专利名称：借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法
技术领域：
本发明涉及桥梁工程领域，具体地指一种简易的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法。
背景技术：
水中桥墩维护改造时，需要干作业环境，而干作业环境的形成常用方法是使用围堰。围堰的类型有土围堰、土袋围堰、钢板桩围堰、钢筋混凝土板桩围堰和钢围堰。
在复杂条件(较小桥下净空、较大流速的卵石河道)下，在用桥墩维护改造时，土围堰和土袋围堰不能满足施工的要求；钢板桩围堰和钢筋混凝土板桩围堰的下沉需要一定的净空高度，同样不能满足要求；因此，钢围堰成为首选。
钢围堰在桥梁新建项目中应用非常广泛，且施工技术成熟，但在用于浅水急流河道中桥墩的维护改造时，桥墩外钢围堰的安装往往受复杂条件(无大型吊装设施、较小桥下净空或较大流速中或施工要求环保)的限制，需在现有钢围堰施工方法的基础上改进才能实现。发明内容
本发明的目的就是要解决上述背景技术的不足，提供一种在浅水急流河道中可简易的借助既有桥墩安装支撑架施工钢围堰的方法，使得在无大型吊装设施情况下，狭小空间内实现钢围堰的吊装、拼装和定位。
本发明的技术方案为一种借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于，包含以下步骤
I)、吊装架安装
所述的吊装架包括横挑梁、纵挑梁和平联杆，通过运输船将纵挑梁和横挑梁运至桥墩处，随后将纵挑梁吊装放置于桥墩墩顶或墩侧，并使纵挑梁固结在墩顶或墩侧的预埋件上；再借助于纵挑梁把横挑梁吊装至纵挑梁上面，横挑梁和纵挑梁呈“十”字交错布置，横挑梁和纵挑梁的交接处加固，最后在横挑梁和纵挑梁之间通过平联杆使其成为整体；
2)、导向架安装
所述的导向架分为预先固定连接的水面以上导向架和水面以下导向架，水面以上导向架包括导向架单片骨架和上连接平联，导向架单片骨架运输至桥墩处，并通过手拉葫芦进行起吊，起吊后的导向架单片骨架通过与预先设置在吊装架和桥墩侧面的预埋件固结后固定连接在桥墩上，再通过上连接平联将导向架单片骨架连接成整体，随后将水面以下导向架通过同步装置下放至水中，水面以下导向架的顶端嵌固于水面以上导向架单片骨架的竖向杆件下端，保证围堰在水面以下也受到导向架的导向定位作用。
3)、钢围堰安装
所述的钢围堰安装采用分段分单元安装，即整体钢围堰分成多个节段，单个节段由若干个单元组成，各个钢围堰节段采用由下到上的安装顺序；各个钢围堰单元采用先安装上下游段单元，再安装其他单元的安装方式。
在上述方案中
步骤3)中，所述的单个钢围堰节段分为多个单元，包括两个迎水面单元(做成尖角的流水型)、两个背水面单元和多个连接迎水面单元和背水面单元的连接单元，安装时采用先安装迎水面单元，再安装背水面单元，最后安装连接单元。
所述的钢围堰单元的水平及竖向接触面采用嵌入式螺栓连接或者焊接的方式进行拼装，钢围堰单元交接部分由便于安装的倒角过渡。
所述的钢围堰单元内、外壁上分别固定设有多个吊耳，所述吊耳在钢围堰单元拼装时通过钢丝绳锁定在支撑架上，这样可防止钢围堰在拼接过程中转动。
步骤3)中，上钢围堰节段的厚度小于钢围堰节段的厚度。
步骤3)中，所述的各个钢围堰单元采用分单元独立吊运的方式进行吊装，具体为
a、通过运输船和动力船构成的动力装置将钢围堰单元水平放置于船面进行运输并定位；
b、钢围堰单元上，靠近导向架一端的吊耳通过手拉葫芦与设置在吊装架上的主吊点连接，远离导向架一端的吊耳通过手拉葫芦与设置在主横梁上的辅吊点连接，主横梁固定于桥墩墩顶上；
C、检查各个吊点是牢靠稳固后，通过牵引主辅助吊点上的手拉葫芦，使钢围堰单元处于水平放置的腾空状态；
d、移走运输船，使钢围堰单元完全脱离运输船，随后通过放松辅吊点上的手拉葫芦，与此同时，通过牵引主吊点上的手拉葫芦，使钢围堰单元最终调整为竖直状态，手拉葫芦停止工作；
e、通过相同方式将同一节段的剩余钢围堰单元吊装至同一高度后，依靠导向架做为施工平台，将同一节段的各钢围堰单元拼装成整体，形成钢围堰节段，各相邻钢围堰单元采用螺栓连接初定位；
f、拼装成整体后的钢围堰节段，在空中悬空进行调整精平，随后通过控制所有吊点的手拉葫芦将拼钢围堰节段同步缓慢下放，在钢围堰节段下放过程中，在钢围堰单元水仓内注水，直至钢围堰节段的上口下沉至离水面需要高度时停止注水，最后将该钢围堰节段在导向架上进行固定；
g、其余的钢围堰节段以拼装好的钢围堰节段和导向架为作业平台，按照上述拼装方式依次进行拼装，相邻的钢围堰节段之间通过焊接或螺栓连接；
h、待所有钢围堰节段安装到位后，整体下沉着床，并将围堰内封底抽水施工，拆除导向架，使钢围堰可自平衡独立受力。
步骤I)中，所述的横挑梁和纵挑梁的交接处设有相互配合的切口，横挑梁和纵挑梁通过切口对接配合后焊接实现横挑梁和纵挑梁的固结。
步骤2)中，所述的导向架单片骨架包括上竖向杆件，水平杆件和斜向杆件，水平杆件沿水平方向固定设置在上竖向杆件侧壁上，斜向杆件位于相邻的水平杆件之间，斜向杆件平行设置，水平杆件、斜向杆件和上竖向杆件构成一个三角架体。
步骤2)中，所述的水面以下导向架包括下竖向杆件和下连接平联，下竖向杆件套设在导向架单片骨架中的上竖向杆件内，下竖向杆件通过销轴与上竖向杆件连接，下竖向杆件沿横向横向连接有不封闭的下连接平联。
步骤2)中，所述的同步装置包括通过麻绳与下连接平联两端连接的手拉葫芦，手拉葫芦的吊点均设置在吊装架上。
本发明所设计的一种借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，结构简单，制造方便、操作简单快捷、安全可靠，具有很好的适应性和经济性，且应用前景好。
I、结构简单本发明中的钢围堰是先由钢围堰单元横向拼装钢围堰节段，再由钢围堰节段纵向拼装成钢围堰整体，这样的设计便于制造、安装、拆除的标准化和轻型化。
2、制造方便钢围堰单元可根据实际情况在工厂内制造，而吊装架和导向架均由小型钢构件现场制作安装；整个结构的制作过程均无特殊的工艺和连接。
3、操作性好①采用先制造标准构件(如钢围堰单元和导向架整体单元)，这样可简化施工难度，实现现场简易的手动制作、安装、拆除；②水面以下导向架先于水面以上导向架安装，再整体下放定位至水中，这样可保证所有施工操作均在水面以上；③施工全过程无需大型运输船、吊装船和打桩船即可完成流水中钢围堰吊装、导向和下沉，所有结构的操作只需人工作业即可完成，不需要涉及专门的液压、数控、电路、计算机等操作，简化了施工工艺，提高了操作性。
4、安全可靠①各临时结构可设计成标准件，便于质量和安全控制；②所有钢围堰的安装过程均为结构外约束的平衡状态，稳定性好。
5、适应性好本发明适应于在用桥墩(圬工桥墩、墩柱式桥墩、承台和桩基等)外设置钢围堰的维修改造工程，特别在无大型吊装设施情况下，桥梁上部结构不适宜设置大型吊点和桥下无法通过钢管桩搭建临时施工平台的维护改造工程，具有很好的适应性。
6、经济性好①各临时钢结构均由标准构件组成，结构轻巧，连接顺畅，受力优良， 材料的利用率较高，各标准单元还可周转使用；②整个加工过程均在现场水面以上完成，优化了施工环境，提高了施工功效；③钢围堰安装过程均采用简易的起吊运输设备，没有使用大型设备，可节省台班费；④钢围堰的下放过程可完全由人工操作控制完成，可节省液压和电控设施的费用施工过程占用施工空间较小，可为复杂的江河中桥墩维护改造创造不中断航道施工的社会经济效益。
7、运用前景好借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法能够较好的解决动态流水中桥墩外的钢围堰吊装、定位和下放的难题，拥有较好的技术经济效果，随着桥梁下部结构维护改造工程的增多，该种钢围堰施工方法具有很好的推广价值和运用前景。
图I是钢围堰总体平面布置示意图2是钢围堰总体立面布置示意图3是本发明中钢围堰单元倒角示意图4是本发明中第一节钢围堰结构图5是本发明中第二、三节钢围堰结构图6是吊装架平面布置示意图7是水面以上导向架平面布置示意图8是水面以下导向架平面布置示意图9是水面以上导向架立面示意图10是导向架吊装示意图11是钢围堰运输、吊装、安装示意图(一)
图12是钢围堰运输、吊装、安装示意图(二)
图13是钢围堰运输、吊装、安装示意图(三)
图14是钢围堰运输、吊装、安装示意图(四)
图15是钢围堰运输、吊装、安装就位示意图(五)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明，便于清楚地了解本发明，但它们不对本发明构成限定。
一种借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，包含以下步骤
I)、吊装架安装
如图6所示的吊装架5，它包括横挑梁5. I、纵挑梁5. 2和平联杆5. 3。由于桥梁净空不足，因此为合理利用空间，将吊装架安装在桥墩16的墩顶上，具体为通过运输船将纵挑梁5. 2和横挑梁5. I运至桥墩处，随后将纵挑梁5. 2吊装放置于桥墩墩顶，并使纵挑梁固结在墩顶预埋件上；再借助于纵挑梁5. 2把横挑梁5. I吊装至纵挑梁上面，横挑梁5. I和纵挑梁5. 2呈“十”字交错布置，横挑梁5. I和纵挑梁5. 2的交接处加固，最后在横挑梁5. I 和纵挑梁5. 2之间通过平联杆5. 3使其成为整体。
在本步骤中
横挑梁5. I和纵挑梁5. 2均为工字钢梁，横挑梁5. I和纵挑梁5. 2的交接处设有相互配合的切口，横挑梁5. I和纵挑梁5. 2通过切口对接配合后焊接实现横挑梁5. I和纵挑梁5. 2的固结，这样可使横挑梁5. I和纵挑梁5. 2在同一平面内，减少吊装架高度。
2)、导向架安装
如图2、图7、图8、图9、图10所示，所述的导向架6分为预先固定连接的水面以上导向架6. I和水面以下导向架6. 2，水面以上导向架6. I包括导向架单片骨架7和上连接平联8，导向架单片骨架7包括上竖向杆件7. I，水平杆件7. 2和斜向杆件7. 3，水平杆件7. 2 沿水平方向固定设置在上竖向杆件7. I侧壁上，斜向杆件7. 2位于相邻的水平杆件7. 2之间，斜向杆件7. 3平行设置，水平杆件7. I、斜向杆件7. 2和上竖向杆件7. 3构成一个三角架体；水面以下导向架6. 2包括下竖向杆件9和下连接平联10，下竖向杆件9套设在导向架单片骨架中7的上竖向杆件7. I内，下竖向杆件9通过销轴11与上竖向杆件7. 2连接，下竖向杆件7. I沿横向连接有不封闭的下连接平联10。
具体安装方式为水面以上导向架6. I中的导向架单片骨架7运输至桥墩处，并通过手拉葫芦12进行起吊，起吊后的导向架单片骨架7通过与预先设置在吊装架5和桥墩侧面的预埋件固结后固定连接，再通过上连接平联8将导向架单片骨架7连接成整体，随后拔出销轴11，使水面以上导向架6. I和水面以下导向架6. 2相分离,水面以下导向架6. 2通过同步装置下放至水中。
所示的同步装置包括通过麻绳与下连接平联10两端连接的手拉葫芦12，麻绳和手拉葫芦12的吊点均设置在吊装架5上。
本发明中，同一钢围堰节段2有6个单元钢围堰单元3，导向架5设置有8个单片骨架7，依次安装各单片骨架7后，使得每个钢围堰单元3拼装时有两个单片骨架7进行定位导向(如图7所示)。
水面以下导向架6. I中的下连接平联10未将下竖向杆件9围成整体，其结构形式如图8所示，这样的目的在于防止各单片导向架6存在安装误差时造成的水面以下导向架6.I下放困难。
3)、钢围堰安装
如图I、图2所示，为了便于钢围堰的运输、吊装，对钢围堰I进行分节段分单元处理，纵向分为3钢围堰节段2(第一钢围堰节段2. I示意图如图4所示，第二、三钢围堰节段2.2如图5所示);单个钢围堰节段2横向分为6个钢围堰单元3，包括两个迎水面单元3. I、 两个背水面单元3. 2和两个连接迎水面单元3. I和背水面单元3. 2的连接单元3. 3。
钢围堰单元3在安装时采用先安装上下游段单元，再安装其他单元的安装方式， 即先安装迎水面单元3. 1，再安装背水面单元3. 2，最后安装连接单元3. 3。
参照图4、图5、图11、图12、图13、图14、图15，所述的各个钢围堰单元3采用分单元独立吊运、由下到上的安装顺序的方式进行吊装，具体为
a、通过运输船13. I和动力船13. 2构成的动力装置13将钢围堰单元3移运并定位；
b、靠近导向架6 —端的单元钢围3堰通过手拉葫芦12与设置在吊装架5上的主吊点15. I连接，远离导向架6 —端的钢围堰单元3通过手拉葫芦12与设置在主横梁14上的辅吊点15. 2连接，主横梁14固定于桥墩墩顶上；
C、检查各个吊点是牢靠稳固后，通过主吊点15. I上的手拉葫芦12，使主吊点15. I 一端的钢围堰单元3处于腾空状态，随后通过辅吊点15. 2上的手拉葫芦12，使钢围堰单元 3具有一定的倾斜角度；
d、移走运输船13. I，使钢围堰单元3完全脱离运输船13. I，再通过辅吊点15. 2上的手拉葫芦12，使钢围堰单元3下端缓慢下放，与此同时，通过主吊点15. I上的手拉葫芦 12，使钢围堰单元3上端缓慢上移，待钢围堰单元3完全垂直放置后，手拉葫芦12停止工作；
e、通过相同方式将同一节段的剩余钢围堰单元3吊装至同一水平位置后，依靠导向架6做为施工平台，将同一节段的钢围堰单元3拼装成整体，形成钢围堰节段2 ；
f、拼装成整体后的钢围堰节段2通过控制所有吊点的手拉葫芦12将钢围堰节段2 同步缓慢下放，在钢围堰节段2下放过程中，在钢围堰节段2内注水，直至钢围堰节段2的上口下沉至离水面需要高度时停止注水，最后将该钢围堰节段2在导向架上进行固定；
g、其余的钢围堰节段2以拼装好的钢围堰节段2和导向架6为作业平台，按照上述拼装方式依次进行拼装；
h、待所有钢围堰节段2安装到位后，整体下沉着床，并将围堰内封底抽水施工，拆除导向架6，使钢围堰可自平衡独立受力。
在钢围堰单元3的安装过程中，相邻钢围堰单元3通过竖向接触面嵌入式螺栓连接的方式进行拼装，拼装完成后钢围堰单元3在交接面处采用螺栓完成初定位及固定，为便于钢围堰单元3的连接，钢围堰单元3的交接面采用倒角过渡，使得钢围堰单元3的锚固面与交接面垂直(如图3所示)。
在钢围堰单元3的内、外壁上分别固定设有多个吊耳4，所述吊耳4可在钢围堰单元3拼装时通过钢丝绳锁定在桥墩上，这样可防止钢围堰单元3在拼接过程中发生转动。
图4和图5为各节钢围堰结构示意图，钢围堰节段设计加工时，上一节钢围堰的厚度略小于下一节钢围堰的厚度约l-2cm，这样可便于上下两节钢围堰拼装时的对接与焊接或栓接连接。
本发明中，钢围堰安装的难点在于没有足够的作业空间运行大型船只和起重设备，而且由于船舶运至桥墩后不能任意方向停靠，因此本发明的吊装工具主要为手拉葫芦 12。
本发明是一种简易的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，具有适应性好、结构简单、制作方便、操作性好、安全可靠、经济性好、应用前景好等技术特征，可有效解决无大型吊装设施情况下，狭小空间内的钢围堰拼装、定位、下沉的难题。适应于在用桥墩(圬工桥墩、墩柱式桥墩、承台和桩基等)外设置钢围堰的维修改造工程，特别适应桥梁上部结构不适宜设置大型吊点和桥下无法通过钢管桩搭建临时施工平台的维护改造工程。
权利要求
1.一种借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于，包含以下步骤1)、吊装架安装所述的吊装架包括横挑梁、纵挑梁和平联杆，通过运输船将纵挑梁和横挑梁运至桥墩处，随后将纵挑梁吊装放置于桥墩墩顶或墩侧，并使纵挑梁固结在墩顶或墩侧的预埋件上； 再借助于纵挑梁把横挑梁吊装至纵挑梁上面，横挑梁和纵挑梁呈“十”字交错布置，横挑梁和纵挑梁的交接处加固，最后在横挑梁和纵挑梁之间通过平联杆使其成为整体；2)、导向架安装所述的导向架分为预先固定连接的水面以上导向架和水面以下导向架，水面以上导向架包括导向架单片骨架和上连接平联，导向架单片骨架运输至桥墩处，并通过手拉葫芦进行起吊，起吊后的导向架单片骨架通过与预先设置在吊装架和桥墩侧面的预埋件固结后固定连接在桥墩上，再通过上连接平联将导向架单片骨架连接成整体，随后将水面以下导向架通过同步装置下放至水中，水面以下导向架的顶端嵌固于水面以上导向架单片骨架的竖向杆件下端；3)、钢围堰安装所述的钢围堰安装采用分段分单元安装，即整体钢围堰分成多个节段，单个节段由若干个单元组成，各个钢围堰节段采用由下到上的安装顺序；各个钢围堰单元采用先安装上下游段单元，再安装其他单元的安装方式。
2.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤3)中， 所述的单个钢围堰节段分为多个单元，包括两个迎水面单元、两个背水面单元和多个连接迎水面单元和背水面单元的连接单元，安装时采用先安装迎水面单元，再安装背水面单元， 最后安装连接单元。
3.根据权利要求2所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于所述的钢围堰单元的水平及竖向接触面采用嵌入式螺栓连接或者焊接的方式进行拼装，钢围堰单元交接部分由便于安装的倒角过渡。
4.根据权利要求2所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于所述的钢围堰单元内、外壁上分别固定设有多个吊耳。
5.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤3)中， 上钢围堰节段的厚度小于钢围堰节段的厚度。
6.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤3)中， 所述的各个钢围堰单元采用分单元独立吊运的方式进行吊装，具体为·3. I、通过运输船和动力船构成的动力装置将钢围堰单元水平放置于船面进行运输并定位;·3. 2、钢围堰单元上，靠近导向架一端的吊耳通过手拉葫芦与设置在吊装架上的主吊点连接，远离导向架一端的吊耳通过手拉葫芦与设置在主横梁上的辅吊点连接，主横梁固定于桥墩墩顶上；·3. 3、检查各个吊点是牢靠稳固后，通过牵引主辅助吊点上的手拉葫芦，使钢围堰单元处于水平放置的腾空状态；·3. 4、移走运输船，使钢围堰单元完全脱离运输船，随后通过放松辅吊点上的手拉葫芦， 与此同时，通过牵引主吊点上的手拉葫芦，使钢围堰单元最终调整为竖直状态，手拉葫芦停止工作；.3. 5、通过相同方式将同一节段的剩余钢围堰单元吊装至同一高度后，依靠导向架做为施工平台，将同一节段的各钢围堰单元拼装成整体，形成钢围堰节段，各相邻钢围堰单元采用螺栓连接初定位；.3. 6、拼装成整体后的钢围堰节段，在空中悬空进行调整精平，随后通过控制所有吊点的手拉葫芦将拼钢围堰节段同步缓慢下放，在钢围堰节段下放过程中，在钢围堰单元水仓内注水，直至钢围堰节段的上口下沉至离水面需要高度时停止注水，最后将该钢围堰节段在导向架上进行固定；.3. 7、其余的钢围堰节段以拼装好的钢围堰节段和导向架为作业平台，按照上述拼装方式依次进行拼装，相邻的钢围堰节段之间通过焊接或螺栓连接；.3.8、待所有钢围堰节段安装到位后，整体下沉着床，并将围堰内封底抽水施工，拆除导向架，使钢围堰可自平衡独立受力。
7.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤I)中， 所述的横挑梁和纵挑梁的交接处设有相互配合的切口，横挑梁和纵挑梁通过切口对接配合后焊接实现横挑梁和纵挑梁的固结。
8.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤2)中， 所述的导向架单片骨架包括上竖向杆件，水平杆件和斜向杆件，水平杆件沿水平方向固定设置在上竖向杆件侧壁上，斜向杆件位于相邻的水平杆件之间，斜向杆件平行设置，水平杆件、斜向杆件和上竖向杆件构成一个三角架体。
9.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤2)中， 所述的水面以下导向架包括下竖向杆件和下连接平联，下竖向杆件套设在导向架单片骨架中的上竖向杆件内，下竖向杆件通过销轴与上竖向杆件连接，下竖向杆件沿横向横向连接有不封闭的下连接平联。
10.根据权利要求I所述的借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，其特征在于步骤2) 中，所述的同步装置包括通过麻绳与下连接平联两端连接的手拉葫芦，手拉葫芦的吊点均设置在吊装架上。
全文摘要
本发明公开了一种借助桥墩支撑架安装钢围堰的方法，它包括均安装在桥墩上吊装架和导向架，并根据实际情况把钢围堰分成多个钢围堰节段，单个钢围堰节段又分成若干个带倒角的钢围堰单元。施工时，先安装定位于桥墩顶或墩侧的用于吊装钢围堰的吊装架，再安装桥墩侧的可进行水下钢围堰导向定位的导向架，最后对钢围堰单元先水平起吊、后调竖直的方法，按先安装上下游、后安装中间的钢围堰单元的顺序，利用吊装架和导向架分节段、分单元吊装及拼装，形成具有自平衡能力的钢围堰。它可有效解决无大型吊装设施情况下，狭小空间内的钢围堰拼装、定位、下沉的难题，具有适应性好、结构简单、制作方便、操作性好、安全可靠、经济性好、应用前景好等特征。
文档编号E02D19/04GK102936899SQ20121033454
公开日2013年2月20日 申请日期2012年9月11日 优先权日2012年9月11日
发明者朱慈祥, 李少芳, 武向东, 马小云, 郑伟, 陈新林, 朱浩, 孙志栋, 吴振宇 申请人:武汉二航路桥特种工程有限责任公司