一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施.pdf

本实用新型公开了一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施，包括钢套箱，在钢套箱底板上设有与钢护筒外径相适应的圆孔，在钢套箱的顶部平台上和所述圆孔边分别设有上、下导向装置，所述下导向装置为设置在圆孔边的喇叭状导向部件和第一滚轮，上导向装置为设在钢套箱的顶部平台上与圆孔对应位置的限位部件。采用本实用新型设施能解决在深水急流中不依靠庞大的钢围堰结构形成静水而直接下放、定位钢护筒的问题，从而节省工程造价、缩短工期，减小施工难度。

1、  一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施，包括钢套箱，其特征是还包括在钢套箱底板上设有与钢护筒外径相适应的圆孔，在钢套箱的顶部平台上和所述圆孔边分别设有上、下导向装置，所述下导向装置为设置在圆孔边的喇叭状导向部件和第一滚轮，上导向装置为设在钢套箱的顶部平台上与圆孔对应位置的限位部件。

2、  根据权利要求1所述的在深水急流中下放钢护筒的导向设施，其特征是所述上导向装置采用第二滚轮。

3、  根据权利要求1或2所述的在深水急流中下放钢护筒的导向设施，其特征是所述第一、第二滚轮采用与钢护筒外形相适应的弧形。

一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施
技术领域
本实用新型属于桥梁基础施工装置，特别涉及一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施。
背景技术
在桥梁深水急流基础施工中，以往基桩钢护筒的下放均在钢围堰内的静水中进行，因此钢护筒的下放、安装较方便、容易。但采用钢围堰的基础施工造价高、工期长、施工难度大。研究一种不需要钢围堰也能在深水急流中直接下放并定位基桩钢护筒的施工技术具有显著、重大意义。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种在深水急流中下放钢护筒的导向设施。采用本实用新型设施能解决在深水急流中不依靠庞大的钢围堰结构形成静水而直接下放、定位钢护筒的问题，从而节省工程造价、缩短工期，减小施工难度。
实现本实用新型目的采用的技术方案是：在深水急流中下放钢护筒的导向设施，包括钢套箱，在钢套箱底板上设有与钢护筒外径相适应的圆孔，在钢套箱的顶部平台上和所述圆孔边分别设有上、下导向装置，所述下导向装置为设置在圆孔边的喇叭状导向部件和第一滚轮，上导向装置为设在钢套箱的顶部平台上与圆孔对应位置的限位部件。
所述上导向装置采用第二滚轮；
所述第一、第二滚轮采用与钢护筒外形相适应的弧形。
本实用新型的导向设施已成功在南京长江三桥南塔基础施工中运用。基础采用承台、基桩的高桩承台形式。基桩采用钢护筒进行施工，水下承台采用钢套箱进行施工。在施工过程中，基础位水深达到40m，水流速度达2.5m/s。采用本导向设施直接在水流中下放了30根钢护筒，钢护筒平面位置和垂度均满足设计图和施工规范要求。
本导向设施的成功运用，表明在深水急流基础施工中，不利用庞大钢围堰形成静水区域，而是直接在急流中下放、安装基桩钢护筒的方法是可行的，从而为在深水急流中，不依赖钢围堰进行基桩、承台形式的基础施工创造了必要的条件。不利用钢围堰等庞大设施的深水急流基础施工，使施工工期短、造价低，以及使施工更简单和更安全。
下面结合附图对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1是本实用新型导向设施的结构示意图。
图2是本实用新型导向设施中的下导向装置示意图。
图3是图2的A-A向视图。
图4是钢护筒下放时支承、限位方式的简化模式示意图。
图5是钢护筒下放对位时的示意图。
具体实施方式
见图1至图3，本实用新型在深水急流中下放钢护筒的导向设施，包括钢套箱1，在钢套箱底板6上设有与钢护筒3外径相适应的圆孔7，在钢套箱的顶部平台2上和所述圆孔7边分别设有上、下导向装置4、5，圆孔7采用加劲板加固，所述下导向装置5为设置在圆孔7边的喇叭状导向板51和钢制滚轮52，上导向装置4为设在钢套箱的顶部平台2上与圆孔7对应位置的限位部件钢制滚轮。所述滚轮均采用与钢护筒外形相适应的弧形。
本实用新型在深水急流中下放钢护筒按以下步骤进行：
1)、在岸上制作钢套箱底节；
2)、在钢套箱底节底板上预先设置与钢护筒外径相适应的圆孔，在圆孔上设置喇叭状导向板，并在圆孔上设置弧形滚轮；
3)、通过浮运，使钢套箱底节在基础位处就位；
4)、在钢套箱底节上完成钢套箱的拼接接高；
5)、在钢套箱顶部平台上与圆孔对应的位置设置限位部件钢制弧形滚轮；
6)、使钢套箱下沉到必要深度；
7)、采用锚碇系统使钢套箱在平面上精确定位并固定；
8)、在钢套箱上将钢护筒经上、下导向装置及圆孔下放，利用上、下导向装置的夹持、导向作用将钢护筒定位并下沉到所要求的标高。
本导向设施和方法有效地解决了在基础施工中钢护筒下放、定位过程中的以下五个难题：
(1)、钢护筒下放过程中位置精度的保证
从两个方面保证钢护筒的下放精度。第一个方面，保证上、下导向装置的设置精度；第二个方面，在钢护筒的下放过程中，保证钢护筒在水流冲击下变形和变位均在精度允许范围内。
1)、导向装置设置精度保证
下导向装置在钢套箱底节下水前进行安装，可保证其安装精度。上导向装置需在处于水中的，进行过拼接的钢套箱顶部进行安装，由于上、下导向装置放样所依据的水平面中心轴线不同，则存在不同心偏差的可能性。下部导向装置依据钢套箱底部水平中轴线放样，而上导向装置则依据钢套箱顶部水平中轴线放样。为克服偏差，通过确保钢套箱拼接精度，使钢套箱顶底部中轴线在平面上重叠吻合。在中轴线在平面上吻合较好的情况下，上部导向装置依据顶部钢套箱的中轴线放样，则能与下导向装置的平面位置较好吻合，从而可保证上导向装置的安装精度。
2)、钢护筒变形和变位控制
选取钢套箱必要的沉入深度，减少下放过程中钢护筒受水流作用的悬臂长度，减小体系受力，从而减少钢护筒变形和变位。
选择必要的钢护筒壁厚，使钢护筒具有足够的抗变形能力。
设置足够强大的上、下导向装置，保证其具有足够抗钢护筒变位的刚度。
(2)、钢护筒的受力平衡
通过合理设置上、下导向装置4、5对钢护筒3的支承、限位结构，使钢护筒3在水流冲击力F的作用下能够保持受力平衡和稳定。钢护筒下放时支承、限位方式的简化模式见图4。
(3)、钢护筒壁板的局部受力
通过选取合理的钢护筒壁厚、导向设施与钢护筒的接触面面积，保证钢护筒壁板的局部受力和变形符合受力和变形要求。按图4所示图式，并考虑钢护筒具体形状，可用ANSYS等分析程序进行受力和变形计算。
(4)、钢护筒在底部导向设施中的对位
由于不能在钢套箱底节下水前预先将钢护筒安装在底节上，因为这样钢套箱自重太大、稳定性差而浮运困难。所以一般在钢套箱在基础位拼接完成后，再利用钢套箱下放钢护筒。这样就存在钢护筒在水下的导向设施内的对位问题。解决问题的方法是，在钢套箱底板6上的圆孔处设置下窄上宽的喇叭状导向板51及设在圆孔7上的钢制滚轮52，使得在水面上，从设置在钢套箱顶部平台2上的导向装置4开始下放的钢护筒3，能够沿喇叭状导向板51自动进入圆孔7内。钢护筒3下放对位情况见图5。
(5)、钢护筒在下沉过程中对摩阻力的克服
钢护筒在下放过程中受水流冲击与导向装置在水平方向上是紧贴的。尤其是在下导向装置中，钢护筒与导向装置的接触挤压力较大。在挤压力作用下，钢护筒在下放过程中会受到导向装置摩阻力的阻碍，其下放将是不顺畅的。特别当钢护筒接头有错台的部位通过导向装置时，还有可能使钢护筒被卡住。为此，导向装置与钢护筒接触部位采用滚轮结构，将可改善钢护筒下放的顺畅性。滚轮适应钢护筒形状设置成圆弧形状(参见图3)。