一种围堰浮运定位的方法与流程

本发明涉及桥梁施工领域，具体涉及一种围堰浮运定位的方法。

背景技术：

围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。其作用是防止水和土进入建筑物的修建位置，以便在围堰内排水，开挖基坑，修筑建筑物。一般主要用于水工建筑中，除作为正式建筑物的一部分外，围堰一般在用完后拆除。围堰按照材质划分可分为土石围堰、草土围堰、木板桩围堰、木笼围堰、钢板桩围堰、锁扣管桩围堰、钢筋混凝土或预应力混凝土板桩围堰、混凝土围堰等多类。围堰入水后的的浮运以及定位都是围堰施工中的重要且复杂的工序。现有技术中对于围堰浮运都是使用若干拖轮，通过带缆将围堰拖运，围堰与各拖轮间均由缆绳连接，始终存在围堰受控程度低，长距离拖运时对缆绳有极高要求的问题。同时，现有的围堰就位时的抛锚挂缆方式复杂且繁琐，各种挂缆抛锚方式层出不穷，始终没有程式化的、统一的挂缆定位方法以供选择。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种围堰浮运定位的方法，以解决现有技术中围堰就位时抛锚挂缆方式复杂繁多的问题，实现提供一种统一的挂缆定位方法，以提高工程效率的目的。

本发明通过下述技术方案实现：

一种围堰浮运定位的方法，使用前、后两条定位船进行定位，包括以下步骤：(a)围堰下水前，提前在围堰上带上四根前拉缆、四根后拉缆，在围堰沿水流方向的左右两侧各带上N/2根边锚锚绳，其中N为4的倍数，且N≥16；(b)提前就位三台拖轮：编号拖轮一、拖轮二、拖轮三；围堰在墩位上游下水，待围堰下水稳定后，将拖轮一、拖轮二分别编绑于围堰沿水流方向的左右两侧，拖轮三正顶于钢围堰的上游方向，三台拖轮同速顺流浮运围堰；(c)前定位船提前完成就位，三台拖轮浮运围堰至距离前定位船下游150～200m处；(d)将围堰上的四根前拉缆过至前定位船，使前拉缆的一端与前定位船上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰上；收紧前拉缆，各拖轮解除与围堰的连接，拖轮退出；(e)将围堰上N/4根边锚锚绳的一端过至前定位船与前定位船侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设；收紧前定位船上的边锚锚绳；(f)将围堰溜放到设计位置，围堰上N/2根边锚锚绳直接挂锚，由抛锚船沿水流方向的两侧抛设并收紧锚绳，其中围堰两侧每侧抛锚N/4个；(g)后定位船靠近围堰，将围堰上的四根后拉缆过至后定位船，使后拉缆的一端与后定位船上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰上；(h)将围堰上剩余的N/4根边锚锚绳的一端过至后定位船与后定位船侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设；(i)后定位船移动至设计位置就位，收紧后拉缆，收紧后定位船上的边锚锚绳；(j)按照设计对前定位船、后定位船上的前拉缆、后拉缆、边锚施加拉力；然后进行围堰精就位作业。

针对现有技术中围堰就位时抛锚挂缆方式复杂繁多的问题，本发明提出一种围堰浮运定位的方法。本方法在围堰下水前就在围堰上提前预留前拉缆、后拉缆，边锚锚绳，其中前拉缆、后拉缆各四根，为后续前后定位船带缆精就位做好准备，边锚锚绳共准备N根，沿水流方向的左右两侧各带上N/2根，用于后续抛锚带缆的过程中直接从围堰上将边锚锚绳过至定位船和抛锚船进行抛锚，避免了还需要在施工现场进行挂缆的做法，从而相较于现有技术节约工期，提高施工效率。其中N为4的倍数，且N≥16，以便于后续均匀排布边锚数量，实现围堰的精确控制。本方法的浮运过程中，需要提前就位三台拖轮：编号拖轮一、拖轮二、拖轮三；围堰在墩位上游下水，待围堰下水稳定后，将拖轮一、拖轮二分别编绑于围堰沿水流方向的左右两侧，拖轮三正顶于围堰的上游方向，三台拖轮同速顺流浮运围堰。相较于现有技术中对于围堰浮运都是使用若干拖轮，通过带缆将围堰拖运的方式，本方法在浮运过程中拖轮一、拖轮二分别编绑于围堰沿水流方向的左右两侧，即是左右两条拖轮均与围堰直接固定连接，拖轮三正顶于围堰的上游方向，使得围堰前进方向的左右后三面均有拖轮直接对其施加作用力，避免了现有技术中围堰与各拖轮间均由缆绳连接的方式，解决了围堰受控程度低，长距离拖运时对缆绳有极高要求的问题，使得围堰浮运过程具有更加稳定的受控程度，提高抵抗恶劣天气的能力，提高围堰浮运过程中的安全程度。在拖轮浮运围堰到位前，就提前完成前定位船的就位工作，使得围堰达到时，前定位船已经在预定地点处于待命状态。三台拖轮浮运围堰至距离前定位船下游150～200m处，即是前定位船位于围堰上游位置。围堰与前定位船的距离控制在150～200m，避免距离过近相互之间所抛设在水中的锚链容易互相干扰甚至发生缠绕等事故，同时也能够防止距离过远定位船对围堰的控制精度降低。将围堰上的四根前拉缆过至前定位船，使前拉缆的一端与前定位船上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰上；收紧前拉缆，此时围堰已经由前定位船进行控制，三台拖轮均解除与围堰的连接，拖轮退出；之后再将围堰上N/4根边锚锚绳的一端过至前定位船与前定位船侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设；收紧前定位船上的边锚锚绳。即是前定位船抛设边锚，前定位船完成与围堰之间的连接与就位工作。之后，通过控制前定位船上的滑车组放出前拉缆，从而将围堰溜放到设计位置，围堰在水流作用下顺流至设计位置附近。此时，立即在围堰上N/2根边锚锚绳直接挂锚，由抛锚船沿水流方向的两侧抛设并收紧锚绳，其中围堰两侧每侧抛锚N/4个，即是岸侧和水侧各抛锚N/4个，从而使得两侧锚缆数量相同，两侧受力均匀，完成围堰的初定位。之后，使后定位船靠近围堰，将围堰上的四根后拉缆过至后定位船，使后拉缆的一端与后定位船上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰上，完成围堰与后定位船的连接。此时围堰上还剩余N/4根边锚锚绳，将剩余的N/4根边锚锚绳的一端过至后定位船与后定位船侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设。后定位船向下游方向移动至设计位置，收紧后拉缆，收紧后定位船上的边锚锚绳；后定位船完成自身定位。最后按照设计对前定位船、后定位船上的前拉缆、后拉缆、边锚施加拉力；然后再按照现有方式进行围堰精就位。本发明所提出的定位方法，其步骤简单、可操作性强，适用于各种大小的围堰定位时使用，解决了现有技术中围堰就位时抛锚挂缆方式复杂繁多的问题，统一了挂缆定位方法，将围堰的抛锚挂缆定位方法程序化、简单化，从而极大程度的提高了工程施工效率，有利于节约工期、降低施工成本，具有显著的经济效益。

优选的，前定位船就位时，往上游方向抛设六个主锚；后定位船就位时，往下游方向抛设四个尾锚。前定位船作为围堰精就位的主要施力方向，需要具有非常优良的稳定性，因此通过数量较多的六个主锚彻底控制住前定位船的位置，避免其发生位移。后定位船作为辅助方，主要用于精就位时方向的控制，因此设置其尾锚数量相对更少仅四个，能够节约抛锚时间，降低抛锚船数量与消耗，从而降低工资与施工成本。

优选的，步骤(e)中前定位船上的边锚锚绳分为两组，沿着水流方向分别抛设在前定位船两侧。从而使得两侧锚缆数量相同，两侧受力均匀，确保前定位船的稳定。

优选的，步骤(h)中后定位船上的边锚锚绳分为两组，沿着水流方向分别抛设在后定位船两侧。从而使得两侧锚缆数量相同，两侧受力均匀，确保后定位船的稳定。

进一步的，前、后定位船就位过程中，前定位船以主锚中线作为中心线，后定位船以尾锚中线作为中心线；以中心线为一根轴线建立平面直角坐标系，设置位于船体上的两个点作为标记点，两个标记点均位于中心线上；在设计图纸上计算出两个标记点的设计坐标，并求出两个标记点的实际坐标；将实际坐标与设计坐标进行比较，得出船体的偏离和扭转情况，再通过收放缆调整船体，使两个标记点分别位于设计位置5m以内，船体扭角小于1°。作为本发明的一个优选方案，本方案中给出了前定位船、后定位船具体就位时确保精度的方法，即通过建立平面直角坐标系，将设计坐标与实际坐标进行比对的方式，从而获取平面上的偏移量，由于定位船在载荷一定的情况下其吃水稳定，因此仅需考虑其平面上的偏移即可。由于标记点设置两个，由两点组成直线可得到实际的角度与设计角度之间的差异，从而即能够得到船体的扭角。使两个标记点分别位于设计位置5m以内，船体扭角小于1°，能够保证定位船具有足够精度，同时又避免过分追求定位船的就位精度必须完美而导致舍本求末的情况发生，将更多的精力用于围堰的准确就位上，避免在定位船的就位问题上过多纠缠导致工期不必要的拖长。

进一步的，步骤(j)中围堰精就位作业，包括以围堰的中心点作为基点，以设计桥轴线作为X轴，以垂直于设计桥轴线且与桥轴线位于相同水平面上的直线为Y轴，建立空间直角坐标系，设X轴与围堰的交点分别为A、C，Y轴与围堰的交点分别为B、D，在实际围堰上按照设计标记出A、B、C、D四点，同时在岸上通过全站仪测出四点的实际空间坐标：A(X_A、Y_A、Z_A)，B(X_B、Y_B、Z_B)，C(X_C、Y_C、Z_C)，D(X_D、Y_D、Z_D)，将实际空间坐标与理论空间坐标进行对比，得出围堰的扭角与垂直度，以此为依据再通过前、后定位船收放缆的方式调整围堰至满足设计要求。作为本发明另一个优选方案，对围堰的精就位中就位精度的判断提供了一种简单且有效的方式，即通过建立空间直角坐标系，并设置X轴、Y轴与围堰相交的四个点作为标记，用该四个点的理论坐标与实际坐标相比较，从而判断围堰的扭角与垂直度，从而便于快速且精确的确定围堰就位情况，相较于现有技术中需要通过专业的定位小组用卫星定位进行判断的复杂方式，本方案中仅需在岸上设置全站仪即可实现相同功能，不仅降低了成本，还简化了定位方式，极大程度的提高了定位效率。

优选的，围堰的垂直度计算公式：P＝(Z_A-Z_C)/AC，Q＝(Z_B-Z_D)/BD；其中P为X轴方向的垂直度，Q为Y轴方向的垂直度，AC为两点间直线距离，BD为两点间直线距离。本方案提供了判断垂直度的具体公式，优化了垂直度判断时的可操作性，当P或Q为0时，表示X轴方向或Y轴方向完全垂直，围堰自重无需再做调整，因此P、Q的绝对值越小，表明围堰垂直程度越好。

优选的，通过控制围堰各隔舱的注水量调整围堰自身的垂直度，至P、Q的绝对值小于1。实际施工通常难以做到完全满足理论的垂直程度，因此P、Q的绝对值小于1时，已能够满足常规围堰施工要求。

优选的，步骤(f)中将围堰溜放到设计位置时，使围堰位于设计位置的上游5m处。由于后续步骤中的作业时间受工程具体准备情况、气象情况、水位情况等诸多不可控因素影响，因此将围堰堰溜放到设计位置上游5m处，为围堰提供顺流滑动距离，而围堰从上游方向向下游方向调整非常简单，前拉缆松缆、利用水力作用自然下移即可。若围堰位于了下游方向需要向上游方向调整则非常困难，需要前定位船倒挡逆行将围堰逆流拉上，实际施工中非常不便。因此本优选方案中为了避免上述不可控因素导致工期非正常的增加，导致围堰顺流下滑，而将围堰堰溜放到设计位置上游5m处，为围堰提供顺流滑动距离，以此预留工程余量。

优选的，抛设的所有锚均为霍尔锚。霍尔锚为第一代现代标准型无杆转爪锚。这种锚制作简单、收藏方便、抓力较大，抓住性良好。因为是围堰这种重量大、体积大的物体定位抛锚时的优选锚型，同时由于其制作简单，使用范围非常广，因此也便于快速的更换或调度，就算工程上有突发情况也能够快速从临近之处取得备用。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

1、本发明一种围堰浮运定位的方法，在围堰下水前就在围堰上提前预留前拉缆、后拉缆，边锚锚绳，其中前拉缆、后拉缆各四根，为后续前后定位船带缆精就位做好准备，边锚锚绳共准备N根，沿水流方向的左右两侧各带上N/2根，用于后续抛锚带缆的过程中直接从围堰上将边锚锚绳过至定位船和抛锚船进行抛锚，避免了还需要在施工现场进行挂缆的做法，从而相较于现有技术节约工期，提高施工效率。

2、本发明一种围堰浮运定位的方法，所提出的定位方法其步骤简单、可操作性强，适用于各种大小的围堰定位时使用，解决了现有技术中围堰就位时抛锚挂缆方式复杂繁多的问题，统一了挂缆定位方法，将围堰的抛锚挂缆定位方法程序化、简单化，从而极大程度的提高了工程施工效率，有利于节约工期、降低施工成本，具有显著的经济效益。

3、本发明一种围堰浮运定位的方法，通过建立平面直角坐标系，将设计坐标与实际坐标进行比对的方式，从而获取定位船平面上的偏移量，即能够得到船体的扭角。使两个标记点分别位于设计位置5m以内，船体扭角小于1°，能够保证定位船具有足够精度，同时又避免过分追求定位船的就位精度必须完美而导致舍本求末的情况发生，将更多的精力用于围堰的准确就位上，避免在定位船的就位问题上过多纠缠导致工期不必要的拖长。

4、本发明一种围堰浮运定位的方法，对围堰的精就位中就位精度的判断提供了一种简单且有效的方式，即通过建立空间直角坐标系，并设置X轴、Y轴与围堰相交的四个点作为标记，用该四个点的理论坐标与实际坐标相比较，从而判断围堰的扭角与垂直度，从而便于快速且精确的确定围堰就位情况，相较于现有技术中需要通过专业的定位小组用卫星定位进行判断的复杂方式，本方案中仅需在岸上设置全站仪即可实现相同功能，不仅降低了成本，还简化了定位方式，极大程度的提高了定位效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：

图1为本发明具体实施例中围堰浮运时的示意图；

图2为本发明具体实施例中围堰定位时锚碇系统布置示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-围堰，2-拖轮一，3-拖轮二，4-拖轮三，5-前定位船，6-后定位船，7-前拉缆，8-后拉缆，9-边锚锚绳。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例1：

如图1与图2所示的一种围堰浮运定位的方法，其中图2中箭头方向表示水流方向；使用前、后两条定位船进行定位，包括以下步骤：(a)围堰1下水前，提前在围堰1上带上四根前拉缆7、四根后拉缆8，在围堰1沿水流方向的左右两侧各带上16根边锚锚绳9；(b)提前就位三台拖轮：编号拖轮一2、拖轮二3、拖轮三4；围堰1在墩位上游下水，待围堰1下水稳定后，将拖轮一2、拖轮二3分别编绑于围堰1沿水流方向的左右两侧，拖轮三4正顶于围堰的上游方向，三台拖轮同速顺流浮运围堰；(c)前定位船5提前完成就位，三台拖轮浮运围堰至距离前定位船5下游150～200m处；(d)将围堰上的四根前拉缆7过至前定位船5，使前拉缆7的一端与前定位船5上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰1上；收紧前拉缆7，各拖轮解除与围堰1的连接，拖轮退出；(e)将围堰上四根边锚锚绳9的一端过至前定位船5与前定位船5侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设；收紧前定位船5上的边锚锚绳9；(f)将围堰1溜放到设计位置，围堰1上八根边锚锚绳9直接挂锚，由抛锚船沿水流方向的两侧抛设并收紧锚绳，其中围堰1两侧每侧抛锚四个；(g)后定位船6靠近围堰，将围堰上的四根后拉缆8过至后定位船6，使后拉缆8的一端与后定位船6上朝向围堰方向的滑车组系结、另一端固定在围堰上；(h)将围堰上剩余的四根边锚锚绳9的一端过至后定位船6与后定位船6侧面的滑车组系结，另一端与锚连接并采用抛锚船水中抛设；(i)后定位船6移动至设计位置就位，收紧后拉缆8，收紧后定位船6上的边锚锚绳9；(j)按照设计对前定位船5、后定位船6上的前拉缆7、后拉缆8、边锚施加拉力；然后进行围堰精就位作业。前定位船5就位时，往上游方向抛设六个主锚；后定位船6就位时，往下游方向抛设四个尾锚。步骤(e)中前定位船5上的边锚锚绳9分为两组，沿着水流方向分别抛设在前定位船5两侧。步骤(h)中后定位船6上的边锚锚绳9分为两组，沿着水流方向分别抛设在后定位船6两侧。前、后定位船6就位过程中，前定位船5以主锚中线作为中心线，后定位船6以尾锚中线作为中心线；以中心线为一根轴线建立平面直角坐标系，设置位于船体上的两个点作为标记点，两个标记点均位于中心线上；在设计图纸上计算出两个标记点的设计坐标，并求出两个标记点的实际坐标；将实际坐标与设计坐标进行比较，得出船体的偏离和扭转情况，再通过收放缆调整船体，使两个标记点分别位于设计位置5m以内，船体扭角小于1°。步骤(j)中围堰精就位作业，包括以围堰的中心点作为基点，以设计桥轴线作为X轴，以垂直于设计桥轴线且与桥轴线位于相同水平面上的直线为Y轴，建立空间直角坐标系，设X轴与围堰的交点分别为A、C，Y轴与围堰的交点分别为B、D，在实际围堰上按照设计标记出A、B、C、D四点，同时在岸上通过全站仪测出四点的实际空间坐标：A(X_A、Y_A、Z_A)，B(X_B、Y_B、Z_B)，C(X_C、Y_C、Z_C)，D(X_D、Y_D、Z_D)，将实际空间坐标与理论空间坐标进行对比，得出围堰的扭角与垂直度，以此为依据再通过前、后定位船6收放缆的方式调整围堰至满足设计要求。围堰的垂直度计算公式：P＝(Z_A-Z_C)/AC，Q＝(Z_B-Z_D)/BD；其中P为X轴方向的垂直度，Q为Y轴方向的垂直度，AC为两点间直线距离，BD为两点间直线距离。通过控制围堰各隔舱的注水量调整围堰自身的垂直度，至P、Q的绝对值小于1。步骤(f)中将围堰溜放到设计位置时，使围堰位于设计位置的上游5m处。抛设的所有锚均为霍尔锚。本发明在围堰下水前就在围堰上提前预留前拉缆7、后拉缆8，边锚锚绳9，其中前拉缆7、后拉缆8各四根，为后续前后定位船6带缆精就位做好准备，边锚锚绳9共准备N根，沿水流方向的左右两侧各带上N/2根，用于后续抛锚带缆的过程中直接从围堰上将边锚锚绳9过至定位船和抛锚船进行抛锚，避免了还需要在施工现场进行挂缆的做法，从而相较于现有技术节约工期，提高施工效率。本方法中的定位方式步骤简单、可操作性强，适用于各种大小的围堰定位时使用，解决了现有技术中围堰就位时抛锚挂缆方式复杂繁多的问题，统一了挂缆定位方法，将围堰的抛锚挂缆定位方法程序化、简单化，从而极大程度的提高了工程施工效率，有利于节约工期、降低施工成本，具有显著的经济效益。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。