專利名稱:沉井和沉箱工程的現(xiàn)場懸吊施工方法
本發(fā)明屬于沉井和沉箱工程的施工方法。
它主要適用于港口工程建筑物，也適用于土木工程中由多個沉井或沉箱構(gòu)成的建筑物的施工。
這里以港口工程為例進行比較和敘述本發(fā)明的特點。
一般港口工程建筑物，如碼頭(泊位)，防波堤、護岸、岸壁等現(xiàn)有的建設方法種類較多，但都存在著適應性較差、建設費用大的問題。如現(xiàn)在廣泛使用的沉箱施工方法，存在著以下缺點(1)隨著沉箱體積和重量的增大，其制造、下水、運輸、就位和落床，均需大型預制廠(場)或船塢、大型專用船、大型浮吊等，使施工變得困難;(2)因沉箱重量大，運輸時吃水深，往往受到船塢和航道水深的制約;(3)沉箱需設拋石基床，其土石方量和基床平整量大，不利于快速施工;(4)臨時設施及大型專用設備多，造成施工費用高，且施工工序復雜。再如方塊重力式和斜坡堤結(jié)構(gòu)施工方法，也存在著缺點(1)消耗石料多;(2)水深越大越不經(jīng)濟。另如鋼板樁和鋼板樁格體結(jié)構(gòu)施工方法，也存在著一些不足之處(1)整體剛性差，大水深情況下施工困難;(2)在海水中有腐蝕問題;(3)在抗震性能方面有未知因素;(4)在巖基上或在外海施工有困難。還有鋼制沉井結(jié)構(gòu)施工方法，只有在特殊情況下才使用，一般說來不經(jīng)濟。
近來發(fā)展出一種屬于沉井類的多式格體結(jié)構(gòu)施工方法，比之上述方法有較大的進步。如(1)屬于沒有底板的殼體結(jié)構(gòu)，整體性好，對拋石基床的平整要求不高，較易就位落床;(2)比之相同尺寸的沉箱，其重量輕拖航水深可小些，下水、拖航、就位及落床所需的設備能力也小;(3)由于多式格體的長度相當于3～5個沉箱組合的長度，因而減少了海上工作的次數(shù)，可以縮短建設周期，達到經(jīng)濟快速的目的。但此種施工方法也存在著某些缺點，如(1)還需設拋石基床和增加基床與多式格體間的水下灌漿措施;(2)拖航和就位落床的自動化工藝要求高，且拖航時需加大面積密封蓋;(3)由于多式格體的重量相當于2～4個沉箱的重量，因而需要更大型的浮塢或浮吊(日本已為此建造了萬噸級浮塢和四千噸級浮吊)。
上述港口工程建筑物施工方法的一個共同點，就是水面和水下作業(yè)量大，專業(yè)設備多，專業(yè)技術性強，受風浪水情影響大。
土木工程中沉井和沉箱工程的應用也很多，如水利水電工程中的某些水工建筑物，取水構(gòu)筑物、污水泵站、大型設備基礎、地下構(gòu)筑物的圍壁等，均有采用沉井法施工。土木工程中沉井的施工，也需要較多的設備和設施、施工工序也很復雜。
本發(fā)明在現(xiàn)有沉井和沉箱工程的施工方法的基礎上作了變革，適合于廣泛的水域中和陸地上施工沉井和沉箱工程。而且基本上省掉了龐大的專用預制廠(場)和陸上設施、也不需大型浮吊、浮塢和其它專業(yè)船舶，只使用簡單的起重設備和施工工藝，較小的場地和施設，便能以較快的速度，完成沉井或沉箱工程的預制和準確的落床下沉等工序，而省略了現(xiàn)有施工方法中的下水、拖航、就位等復雜工序。
附圖一至六是用懸吊式平臺施工沉井建筑物的工藝過程圖，附圖七是懸吊式平臺準備吊起刃腳(也可是底部)的三視圖，附圖八是懸吊式架準備吊起刃腳(也可是底部)的三視圖，附圖九是沉井與鐘形沉填套筒的配合及其刃腳的剖視圖，附圖十是沉井與柱形沉填套筒的配合及其刃腳的剖視圖，附圖十一是沉井防波堤斷面圖，附圖十二是沉箱防波堤斷面圖。
本發(fā)明的要點在于1.如圖一所示，在先平整好的填筑場地的預定位置上，放置先預制好的刃腳(3)、在其上組裝懸吊式平臺(1)，將懸吊式平臺(1)上的吊具(2)系住刃腳(3)為配重，並由吊具(5)和吊具(6)分別吊住1＃沉井(8)的刃腳(3)和滑模(4)，即可施工1＃沉井(8)。施工土木工程沉井、順岸式碼頭、護岸等與岸邊相連的工程可如此施工。如屬施工外海防浪堤，離岸式碼頭等工程，懸吊式平臺(1)可先支承在船上或支承在用其它方法先下沉好的沉井(8)或沉箱(16)之上，以下施工即可按本發(fā)明的施工方法進行。
2.如圖二所示，將懸吊式平臺(1)整體移至建好的1＃沉井(8)上，用懸吊式平臺(1)上的吊具(2)系住刃腳(3)，而吊具(6)先吊起滑模(4)，用船(9)將刃腳(3)運至滑模(4)之下，用吊具(5)吊起刃腳(3)，使之與滑模(4)的中心對準，即可移走船只(9)完成施工準備。如屬施工土木工程沉井，則刃腳(3)的運輸可采用車輛等通常所用的方法。
3.如圖三所示，用通常辦法在刃腳(3)的鋼筋露頭上向上綁扎沉井鋼筋，並以刃腳(3)為底用滑模(4)施工2＃沉井(8)。施工所需的混凝土用通常辦法輸送到施工現(xiàn)場，並在混凝土中添加早強外加劑或用早強水泥施工。滑模施工時，可由提升滑模(4)形成繼續(xù)成型的滑模空間，或放低刃腳(3)，利用刃腳(3)和已成型的2＃沉井(8)的重量，向下相對滑模(4)移動而形成滑模(4)的繼續(xù)成型的滑模空間。
4.如圖四所示，把成型好或部分成型好的2＃沉井(8)在吊具(5)的控制下，沉放在地基(或拋石基床)上，在2＃沉井(8)里置入鐘形沉填套筒(10)，在此情況下用抓斗(也可用其它挖掘機具)挖出2＃沉井(8)下的泥砂，同時填料于2＃沉井(8)與鐘形沉填套筒(10)之間的空間，以加速2＃沉井(8)的下沉，並減少建好沉井后的填料工作。與此同時滑模(4)還可繼續(xù)成型未完成的沉井。如使用柱形沉填套筒(15)和與之配用的刃腳(3)，其施工方法也一樣。
5.如圖五所示，當2＃沉井(8)下沉到預定深度后，先吊出鐘形沉填套筒(10)的直筒部分，再吊鐘形沉填套筒(10)的鐘形部分，最后拉出系于刃腳(3)的吊具(5)，繼續(xù)向2＃沉井(8)內(nèi)填料。
6.如圖六所示，放下滑模(4)和配重的刃腳(3)，在懸吊式平臺(1)自重的情況下，用千斤頂先后頂起平臺一側(cè)，將兩根平臺走軌(11)前移至2＃沉井(8)上，並以2＃沉井(8)的前端為著力點，將懸吊式平臺(1)整體拉至2＃沉井(8)上，用吊具(2)系住已沉放好的1＃沉井(8)，再將滑模(4)用吊具(6)吊起，即完成了下一個沉井施工的準備工作。
7.如圖七、圖八所示，在本發(fā)明的施工方法中使用的懸吊式平臺是特為此施工方法而發(fā)明的，同時發(fā)明的還有懸吊式架，也具有同樣的使用效果。一般將兩者合稱為懸吊式平臺(架)(1)，其最大特點是，自身沒有設置配重，僅利用其吊具(2)系于已做好的沉井(8)或沉箱(16)或刃腳(3)或底部(17)或其它重物之上為配重(懸吊式架稍有不同，是用索具將其系于重物之上，但原理和作用相同)，使結(jié)構(gòu)簡單的懸吊式平臺(架)(1)發(fā)揮出較大的起吊能力。且懸吊式平臺(架)(1)為一簡單穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)平臺(架)，有較大的平衡面積，可在施工現(xiàn)場簡單地組裝和折卸，其上設有多個吊點(12)且由于懸吊式平臺(架)(1)的結(jié)構(gòu)特點，其上的結(jié)構(gòu)點大部分可作為吊點使用，有多種吊具(2)、(5)及(6)，還有多臺卷揚機(13)。其在自重情況下，依靠自身的設備移到所需要的工作點上，並可施工沉井或沉箱上部其它結(jié)構(gòu)。
8.本發(fā)明的施工方法，可用一般常用的起重設備，如浮吊、龍門吊、塔吊、大型汽車吊等吊機基本上按本發(fā)明的施工工序施工。懸吊式平臺(架)(1)僅是諸多的起重設備中的一種。並且，滑模(4)和刃腳(3)或底部(17)可由兩臺起重設備的各自吊具分別吊起，只要保持滑模(4)和刃腳(3)或底部(17)同中心，即可按本發(fā)明的施工工序施工。
9.如圖九、圖十所示，用于本發(fā)明的施工方法中的鐘形沉填套筒(10)一般用于沉井直徑D與沉井高H之比，即H/D≈1.0的沉井，而柱形沉填套筒(15)一般用于H/D
1.2的沉井。鐘形沉填套筒(10)由兩部分組成，下部鐘形部分座落在刃腳(3)內(nèi)圈之上，上部直筒部分插接在鐘形部分之上(直筒部分可由多節(jié)直筒組成)。柱形沉填套筒(15)的使用效果與鐘形沉填套筒(10)的使用效果完全一樣。
10、如圖九、圖十所示，在本發(fā)明中使用的沉井(8)有兩種刃腳(3)形式，一種刃腳(3)為簡單的園圈型，內(nèi)圈可與鐘形沉填套筒(10)相聯(lián)，另一種刃腳(3)有園錐殼的結(jié)構(gòu)，與柱形沉填套筒(15)聯(lián)用，兩種刃腳都有便于起吊的吊孔(7)。如屬施工沉箱(16)工程，則板狀的底部(17)也設有吊孔(7)，如圖十二所示。
本發(fā)明所指的鐘形沉填套筒和柱形沉填套筒可以用鋼板制做，也可以用鋼絲網(wǎng)水泥或鋼筋混凝土制成。
本發(fā)明所指的刃腳和底部，由于重量輕和高度不大，與現(xiàn)有的施工方法所需的預制場比，所需的預制場地和地基要求不高，制做設施簡單，可以在施工現(xiàn)場附近預制，也可在簡單的小型船臺或船只上預制。而且刃腳和底部的運輸也簡單得多，小型船只即可。
本發(fā)明所述的滑模的懸吊施工，可由起重設備一點或多點吊升，而不需通常的滑模頂升的油壓千斤頂設施以及在混凝土中設置爬桿鋼筋，簡化了滑模施工。
本發(fā)明的施工方法及為此方法而發(fā)明的懸吊式平臺(架)，從根本上變革了過去港口工程建設方法，將依靠大型設施和專用船舶，以進行水面和水下作業(yè)為主的施工的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)樵谑┕がF(xiàn)場僅用少量設施和一般船只，甚至是建筑企業(yè)自己制造簡單的懸吊式平臺(架)，就可進行簡單的施工操作。
本發(fā)明比之按現(xiàn)有的施工方法施工，可減少施工費用1/2～3/4和節(jié)省勞力1/2以上，降低總造價1/5～1/2;比之用傳統(tǒng)方法建設方塊重力式或沉箱重力碼頭，可降低總造價和縮短建筑周期1/3以上。由于本發(fā)明的施工方法和設備上的特點，可將沉井下沉施工偏差控制在我國規(guī)范(GBJ-202)規(guī)定允許值的1/5～1/10范圍內(nèi);可對已下沉的沉井構(gòu)成超載頂壓，以提高地基承載能力和減少建筑物沉降。
權利要求
1.一種用起重設備(1)，可懸吊著預制加筋混凝土沉井(8)或沉箱(16)、並用起重設備(1)控制其就位下沉的施工方法，其特征是在沉井(8)或沉箱(16)施工的現(xiàn)場，用起重設備(1)上的一套吊具(6)吊住滑模(4)，以沉井刃腳(3)或沉箱底部(17)為底成型沉井(8)或沉箱(16)，將完全成型好的或部分成型好的沉井(8)或沉箱(16)沉放在地基或拋石基床上，用系于刃腳(3)或底部(17)的起重設備(1)上的吊具(5)(也可是另一臺起重設備上的吊具)控制其就位下沉，下沉過程中可用通常手段把沉井(8)下的泥沙取出同時向沉井(8)中填料，當一個沉井(8)或沉箱(16)下沉或沉放好后，起重設備(1)前移至新工作點上，即可按上述過程依次施工下個沉井(8)或沉箱(16)。
2.一種用于權利要求
1的起重設備-懸吊式平臺(架)(1)，其特征是，自身沒有設置配重，僅利用其吊具(2)系于做好的沉井(8)或刃腳(3)或其它重物上為配重，且懸吊式平臺(架)(1)為一簡單而穩(wěn)定的鋼結(jié)構(gòu)平臺(架)。
3.根據(jù)權利要求
1所述的方法，其特征在于可按沉井(8)大小，在施工現(xiàn)場附近預制帶有吊孔(7)和適合放置鐘形沉填套筒(10)或柱形沉填套筒(15)的刃腳(3)，及按沉箱(16)大小，預制帶有吊孔(7)的底部(17)。
4.根據(jù)權利要求
1、3所述的方法，其特征在于起重設備(1)的吊具(6)和吊具(5)，也可是兩臺起重設備各自的一套吊具，分別吊住滑模(4)和刃腳(3)或底部(17)，並保持它們同中心，也可用其它一般方法托住預制好的刃腳(3)或底部(17)並與滑模(4)同中心。
5.根據(jù)權利要求
1、3、4所述的方法，其特征在于以刃腳(3)或底部(17)為底用滑模(4)制做沉井(8)或沉箱(16)時，既可將滑模(4)往上提升，也可放低刃腳(3)或底部(17)，以形成繼續(xù)成型的滑模空間。
6.根據(jù)權利要求
1、3、4、5所述的方法，其特征在于在沉井(8)內(nèi)置入鐘形沉填套筒(10)或柱形沉填套筒(15)。
7.根據(jù)權利要求
1、3、4、5、6所述的方法，其特征在于用通常的方法將沉井(8)下的泥沙取出，同時向沉井(8)與鐘形沉填套筒(10)或柱形沉填套筒(15)之間填料，使沉井(8)順利下沉到設計深度，或?qū)⒊料?16)在吊具(5)的控制下直接沉放在拋石基床上。
8.根據(jù)權利要求
1、3、4、5、6、7所述的方法，其特征在于可以把下沉好的沉井(8)內(nèi)的鐘形沉填套筒(10)或柱形沉填套筒(16)取出。
9.根據(jù)權利要求
2所述的懸吊式平臺(架)(1)，其特征在于按需要可安裝多個吊點(12)及多種吊具(2)、(5)和(6)等，還有多臺卷揚機，並可用其施工沉井(8)或沉箱(16)上部其他結(jié)構(gòu)。
10.根據(jù)權利要求
1、2、9所述的懸吊式平臺(架)(1)，其特征在于可利用自身的設備移到新的工作點上。
專利摘要
一種沉井和沉箱工程的現(xiàn)場懸吊施工方法，它主要適用于港口工程建筑物、也適用于土木工程中由多個沉井或多個沉箱構(gòu)成的建筑物的施工。本發(fā)明克服了現(xiàn)有施工方法的缺點，可簡單經(jīng)濟的完成施工。本發(fā)明的要點是，用起重設備吊住滑模和刃腳或底部，以此刃腳或底部為底用滑模在施工現(xiàn)場制做沉井或沉箱，然后在起重設備的控制下，準確落床下沉，特為此發(fā)明的懸吊式平臺(架)使本發(fā)明的施工方法變得更簡單經(jīng)濟，其特點是自身沒有配重僅利用其吊具系住現(xiàn)場重物為配重。
文檔編號E02B3/04GK87103253SQ87103253
公開日1988年11月9日 申請日期1987年4月28日
發(fā)明者王家驊 申請人:王家驊導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan