专利名称：钢浮箱沉放平面位置控制方法
技术领域：
本发明涉及在开敞水域钢浮箱沉放技术领域，具体地说，涉及一种钢浮箱 沉放平面位置控制方法。
背景技术：
2004年，在苏州河河口水闸工程中成功沉放99mX14mX6.35m重量达 8201t钢筋混凝土闸底板，借鉴苏州河河口水闸工程闸底板沉放控制技术，应 用于外闸首钢浮箱沉放技术开发研究。2002年开发了《海工工程GPS远距 离打桩定位系统》成功应用于东海大桥工程的沉桩工程，2003年又开发了《长 江口深水航道整治二期工程多孔空心方块水下安装技术研究》获得成功，这两 项GPS定位系统应用于工程实践，取得了理想效果，借鉴这种技术思路进行 开发研究。
船闸工程外闸首采用水下施工重力式混合基床，整体式浮箱一次沉放到位 形成闸首结构，包括闸门墩、门槽、门库以及附属设备，其中门槽及门库区设 闸首横拉门轨道，这种类型结构国内首次应用，在软土地基形成桩基与重力式 混合基床亦属首次应用。以往在软土地基类似工程中多采用围堰挡水，抽水形 成干施工环境，现浇钢筋混凝土结构。
由于需在水下施工混合基床，精确沉放钢浮箱，而后在钢浮箱内分舱抽水 施工闸墩、门槽结构、下行轨道，工程结构新颖，工艺先进，是一项全新的课 题。整体式浮箱应用于闸首工程，目前国内外尚未找到类似工程结构和施工技术资料。
船闸工程包括外闸首、水泵房、内闸首及闸室等单体。外闸首是船闸工程 关键项目，沉放后的姿态决定了整个船闸的平面布局和钢闸门的安装位置，钢 浮箱一次性沉放至设计高程后分舱施工闸墩，钢浮箱沉放所涉及的混合基床施 工，钢浮箱拖运、沉放工艺是其中的关键技术。
而钢浮箱沉放过程中平面位置的控制是一个重要的步骤，而现行的钢浮箱 沉放定位工艺精度低、不准确，工序繁杂，耗费大量的时间和人力物力。
发明内容
本发明的目的是提供一种在开敞水域钢浮箱沉放的平面位置控制方法，以 解决现有的钢浮箱沉放时定位精度低、不准确，工序繁杂，耗费大量的时间和 人力物力。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现 一种钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤
1. 在钢浮箱沉放位置设置多个限位墩；
2. 将钢浮箱调平；
3. 通过设置在限位墩上的系船柱和巻扬机固定钢浮箱，并在拖轮的拖带 下将钢浮箱拖到预沉位置；
4. 通过设置在钢浮箱上的进水阔门向钢浮箱内灌水使其进位于各限位墩 间，逐步到达沉放位置。
本发明步骤l中，所述限位墩为四个，限位墩I设置在水泵房中钢浮箱宽
度一侧，限位墩n设置在闸室中钢浮箱长度一侧，限位墩m设置在闸室外并
与限位墩II平行，限位墩IV设置在绞车房中并与限位墩I相对，每个限位墩与钢浮箱边线之间均预留间距。
为了增强限位墩的强度，限位墩I、限位墩II和限位墩III均以钢管桩作 为基础，限位墩I、限位墩II和限位墩III的钢管桩各为四个，限位墩IV以绞 车房为基础，其桩基为五根钢管桩。
所述限位墩I、限位墩II和限位墩III上部结构由C30混凝土一次浇注成 型，限位墩IV根据绞车房基础结构需要，分两次浇注完成。
每个限位墩墩身顶面设有固定螺丝，以固定设置在其上的巻扬机和系船柱 等设备。
所述钢浮箱根据不同的需要，可分为多个相同或者不同的隔舱，各舱格上
可设置多个进水阀门，优选的是14个进水阀门。
本发明步骤2中，钢浮箱调平采用灌水并辅以砼块配重的方式实现。 本发明步骤3中，钢浮箱快到位时，在限位墩II和限位墩III邻近钢浮箱
侧安装限位件，梁边预留30mm裕量；限位墩I临钢浮箱侧面安装限位横梁，
横梁边与浮箱边预留有20mm的裕量。
本发明步骤4中，每个进水阀门的进水流量为500mVh，灌水完毕后钢浮
箱内的水位至少为3.0m。
钢浮箱进位时间为高平潮前2小时，下沉时间为高平潮后1小时。 本发明中，钢浮箱下沉后，为防止钢浮箱位移，需在钢浮箱四周对称回填
袋装砂。
钢浮箱四周回填到位后，即可拆除限位墩i、限位墩n和限位墩m。
本发明的钢浮箱沉放平面位置控制方法，钢浮箱沉放的平面定位依托参照 物限位墩控制，钢浮箱位置在被准确锁定之后，灌水下沉得到了可靠保证。钢 浮箱就位设有一定的富余尺寸，保护水泵房桩基在钢浮箱进位过程中避免受到碰撞，为钢浮箱进位调整提供空间。当钢浮箱就位后，在限位墩上安装刚性限 位件，刚性限位件控制钢浮箱水面以上位置，确保钢浮箱准确定位。
图1为本发明的限位墩位置示意图。图2为本发明限位墩结构示意图。图3为本发明钢浮箱分舱示意图。图4为本发明钢浮箱限位墩定位示意图。图5为本发明钢浮箱下沉就位时间示意图。图6为本发明钢浮箱就位后四周加填示意图。具体实施方法为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达到目的与功效易于明白了解， 下面结合具体图示，进一步阐述本发明。一种钢浮箱沉放平面位置控制方法，首先在钢浮箱沉放位置设置多个限位 墩，限位桩的布置如图l所示，限位墩为四个，限位墩I设置在水泵房中钢浮箱宽度一侧，限位墩n设置在闸室中钢浮箱长度一侧，限位墩m设置在闸室 外并与限位墩n平行，限位墩iv设置在绞车房中并与限位墩i相对，限位墩II和限位墩III边线离开钢浮箱设计边线为15cm，限位墩I边线离开钢浮箱为 50cm。参见图2，每个限位墩下设4根O800mmX S 14mm的钢管桩3，桩长35m， 墩台尺寸为4.6X4.6X1.5m，结构标高为+3 +4.5m;其中最西侧的限位墩利用 绞车房基础，桩基为5根①800X S 14mm钢管桩3，基础尺寸为10X13X2m，结构标高为+4.3 +6.3m。
限位墩除为钢浮箱定位使用之外，还兼有保护泵房桩基安全作用。限位墩 的桩与水泵房和绞车房的桩同时施工，限位墩的结构施工穿插于基床施工期 间，结构C30混凝土由基地搅拌站供应，橄榄车运到施工区的大堤上，水上小 型起重用吊斗运至施工位置进行浇筑。限位墩采用一次浇筑到顶，较车房基础 根据结构的需要，分二次浇筑方能完成。限位墩墩身顶面预埋有固定螺栓(未 示意)，用来固定巻扬机和系船柱等设施。
参见图3，钢浮箱根据不同的需要，可分为多个相同或者不同的隔舱，本 实施例中采用的为不同的隔舱，并非对本发明的限制。钢浮箱从底板至设计要 求的高度，现浇砼包括闸底板67501113和少量的闸壁墩砼945m3，钢结构自重 3200t,所以整个钢浮箱总重在19465 t，底板配重平衡前的受力状况如下表。
钢浮箱配重前受力装况
隔舱ABCDE合计
隔舱长度(m)16.540212118116.5
砼方量(m3)101129151358112012107694
砼重量(o2426699632592880290418466
钢结构重(t)1423431801801551000
总重(t)2568733934393060305919465
平均荷载(t/m)156183164146170
整个浮箱总重量约为19500t，此时平均吃水约为8.2m。但钢浮箱此时处 于不平衡状态，因而钢浮箱需采取用灌水方式并辅以砼块配重实现调平，调平 利用施工现场下游的9#码头。
调平后钢浮箱总重约为21218t，此时钢浮箱吃水深度为8.8m钢浮箱选择 高平潮时进行下沉，高潮位水位3.5m,钢浮箱下沉前的底标高为-5.7m;距钢 浮箱下沉到基床顶-11.70m标高有6m的高差，为使其下沉需灌水总量约14500m\参见图4，钢浮箱调平之后在拖轮的拖带下进入施工区域，通过限位墩上 的系船柱和巻扬机分四点固定住钢浮箱，然后拖轮l离开；开动巻扬机，在拖 轮2的护送下缓慢进位。在钢浮箱快到位时，限位墩II和限位墩III临近钢浮 箱侧安装宽12cm限位件，梁边与钢浮箱边预留有30mm的裕量；在限位墩I 临钢浮箱侧面安装限位横梁，横梁宽47cm、横梁边与浮箱边预留有20mm的 裕量。在钢浮箱外壁，设置14个进水阀门，阀门由人工操作启闭，每个阀门进 水流量控制在500mS/h左右。钢浮箱进位后，经检验满足精度要求之后，即可 灌水下沉。人工开动进水阀按预定的灌水速度，5小时左右可使钢浮箱稳稳下 沉至基床上。最后，关闭闸门，使钢浮箱内保持水位至+3.0m，以防钢浮箱上 浮。参见图5，钢浮箱沉放选择在高平潮时段，开始进位时间为高平潮前2小 时，根据经验，在2小时内钢浮箱可以准确进位于限位墩间，然后利用平潮位 开始灌水下沉，这些可确保钢浮箱安装精度。参见图6，钢浮箱下沉后，为防止钢浮箱位移，需在钢浮箱四周对称回填 袋装砂。回填时需要先回填钢浮箱外侧约至-8.8m标高，然后是岸侧和上下游， 回填标高为-7.3m。钢浮箱四周回填到位后，即可拆除限位墩i、限位墩n和限位墩m，由水上小型起重船，配备专门的机具拆除限位墩，然后由起重船配备电动锤拔出限位墩钢管桩3回收。以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业 的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理和范围的前提下，本发明 还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。.本 发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
权利要求
1.一种钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于，包括如下步骤1].在钢浮箱沉放位置设置多个限位墩；2].将钢浮箱调平；3].通过设置在限位墩上的系船柱和卷扬机固定住钢浮箱，并在拖轮的拖动下将钢浮箱拖动到预沉位置；4].通过设置在钢浮箱上的进水阀门向钢浮箱内灌水使其进位于各限位墩间，逐步到达沉放位置。
2. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于步 骤1中，所述限位墩为四个，限位墩I设置在水泵房中钢浮箱宽度一侧，限位 墩II设置在闸室中钢浮箱长度一侧，限位墩III设置在闸室外并与限位墩II平 行，限位墩IV设置在绞车房中并与限位墩I相对，每个限位墩与钢浮箱边线 之间均设有间距。
3. 如权利要求2所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于所述限位墩i、限位墩n和限位墩m均以钢管桩作为基础，限位墩i、限位墩n 和限位墩in的钢管桩为四个。
4. 如权利要求2所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于限位墩IV以绞车房为基础，其桩基为五根钢管桩。
5. 如权利要求2和3所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于:所述限位墩i、限位墩n和限位墩in采用结构C30混凝土一次浇注成型。
6. 如权利要求2和4所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于: 所述限位墩IV分两次浇注完成。
7. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于所述限位墩墩身顶面设有固定巻扬机和系船柱等设备的固定螺丝。
8. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于所 述钢浮箱分为多个相同的格舱。
9. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于所 述钢浮箱分为多个不同的格舱。
10. 如权利要求8或9所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于: 所述舱格上设置多个进水阀门。
11. 如权利要求8或9所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于: 所述舱格上设置14个进水阀门。
12. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于步 骤2中，钢浮箱使用灌水并辅以砼块的方式进行调平。
13. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于步骤3中，钢浮箱快到位时，在限位墩n和限位墩m邻近钢浮箱侧安装限位件，梁边预留3cm裕量；限位墩I临钢浮箱侧面安装限位横梁，横梁边与浮箱边预 留有20mm的裕量。
14. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于步 骤4中，每个进水阀门的进水流量为500m3/11，灌水完毕后钢浮箱内的水位至 少为3.0m。
15. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于步 骤4中，钢浮箱进位时间为高平潮前2小时，下沉时间为高平潮后1小时。
16. 如权利要求1所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于钢浮箱下沉后，在钢浮箱四周对称回填袋装砂。
17. 如权利要求16所述的钢浮箱沉放平面位置控制方法，其特征在于钢浮箱四周回填到位后，拆除限位墩i、限位墩ii和限位墩m。
全文摘要
本发明提供一种造船基地钢浮箱沉放的平面位置控制方法，以解决现有的钢浮箱沉放时定位精度低、不准确，工序繁杂，耗费大量的时间和人力物力的不足。该方法，包括如下步骤1.在钢浮箱沉放位置设置多个限位墩；2.将钢浮箱调平；3.通过设置在限位墩上的系船柱和卷扬机固定住钢浮箱，并在拖轮的拖动下将钢浮箱拖动到预沉位置；4.通过设置在钢浮箱上的进水阀门向钢浮箱内灌水使其进位于各限位墩间，逐步到达沉放位置。本发明的钢浮箱沉放平面位置控制方法，钢浮箱沉放的平面定位依托参照物限位墩控制，钢浮箱位置在被准确锁定之后，灌水下沉得到了可靠保证。
文档编号E02D23/08GK101408028SQ200710046948
公开日2009年4月15日 申请日期2007年10月11日 优先权日2007年10月11日
发明者周国海, 周慧杰, 徐晓航, 朱立新, 李天恩, 李建军, 涛 汪, 衣旭东, 褚悍俊, 诸荣海 申请人:中交三航局第二工程有限公司