專(zhuān)利名稱(chēng)：鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)及其施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)及施工方法，適用于
水中施工棧橋、運(yùn)輸碼頭、施工平臺(tái)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼管樁基礎(chǔ)施工。屬于橋梁輔助結(jié)構(gòu)施工技 術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
大型橋梁、港口、碼頭工程在建設(shè)過(guò)程中經(jīng)常需要搭建一些為完成這些正式結(jié)構(gòu) 施工的輔助結(jié)構(gòu)，如施工棧橋、運(yùn)輸碼頭、鉆孔施工平臺(tái)等，這些臨時(shí)結(jié)構(gòu)往往會(huì)采用受力 性能良好、施工方便、回收率高的鋼管作為支承樁，并在相鄰支承樁間焊接型鋼連接系，使 其達(dá)到群樁受力的效果。 一般情況，這些結(jié)構(gòu)都會(huì)從岸邊或臨近的構(gòu)筑物向水中逐孔前移， 推進(jìn)施工，即通常所說(shuō)的"釣魚(yú)法"施工；由于是水中的結(jié)構(gòu)施工，要使鋼管支承樁插打在 設(shè)計(jì)位置，需要測(cè)量人員用儀器全程測(cè)量監(jiān)控下配合進(jìn)行，輔助工作時(shí)間較長(zhǎng)，精度控制困 難，特別是在有潮汐影響的水域，漲、落潮的水流速度很快，在高流速的情況下插打支承樁 會(huì)直接影響樁的平面位置和垂直度，即使采用導(dǎo)向結(jié)構(gòu)也對(duì)導(dǎo)向架的要求很高，正常情況 下，鋼管樁插打常常避開(kāi)漲、落潮時(shí)段，選擇在平潮期進(jìn)行；因此較長(zhǎng)的輔助作業(yè)時(shí)間，會(huì)使 有限的平潮作業(yè)時(shí)間更加緊張，造成施工速度緩慢、施工周期延長(zhǎng)、施工成本加大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種水中結(jié)構(gòu)鋼管支承樁插打時(shí)的鋼管支承樁快速定位和連接系統(tǒng)
及施工方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，利用在已插打的鋼管支承樁上安裝一個(gè)整體
定位和連接系統(tǒng)，精確地對(duì)相鄰鋼管支承樁進(jìn)行樁位快速定位、插打?qū)蚝蜆堕g連接施工。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是中間鋼套管和外側(cè)鋼套管通過(guò)上、下兩層連接
橫桿、連接斜桿焊接成整體定位和連接系統(tǒng)；中間支承樁插打入河床后，將鋼抱箍用螺栓
固定在鋼管支承樁的相應(yīng)位置，在鋼抱箍上放置橡膠墊，吊裝快速定位和連接系統(tǒng)在已安
裝的抱箍上，焊接固定；在已插打的中間支承樁與中間鋼套管間填充砂石填料，通過(guò)鋼筋插
搗、灌水使其填充密實(shí)，而抱緊中間鋼管支承樁；再用吊機(jī)起吊待插打的外側(cè)鋼管支承樁，
插入外側(cè)鋼套管中，使外側(cè)鋼管支承樁在外側(cè)鋼套管內(nèi)快速定位，振動(dòng)下沉外側(cè)鋼管支承
樁，外側(cè)鋼管支承樁沿上、下兩層定位塊下沉到位，在外側(cè)鋼管支承樁與外側(cè)鋼套管之間填
充砂石填料，依次完成另一側(cè)鋼管支承樁下沉后，支承樁快速定位和連接系統(tǒng)則承擔(dān)樁間
連接系的作用。 鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)的施工方法，施工方法包括如下步驟
—、按臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼管支承樁的設(shè)計(jì)樁位、設(shè)計(jì)鋼套管整體快速定位和連接系統(tǒng)；
二、制作中間鋼套管和外側(cè)鋼套管，在每根中間鋼套管和外側(cè)鋼套管的上、下口位 置分別焊接四個(gè)定位塊，定位塊對(duì)角的距離稍大于中間鋼管支承樁和外側(cè)鋼管支承樁的外 徑；將三根鋼套管(中間鋼套管和二外側(cè)鋼套管)用連接系橫桿、連接系斜桿焊接固定， 形成與中間鋼管支承樁和外側(cè)鋼管支承樁間距、樁徑尺寸相吻合的整體快速定位和連接系
三、制作鋼抱箍結(jié)構(gòu)，在測(cè)量的監(jiān)控下插打中間鋼管支承樁，安裝鋼抱箍在已插打 的中間鋼管支承樁的設(shè)計(jì)位置；套放環(huán)形橡膠墊在抱箍上，用吊機(jī)吊放快速定位和連接系 統(tǒng)，在測(cè)量配合下調(diào)整該系統(tǒng)進(jìn)行位置，用鐵板將中間鋼套管焊接在中間鋼管支承樁上；
四、拌制粗砂和碎石混合填充料，并填充在中間支承樁和中間鋼套筒之間，填充 時(shí)，不斷用鋼筋棒插搗、灌水使其密實(shí)，中間鋼套管因此而抱緊中間鋼管支承樁，與焊接鐵 板共同承擔(dān)定位的作用； 五、起吊外側(cè)鋼管支承樁，直接插入快速定位和連接系統(tǒng)的外側(cè)鋼套管中，啟動(dòng)振
動(dòng)錘，外側(cè)鋼管支承樁沿外側(cè)鋼套管內(nèi)側(cè)的上、下層定位塊下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高； 六、按此步驟完成另一側(cè)外側(cè)鋼管支承樁插打，安裝外側(cè)鋼管支承樁鋼抱箍、套放
環(huán)形橡膠墊、填充砂石填料，并灌水密實(shí)。此時(shí)，快速定位和連接系統(tǒng)則作為樁間連接系使
各支承樁共同受力； 七、安裝臨時(shí)結(jié)構(gòu)的上部梁部結(jié)構(gòu)； 八、當(dāng)臨時(shí)結(jié)構(gòu)使用完畢后，先拆除上部梁部結(jié)構(gòu)，用吊機(jī)吊掛住樁間的快速定位
和連接系統(tǒng)，拆除鋼抱箍，沖落砂石填充料，提吊該系統(tǒng)出樁位，再安裝在下一個(gè)相同尺寸
的臨時(shí)結(jié)構(gòu)中。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 1、支承樁快速定位和連接系統(tǒng)按設(shè)計(jì)樁徑和樁位在工廠制作，樁位尺寸精度控制 好，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)第一根支承樁測(cè)量監(jiān)控插打后，相鄰的支承樁可直接插打，降低測(cè)量配合次數(shù)， 減少現(xiàn)場(chǎng)輔助作業(yè)時(shí)間，延長(zhǎng)了有效作業(yè)時(shí)間，縮短了施工周期。 2、鋼套管內(nèi)上、下口均布焊接導(dǎo)向塊，兼有外側(cè)支承樁下沉導(dǎo)向的作用，可保證支 承樁的垂直度，簡(jiǎn)化了施工程序。 3、支承樁全部插打完成后，快速定位和連接系統(tǒng)承擔(dān)樁間連接系作用，既極大地 減少了水上焊接工程量，又保證了焊縫質(zhì)量，且在拆除后可重復(fù)使用，提高了臨時(shí)結(jié)構(gòu)的周 轉(zhuǎn)次數(shù)，縮短了施工周期，降低了成本，在多工點(diǎn)采用相同臨時(shí)結(jié)構(gòu)的工程建設(shè)中，經(jīng)濟(jì)效 果更加顯著。


附圖1是支承樁立面布置圖
附圖2是支承樁平面布置圖 圖中的1是中間鋼管支承樁、2是外側(cè)鋼管支承樁、3是鋼抱箍、4是橡膠墊、5是中 間鋼套管、6是外側(cè)鋼套管、7是定位塊、8是砂石填料、9是連接系橫桿、10是連接系斜桿。
對(duì)照附圖，其結(jié)構(gòu)是鋼管支承樁1插打在河床中，抱箍3安裝在中間鋼管支承樁1 下端，中間鋼套管5或外側(cè)鋼套管6套在鋼管支承樁1或外側(cè)鋼管支承樁2的外側(cè)，中間鋼 套管5或外側(cè)鋼套管6的下端座落在鋼抱箍3上，橡膠墊4放置在中間鋼套管5與鋼抱箍 3之間，定位塊7焊接在中間鋼套管5或外側(cè)鋼套管6的內(nèi)側(cè)，砂石填料8填充在中間鋼管 支承樁1或側(cè)鋼管支承樁2和中間鋼套管5或外側(cè)鋼套管6之間，連接系橫桿9和連接系 斜桿10焊接在中間鋼套管5和外側(cè)鋼套管6之間。 所述的中間鋼套管5和外側(cè)鋼套管6、中間鋼管支承樁1和側(cè)鋼管支承樁2、連接系橫桿連接系斜桿均為鋼管結(jié)構(gòu)，中間鋼套管5、外側(cè)鋼套管6的外徑比中間鋼管支承樁 1、側(cè)鋼管支承樁2外徑約大20cm，連接系橫桿頂面低于中間鋼套管5、外側(cè)鋼套管6管口 30cm，中間鋼套管和外側(cè)鋼套管通過(guò)上、下兩層連接系橫桿及連接系斜桿焊接成整體，形成 快速定位和連接系統(tǒng)。 所述的定位塊分上、下兩層布置，每層四塊定位塊均勻分布，焊接固定在中間鋼套 管5、外側(cè)鋼套管6的內(nèi)側(cè)，用作鋼管支承樁插打時(shí)的定位和導(dǎo)向。 所述的鋼抱箍為兩個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)，鋼抱箍的內(nèi)徑比中間鋼管支承樁1和側(cè)鋼管支 承樁2外徑稍小一點(diǎn)，兩個(gè)半圓形鋼抱箍通過(guò)螺栓固定在已插打的鋼管支承樁的設(shè)計(jì)位置。 所述的橡膠墊為圓環(huán)形狀，放置在包箍上，擋住，中間鋼套管5或外側(cè)鋼套管6與 中間鋼管支承樁1、側(cè)鋼管支承樁2間的砂石填料，砂石填料由中粗砂與碎石混合而成，填 充后通過(guò)灌水使其密實(shí)，達(dá)到中間鋼套管5或外側(cè)鋼套管6與中間鋼管支承樁1、側(cè)鋼管支 承樁2緊貼密實(shí)，穩(wěn)固樁頂，承擔(dān)樁間連接系的作用。
施工實(shí)例 某大橋位于杭州錢(qián)塘江下流水域，潮汐現(xiàn)象十分明顯，平均漲潮時(shí)間為3小時(shí)34 分，平均落潮時(shí)間為8小時(shí)51分，水流平均流速為4m/s左右。北岸水中墩引橋鉆孔施工平 臺(tái)均采用鋼管樁作為平臺(tái)支承樁，其中B16#施工平臺(tái)采用傳統(tǒng)的釣魚(yú)法逐根插打支承樁， 施工周期為29天；B17#至B21#墩，采用快速定位和連接系統(tǒng)插打支承樁，每個(gè)平臺(tái)平均施 工周期為18天。采用快速定位和連接系統(tǒng)插打支承樁施工時(shí)，具體施工步驟如下
—、在現(xiàn)場(chǎng)鋼結(jié)構(gòu)工廠將外徑小120cm鋼管按長(zhǎng)度3m下料，在3m長(zhǎng)的中間鋼套管 5和外側(cè)鋼套管6上、下口焊接定位塊，定位塊的尺寸為20X8X2cm，每層四塊均勻分布， 20cm的長(zhǎng)邊與中間鋼套管5和外側(cè)鋼套管6內(nèi)口焊接固定，兩面貼角焊縫的高度為8mm。
二、將小40cm的鋼管按設(shè)計(jì)中間鋼管支承樁l、側(cè)鋼管支承樁2的間距制作連接系 橫桿、連接系斜桿，鋼管連接系端口必須按不同管徑的相貫線(xiàn)下料；將連接系橫桿、連接系 斜桿焊接在中間鋼套管5和外側(cè)鋼套管6之間，制作成不同樁間距的快速定位和連接系統(tǒng)。
三、將外徑小100cm鋼管支承樁、支承樁快速定位和連接系統(tǒng)等用拖掛車(chē)沿施工 棧橋運(yùn)送到墩位邊，100t履帶吊機(jī)起吊鋼管支承樁和DZ135kw振動(dòng)錘，在測(cè)量人員的監(jiān)控 下插打第一根鋼管支承樁， 四、在鋼結(jié)構(gòu)廠制作鋼抱箍，半圓形抱箍的內(nèi)徑為小990cm，高度25cm;現(xiàn)場(chǎng)將兩 個(gè)半圓形抱箍用6個(gè)小22mm螺栓安裝在已插打的鋼管支承樁標(biāo)高為+2. 9m的位置。
五、安裝環(huán)形橡膠墊圈，用吊機(jī)安裝快速定位和連接系統(tǒng)在剛已插打的支承樁上， 套筒下口與抱箍密貼；調(diào)整快速定位和連接系統(tǒng)的位置，將套在支承樁上的鋼套管用鐵板 與鋼管支承樁焊接固定。 六、用粗砂和碎石拌合料填充在中間鋼套管和中間鋼管支承樁之間的空隙內(nèi)，填
充時(shí)不斷用鋼筋棒插搗，并灌水使其密實(shí)，抱箍上的環(huán)形橡膠圈則阻止砂子泄漏。 七、用吊機(jī)起吊外側(cè)的鋼管支承樁，在無(wú)測(cè)量人員的配合下直接插入外側(cè)鋼套管
中，開(kāi)動(dòng)振動(dòng)錘，鋼管支承樁沿鋼套管內(nèi)的定位塊下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高。 八、再用粗砂和碎石拌合料填充外側(cè)鋼套筒和外側(cè)鋼管支承樁之間的空隙，填充 時(shí)不斷用鋼筋棒插搗，并灌水使其密實(shí)。
九、按以上循環(huán)，完成第二排、第三排支承樁的插打，完成第一排支承樁與第二排
支承樁、第二排支承樁與第三排支承樁間的連接，形成整體鉆孔施工平臺(tái)。 以上施工過(guò)程非常流暢，除了適當(dāng)避開(kāi)漲落潮期峰谷時(shí)段的高水流速度外，一般
不再考慮水流速度對(duì)插打支承樁的影響。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明應(yīng)用這種快速定位和連接系統(tǒng)可
減少現(xiàn)場(chǎng)焊接、測(cè)量定位工作量，縮短了施工平臺(tái)的新建周期，減少了樁間連接系材料的浪
費(fèi)，提高了施工平臺(tái)結(jié)構(gòu)的周轉(zhuǎn)次數(shù)，節(jié)約了成本。
權(quán)利要求
鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)，其特征是中間鋼套管和外側(cè)鋼套管通過(guò)上、下兩層連接橫桿、連接斜桿焊接成整體定位和連接系統(tǒng)；中間鋼管支承樁插打在河床中，鋼抱箍安裝在中間鋼管支承樁或外側(cè)鋼管支承樁下端，中間鋼套管套在中間鋼管支承樁的外側(cè)，中間鋼套管下端座落在鋼抱箍上，橡膠墊放置在中間鋼套管與鋼抱箍之間，定位塊焊接在中間鋼套管、外側(cè)鋼套管的內(nèi)側(cè)，砂石填料填充在中間鋼管支承樁和中間鋼套管之間，中間鋼套管和外側(cè)鋼套管通過(guò)連接系橫桿和連接系斜桿連成整體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)，其特征是中間鋼套 管、外側(cè)鋼套管的外徑比中間鋼管支承樁、外側(cè)鋼管支承樁外徑大15 20cm，中間鋼套管、 外側(cè)鋼套管通過(guò)上、下兩根連接系橫桿及連接系斜桿焊接成整體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)，其特征是定位塊每 層四塊均勻分布，通過(guò)焊接固定在中間鋼套管、外側(cè)鋼套管的上管口、下管口的內(nèi)側(cè)，用作 中間鋼管支承樁、外側(cè)鋼管支承樁插打時(shí)的定位和導(dǎo)向。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)，其特征是鋼抱箍為 兩個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)，拼裝后的鋼抱箍?jī)?nèi)徑小于中間鋼管支承樁、外側(cè)鋼管支承樁外徑，兩個(gè)半 圓形鋼抱箍通過(guò)螺栓固定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)，其特征是橡膠墊為 圓環(huán)形狀，放置在鋼抱箍上，擋住中間鋼套管、外側(cè)鋼套管與中間鋼管支承樁、外側(cè)鋼管支 承樁間的砂石填料，砂石填料填充后要密實(shí)，快速定位和連接系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)安裝完成后承擔(dān) 樁間連接系的作用。
6. 鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)的施工方法，其特征是該方法包括如下工藝 步驟一、 按臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼管支承樁的設(shè)計(jì)樁位、設(shè)計(jì)鋼套管整體快速定位和連接系統(tǒng)；二、 制作中間鋼套管和外側(cè)鋼套管，在每根中間鋼套管隔外側(cè)鋼套管的上、下口位置分 別焊接四個(gè)定位塊，定位塊對(duì)角的距離稍大于中間鋼管支承樁和外側(cè)鋼管支承樁的外徑；將三根鋼套管用連接系橫桿、連接系斜桿焊接固定，形成與中間鋼管支承樁和外側(cè)鋼管支 承樁間距、樁徑尺寸相吻合的整體快速定位和連接系統(tǒng)；三、 制作鋼抱箍結(jié)構(gòu)，在測(cè)量的監(jiān)控下插打中間鋼管支承樁，安裝鋼抱箍在已插打的中 間鋼管支承樁的設(shè)計(jì)位置；套放環(huán)形橡膠墊在抱箍上，用吊機(jī)吊放快速定位和連接系統(tǒng)，在 測(cè)量配合下調(diào)整該系統(tǒng)進(jìn)行位置，用鐵板將中間鋼套管焊接在中間鋼管支承樁上；四、 拌制粗砂和碎石混合填充料，并填充在中間支承樁和中間鋼套筒之間，填充時(shí)，不 斷用鋼筋棒插搗、灌水使其密實(shí)，中間鋼套管因此而抱緊中間鋼管支承樁，與焊接鐵板共同 承擔(dān)定位的作用；五、 起吊外側(cè)鋼管支承樁，直接插入快速定位和連接系統(tǒng)的外側(cè)鋼套管中，啟動(dòng)振動(dòng) 錘，外側(cè)鋼管支承樁沿外側(cè)鋼套管內(nèi)側(cè)的上、下層定位塊下沉至設(shè)計(jì)標(biāo)高；六、 按此步驟完成另一側(cè)外側(cè)鋼管支承樁插打，安裝外側(cè)鋼管支承樁鋼抱箍、套放環(huán)形 橡膠墊、填充砂石填料，并灌水密實(shí)。此時(shí)，快速定位和連接系統(tǒng)則作為樁間連接系使各支 承樁共同受力；七、 安裝臨時(shí)結(jié)構(gòu)的上部梁部結(jié)構(gòu)；八、 當(dāng)臨時(shí)結(jié)構(gòu)使用完畢后，先拆除上部梁部結(jié)構(gòu)，用吊機(jī)吊掛住樁間的快速定位和連接系統(tǒng)，拆除鋼抱箍，沖落砂石填充料，提吊該系統(tǒng)出樁位，再安裝在下一個(gè)相同尺寸的臨 時(shí)結(jié)構(gòu)中。
全文摘要
本發(fā)明是在插打水中臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼管支承樁基礎(chǔ)時(shí)，采取一種在中間鋼管支承樁上安裝鋼管支承樁插打時(shí)快速定位和連接系統(tǒng)及其施工方法。系統(tǒng)采用鋼套管結(jié)構(gòu)，鋼套管內(nèi)側(cè)焊接的定位塊，在工廠按設(shè)計(jì)樁位制作成整體，在現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)，直接套放定位在已插打的中間鋼管支承樁上，焊接、填充定位后，實(shí)現(xiàn)相鄰樁位鋼管支承樁的快速定位、下沉導(dǎo)向與各樁間的連接。優(yōu)點(diǎn)系統(tǒng)在工廠按設(shè)計(jì)樁位制作，兼有相鄰樁位平面定位、下沉導(dǎo)向、樁間連接系的功能，大大減少水上測(cè)量、焊接工作量，且拆除后可重復(fù)利用，具有安裝迅速、操作方便、節(jié)省輔助作業(yè)時(shí)間、重復(fù)利用率高、經(jīng)濟(jì)性能好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。適用于水中施工棧橋、運(yùn)輸碼頭、施工平臺(tái)等臨時(shí)結(jié)構(gòu)鋼管樁基礎(chǔ)施工。
文檔編號(hào)E02D7/00GK101694093SQ20091003626
公開(kāi)日2010年4月14日 申請(qǐng)日期2009年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月12日
發(fā)明者丁勇, 丁文軍, 吳偉娟, 周愛(ài)兵, 唐來(lái)恩, 朱素斌, 潘軍, 王元利, 耿樹(shù)成, 黃煒 申請(qǐng)人:中鐵大橋局集團(tuán)第四工程有限公司;