一种水上沉井的组合式锚墩定位系统及方法与流程

本发明涉及沉井施工领域，具体涉及一种水上沉井的组合式锚墩定位系统及方法。

背景技术：

对于水上沉井的定位，一般采用定位船和定位锚对沉井进行定位，通过定位锚嵌入土中的锚爪以及定位船给沉井提供水平拉力，从而对沉井进行张拉固定，达到精准定位的目的。

在湖泊、河流水域环境中，由于水流速度较小，采用常规的定位锚和定位船便能对沉井进行很好的固定，但在某些特定的海洋水域环境，如深厚软基、往复流等复杂水域环境，往复流是受地形的影响产生的与涨、落潮流向相反的潮流，往复流所形成的的强水流会极大地影响定位船自身的稳定性，使得定位船无法给沉井提供恒定的固定拉力，同时深厚软基的柔软性质土层无法给定位锚的锚爪提供抓力，使定位锚失去固定作用，从而定位锚和定位船无法对沉井进行较好的固定作用，影响沉井的定位精度，同时，若采用固定式定位结构对沉井进行定位的方式，但深厚软土层对定位结构的刚度易造成不利影响，为满足沉井定位精度的要求，定位结构的规模势必会增大，从而增加整个工程的工程量。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种水上沉井的组合式锚墩定位系统和一种水上沉井的组合式锚墩定位方法，采用锚墩定位的方式，且通过对锚墩结构进行预拉，减小锚墩结构的综合受力，满足沉井的定位精度要求，有效地优化锚墩结构，降低工程量。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：包括平行于往复流方向且以沉井为中心对称设置的两锚墩，以及垂直于往复流方向且以沉井为中心对称设置的多个边锚，所述锚墩和边锚与沉井间通过缆绳连接，所述锚墩后方设有多个辅助锚，且每个辅助锚与锚墩间均通过缆绳相连，所述锚墩顶端还设有用于张拉锚墩与沉井和辅助锚间缆绳的收缆系统。

在上述技术方案的基础上，每个锚墩与沉井间连接有多根缆绳，每个边锚与沉井间连接一根缆绳，每个辅助锚与锚墩间连接一根缆绳，所述收缆系统为多套，且所述锚墩上的每根缆绳均对应一套收缆系统。

在上述技术方案的基础上，所述收缆系统包括与所述锚墩上缆绳末端依次连接的转换器、钢绞线和千斤顶，所述千斤顶固定于锚墩顶端设置的反向座上。

在上述技术方案的基础上，多套收缆系统沿往复流方向平行布置于所述锚墩的顶端。

在上述技术方案的基础上，所述边锚和辅助锚均为重力锚。

在上述技术方案的基础上，所述锚墩为由钢管支架构成的框架结构。

本发明还公开了一种水上沉井的组合式锚墩定位方法，包括：当锚墩与沉井间的缆绳未连接前，通过锚墩顶端的收缆系统，张紧锚墩与辅助锚间的缆绳，对锚墩进行反向预拉，然后连接锚墩与沉井间的缆绳，通过收缆系统，张拉沉井和锚墩间的缆绳以对沉井进行定位。

在上述技术方案的基础上，所述收缆系统包括与缆绳末端依次连接的转换器、钢绞线和千斤顶，所述千斤顶张拉钢绞线从而调整缆绳的索力和绳长。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)在往复流方向以沉井为中心对称设置两锚墩，通过锚墩自身稳定性强和刚度大的特点来克服往复流对沉井稳定性的影响，增大沉井的稳固性，便于沉井的精准定位。

(2)在沉井还未与锚墩连接以前，通过锚墩顶面的收缆系统对锚墩进行反向预拉，从而大大减小了锚墩的综合受力，达到优化锚墩结构的目的，且具有工程量小的优势，具有显著的经济性和适用性。

(3)平行于往复流方向以沉井为中心对称设置两锚墩，垂直于往复流方向以沉井为中心还设置有边锚，从而在沉井的横向和纵向方向上形成一稳定的“十”字张拉结构，对沉井进行更好的固定。

附图说明

图1为本发明一种水上沉井的组合式锚墩定位系统的结构示意图；

图2为锚墩的侧视图；

图3为锚墩的俯视图。

图中：1-沉井，2-锚墩，3-边锚，4-缆绳，5-辅助锚，6-转换器，7-钢绞线，8-千斤顶，9-反向座，10-水面，11-河床。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种水上沉井的组合式锚墩定位系统，适用于深厚软基、往复流条件下的沉井1，参见图1所示，该组合式锚墩定位系统包括平行于往复流方向且以沉井1为中心对称设置的两锚墩2，以及垂直于往复流方向且以沉井1为中心对称设置的多个边锚3，沉井1与锚墩2和边锚3间通过缆绳4连接，每个锚墩2与沉井1间连接有多根缆绳4，每个边锚3与沉井1间连接一根缆绳4。往复流是受地形的影响产生的与涨、落潮流向相反的潮流，本实施例中，往复流方向为图1中a所示方向，因受往复流方向水流速度较大的影响，需要在往复流方向对沉井1提供较大的张拉力，以便对沉井1进行固定，故在往复流方向设置稳定性较高的两个锚墩2，且两个锚墩2以沉井1为中心对称设置，通过锚墩2给沉井1提供较大的张拉力，以克服往复流对沉井1稳定性的影响，便于沉井1的精准定位。同时，垂直于往复流方向且以沉井1为中心还设置有边锚3，从而在沉井1的横向和纵向方向上形成一稳定的“十”字张拉结构，对沉井1进行更好的固定。边锚3和辅助锚5均为重力锚。

锚墩2后方设有多个辅助锚5，且每个辅助锚5与锚墩2间均通过缆绳4相连，每个辅助锚5与锚墩2间连接一根缆绳4，锚墩2顶端还设有用于张拉锚墩2与沉井1和辅助锚5间缆绳4的收缆系统。收缆系统为多套，锚墩2上的每根缆绳均对应一套收缆系统。

参见图2所示，锚墩2为由钢管支架构成的框架结构，针对深厚软基土层，为提高锚墩2稳定性，钢管底部需穿过软土层，进入稳定的持力层方能满足受力要求。参见图2、3所示，锚墩2顶端的收缆系统包括与缆绳4末端依次连接的转换器6、钢绞线7和千斤顶8。转换器6用于将缆绳4末端与钢绞线7进行连接，千斤顶8固定于锚墩2顶端设置的反向座9上，通过调整千斤顶8的伸缩量，张拉钢绞线7，从而调整缆绳4的索力和绳长。多套收紧装置沿往复流方向平行布置于所述锚墩2的顶端。

本发明还提供一种水上沉井的组合式锚墩定位方法，包括：当锚墩2与沉井1间的缆绳4未连接前，通过锚墩2顶端的收缆系统，张紧锚墩2与辅助锚5间的缆绳4，对锚墩2进行反向预拉，然后连接锚墩2与沉井1间的缆绳4，通过收缆系统，张拉沉井1和锚墩2间的缆绳4以对沉井1进行定位。收缆系统包括与缆绳4末端依次连接的转换器6、钢绞线7和千斤顶8，千斤顶8张拉钢绞线7从而调整缆绳4的索力和绳长。通过锚墩顶面的收缆系统对锚墩进行反向预拉，从而减小锚墩的综合受力，达到优化锚墩结构的目的。

本发明的组合式锚墩定位方法，当沉井1还未与锚墩2连接前，通过锚墩2顶端辅助锚5与锚墩2间缆绳4的收缆系统，张紧辅助锚5与锚墩2间的缆绳4，对锚墩2进行反向预拉，预拉力为f预拉，待沉井1与锚墩2通过缆绳4连接后，沉井1所承受的水平力f水平通过缆绳4传递给锚墩2，则锚墩2的综合水平荷载为f水平-f预拉，通过对锚墩2采取预拉处理措施，从而减小锚墩2结构的综合受力，满足沉井1的定位精度要求，达到优化锚墩2结构，降低工程量的目的。对于锚墩2，需满足锚墩2的最大水平承载力r≥f预拉，且锚墩2的最大水平承载力r≥f水平-f预拉，故锚墩2的最大水平承载力r≥0.5×f水平即可。

本发明不局限于上述实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围之内。本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。