专利名称：一种在深水急流位置进行基础施工的方法及其设施的制作方法
技术领域：
本发明属于水下构造施工方法及设施，特别涉及一种在深水急流位置进行基础施工的方法及设施。
背景技术：
深水急流基础施工存在水流冲击、自由高度、冲刷、定位四个方面的主要难题，以往采用钢围堰或沉井的基础施工方法，通过设置尺寸很大的钢围堰或沉井，并使其嵌入土层深且强度大的位置，利用钢围堰或沉井作为工作平台进行施工，解决了上述难题。但这样的基础施工方法，在江河的水域上，必须要在枯水季节开始施工，失去了选择有利时间开工，以便缩短工期的灵活性。而且还需要占用两个枯水期，施工工期长，另外其设施庞大，施工难度大，施工造价高。在其他水域，同样存在工期长，设施庞大，施工难度大，施工造价高的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述钢围堰或沉井基础施工方法中的缺点，而提出一种在深水急流位置建立工作平台进行基础施工的新方法及其设施。用本发明可以解决在深水急流基础施工中存在的水流冲击、自由高度、冲刷、定位四个方面的主要难题，缩短工期。
实现本发明目的的施工方法是步骤一，在水流中予设位置建立临时的、辅助性锚碇系统；步骤二，在锚碇系统中安设固定可自浮的钢套箱；步骤三，利用钢套箱下放、安装钢护筒，使钢护筒穿过钢套箱底部并嵌入土中；步骤四，通过焊接，使钢套箱、钢护筒形成可抵抗水流冲击的稳定的自身刚构平台体系；步骤五，依靠自身刚构平台体系，在深水急流条件下，全面开展基础施工，使基础施工顺利完成。
所述步骤一中建立锚碇系统及步骤二中在该锚碇系统中安设钢套箱的方法是首先将一个以上的单个浮体分成两列，浮体之间通过连接件连接成一整体浮体，在该整体浮体的周边用锚固定；再在两列浮体的中间安设固定可自浮的钢套箱。浮体为驳船或箱体等，在驳船上游方向可设有定位船。连接件可采用钢制万能杆件或钢制绗架件等钢性连接件。
所述的钢套箱采用双壁有底钢套箱在岸上制作底节，将底节浮运至基础位，并在底节上完成拼接的方式进行安装和就位。
实现本发明目的的施工设施是包括一锚碇系统，在锚碇系统中安设固定有可自浮的钢套箱，在钢套箱的底部用焊接安装有钢护筒。
所述的锚碇系统的构成是由一个以上的单个浮体分成两列，浮体之间通过连接件连接成一整体浮体，在该整体浮体的周边用锚固定，在两列浮体的中间安设固定可自浮的钢套箱。浮体为驳船或箱体等，在驳船上游方向可设有定位船。连接件可采用钢制万能杆件或钢制绗架件等。
所述的钢套箱采用双壁有底钢套箱。
在深水急流位置进行桥梁等结构的基础施工，首先需要在基础位建立一个稳定的工作平台。工作平台的建立是深水急流基础施工的关键技术。本发明提供的钢套箱、钢护筒平台，就是这样的工作平台。钢套箱是浇筑基础混凝土承台的一个围水和模板结构，钢护筒是基础基桩成孔的导向和保护结构，同时又是其浇筑混凝土的模板结构。如果不采用另外的设施，如所打设的钢管桩，而只利用钢套箱、钢护筒建立平台，因为钢套箱、钢护筒是工作平台工作的对象，而又利用它们本身作为平台，所以这种平台体系称为钢套箱、钢护筒自身平台体系。
工作原理本发明是采用钢套箱、钢护筒自身平台体系进行基础施工的技术，基础可采取常用的，既简单又安全的基桩与承台组合的高桩承台形式。本发明施工技术采用可自浮的双壁有底钢套箱围水浇筑水下承台，利用钢套箱体积大、刚度大的特性，以钢套箱夹持而在水流中下放钢护筒，使钢护筒嵌入土中。利用钢套箱、钻孔钢护筒形成的刚构平台，完成部分基桩成桩施工，利用钢套箱，已成桩钢护筒构成的稳固平台体系完成此后全部基础施工。钢套箱、钢护筒自身平台体系也就是由钢套箱和钢护筒组成的刚构平台体系。在钢套箱、钻孔钢护筒刚构平台未形成前，钢套箱依靠锚和锚缆的锚碇系统在水流中保持稳定。
由于钢套箱、钢护筒的水阻力远小于钢围堰、沉井等结构，所以利用锚碇系统和钢套箱、钢护筒刚构体系可解决包括洪水季节在内的任何季节的水流冲击问题；利用钢护筒的大直径特性，以及沉入水下的大刚度钢套箱对钢护筒的夹持，可解决施工设施自由高度引起的失稳问题；利用钢护筒阻水面积小，钢护筒打设、在其内成桩均在枯水期完成的情况，解决了冲刷问题；利用锚缆对钢套箱调整定位，在波浪很小的情况下下放定位钢护筒，可解决施工结构的精确定位问题。解决了水流冲击、自由高度、冲刷、定位四大难题后，钢套箱、钢护筒自身平台体系就是深水急流基础施工的可靠依靠，是人员、设备操作的工作平台，也是施工材料、物件的放置场所，可保证基础施工在水流中顺利进行。
由于不需要象钢围堰、沉井一样进行大体积结构的下沉、着、嵌岩施工，使得本平台体系的施工进度快，基础施工可在很短的时间内，如在1-2个月的洪水期和其后6个月的一个枯水期内完成。其中的洪水期一般用以进行施工准备工作。
本发明的创新点在于第一，不采用以往必用的钢围堰、沉井等庞大体系，同样地也解决了深水急流基础施工水流冲击、自由高度、冲刷、定位四大难题；第二，采用以往只用作承台、基桩施工结构的钢套箱、钢护筒作为受力结构，构成刚构平台，使基础施工更安全、更节省及速度更快；第三，以往的深水急流基础必须要等待在水深、水流速较小的枯水季节才能开工，而本施工技术可使基础施工在洪水季节开始进行。第四，本施工技术施工工期短、造价节省。
本发明施工技术解决了深水急流基础施工最关键的施工平台的建立的问题，并且取得了保证基础施工工期短的工期上的重大突破。如在国内某大桥主桥南塔基础施工中采用了本发明施工技术。南塔基础其基础位水深达50m，水流速度达2.9m/s，是典型的深水急流基础。南塔基础施工工期为8个月，创造了深水急流基础施工最快纪录，并且施工非常安全，施工质量好。与以往施工方法相比，本施工技术节省造价约5亿元。在南塔基础施工完成后，鉴于本发明施工技术的巨大优势，在本桥南临时墩基础施工中，又采用了本施工技术，使得水深58m，水流速度2.9m/s的南临时墩基础施工再次取得圆满成功。
该施工技术的首创并运用成功具有重大意义，它突破了旧的基础施工方式的限制，为深水急流基础施工提供了一个安全稳妥、工期短、造价省的更先进的新方法，在深水基础施工上作出了重大贡献。
图1是本发明设施的组成示意图。
图2是本发明设施的平面示意图。
具体实施例方式
见图1、图2，本发明的施工方法首先在水流中予设位置建立临时、辅助性锚碇系统，该系统由双数的驳船10分成两列，驳船10之间通过钢制万能杆件横梁1和纵梁2连接成一整体浮体，驳船10上游方向设有定位船4，定位船4用主锚9固定，用拉锚3将整体浮体连接在定位船4上，在整体浮体的侧面和后面分别设有侧锚12和尾锚5，整体浮体由拉锚3、侧锚12和尾锚5固定在江面上；在两列驳船10的中间用钢制件11固定可自浮的钢套箱7，同时用拉锚8将钢套箱7连接在定位船4上，钢套箱7采用双壁有底钢套箱在岸上制作底节，将底节浮运至基础位，并在底节上完成拼接的方式进行安装和就位；然后利用钢套箱7下放、安装钢护筒6，使钢护筒6穿过钢套箱7底部并嵌入土中，其后通过焊接，使钢套箱7、钢护筒6形成可抵抗水流冲击的稳定的自身刚构平台体系，此后，依靠本平台体系，在深水急流条件下，全面开展基础施工，使基础施工顺利完成。
本发明的施工设施包括一锚碇系统，锚碇系统的构成是由双数的驳船10分成两列，驳船10之间通过钢制万能杆件横梁1和纵梁2连接成一整体浮体，驳船10上游方向设有定位船4，定位船4用主锚9固定，用拉锚3将整体浮体连接在定位船4上，在整体浮体的侧面和后面分别设有侧锚12和尾锚5，整体浮体由拉锚3、侧锚12和尾锚5固定在江面上；在两列驳船10的中间用钢制件11固定可自浮的钢套箱7，同时用拉锚8将钢套箱7连接在定位船4上，钢套箱7采用双壁有底钢套箱，在钢套箱的底部用焊接安装有钢护筒6。
权利要求
1.一种在深水急流位置进行基础施工的方法，其特征在于采用以下步骤步骤一，在水流中予设位置建立临时的、辅助性锚碇系统；步骤二，在锚碇系统中安设固定可自浮的钢套箱；步骤三，利用钢套箱下放、安装钢护筒，使钢护筒穿过钢套箱底部并嵌入土中；步骤四，通过焊接，使钢套箱、钢护筒形成可抵抗水流冲击的稳定的自身刚构平台体系；步骤五，依靠自身刚构平台体系，在深水急流条件下，全面开展基础施工，使基础施工顺利完成。
2.根据权利要求1所述的在深水急流位置进行基础施工的方法，其特征在于步骤一中建立锚碇系统及步骤二中在该锚碇系统中安设钢套箱的方法是首先将一个以上的单个浮体分成两列，浮体之间通过连接件连接成一整体浮体，在该整体浮体的周边用锚固定；再在两列浮体的中间安设固定可自浮的钢套箱。
3.根据权利要求1或2所述的在深水急流位置进行基础施工的方法，其特征在于钢套箱采用双壁有底钢套箱在岸上制作底节，将底节浮运至基础位，并在底节上完成拼接的方式进行安装和就位。
4.根据权利要求1或2所述的在深水急流位置进行基础施工的方法，其特征在于浮体为驳船或箱体，在浮体上游方向设有定位船。
5.根据权利要求2所述的在深水急流位置进行基础施工的方法，其特征在于连接件采用钢制万能杆件或钢制绗架件。
6.一种在深水急流位置进行基础施工的设施，其特征在于包括一锚碇系统，在锚碇系统中安设固定有可自浮的钢套箱，在钢套箱的底部用焊接安装有钢护筒。
7.根据权利要求6所述的在深水急流位置进行基础施工的设施，其特征在于锚碇系统的构成是由一个以上的单个浮体分成两列，浮体之间通过连接件连接成一整体浮体，在该整体浮体的周边用锚固定，在两列浮体的中间安设固定可自浮的钢套箱。
8.根据权利要求7所述的在深水急流位置进行基础施工的设施，其特征在于浮体为驳船或箱体，在浮体上游方向设有定位船。
9.根据权利要求7所述的在深水急流位置进行基础施工的设施，其特征在于连接件采用钢制万能杆件或钢制绗架件。
10.根据权利要求7所述的在深水急流位置进行基础施工的设施，其特征在于钢套箱采用双壁有底钢套箱。
全文摘要
本发明公开了一种在深水急流位置进行基础施工的方法及设施。其中施工方法为步骤一在水流中予设位置建立临时的、辅助性锚碇系统；步骤二在锚碇系统中安设固定可自浮的钢套箱；步骤三利用钢套箱下放、安装钢护筒，使钢护筒穿过钢套箱底部并嵌入土中；步骤四通过焊接，使钢套箱、钢护筒形成可抵抗水流冲击的稳定的自身刚构平台体系；步骤五依靠自身刚构平台体系，在深水急流条件下，全面开展基础施工，使基础施工顺利完成。用本发明方法可以解决在深水急流基础施工中存在的水流冲击、自由高度、冲刷、定位四个方面的主要难题，并可缩短工期，节省造价。
文档编号E02D29/00GK1818225SQ200610031328
公开日2006年8月16日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者刘晓东, 彭力军, 陈明宪, 娄学全, 崔冰 申请人:刘晓东, 彭力军, 陈明宪, 娄学全, 崔冰