一種格形板樁大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置以及施工工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及格形鋼板粧，具體涉及格形鋼板粧的施工輔助裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]參見(jiàn)圖1，格形鋼板粧是指在工廠進(jìn)行熱乳等處理后加工成兩端有鎖口形狀的構(gòu)件，作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一種類型，它具有高強(qiáng)、輕質(zhì)、隔水性好、使用壽命長(zhǎng)、安全性高、對(duì)空間要求低、環(huán)保效果顯著等優(yōu)點(diǎn)。格形板粧大圓筒是海上人工島、碼頭、防波堤、護(hù)岸的一種常用的結(jié)構(gòu)形式，主體是由數(shù)十片或數(shù)百片直線型鋼板粧打成封閉的筒狀窗格，內(nèi)部填充砂石料構(gòu)成，形成直立案壁，同時(shí)格形板粧又同內(nèi)部填料一起通過(guò)抗剪切的方式抵抗建筑物所受的水平荷載。同時(shí)建筑物的自重以及豎向荷載通過(guò)格形板粧及填料傳遞到下層地基，并且主要靠自重來(lái)抵抗建筑物的整體滑動(dòng)與傾覆。
[0003]格形板粧屬于薄壁結(jié)構(gòu)，特點(diǎn)是平面外的剛度非常小，在大噸位振動(dòng)錘的沖擊下容易發(fā)生屈曲變形，變形后一方面導(dǎo)致格形板粧鎖口拉緊或頂死，造成沉粧困難或振沉不到設(shè)計(jì)標(biāo)高；另一方面可能造成鋼板粧結(jié)構(gòu)的損壞，不利于工程安全。
[0004]參見(jiàn)圖2，格形板粧大圓筒振沉施工的第一個(gè)步驟是板粧自重下沉，自重下沉?xí)r，由于風(fēng)、浪、流、潮水等影響，下粧時(shí)不可避免會(huì)發(fā)生傾斜或變形，傾斜下粧會(huì)造成以下問(wèn)題:①格形板粧鎖口之間部分拉緊，部分頂緊，大大增加了鎖口之間的摩擦力，造成沉粧困難；②格形板粧傾斜時(shí)，在振動(dòng)錘的作用下產(chǎn)生水平方向的分力，易使鋼板粧發(fā)生變形和破壞，進(jìn)一步增加了鎖口之間摩擦力，在進(jìn)入硬土層之后，沉粧阻力大大增大，造成無(wú)法將鋼板粧振沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高鋼板粧傾斜時(shí)，還可能導(dǎo)致橫振，導(dǎo)致振動(dòng)錘能量得不到充分發(fā)揮，施工效率大大降低。
[0005]此外，由于格形板粧是一種薄壁結(jié)構(gòu)，屈曲失穩(wěn)是最為常見(jiàn)的破壞模式，格形板粧的穩(wěn)定性與振動(dòng)錘的激振力成反比，與格形板粧自由長(zhǎng)度的平方成反比，一般情況下板粧的自由長(zhǎng)度和水深有直接關(guān)系，因此，格形板粧振沉施工時(shí)應(yīng)采取一定措施降低自由長(zhǎng)度。
[0006]按照現(xiàn)有的沉粧技術(shù)和工藝水平，水面以下板粧的垂直度和自由長(zhǎng)度難以控制。因此，采取一定的工藝措施和方法，控制板粧下粧時(shí)的垂直度，有效降低振沉?xí)r板粧的自由長(zhǎng)度，就顯得尤為重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]針對(duì)上述現(xiàn)有格形板粧大圓筒振沉施工過(guò)程中所存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于以下兩點(diǎn):
[0008]目的1:提供一種格形板粧大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置；
[0009]目的2:提供一種格形板粧大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置的施工工藝。
[0010]由此控制格形板粧下粧時(shí)的垂直度和自由長(zhǎng)度，有效降低格形板粧發(fā)生傾斜和變形，提尚振沉施工的效率，提尚施工質(zhì)量。
[0011]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案:
[0012]目的1:一種格形板粧大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置，所述水下導(dǎo)向裝置包括:
[0013]—鋼圈梁，所述鋼圈梁的外徑與格形板粧大圓筒內(nèi)徑相對(duì)應(yīng)；
[0014]若干導(dǎo)向單元，所述若干導(dǎo)向單元設(shè)置在鋼圈梁上，并與格形板粧大圓筒內(nèi)側(cè)接觸進(jìn)行導(dǎo)向；
[0015]若干鋼浮箱，所述若干鋼浮箱設(shè)置在鋼圈梁上，通過(guò)浮力控制鋼圈梁在水中的位置；
[0016]若干限位裝置，所述若干限位裝置設(shè)置在鋼圈梁上，限制鋼圈梁在水下定位后的平動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)；
[0017]若干提升裝置，所述若干提升裝置布置在鋼圈梁上，用于將鋼圈梁吊出水面。
[0018]優(yōu)選的，所述鋼圈梁由若干段圈梁段拼接而成，每段圈梁段的橫截面為矩形。
[0019]優(yōu)選的，所述導(dǎo)向單元為半圓形鋼管，對(duì)稱設(shè)置在鋼圈梁的外側(cè)。
[0020]優(yōu)選的，所述鋼浮箱的最大浮力保證圈梁約1/3高度浮出水面，每個(gè)鋼浮箱的底部設(shè)置有閥門(mén)，頂部設(shè)置有操縱閥門(mén)啟閉的手柄。
[0021]優(yōu)選的，所述若干鋼浮箱中，兩個(gè)為一組，相互對(duì)稱的設(shè)置在鋼圈梁上。
[0022]優(yōu)選的，所述限位裝置為一限位桿，設(shè)置在一組鋼浮箱之間，與鋼浮箱配合形成限位槽。進(jìn)一步的，所述限位桿上設(shè)置有導(dǎo)向滾輪。
[0023]優(yōu)選的，所述提升裝置由卸扣、鏈條、鋼絲繩、手拉葫蘆配合組成。
[0024]目的2:—種格形板粧大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置的施工工藝，該工藝包括如下步驟:
[0025](I)拼裝鋼圈梁，將處于自浮狀態(tài)的若干段圈梁段依次吊裝到拼裝位置，并依次進(jìn)行拼接合攏成完整的鋼圈梁；
[0026](2)解除固定，并調(diào)節(jié)鋼圈梁的沉浮狀態(tài)，使得鋼圈梁整體下沉到預(yù)定深度；
[0027](3)利用水下的鋼圈梁的導(dǎo)向進(jìn)行安裝、振沉格形板粧；
[0028](4)鋼板粧沉設(shè)完成后，通過(guò)提升裝置提升鋼圈梁出水面；
[0029](5)調(diào)整鋼圈梁的沉浮狀態(tài)，使其處于自浮狀態(tài)，并解除提升裝置；
[0030](6)解除各段圈梁段之間的連接，拆除鋼圈梁。
[0031]優(yōu)選的，所述步驟(I)首先將第一段圈梁段吊到預(yù)定位置，將第一段鋼圈梁段吊到預(yù)定位置，關(guān)閉其上鋼浮箱上的排水閥，使得該段圈梁段處于自浮的狀態(tài)，并將該段圈梁段臨時(shí)固定在格形板粧大圓筒施工支撐柱的上部工裝上；
[0032]接著，根據(jù)水深計(jì)算提升裝置的長(zhǎng)度，并將提升裝置掛在上部工裝上；
[0033]再接著，將第二段圈梁段吊到預(yù)定位置，重復(fù)上述步驟，并將兩段圈梁段并接連接在一起；
[0034]最后，重復(fù)上述步驟將其它剩余圈梁段安裝到位，并最終合攏成整圓。
[0035]基于本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置，可使得振沉的鋼板粧偏位、垂直度、變形等指標(biāo)大為改善，施工效率明顯提升、施工質(zhì)量大為改善。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下特點(diǎn):
[0036]①在導(dǎo)向裝置應(yīng)用以前，大圓筒下粧后一般無(wú)法維持整圓的狀態(tài)，有些地方往外凸起，有些地方往里凹，并隨波浪、水流的方向呈橢圓形；應(yīng)用導(dǎo)向裝置后，大圓筒下粧后依然維持為整圓，垂直度也大為改善。
[0037]②增加導(dǎo)向裝置有效降低了鋼板粧的局部變形，相應(yīng)的鋼板粧鎖口阻力大大降低，沉粧效率顯著提高。
[0038]③增加導(dǎo)向裝置直接縮短了鋼板粧自由長(zhǎng)度，鋼板粧的整體變形明顯降低，鋼板粧的傾斜測(cè)試結(jié)果也表明，大圓筒的偏位、垂直度等指標(biāo)有效改善。
[0039]④導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，具有自浮功能，不需要占用大型船機(jī)設(shè)備，安裝、拆卸速度快，并可以循環(huán)利用。
【附圖說(shuō)明】
[0040]以下結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
[0041]圖1為格形鋼板粧
[0042]圖2為格形板粧大圓筒振沉施工示意圖；
[0043]圖3為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置的平面示意圖；
[0044]圖4為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置的剖面示意圖；
[0045]圖5為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置中鋼浮箱示意圖；
[0046]圖6為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置中圈梁段連接示意圖；
[0047]圖7為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置中限位裝置示意圖；
[0048]圖8為本發(fā)明提供的水下導(dǎo)向裝置進(jìn)行安裝的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0049]為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0050]參見(jiàn)圖3，其所示為本發(fā)明提供的格形板粧大圓筒振沉施工水下導(dǎo)向裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。由圖可知，整個(gè)水下導(dǎo)向裝置主要包括:一鋼圈梁100、若干導(dǎo)向單元200、若干鋼浮箱300、若干限位裝置400以及若干提升裝置500 (參見(jiàn)圖8)。
[0051]其中，鋼圈梁100為整個(gè)水下導(dǎo)向裝置的主體，以承載其它組成部件，其外徑和待施工的格形板粧大圓筒的內(nèi)徑相對(duì)應(yīng)。
[0052]該鋼圈梁100具體由若干段的鋼圈梁段101首尾依次拼接成，由此方便起吊、運(yùn)輸。
[0053]在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，整個(gè)鋼圈梁100采用橫截面為矩形的結(jié)構(gòu)(參見(jiàn)圖4)，這的方形結(jié)構(gòu)既便于其它組成部件的安裝，有能夠提高整個(gè)鋼圈梁的強(qiáng)度。另外，該鋼圈梁100由四段相同的圓弧形鋼圈梁段101首尾依次拼接而成，相鄰鋼圈梁段101之間采用快速拼接結(jié)構(gòu)102實(shí)現(xiàn)快速的拼接和拆卸。
[0054]參見(jiàn)圖6，該快速拼接結(jié)構(gòu)102主要由固定套102a、固定頭102b以及若干的固定銷102c配合構(gòu)成，其中固定套102a安置相鄰兩待拼接鋼圈梁段中一鋼圈梁段的頂端上，該固定套102a上開(kāi)設(shè)有容固定銷102c插入的若干銷孔，同時(shí)開(kāi)設(shè)容固定頭102b插入的安插孔；固定頭102b相對(duì)于固定套102a固定設(shè)置在另一鋼圈梁段的頂端上，其上開(kāi)設(shè)有與固定套102a相對(duì)的銷孔；固定銷102c，用于在固定頭102b安插在固定套102a中時(shí)，同時(shí)穿設(shè)在固定頭102b和固定套102a上的銷孔中，將固定頭102b固定在固定套102a中，從而實(shí)現(xiàn)相鄰兩鋼圈梁段的拼接。
[0055]基于該快速拼接結(jié)構(gòu)102完成的相鄰兩鋼圈梁段的拼接，在需要拆卸時(shí)，只要將固定銷102c拔出，即可實(shí)現(xiàn)固定頭102b與固定套102a的脫離，完成拆卸。
[0056]由此，通過(guò)該快速拼接結(jié)構(gòu)102可非常便捷的實(shí)現(xiàn)鋼圈梁段之間的拼接，并保證拼接后鋼圈梁的穩(wěn)固性。
[0057]針對(duì)上述的鋼圈梁100，為便于現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)行拼裝，在每段的鋼圈梁段101還設(shè)置有相應(yīng)的臨時(shí)定位吊耳103 (參見(jiàn)圖4)。
[0058]本方案中的導(dǎo)向單元200，其設(shè)置在鋼圈梁100與鋼板粧接觸部位，用于與格形板粧大圓筒內(nèi)側(cè)接觸進(jìn)行導(dǎo)向。
[0059]參見(jiàn)圖4，該導(dǎo)向單元200具體采用半圓形鋼管，設(shè)置在鋼圈梁100的側(cè)面，由此實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向裝置與鋼板粧為點(diǎn)接觸，保證導(dǎo)向效果最好。
[0060]對(duì)于導(dǎo)向單元200的數(shù)量，可根據(jù)實(shí)際需求而定，若干的導(dǎo)向單元200采用等距的方式依次設(shè)置在鋼圈梁100的側(cè)面上，以保證導(dǎo)向的可靠性。
[0061]本方案中的鋼浮箱300用于調(diào)節(jié)整個(gè)導(dǎo)向裝置在水中的沉浮狀態(tài)，由此控制整個(gè)導(dǎo)向裝置的工作狀態(tài)。
[0062]鋼浮箱300的大小和數(shù)量應(yīng)經(jīng)過(guò)計(jì)算，提供的浮力能夠保證圈梁約1/3高度浮出水面，這樣，浮箱既穩(wěn)定有方便現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)。
[0063]同時(shí)若干鋼浮箱300的采用相互對(duì)稱的方式設(shè)置在鋼圈梁100上，這