设置有一圈钢围堰反力牛腿，钢围堰反力牛腿的个数与钢护筒反力牛腿的个数相等且呈一一对应布置；

3)每个钢围堰反力牛腿的上端面各安装一个穿心式千斤顶；

4)安装拉杆，且拉杆的个数与钢护筒反力牛腿的个数相等；每个拉杆由上而下依次穿过相对应的千斤顶、钢围堰反力牛腿和钢护筒反力牛腿，且每个拉杆的底端通过下锁紧件锁紧在钢护筒反力牛腿的下端面，每个拉杆的顶端通过上锁紧件锁紧在千斤顶的活塞端面上；

5)启动所有千斤顶使其活塞伸出，所有拉杆收紧，钢围堰受到下压力而下沉；

6)完成步骤5)后，松动拉杆顶端的上锁紧件，下滑上锁紧件直至上锁紧件搁置在千斤顶的活塞端面上，然后重复步骤5)，使钢围堰受到下压力再次下沉；

若在重复步骤5)时下沉出现偏斜，停止下沉快的钢围堰1侧的千斤顶4的动作，同时加速下沉慢的钢围堰1侧的千斤顶4收紧拉杆的动作，促使钢围堰1各处下沉速度不同来对钢围堰1进行主动纠偏；

7)重复步骤6)，直至钢围堰下沉至预设位置。

进一步地，所有所述钢护筒反力牛腿呈矩形布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿中竖直方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰水平中心线对称布置，且左右两侧竖直方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰竖直中心线对称布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿中水平方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰竖直中心线对称布置，且前后两侧水平方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰水平中心线对称布置

进一步地，所述拉杆为钢绞线时，所述上锁紧件包括上锚板及安装在所述上锚板中的上楔形夹片，所述下锁紧件包括下锚板及安装在所述下锚板中的下楔形夹片，所述拉杆的顶端从下往上依次穿过所述上锚板和所述上楔形夹片，所述拉杆的底端从上往下依次穿过所述下锚板和所述下楔形夹片，且所述上楔形夹片与所述下楔形夹片呈对顶布置。

进一步地，所述钢围堰反力牛腿与所述千斤顶之间设置有中间锁紧件，且所述中间锁紧件包括中间锚板及安装在所述中间锚板中的中间楔形夹片，且所述中间楔形夹片与所述下楔形夹片呈对顶布置。

进一步地，所述拉杆为螺纹钢时，所述拉杆的顶端和底端均通过螺母锁紧。

一种钢围堰主动下沉纠偏的施工装置，包括安装在临近钢围堰内壁的钢护筒上端面的钢护筒反力牛腿、固定在钢围堰内壁上部位置处的一圈钢围堰反力牛腿及安装在每个钢围堰反力牛腿上端面的穿心式千斤顶，以及个数与钢护筒反力牛腿个数相等的拉杆，且钢围堰反力牛腿的个数与钢护筒反力牛腿的个数相等且呈一一对应布置，每个拉杆由上而下依次穿过相对应的千斤顶、钢围堰反力牛腿和钢护筒反力牛腿，且每个拉杆的底端通过下锁紧件锁紧在钢护筒反力牛腿的下端面，每个拉杆的顶端通过上锁紧件锁紧在千斤顶的活塞端面上。

进一步地，所有所述钢护筒反力牛腿呈矩形布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿中竖直方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰水平中心线对称布置，且左右两侧竖直方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰竖直中心线对称布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿中水平方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰竖直中心线对称布置，且前后两侧水平方向布置的钢护筒反力牛腿沿钢围堰水平中心线对称布置。

进一步地，所述拉杆为钢绞线时，所述上锁紧件包括上锚板及安装在所述上锚板中的上楔形夹片，所述下锁紧件包括下锚板及安装在所述下锚板中的下楔形夹片，所述拉杆的顶端从下往上依次穿过所述上锚板和所述上楔形夹片，所述拉杆的底端从上往下依次穿过所述下锚板和所述下楔形夹片，且所述上楔形夹片与所述下楔形夹片呈对顶布置。

进一步地，所述钢围堰反力牛腿与所述千斤顶之间设置有中间锁紧件，且所述中间锁紧件包括中间锚板及安装在所述中间锚板中的中间楔形夹片，且所述中间楔形夹片与所述下楔形夹片呈对顶布置。

进一步地，所述拉杆为螺纹钢时，所述拉杆的顶端和底端均通过螺母锁紧。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过千斤顶活塞的伸出来收紧拉杆，使拉杆所受的拉力转为对钢围堰的下压力，从而迫使钢围堰受到主动的下压力而下沉。由于施加了主动下压力，相当于增加了配重，故可加快钢围堰下沉速度，减少吸泥、挖土工作量，或减少隔舱混凝土、砂石加入量；而加压纠偏比现有的单纯靠吸泥纠偏迅速、准确，从而节省工程造价，并提高了施工速度。

附图说明

图1为本发明钢围堰主动下沉纠偏的施工装置安装结构示意图；

图2为实施例1的安装结构示意图；

图3为实施例2的安装结构示意图；

图4为实施例3的安装结构示意图。

其中：钢围堰1(其中：竖直中心线1.1、水平中心线1.2)、钢护筒2、钢护筒反力牛腿3、钢围堰反力牛腿4、穿心式千斤顶5(其中：活塞5.1)、拉杆6、上楔形夹片7、上锚板8、下锚板9、下楔形夹片10、中间楔形夹片11、中间锚板12、螺母13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示为钢围堰主动下沉纠偏的施工装置，包括安装在临近钢围堰1内壁的钢护筒2上端面的钢护筒反力牛腿3、固定在钢围堰1内壁上部位置处的一圈钢围堰反力牛腿4及安装在每个钢围堰反力牛腿4上端面的穿心式千斤顶5，以及个数与钢护筒反力牛腿3个数相等的拉杆6，且钢围堰反力牛腿4的个数与钢护筒反力牛腿3的个数相等且呈一一对应布置，每个拉杆6由上而下依次穿过相对应的千斤顶5、钢围堰反力牛腿4和钢护筒反力牛腿3，且每个拉杆6的底端通过下锁紧件锁紧在钢护筒反力牛腿3的下端面，每个拉杆6的顶端通过上锁紧件锁紧在千斤顶5的活塞5.1端面上；

其中，所有钢护筒反力牛腿3呈矩形布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1水平中心线1.2对称布置，且左右两侧竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1竖直中心线1.1对称布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1竖直中心线1.1对称布置，且前后两侧水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1水平中心线1.2对称布置。

结合图2所示，当拉杆6为钢绞线时，上锁紧件包括上锚板8及安装在上锚板8中的上楔形夹片7，下锁紧件包括下锚板9及安装在下锚板9中的下楔形夹片10，拉杆6的顶端从下往上依次穿过上锚板8和上楔形夹片7，而拉杆6的底端从上往下依次穿过下锚板9和下楔形夹片10，且上楔形夹片7与下楔形夹片10呈对顶布置。另外，结合图3所示，钢围堰反力牛腿4与千斤顶5之间也设置有中间锁紧件，且中间锁紧件中的包括中间锚板12及安装在中间锚板12中的中间楔形夹片11，且中间楔形夹片11与下楔形夹片10呈对顶布置。

结合图4所示，当拉杆6为螺纹钢时，拉杆6的顶端和底端均通过螺母13锁紧。

下面阐述利用上述施工装置进行钢围堰主动下沉纠偏的施工方法，以下所有实施例中钢围堰均为矩形钢围堰。

实施例1

如图2所示，采用钢绞线作为拉杆时，具体施工方法如下：

1)在临近钢围堰1内壁的钢护筒2上端面各安装有一个钢护筒反力牛腿3，所有钢护筒反力牛腿3呈矩形布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰水平中心线1.2对称布置，且左右两侧竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰竖直中心线1.1对称布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰竖直中心线1.1对称布置，且前后两侧水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰水平中心线1.2对称布置；

2)在钢围堰1内壁的上部位置处设置有一圈钢围堰反力牛腿4，钢围堰反力牛腿4的个数与钢护筒反力牛腿3的个数相等且呈一一对应布置；

3)每个钢围堰反力牛腿4的上端面各安装一个穿心式千斤顶5；

4)安装钢绞线，且钢绞线的个数与钢护筒反力牛腿3的个数相等；每个钢绞线由上而下依次穿过相对应的千斤顶5、钢围堰反力牛腿4和钢护筒反力牛腿3，且每个钢绞线的底端从上往下依次穿过下锁紧件的下锚板9和下楔形夹片10，从而通过下楔形夹10将钢绞线底端对其锁紧在钢护筒反力牛腿3的下端面，每个钢绞线的顶端从下往上依次穿过上锁紧件的上锚板8和上楔形夹片7，上楔形夹片7搁置在千斤顶5的活塞5.1端面上，从而通过上楔形夹7将钢绞线顶端对其锁紧在千斤顶5的活塞5.1端面上；其中，上楔形夹片7与下楔形夹片10呈对顶布置，实现向下的单向滑动；

5)启动所有千斤顶5使其活塞5.1伸出，所有钢绞线收紧，钢护筒2作为不动体，千斤顶5和钢围堰1作为活动体，钢绞线被千斤顶5上方的上楔形夹片7、上锚板8和钢护筒反力牛腿3下方的下楔形夹片10、下锚板9夹持，由于作用力和反作用力大小相等方向相反，故钢绞线所受拉力转为对钢围堰1的反作用力，即向下的压力，于是钢围堰1受到下压力而下沉；

6)完成步骤5)后，当千斤顶5的活塞5.1回程时，千斤顶5上方的上楔形夹片7松开，上楔形夹片7沿着钢绞线下滑至活塞的5.1上端面上，钢绞线底端仍通过钢护筒2下方的下楔形夹片10和下锚板9夹持锁紧；上楔形夹片7沿着钢绞线下滑至活塞5.1的上端面上，然后重复步骤5)，使钢围堰1受到下压力再次下沉；

由于钢围堰底部各处泥土阻力不一样，钢围堰下沉中不可避免会有偏斜，若在重复步骤5)时下沉出现偏斜，停止下沉快的钢围堰1侧的千斤顶5的动作，同时加速下沉慢的钢围堰1侧的千斤顶5收紧拉杆的动作，促使钢围堰1各处下沉速度不同来对钢围堰1进行主动纠偏；也就是说，下沉快的钢围堰1侧的千斤顶5不启动，下沉慢的千斤顶5加大压力或者多次重复步骤6)使其下沉加速；

7)重复步骤6)，直至钢围堰1下沉至预设位置，最后拆除所有钢护筒反力牛腿3、钢围堰反力牛腿4，从而完成钢围堰1主动下沉纠偏的施工。

实施例2

实施例2与实施例1的区别在于：结合图3所示，钢围堰反力牛腿4与千斤顶之间设置有中间锁紧件，且中间锁紧件包括中间锚板及安装在中间锚板12中的中间楔形夹片11，且中间楔形夹片11与下楔形夹片10呈对顶布置。若钢围堰1非常高使得钢绞线过长，当千斤顶5的活塞5.1回程时，千斤顶5上方楔形夹片7松开，钢绞线弹性回缩，而千斤顶5下方的中间楔形夹片11会被钢绞线的回缩带入中间锚板12中夹持钢绞线，使得千斤顶5回程过程中钢绞线也能保持受拉状态，从而钢围堰1也保持受压状态。

实施例3

如图3所示，采用螺纹钢作为拉杆时，具体施工方法如下：

1)在临近钢围堰1内壁的钢护筒2上端面各安装有一个钢护筒反力牛腿3，所有钢护筒反力牛腿3呈矩形布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1水平中心线1.2对称布置，且左右两侧竖直方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1竖直中心线1.1对称布置；呈矩形布置的钢护筒反力牛腿3中水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1竖直中心线1.1对称布置，且前后两侧水平方向布置的钢护筒反力牛腿3沿钢围堰1水平中心线1.2对称布置；

2)在钢围堰1内壁的上部位置处设置有一圈钢围堰反力牛腿4，钢围堰反力牛腿4的个数与钢护筒反力牛腿3的个数相等且呈一一对应布置；

3)每个钢围堰反力牛腿4的上端面各安装一个穿心式千斤顶5；

4)安装螺纹钢，且螺纹钢的个数与钢护筒反力牛腿3的个数相等；每个螺纹钢由上而下依次穿过相对应的千斤顶5、钢围堰反力牛腿4和钢护筒反力牛腿3，且每个螺纹钢的底端穿过螺母13，从而通过螺母13将螺纹钢底端对其锁紧在钢护筒反力牛腿3的下端面，每个螺纹钢的顶端穿过螺母13，拧紧螺母13直至螺母13限位在千斤顶5的活塞5.1端面上，从而通过螺母13将螺纹钢顶端对其锁紧在千斤顶5的活塞5.1端面上；

5)启动所有千斤顶5使其活塞5.1伸出，所有螺纹钢收紧，钢护筒2作为不动体，千斤顶5和钢围堰1作为活动体，螺纹钢被螺母13锁紧夹持，由于作用力和反作用力大小相等方向相反，故螺纹钢所受拉力转为对钢围堰1的反作用力，即向下的压力，于是钢围堰1受到下压力而下沉；

6)完成步骤5)后，当千斤顶5的活塞5.1回程时，拧动千斤顶5上方的螺母13，直至千斤顶5上方的螺母13下滑至活塞5.1的上端面上，然后重复步骤5)，使钢围堰1受到下压力再次下沉；

由于钢围堰1底部各处泥土阻力不一样，钢围堰1下沉中不可避免会有偏斜，若在重复步骤5)时下沉出现偏斜，停止下沉快的钢围堰1侧的千斤顶5的动作，同时加速下沉慢的钢围堰1侧的千斤顶5收紧拉杆的动作，促使钢围堰1各处下沉速度不同来对钢围堰1进行主动纠偏；也就是说，下沉快的钢围堰1侧的千斤顶5不启动，下沉慢的千斤顶5加大压力或者多次重复步骤6)使其下沉加速；

7)重复步骤6)，直至钢围堰1下沉至预设位置，最后拆除所有钢护筒反力牛腿3、钢围堰反力牛腿4，从而完成钢围堰主动下沉纠偏的施工。

综上所述，本发明通过千斤顶活塞的伸出来收紧拉杆，使拉杆所受的拉力转为对钢围堰的下压力，从而迫使钢围堰受到主动的下压力而下沉。由于施加了主动下压力，相当于增加了配重，故可加快钢围堰下沉速度，减少吸泥、挖土工作量，或减少隔舱混凝土、砂石加入量；而加压纠偏比现有的单纯靠吸泥纠偏迅速、准确，从而节省工程造价，并提高了施工速度。