超长大直径桩基水中作业平台单元、作业平台及施工方法与流程

本发明属于水中桩基施工技术领域，具体涉及一种超长大直径桩基水中作业平台单元、作业平台及施工方法。

背景技术：

桩基作为桥梁的承重结构，承担着上部结构的全部荷载。其中钢管桩或钻孔灌注桩作为一种常用的深基础形式，以较高的承载力能力广泛应用于桥梁桩基施工中，尤其在水下工程中应用更加广泛。对于水中桩基的施工作业，通常是在水平面上搭设平台或者修筑围堰，然后再进行桩基的施工作业，这些施工方法可靠性高，能够保证桩基的作业安全及质量，但是普遍存在工作量大，施工周期长，且修筑围堰对水环境的影响大等缺点。现亦有通过大型浮吊船或打桩船辅助桥梁桩基施工，但是对于一些封闭的水域，无法适应，且成本较高。

技术实现要素：

本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种超长大直径桩基水中作业平台单元、作业平台及施工方法，其整体布置合理，能够有效解决现有超长大直径桩基作业平台施工存在的问题，提高结构的稳定性和施工效率，能够实现模块化布置，更便于进行施工和对结构稳定性的把控。

为实现上述目的，所采取的技术方案是：

一种超长大直径桩基水中作业平台单元，包括：

支撑筒体；以及

悬臂定位导向架，在所述悬臂定位导向架上设置有导向组件，所述导向组件用于对所述支撑筒体进行径向限位支撑；所述支撑筒体上设置有支撑组件，所述支撑组件用于对所述悬臂定位导向架进行支撑。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台单元，优选地，所述导向组件包括：

动力推杆，多组所述动力推杆布设在所述悬臂定位导向架上；以及

导向滚轮，在各所述动力推杆端部均布设有导向滚轮，各所述导向滚轮与所述支撑筒体均贴合支撑设置。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台单元，优选地，所述动力推杆为千斤顶或液压缸，所述动力推杆倾斜设置在所述悬臂定位导向架上，在所述悬臂定位导向架上布设有两组上下对应动力推杆，每组动力推杆至少包括四根动力推杆；所述支撑筒体为钢护筒或钢管桩。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台单元，优选地，所述悬臂定位导向架包括：

导向架体，所述导向架体呈u型结构；以及

锁口拉杆，其设置在所述导向架体的u型口处，在所述导向架体侧壁两侧对应的所述锁口拉杆上均设置有限位螺母。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台单元，优选地，所述支撑组件包括固定设置在所述支撑筒体上的支撑块，所述支撑块顶撑在所述悬臂定位导向架下部、或所述支撑块顶撑在所述导向组件下部。

一种超长大直径桩基水中作业平台，包括：

如上述的超长大直径桩基水中作业平台单元，多组所述超长大直径桩基水中作业平台单元布设在水中；

延伸平台架，其布设在相邻两所述超长大直径桩基水中作业平台单元之间，所述延伸平台架至少与相邻的其中一个所述超长大直径桩基水中作业平台单元固定连接；以及

加强连杆组件，在相邻的两所述支撑筒体之间均布设有加强连杆组件。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台，优选地，所述加强连杆组件包括：

连杆；以及

弧形抱箍，其固定设置在所述支撑筒体上，在所述弧形抱箍上设置有连接耳，所述连杆的端部均与对应的弧形抱箍上的连接耳连接；

两所述支撑筒体之间设置有多根连杆，所述连杆呈平行布置或/和交叉布置。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台，优选地，在各所述弧形抱箍的上下两侧的支撑筒体上均设置有限位块，所述连杆两端设置有连接环，所述连接环上设置有连接环肋条，所述连接耳上设置有耳环肋条，所述连接环肋条和耳环耳环肋条对应啮合；还包括泥浆池，所述泥浆池吊设在所述延伸平台架和/或悬臂定位导向架的下部，所述泥浆池内设置有隔板、泥浆泵和输泥管；所述延伸平台架和悬臂定位导向架上部铺设有垫木和支撑板。

一种超长大直径桩基水中作业平台的施工方法，进行上述的超长大直径桩基水中作业平台的施工，具体包括以下步骤：

a、在水面上方搭设辅助平台，辅助平台独立支撑在河床上；

b、以辅助平台作为初始工作面，安装首节悬臂定位导向架，并在悬臂定位导向架中部布置支撑筒体，悬臂定位导向架依托固定在辅助平台上；悬臂定位导向架安装就位后，调整悬臂定位导向架上的导向组件，使所述支撑筒体呈竖直状态；

c、依托辅助平台向河床内打入该支撑筒体，导向组件对支撑筒体进行定位；支撑筒体打入就位后，通过支撑组件将悬臂定位导向架支撑设置在支撑筒体上；

d、依托以稳定支撑的悬臂定位导向架，固定安装下一节段悬臂定位导向架；重复步骤b，完成该节段悬臂定位导向架和支撑筒体的调整；重复步骤c，将支撑筒体打入河床内，并通过支撑组件对该节段的悬臂定位导向架进行支撑；

e、在相邻两根支撑筒体之间设置加强连杆组件，提高结构的稳定性；

f、重复步骤d和e，依托所述超长大直径桩基水中作业平台单元中的悬臂定位导向架和支撑筒体搭设作业平台。

根据本发明超长大直径桩基水中作业平台的施工方法，优选地，在步骤d中，先依托支撑就位的悬臂定位导向架铺设延伸平台架，再依托延伸平台架安装固定下一节段的悬臂定位导向架；在步骤e中，在搭设好的悬臂定位导向架下方吊挂设置多级泥浆池。

采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

本申请整体布置合理，能够有效解决现有超长大直径桩基作业平台施工存在的问题，提高结构的稳定性和施工效率，能够实现模块化布置，更便于进行施工和对结构稳定性的把控。

本申请的导向组件的设置，通过在悬臂定位导向架上设置点触式导向千斤顶，为支撑筒体的植入提供稳定可靠的定位及导向作用，提高支撑筒体的植入精度，保障后续施工的作业平台整体结构的支撑能力和稳定性，本申请采用模块化装配式结构，更便于进行高效操作，大大降低了作业的风险和工序，使得整个施工过程更加易于控制，保障施工质量和效率。

本申请在支撑筒体植入就位后，设置支撑组件从而完成悬臂定位导向架的支撑，通过在支撑筒体上设置楔形支座，点触式导向千斤顶支撑在楔形支座，悬臂定位导向架以支撑筒体为支撑，设置施工工作平台，使得整体的装配更为简便，整体模块化组装，零部件较少，更便于对施工的精度和质量进行把控，可靠性更高。

本申请的超长大直径桩基水中作业平台采用模块化布置施工，同时悬臂定位导向架也采用模块化的拼接工艺，通过支撑筒体植入就位后作为支撑锁定，再向前延伸下一节段悬臂定位导向架，使得整体的施工能够逐步推进；本申请还通过加强连杆组件对相邻的支撑筒体进行联结固定，进一步提高钢护筒或钢管桩的稳定性。

本申请还通过将泥浆池吊挂在平台下方，可降低对平面作业空间的占用，提高施工作业效率。能够充分利用作业平台的空间面积，实现了对平台的合理化分区，更便于后续的施工作业。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下文中将对本发明实施例的附图进行简单介绍。其中，附图仅仅用于展示本发明的一些实施例，而非将本发明的全部实施例限制于此。

图1是根据本发明实施例的悬臂定位导向架的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的点触式导向千斤顶的结构示意图；

图3是根据本发明实施例的点触式导向千斤顶的三维结构示意图；

图4是根据本发明实施例的悬臂定位导向架工作状态平面结构示意图；

图5是根据本发明实施例的悬臂定位导向架工作状态侧视结构示意图；

图6是根据本发明实施例的悬臂定位导向架锁定结构示意图；

图7是根据本发明实施例的依托钢护筒及悬臂定位导向架设置辅助平台结构示意图；

图8是根据本发明实施例的依托支撑筒体及悬臂定位导向架设置辅助平台平面结构示意图；

图9是根据本发明实施例的支撑筒体平联结构示意图；

图10是根据本发明实施例的连杆三维结构示意图；

图11是根据本发明实施例的连杆组装结构示意图；

图12是根据本发明实施例的弧形抱箍的三维结构示意图；

图13是根据本发明实施例的弧形抱箍安装于支撑筒体上的结构示意图。

图中序号：

1-河床，11-水面，2-辅助平台，21-竖向支撑，22-连系梁，23-支座，24-贝雷梁，25-方形垫木，26-支撑板，3-悬臂定位导向架，31-贝雷梁支架，32-锁口拉杆，33-限位螺母，34-点触式导向千斤顶，35-滚轮支架，36-轴承，37-导向滚轮，41-桩帽，42-钢护筒，43-钢管桩，44-楔形支座，45-延伸平台架，6-连杆，61-连接环，62-连接环肋条，63-第一螺栓，64-第二螺栓，71-弧形抱箍，72-连接翼板，73-螺栓孔，74-第三螺栓，75-连接耳，76-耳环肋条，77-限位块，8-多级泥浆池，81-隔板，82-吊绳，83-泥浆泵，84-输泥管。

具体实施方式

下文中将结合本发明具体实施例的附图，对本发明实施例的示例方案进行清楚、完整地描述。除非另作定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

在本发明的描述中，需要理解的是，“第一”、“第二”的表述用来描述本发明的各个元件，并不表示任何顺序、数量或者重要性的限制，而只是用来将一个部件和另一个部件区分开。

应注意到，当一个元件与另一元件存在“连接”、“耦合”或者“相连”的表述时，可以意味着其直接连接、耦合或相连，但应当理解的是，二者之间可能存在中间元件；即涵盖了直接连接和间接连接的位置关系。

应当注意到，使用“一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。

应注意到，“上”、“下”、“左”、“右”等指示方位或位置关系的术语，仅用于表示相对位置关系，其是为了便于描述本发明，而不是所指装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作；当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应的改变。

参见图1-图13，本申请公开了一种超长大直径桩基水中作业平台单元，包括支撑筒体和悬臂定位导向架3，其中，支撑筒体可以采用钢护筒42或钢管桩43；为了保障支撑筒体相对于悬臂定位导向架3能够实现较好的调节导向作用，本申请在所述悬臂定位导向架3上设置有导向组件，所述导向组件用于对所述支撑筒体进行径向限位支撑，使得支撑筒体打入河床时保持竖直状态；还在支撑筒体上设置有支撑组件，支撑组件用于对所述悬臂定位导向架3进行支撑，即当支撑筒体打入河床后，由支撑筒体对悬臂定位导向架3进行支撑，从而形成结构稳定性好的作业平台的单元模块。

优选地，本实施例中的悬臂定位导向架包括导向架体和锁口拉杆32，所述导向架体呈u型结构；锁口拉杆设置在所述导向架体的u型口处，在所述导向架体侧壁两侧对应的所述锁口拉杆上均设置有限位螺母33。本申请的导向组件包括动力推杆和导向滚轮37，多组所述动力推杆布设在所述悬臂定位导向架3上；在各所述动力推杆端部均布设有导向滚轮37，各所述导向滚轮37与所述支撑筒体均贴合支撑设置。动力推杆为千斤顶或液压缸，优选地，本申请中的动力推杆采用点触式导向千斤顶34，所述动力推杆倾斜设置在所述悬臂定位导向架3上，在所述悬臂定位导向架3上布设有两组上下对应动力推杆，每组动力推杆至少包括四根动力推杆。本申请的支撑组件包括固定设置在所述支撑筒体上的支撑块，所述支撑块顶撑在所述悬臂定位导向架下部、或所述支撑块顶撑在所述导向组件下部。

对于上述的结构，在实际的应用过程中的布置和连接方式进行进一步的详细说明，如附图1所示，本申请的悬臂定位导向架3的导向架体为贝雷梁支架31，贝雷梁支架31采用贝雷梁24拼接，平面呈“开口式”结构，开口一侧设有锁口拉杆32及限位螺母33，通过锁口拉杆32及限位螺母33，对“开口式”的贝雷梁支架31进行辅助固定，加强结构整体的强度；在最初阶段，悬臂定位导向架3依托辅助平台安装，所述支撑筒体依托悬臂定位导向架3植入河床1内；支撑筒体安装就位后，在支撑筒体上焊接支撑块，此处为了与点触式导向千斤顶配合，故采用楔形支座44作为支撑块，所述楔形支座44紧贴点触式导向千斤顶34；悬臂定位导向架3在支撑筒体植入就位后，通过点触式导向千斤顶34和楔形支座44稳定支撑在支撑筒体上。

如附图2、附图3所示，所述点触式导向千斤顶34固定在贝雷梁支架31上；所述支撑筒体沿悬臂定位导向架3的约束打入河床1中；所述点触式导向千斤顶34端部有导向滚轮37，所述导向滚轮37通过滚轮支架35及轴承36固定在点触式导向千斤顶34端部，所述导向滚轮37紧贴支撑筒体的外表面，辅助对支撑筒体植入时的导向及定位，同时在支撑筒体植入就位后，在支撑筒体上焊接的楔形支座44上，如附图6所示。

本申请还公开了一种超长大直径桩基水中作业平台，包括如上述的超长大直径桩基水中作业平台单元、延伸平台架和加强连杆组件，多组所述超长大直径桩基水中作业平台单元布设在水中；延伸平台架布设在相邻两所述超长大直径桩基水中作业平台单元之间，所述延伸平台架至少与相邻的其中一个所述超长大直径桩基水中作业平台单元固定连接；在相邻的两所述支撑筒体之间均布设有加强连杆组件。

其中，加强连杆组件包括连杆和弧形抱箍，弧形抱箍固定设置在支撑筒体上，在弧形抱箍上设置有连接耳，连杆的端部均与对应的弧形抱箍上的连接耳连接；两所述支撑筒体之间设置有多根连杆，所述连杆呈平行布置或/和交叉布置。在各所述弧形抱箍的上下两侧的支撑筒体上均设置有限位块；还包括泥浆池，所述泥浆池吊设在所述延伸平台架和/或悬臂定位导向架的下部，所述泥浆池内设置有隔板、泥浆泵和输泥管；所述延伸平台架和悬臂定位导向架上部铺设有垫木和支撑板。

如附图7、附图8所示，所述延伸平台架45依托悬臂定位导向架3搭设；所述延伸平台架45依托在悬臂定位导向架3上，并铺设方形垫木25及支撑板26搭设，所述延伸平台架45作为下一节段悬臂定位导向架3的安装平台以及下一根支撑筒体的植入导向平台，由于支撑筒体采用的钢护筒或钢管桩，为了便于作业，在支撑筒体上设置有桩帽41，从而通过打桩机将对应的钢护筒或钢管桩打入河床1内。

如附图9所示，所述连杆6设置在两根安装就位的支撑筒体之间，所述连杆6与弧形抱箍71相连，所述弧形抱箍71安装在支撑筒体上；所述弧形抱箍71呈半圆形，所述弧形抱箍71两侧有连接翼板72，所述连接翼板72上有螺栓孔73，第三螺栓74穿过螺栓孔73将两个弧形抱箍71组合成一个封闭的圆环安装在支撑筒体上；所述弧形抱箍71上有连接耳75，所述连接耳75上有放射状的耳环肋条76。所述钢护筒42或钢管桩43上有限位块77，所述限位块77紧贴弧形抱箍71的上、下端，从而避免弧形抱箍71沿钢护筒42或钢管桩43上下滑移。

如附图10、附图11所示，所述连杆6的端部及中部有连接环61，所述连接环61上有放射状的连接环肋条62；所述连杆6端部与弧形抱箍71相连，第二螺栓64穿过端部的连接环61及连接耳75，所述连接环肋条62与耳环肋条76互相咬合；所述连杆75互相交叉，第一螺栓63穿过连杆6中部的连接环61，所述连接环61上的连接环肋条62互相咬合；所述连接环肋条62及耳环肋条76能够有效地防止连接之后杆件发生转动，提高杆件连接的牢固性，从而间接提升钢护筒42或钢管桩43的稳定性。

如附图7所示，多级泥浆池8通过吊绳82吊挂于平台下方，多级泥浆池8内有高低不同的隔板81、泥浆泵83以及输泥管84，所述隔板81将泥浆池8分割成多个不同的多级过滤空间，配合泥浆泵83及输泥管84将泥浆输送至桩孔内，通过吊挂在平台下方的水面11上，避免占用平台表面的空间。

本申请还公开了一种超长大直径桩基水中作业平台的施工方法，进行上述的超长大直径桩基水中作业平台的施工，具体包括以下步骤：

a、在水面上方搭设辅助平台，辅助平台独立支撑在河床上；如附图4、附图5所示，在水中桩基施工作业前，在水面11上方搭设辅助平台2，辅助平台2独立支撑在河床1上；辅助平台2包括竖向支撑21、连系梁22、支座23、贝雷梁24、方形垫木25和支撑板26；连系梁22设在竖向支撑21之间，所述支座23安放在竖向支撑21顶部，所述贝雷梁24支撑在支座23上，所述方形垫木25支撑在贝雷梁24上，所述支撑板26铺在方形垫木25上，所述辅助平台2作为桩基水中施工的起始平台，首段悬臂定位导向架3依附辅助平台2安装。

b、以辅助平台作为初始工作面，安装首节悬臂定位导向架，并在悬臂定位导向架中部布置支撑筒体，悬臂定位导向架依托固定在辅助平台上；悬臂定位导向架安装就位后，调整悬臂定位导向架上的导向组件，使所述支撑筒体呈竖直状态；具体通过调节导向组件中的各个点触式导向千斤顶的伸缩量，从而使得导向滚轮对支撑筒体进行支撑和调节，从而使得支撑筒体保持竖直状态，以便于在植入河床后稳定性更好，承载更大的作用力；

c、依托辅助平台向河床内打入该支撑筒体，导向组件对支撑筒体进行定位；支撑筒体打入就位后，通过支撑组件将悬臂定位导向架支撑设置在支撑筒体上；如附图4、附图5所示，依托辅助平台2向河床1内打入钢护筒42或钢管桩43，点触式导向千斤顶34对钢护筒42或钢管桩43进行定位；钢护筒42或钢管桩43打入就位后，在钢护筒42或钢管桩43的侧壁焊接楔形支座44，楔形支座44紧贴点触式导向千斤顶34的下侧，悬臂定位导向架3通过点触式导向千斤顶34支撑在钢护筒42或钢管桩43侧壁上的楔形支座44上；所述钢护筒42或钢管桩43上有桩帽41，通过打桩机将钢护筒42或钢管桩43打入河床1内；如附图6所示，所述楔形支座44紧贴点触式导向千斤顶34；悬臂定位导向架3在钢护筒42或钢管桩43植入就位后，通过点触式导向千斤顶34支撑在钢护筒42或钢管桩43上；

d、依托以稳定支撑的悬臂定位导向架，固定安装下一节段悬臂定位导向架；重复步骤b，完成该节段悬臂定位导向架和支撑筒体的调整；重复步骤c，将支撑筒体打入河床内，并通过支撑组件对该节段的悬臂定位导向架进行支撑；

在步骤d中，如附图7所示，可以先依托支撑就位的悬臂定位导向架铺设延伸平台架，再依托延伸平台架安装固定下一节段的悬臂定位导向架，具体位置依托支撑就位的悬臂定位导向架3铺设延伸平台架45；所述延伸平台架45依托在悬臂定位导向架3上，并铺设方形垫木25及支撑板26搭设，所述延伸平台架45作为下一节段悬臂定位导向架3的安装平台以及下一根钢护筒42或钢管桩43的植入导向平台；如附图7、附图8所示，依托延伸平台架45，安装下一节段悬臂定位导向架3，悬臂定位导向架3依附延伸平台架安装固定，并按照步骤b所述方法对点触式导向千斤顶34进行调整。以延伸平台架45作为作业平台，按照步骤c所述方法向河床1内打入钢护筒42或钢管桩43，并将悬臂定位导向架3支撑在钢护筒42或钢管桩43上的楔形支座44上。

e、在相邻两根支撑筒体之间设置加强连杆组件，提高结构的稳定性；

f、重复步骤d和e，依托所述超长大直径桩基水中作业平台单元中的悬臂定位导向架和支撑筒体搭设作业平台。

在步骤e中，可以在搭设好的悬臂定位导向架下方吊挂设置多级泥浆池。

本文中术语“和/或”表示可以存在三种关系。例如，a和/或b可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

上文已详细描述了用于实现本发明的较佳实施例，但应理解，这些实施例的作用仅在于举例，而不在于以任何方式限制本发明的范围、适用或构造。本发明的保护范围由所附权利要求及其等同方式限定。所属领域的普通技术人员可以在本发明的教导下对前述各实施例作出诸多改变，这些改变均落入本发明的保护范围。