预制横梁水下安装的定位方法及其装置技术领域
本发明涉及一种预制横梁的水下安装，具体地指一种预制横梁
水下安装的定位方法及其装置。
背景技术
预制横梁水下安装广泛应用于码头、船台滑道等水工结构建筑
物中。
传统安装方法为：钢管桩沉桩，然后测量出桩顶标高并标识，
潜水员水下切割钢管桩后在桩顶焊接钢牛腿。通过浮吊把预制横梁
安装在钢管桩上，经过校正和固定确认准确后浇筑水下节点混凝
土。
传统安装方法在钢管桩桩端持力层(如变化的岩面)标高无法
精确控制情况下，造成支撑在钢管桩上的横梁搁置标高难以事先控
制，这样主要安装操作工作全部只能在水下，受施工条件限制，因
此很难保证标高的精确度。主要原因有以下二个方面：
1、钢管桩沉桩后通过陆上测量出桩顶标高(或水面当时的标
高)再通过导杆下引由潜水员水下标识，而控制标高的导杆受水流
对垂直度的影响肯定产生误差；
2、切割钢管桩搁置横梁工作主要是潜水员水下控制，由于水
下操作困难切割线肯定不平整，再通过水下焊接与切割后钢管桩顶
平的钢板牛腿的方式反复调整横梁搁置标高，在浑浊的水域下凭感
觉操作肯定产生误差。
二个方面的原因产生的累计误差都是因为水下安装操作造成
的，使横梁直接搁置在钢管桩上的传统安装方法标高难以符合规范
及使用要求。
发明内容
本发明的目的就是要克服传统安装方法的水下测量和操作控
制技术所存在的不足，提供一种预制横梁水下安装的定位方法，用
以精确定位预制横梁水下搁置在钢管桩上的标高。
本发明的另一目的是提供实现该定位方法的辅助定位装置。
为实现上述目的，本发明所提供的预制横梁水下安装的定位方
法，包括以下步骤：
1)根据钢管桩的桩径，预先制作可置于钢管桩内的支撑架；
2)将钢管桩沉桩，使钢管桩的桩顶露出水面，再将钢管桩的
底部封底止水；
3)抽出钢管桩内的水并局部清理干净，通过露出水面的钢管
桩的桩顶标高准确定位所需安装的支撑架的顶标高，根据支撑架的
高度测算出所需安装的支撑架的底标高；
4)浇筑混凝土至所需安装的支撑架的底标高后，在钢管桩内
凿平所需安装的支撑架的底标高以上超灌混凝土，为保证支撑架的
安装基面平整；
5)将支撑架安装在钢管桩内凿平的安装基面上，使支撑架与
钢管桩内壁连接成整体；
6)切割钢管桩前，在钢管桩内切割位置安装定位钢筋箍，所
述定位钢筋箍的位置比支撑架的顶部标高低2～4cm；
7)将钢管桩内注入与外水面同一标高的水后，在钢管桩内水
下割除定位钢筋箍以上的钢管桩，钢管桩的桩顶用浮吊控制稳定，
沿全周内切割完后通过浮吊控制被切割的上端钢管桩并移出；
8)切割2根以上用于搁置预制横梁的同一标高的钢管桩后，
水下安装预制横梁，通过在预制横梁外侧两端设置导杆调整平面位
置，将预制横梁直接搁置在2个已安装在钢管桩内的支撑架上；
9)预制横梁平面定位确认准确后，浇筑预制横梁与钢管桩连
接的节点水下不离析混凝土，使钢管桩和预制横梁形成整体结构。
优选地，所述钢管桩的底部通过导管浇筑混凝土封底止水或直
接利用嵌岩灌注桩的砼封底止水。
优选地，所述支撑架为钢结构，所述支撑架的高度为
350～450mm，所述支撑架通过辅助钢板焊接安装在钢管桩内。这样，
支撑架的支腿与钢管桩内壁用辅助钢板连接焊成整体，支腿下是密
实的素混凝土，用支撑架来支撑水下预制横梁，确保安全、稳定可
靠。
优选地，所述步骤6)中，所述定位钢筋箍为圆形，所述定位
钢筋箍的外径比钢管桩的内径小1cm，所述定位钢筋箍与钢管桩焊
接。
本发明所设计的实现上述定位方法的辅助定位装置，包括支撑
架，所述支撑架包括支撑面和多个安装在支撑面下方的支腿，所述
多个支腿的高度相等。
优选地，所述支腿之间设置有连接件。
优选地，所述支撑面为方形或圆形，所述支撑面的长度或直径
为钢管桩的桩径的0.5～0.7倍。
优选地，所述支撑面为由四条相同的角钢围成的方形框，所述
支腿为四根等高的工字钢。
本发明的有益效果在于：
1、先将钢管桩内浇筑混凝土并将水抽干形成干地施工条件，
通过露出水面可测的桩顶标高准确定位支撑架标高并焊接固定；可
在不采取围堰形成干地无水的情况下，利用已有的施工条件转换取
得一种“干地无水可控”精确的标高定位方法，避免水下标识造成
的误差；
2、通过定位钢筋箍作为切割钢管桩的基线，使水下操作切割
线平整，减小操作误差；
3、预制横梁直接搁置在支撑架上，支撑架的顶标高能控制在
±5mm以内，而支撑架的顶标高即预制横梁搁置的底标高，从而能
使预制横梁的顶标高能达到规范和使用要求的目的，而不是传统方
法中搁置在水下切割钢管桩后焊接的牛腿上，解决了横梁水下安装
定位的传统方法中标高无法控制精确的难题；
4、通过支撑架来支撑水下预制横梁，确保安全、稳定可靠，
克服了传统方法中的钢管桩水下焊接牛腿质量难以控制问题，解决
水下作业无法逾越的难度，明显提高了安装精度和效益。
附图说明
图1为支撑架安装在钢管桩内的结构示意图。
图2为钢管桩切割后的结构示意图。
图3为水下安装预制横梁的示意图。
图4为预制横梁搁置在支撑架上的结构示意图。
图5为预制横梁与钢管桩形成整体后的结构示意图。
图6为支撑架的主视结构示意图。
图7为支撑架的俯视结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。
图6、7所示支撑架1包括支撑面1.1和四个安装在支撑面1.1
下方的支腿1.2。支腿1.2之间设置有连接件1.3。支撑面1.1为由
四条相同的角钢围成的方形框，支撑面1.1的四条角钢的长度为钢
管桩2的桩径的0.65倍。支腿1.2为四根等高的工字钢。
实施例1
某5万吨级船台滑道工程位于长江中下游一造船厂内，船台滑
道采用带有闸门的纵向倾斜船台滑道形式，坡度1∶20，分为116m
长的水下段和207m长的陆上段，两条轨道中心间距9m。水下滑道
采用φ1000mm钢管桩，上部结构为预制横梁和滑道梁。
横梁和滑道梁构件采用现场岸上分批预制，单榀横梁重约
100T，砼构件强度达到100％以后方可安装，由250T起重船进行吊
装。横梁、滑道梁安装自岸侧往江侧依次进行。
采用本发明提供的预制横梁水下安装的定位方法，将预制横梁
安装在钢管桩上，包括以下步骤：
1)根据钢管桩2的桩径，预先制作可置于钢管桩2内的钢结
构支撑架1，支撑架1的支撑面1.2的四条角钢的长度为钢管桩2
的桩径的0.65倍，支撑架1的高度为400mm；
2)将钢管桩2沉桩，使钢管桩2的桩顶露出水面1.0m，搭设
水上施工平台，再将钢管桩2的底部通过导管浇筑混凝土封底止水；
3)待混凝土达到70％强度后，用水泵把钢管桩2内水分抽干，
并局部清理干净，测量人员在钢管桩2内标识支撑架1的安装位置，
通过露出水面的钢管桩2的桩顶标高准确定位所需安装的支撑架1
的顶标高，根据支撑架1的高度测算出所需安装的支撑架1的底标
高；
4)为保证支撑架1的安装基面平整，浇筑混凝土至所需安装
的支撑架1的底标高后，待混凝土达到初期强度，派专业工人进入
钢管桩2内，凿平所需安装的支撑架1的底标高以上超灌混凝土；
5)将支撑架1安装在钢管桩2内凿平的安装基面上，支撑架1
的支腿1.2与钢管桩2内壁用辅助钢板3连接焊成整体；
6)切割钢管桩2前，在钢管桩2内切割位置焊接定位钢筋箍4，
定位钢筋箍4的位置比支撑架1的顶部标高低2cm，作为潜水员水
下割除的基线；所用定位钢筋箍4为圆形，定位钢筋箍4的外径比
钢管桩2的内径小1cm，如图1所示；
7)将钢管桩2内注入与外水面同一标高的水后，潜水员潜入
钢管桩2内，水下割除定位钢筋箍4以上的钢管桩2，钢管桩2的
桩顶用浮吊控制稳定，沿全周内切割完后，潜水员浮出水面，通过
浮吊控制被切割的上端钢管桩2并移出，如图2所示；
8)切割2根以上用于搁置预制横梁5的同一标高的钢管桩2
后，水下安装预制横梁5，通过在预制横梁5外侧两端设置导杆6
调整平面位置，将预制横梁5直接搁置在2个已安装在钢管桩2内
的支撑架1上，如图3、4所示；
9)预制横梁5平面定位确认准确后，浇筑预制横梁5与钢管
桩2连接的节点水下不离析混凝土，使钢管桩2和预制横梁5形成
整体结构，如图5所示。
预制横梁5采用现场岸上分批预制，单榀预制横梁5重约100T，
砼构件强度达到100％以后方可安装，由250T起重船进行吊装。预
制横梁5安装自岸侧往江侧依次进行。预制横梁5安装采用4点吊，
起吊前，在船上先将预制横梁5外侧两端的四根露出水面的导杆6
和引线钢丝、限位板安装好，将钢丝位于预制横梁5设计轴线上，
并将导杆6及钢丝调整至与预制横梁5平面垂直。准备就绪后移船
至安装现场，通过露出水面的导杆6进行粗定位，当预制横梁5接
近钢管桩2的桩顶时停止，由岸上架设的全站仪引导就位。准确对
位后沉放预制横梁5。预制横梁5落在支撑架1上，有待平面调整。
预制横梁5入水后，须检查高程及偏位情况，并由潜水员水下
进行调整，调整原则是先确认搁置支撑架1的状态(标高与稳定性)，
后调水平位置。
垂直位置：通过架设在岸上的水平仪读取附在导杆6上的标尺
数据，预制横梁5顶标高能满足要求。
平面位置：采用引线法，标高调整好后，落下吊钩，通过架设
在预制横梁5上的导杆6检查梁的前、后、左、右偏位情况。通过
架设在岸上的全站仪仪将数据传达到起重船上，进行水平位置调
整。如此反复进行，直到不超过所允许的偏差为止。
预制横梁5水下节点砼底模采用钢结构，在预制横梁5开口钢
结构与预制横梁5焊接成整体后，在开口位置焊接一块开孔比钢管
桩(或钢护筒)直径大40cm的钢板底模。底模与钢管桩之间的空
隙，采用吊牛腿上焊环板做模板，在横梁安装前，先把吊牛腿环板
吊装在钢管桩上，横梁、滑道梁全部安装调整就位确认准确后，进
行节点砼浇筑。
施工完成后为保证5万吨级船舶下水的安全性，外请第三方水
下检测单位对滑道进行了检测，平面和高程偏差要求均能满足规范
要求。现在已经通过8次船舶下水的实践验证了这种水下安装定位
方法的可行性、准确性、安全性和经济性，适用性强，实施效果好。