一種沉井用系泊定位裝置及其施工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及系泊定位技術領域，主要應用于巨型、超深大截面沉井定位施工，屬于橋梁建設工程技術領域。
【背景技術】
[0002]隨著我國高鐵技術的快速發展，橋梁建設需采用較大跨度的結構來跨越長江大河等，橋梁跨度的增大必然需要龐大的基礎承載。隨著橋梁建設在寬闊水域、外海方向的發展，地質條件的復雜化和水深的加大，超大型沉井基礎結構形式相繼出現。這些工程中會遇到許多新的技術難題，目前國內深水超大型沉井的深水定位施工技術匱乏，經常采用前后定位船+錨鏈+霍爾錨的柔性體系定位系統，錨鏈長度較長，受漲落潮、雙向流影響，拋錨不準確，定位精度較差，不能較好控制沉井擺動，或采用群粧錨墩結構+錨鏈+錨碇+小噸位卷揚機+普通鋼絲繩的結構形式，其系纜裝置配套數量多、定位收纜時間長、工程數量巨大、費用高、群粧頂部受力抗彎能力差，在超深水、大流速的條件下，超大沉井的受力達到千噸級以上，采用常規方式已難以適應。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種沉井用系泊定位裝置及其施工方法，它具有通過定位結構、邊錨碇、導纜器、纜繩、收纜裝置組成剛性定位體系，纜繩拉緊后沉井不會產生擺動，以實現對沉井精確定位；定位結構在河床面處受力，不受深水影響；各個定位結構、邊錨碇分別與各組纜繩、收纜裝置一一對應，使得系纜裝置配套數量合理、受力明確、可控性好的特點。
[0004]為解決上述技術問題，本發明提供了一種沉井用系泊定位裝置，包括:定位結構、邊錨碇、導纜器、纜繩、收纜裝置；
[0005]所述定位結構包括:前定位結構、后定位結構；所述前定位結構設置在沉井預定位置的上游，所述后定位結構設置在沉井預定位置的下游；
[0006]所述邊銷碇包括:左邊銷碇、右邊銷碇；所述左邊銷碇、右邊銷碇垂直于水流方向設置于沉井預定位置的左、右兩側；
[0007]所述導纜器與所述收纜裝置一一對應設置于待定位的沉井上；
[0008]所述纜繩為多組，收纜裝置的數量與纜繩的組數均等于定位結構個數與邊錨碇個數之和，一組纜繩通過一個導纜器將一個邊錨碇與一個收纜裝置連接，一組纜繩通過一個導纜器將一個定位結構與一個收纜裝置連接，纜繩作用點位于各個定位結構的河床位置處。
[0009]對上述方案進行優選的技術方案為，還包括:轉向器；所述轉向器設置于待定位沉井的側面中部位置處；
[0010]所述前定位結構、后定位結構均由多個大直徑錨粧組成，作為前、后定位結構的各個錨粧分別沿沉井預定位置中軸線對稱布置于沉井的隔艙位置對應處；
[0011]所述連接前、后定位結構與沉井之間的纜繩包括:上拉纜繩、下拉纜繩；
[0012]各個錨粧通過所述上拉纜繩與所述收纜裝置連接，至少位于中間位置的各個錨粧還通過所述下拉纜繩經過轉向器與收纜裝置連接。
[0013]對上述方案進行進一步優選的技術方案為，所述左邊錨碇包括左上邊錨碇、左下邊銷碇，所述右邊銷碇包括右上邊銷碇、右下邊銷碇；所述左上邊銷碇、左下邊銷碇、右上邊錨碇、右下邊錨碇對稱設置于沉井預定位置兩側靠上、下游位置處。
[0014]更加優選的技術方案為，所述邊錨碇由多個大噸位混凝土重力錨組成，所述左上邊銷碇、左下邊銷碇、右上邊銷碇、右下邊銷碇均由兩個所述重力銷組成。
[0015]再進一步優選的技術方案為，通過所述上拉纜繩與下拉纜繩共同固定的所述錨粧上，其上拉纜繩與下拉纜繩包括:第一段纜繩、第二段纜繩；所述第一段纜繩固定于錨粧的河床位置處，第一段纜繩的自由端為與第二纜繩連接的端頭；所述第二段纜繩設置于所述收纜裝置上，第二段纜繩的自由端為與第一纜繩連接的端頭。
[0016]再又進一步優選的技術方案為，所述收纜裝置包括:自動控制系統、連續千斤頂、鋼絞線、鋼絲繩與鋼絞線接頭；所述纜繩為粗鋼絲繩，所述粗鋼絲繩通過所述導纜器后，與所述鋼絞線的一端通過鋼絲繩與鋼絞線接頭連接，鋼絞線的另一端與所述連續千斤頂連接，所述自動控制系統與所述連續千斤頂連接。
[0017]本發明還提供了一種沉井用系泊定位裝置的施工方法，包括以下步驟:
[0018](I)插打定位結構、拋設邊錨碇至設計位置:吊裝、插打各個定位結構至沉井預定位置的上、下游位置處，利用浮吊4起吊拋放邊錨碇至在垂直水流方向的沉井預定位置的左右兩側；
[0019](2)沉井浮運:沉井采用船塢內整體制造，收纜裝置、導纜器與沉井在工廠安裝完成后，由拖輪幫靠穩定住沉井，頂推或拖運至沉井預定位置；
[0020](3)掛纜:沉井浮運至沉井預定位置后，利用浮吊、拋錨艇等工作船將沉井通過纜繩與定位結構、邊銷碇--連接。
[0021](4)收纜定位:沉井完成過纜后，通過收纜裝置對各個方向纜繩進行預拉，使各個位置纜繩受力均勻，完成對沉井的初定位。
[0022]優選的施工方法為，所述步驟(I)中，吊裝、插打各個定位結構至沉井預定位置的上、下游位置處時，各個定位結構沿沉井預定位置中軸線對稱布置于沉井的隔艙位置的對應處。
[0023]進一步優選的施工方法為，當連接定位結構與沉井之間的纜繩采用第一段纜繩與第二段纜繩構成的分段連接結構時，
[0024]所述步驟(I)中，插打定位結構至設計位置后，下放所述第一段纜繩至定位結構河床位置處；
[0025]所述步驟(2)中，所述第二段纜繩與收纜裝置、導纜器一起與沉井在工廠安裝完成；
[0026]所述步驟(3)中，沉井與定位結構之間的掛纜操作為:利用浮吊、拋錨艇將沉井上的第二段纜繩與定位結構上的第一段纜繩連接。
[0027]本發明的有益效果在于:
[0028]1.本發明將常規的群粧頂部受力抗彎能力差，改進為定位結構在河床面處受力，從而使得本裝置不受深水影響。在超深水、大流速的條件下，超大沉井的受力達到千噸級以上情況下采用連續千斤頂和錨粧的一對一受力，即一根錨粧+ —根鋼絲繩+—臺連續千斤頂進行收放拉纜作業，作業點少，采用自動化控制中心可集中和單獨控制千斤頂進行作業，沉井出現偏位可及時進行單個千斤頂的操作，且本裝置屬剛性定位系統，將拉纜拉緊后沉井不會產生擺動，故能對沉井進行精確定位。
[0029]2.本裝置中的各個定位結構、邊錨碇，均通過纜繩與沉井頂部定位設備一一對應，形成剛性體系，可控性好，不會再因漲落潮因素而導致纜繩拉力反復變化，本裝置能夠通過與連續千斤頂連接的自動控制系統直接反應出拉攬的拉力大小，沉井的平面位置偏移多少和轉角偏轉多少都與拉攬的拉力有關，而拉力又可以直接讀取，因此，本裝置可以量化調節的力量與沉井的平面位置與轉角之間的關系，通過各個收纜裝置對沉井位置進行量化微調，從而保證沉井精確著床。
[0030]3.本發明用于連接前后定位結構的纜繩包括第一段和第二段，其中第二段纜繩可以與導纜器、收纜裝置一同在工廠安裝完成，從而使得本裝置的安裝效率得以提高。
[0031]4.采用可纏繞轉彎的粗鋼絲繩繞過轉向器，轉到鋼沉井頂部通過轉換接頭與鋼絞線連接，可使用大噸位連續千斤頂作為定位設備進行收放纜繩。
[0032]5.本裝置設備數量少。現有技術采用的群粧錨墩結構+錨鏈+錨碇+小噸位卷揚機+普通鋼絲繩的結構形式由于設備數量較多，在沉井頂部放置空間有限，故通常都設置在群粧的平臺上，所以拉纜的作用點都在群粧的頂部，對于深水區域(比如水深40m以上，群粧的懸臂長，抗彎能力差，所以為了抵抗千噸級以上的水平力，需要配置數量非常多的群粧。而本發明是將收纜裝置設置在沉井的頂部，將拉纜作用點作用在錨粧的河床面，其彎矩將大大減少，故設備數量減少較多。
[0033]6.本裝置系纜裝置配套數量合適，收攬效率高。現有技術中常規的采用1t卷揚機，配走10的動定滑輪組(鋼絲繩數量來回纏繞10次)，再考慮滑輪組的使用效率，一套卷揚機系統只能提供80t左右的拉力，對于千噸以上的水平力需要18套甚至更多，設備多，操作效率低下，且鋼絲繩纏繞較多，占據位置較多，操作空間小，操作定位的收攬時間需I天以上，且不能完全做到多組同時調節。而本發明能夠通過采用350t的連續千斤頂+IlOmm的鋼絲繩提供350t的拉力，只需要4套，即4臺350t連續千斤頂，4根IlOmm的鋼絲繩，4根錨粧，從而使得系纜裝置配套數量較現有技術少。本發明采用一對一的拉纜操作，配合連續千斤頂，收攬時間約20m/小時，定位時間僅需2小時，且可同步操作。
[0034]7.現有技術中所采用的群粧數量多，施工周期長，工程數量巨大，設備費用高