专利名称：一种桥梁深水基础钢护筒施工方法
技术领域：
本发明涉及一种桥梁基础施工方法，具体涉及桥梁深水基础钢护筒浮运及船式浮 平台定位系统+气压升降法施工方法。
背景技术：
近几年，依据国家“五纵七横”的发展规划，我国高速公路施工进入快速发展时期， 在内湖、江河以及近海区域建筑大型桥梁数目逐渐增多，深水基础施工难度逐渐加大，钢护 筒施工通常采用桩位处分节拼装下放，这种施工方法存在以下几个方面的问题1、工期长，共有8根单根长度为40米钢护筒，钢护筒需要在桩位处接长下沉至河 床面以下一定深度，水上拼接工作量大，基础施工至少需要一个枯水期；2、成本高，水上桩位处接长需要投入大型起吊设备，施工场地为封闭内湖时，大型 起吊设备无法进场，施工风险大；3、安全质量保证系数低，钢护筒在浮平台上接长时间长，8根钢护筒同时加工时平 台所受荷载约180t，大风天气情况下，浮平台存在较大安全隐患，同时因钢护筒采用桩位处 分节接长，钢护筒顺直度累计误差较难控制。
发明内容
本发明的目的是针对背景技术的以上不足，提供一种施工工期短、费用低、安全质 量有保证的钢护筒施工方案。本发明施工方法适用于河床为倾斜裸岩等固定式钻孔平台无 法生根的情况下、水深<60米、常见风力<5级的湖泊、水库(包含潮汐河流)等深水桩基 础工程的施工。本发明的技术方案如下一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，包括以下步骤1)钢护筒制造采用竖向分节制造；2)钢护筒在总装台座上进行节段间合拢焊接、焊接检验、护筒成型验收、气密性试 验，采用适应滑道下滑入水，利用一艘拖船浮运曳拖至桥位处；3)依次打开钢护筒顶口设置的出气孔以及底口设置的进水口阀门或开关，4)钢护筒底口慢慢沉没入水、顶口逐渐抬升出水，直至钢护筒整体处于垂直悬浮 状态，5)继续排气以逐步缩减钢护筒出水高度直至钢护筒能自由穿越浮平台最下层分 配梁至桩位处，关闭钢护筒出气口开关并将出气口连接至空压机排气口，运行空压机将压 缩空气输送至钢护筒内，利用气压顶升钢护筒直至钢护筒顶口高出船式浮平台1 1.5米 为止，钢护筒挂靠在浮平台的工字钢上进行临时固定，6)接长待接钢护筒并加盖顶部密封系统，调整船式浮平台锚碇系统并达到设计所 需的精度要求，解除临时约束，利用排气法进行钢护筒沉放，并辅助以冲击跟进钢护筒。步骤1)所述的竖向分节制造的钢护筒，其每节长度为2m 3m，
步骤2)钢护筒在拼装台座上接长后两端密封，其中一端设置进气孔，另一端设置 进水口。本发明的方案主要包括以下3部分①钢护筒浮运到桥位处后采用气压升降法使 钢护筒处于垂直悬浮状态并临时挂靠在浮平台上。②采用重锚定位系统对浮态钢护筒进行 平面精确定位。③钢护筒接长后采用气压升降法进行钢护筒沉放，并辅助以冲击跟进钢护筒。具体施工流程为钢护筒采用竖向分节制造、拼装成型，钢护筒重量控制在顶升设备曲线范围内。钢 护筒所用板材在辊轧台座上辊轧、焊接成型，各节段在总拼装台座上分节拼装焊接成型。所 有焊缝进行外观检查和密封性检查，确保水密性良好。拼装、检测后，选择适应浮运和滑道 条件，确保钢护筒下水和浮运过程的安全可靠，其措施主要有滑道前端水深应满足要求； 钢护筒在滑道上刚浮起时，因后端支点受力较大，钢护筒后端的强度和刚度应加强；浮运时 除气候条件应满足要求外，还应有监督船只前后护船航行；选择3级风以下的天气情况下 进行浮运。浮运选择一艘主拖船、一艘副拖船，以保证浮运的稳定性。钢护筒浮运后在浮态下精确定位，定位系统由定位船1、6、主锚4、锚绳3、锚链5、 钢护筒2、贝雷梁7、工字钢8等组成(见图1)。定位系统的作用是保证钢护筒2在水流9流力、风力等外荷载作用下，其平面位移 能满足钢护筒沉放时，轴线偏差小于士5cm的精度要求。定位船1、6起到确定、调整钢护筒 2的位置，调节主锚4受力作用，并对钢护筒具有安全防护作用。定位船上还设有相应吨位 的绞车作为绞锚设备。在墩位上下游及两侧抛设重型锚碇，并选配大直径锚绳3和锚链5。 主锚4采用重锚，锚碇数量少、受力明确，调锚作业量少；与重锚相配套，相应采用大直径锚 链5和锚绳3，锚绳单位长度重量较重，有效减小水文条件变化对锚绳垂度的影响。锚碇系统的计算公式与系数选定，主要依据《公路工程施工技术手册·桥涵》中有 关锚碇计算部分。钢护筒挂靠在浮平台上并临时固定，接长待接钢护筒并加盖顶部密封系统，调整 船式浮平台锚碇系统并达到设计所需的精度要求，解除临时约束，利用排气法进行钢护筒 沉放，并辅助以冲击跟进钢护筒。钢护筒沉放到位后，先进行钢护筒跟进施工，然后进行桩基其余工序施工。由上述描述可知，本发明钢护筒施工方法，具有整体刚度大、定位稳定性好、适应 水文条件变化能力强、定位精度高、占用水域范围小、施工工期短、安全可靠、抗施工风险能 力强、质量易于保证、施工投入经济合理等优点。本发明还具有以下优点(1)发挥重锚抗 上拔力能力强的优点，有效缩短锚绳长度，减小水文条件变化产生的弹性变形与非弹性变 形，从而减少锚绳调整的频率，提高定位的精度与效率；(2)配置大吨位绞锚设备，使绞锚 操作简便易行，提高调锚效率；(3)根据实测的浮平台平面位置随水文条件的变化规律微 调定位系统或调整拉缆，将钢护筒定位于设计桩位的理想位置范围内；(4)利用气压升降 法进行钢护筒的顶升和沉放，避开大型起吊设备不足问题，且利用钢护筒自身重量进行沉 放定位，提高钢护筒垂直度精度。
图1为本发明定位系统平面布置图；图2为本发明定位系统纵断面示意图；图3为本发明浮平台横断面示意图；图4为本发明浮平台纵断面示意图；图5为本发明浮平台平面布置图。图中定位船1、钢护筒2、锚绳3、主锚4、锚链5、定位船6、贝雷梁7、浮平台工字 钢8、水流方向9、船体加劲骨架10、横向分配梁11、纵向分配梁12、贝雷梁调节支架13、船 首方向14、船尾方向15、钢护筒定位及导向工字钢16。
具体实施例方式参见图1至图5，具体施工流程为钢护筒制造，采用竖向分节制造，其每节长度为 2m ；钢护筒在总装台座上进行节段间合拢焊接，接长为40m后两端密封，一端设置进气孔， 另一端设置进水口 ；采用适应滑道下滑入水，利用一艘拖船浮运曳拖至桥位处；依次打开 钢护筒顶口设置的出气孔以及底口设置的进水口阀门或开关；钢护筒底口慢慢沉没入水、 顶口逐渐抬升出水，直至钢护筒整体处于垂直悬浮状态；继续排气以逐步缩减钢护筒出水 高度直至钢护筒能自由穿越浮平台最下层分配梁至桩位处，关闭钢护筒出气口开关并将出 气口连接至空压机排气口，运行空压机将压缩空气输送至钢护筒内，利用气压顶升钢护筒 直至钢护筒顶口高出船式浮平台1 1.5米为止，钢护筒挂靠在浮平台的钢护筒定位及导 向工字钢16上进行临时固定；接长待接钢护筒并加盖顶部密封系统，调整船式浮平台锚碇 系统并达到设计所需的精度要求，解除临时约束，利用排气法进行钢护筒沉放，并辅助以冲 击跟进钢护筒。上述仅为本发明的一个具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用 此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。
权利要求
一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，包括以下步骤1)钢护筒制造采用竖向分节制造；2)钢护筒在总装台座上进行节段间合拢焊接、焊接检验、护筒成型验收、气密性试验，合格后，采用适应滑道下滑入水，利用一艘拖船浮运曳拖至桥位处；3)依次打开钢护筒顶口设置的出气孔以及底口设置的进水口阀门或开关，4)钢护筒底口慢慢沉没入水、顶口逐渐抬升出水，直至钢护筒整体处于垂直悬浮状态；5)继续排气以逐步缩减钢护筒出水高度直至钢护筒能自由穿越浮平台最下层分配梁至桩位处，关闭钢护筒出气口开关并将出气口连接至空压机排气口，运行空压机将压缩空气输送至钢护筒内，利用气压顶升钢护筒直至钢护筒顶口高出船式浮平台1～1.5米为止，钢护筒挂靠在浮平台的工字钢上进行临时固定；6)接长待接钢护筒并加盖顶部密封系统，调整船式浮平台锚碇系统并达到设计所需的精度要求，解除临时约束，利用排气法进行钢护筒沉放。
2.根据权利要求1所述的一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，其特征在于拼接后的 钢护筒重量控制在顶升设备曲线范围内。
3.根据权利要求1所述的一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，其特征在于步骤1)所 述的竖向分节制造的钢护筒，其每节长度为2m 3m。
4.根据权利要求3所述的一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，其特征在于步骤(2) 焊接后的钢护筒，两端密封，其中一端设置进气孔，另一端设置进水口。
全文摘要
本发明公开了一种桥梁深水基础钢护筒施工方法，涉及桥梁深水基础钢护筒浮运及船式浮平台定位系统+气压升降法施工方案。本发明主要包括以下两部分钢护筒浮运到墩位后，采用调整后的船式浮平台定位系统对钢护筒进行平面精确定位；采用空压机对钢护筒内进行充气进行钢护筒顶升。本发明通过成型钢护筒浮运运输到位，采用气压升降法进行钢护筒沉放，利用钢护筒自身重量以及浮平台的锚碇系统，保证钢护筒垂直度和钢护筒及桩基中心平面位置能满足设计及施工所要求的精度。本发明施工方法适用于河床为倾斜裸岩等固定式钻孔平台无法生根的情况下、水深＜60米、常见风力＜5级的湖泊、水库(包含潮汐河流)等深水桩基础工程的施工。
文档编号E02D5/66GK101967827SQ20101011505
公开日2011年2月9日 申请日期2010年2月26日 优先权日2010年2月26日
发明者吴生勇, 宁艳玲, 张景春, 李俊, 王奎, 王铁法, 黄雄飞 申请人:中交一公局厦门工程有限公司