一种大直径钢沉井精确定位沉放方法
阅读说明：本技术 一种大直径钢沉井精确定位沉放方法 (Accurate positioning sinking method for large-diameter steel open caisson ) 是由 樊立龙 李志辉 赵振丰 朱林达 汤和达 梁勋 王文强 王国超 赵天耀 李唯齐 褚 于 2021-09-16 设计创作，主要内容包括：本发明创造提供了一种大直径钢沉井精确定位沉放方法,主要施工步骤为：组合锚施工、钢沉井下水、拖轮就位与钢沉井连接、拖拉钢沉井至墩位处下游、锚碇、锚墩上下拉缆与钢沉井连接→钢沉井缓慢靠近靠墩并停泊→连接靠墩及边锚平台上下拉缆→钢沉井初定位→钢沉井注水下沉至定位状态→钢沉井精定位→确定时机注水着床。本发明采用锚墩、靠墩、混凝土锚碇组合形式,对钢沉井进行定位,主要通过拉缆及拖轮将沉井顶靠于靠墩上,然后利用设置的拉缆调整沉井位置,并承担水流力及风力荷载,有效解决大直径钢沉井在定位沉放中受大风、急流的冲击而引起的定位沉放的难题。(The invention provides a precise positioning sinking method for a large-diameter steel open caisson, which comprises the following main construction steps: the method comprises the following steps of construction of a combined anchor, launching of a steel open caisson, connection of a tugboat in place and the steel open caisson, dragging of the steel open caisson to the downstream of a pier position, anchorage, connection of an anchor pier up-and-down pull cable and the steel open caisson → slow approaching and mooring of the steel open caisson by a pier → connection of the pier and an anchor platform up-and-down pull cable → initial positioning of the steel open caisson → water injection sinking to a positioning state → fine positioning of the steel open caisson → determination of water injection landing at a certain time. The invention adopts the combination form of anchor piers, rest piers and concrete anchors to position the steel open caisson, the open caisson is supported against the rest piers mainly through the pull cables and the tug, then the position of the open caisson is adjusted by the arranged pull cables, and the open caisson bears water flow force and wind power load, thereby effectively solving the problem of positioning and sinking caused by the impact of strong wind and torrent when the large-diameter steel open caisson is positioned and sunk.)
技术领域
本发明创造属于桥梁工程建设技术领域，尤其是涉及一种大直径钢沉井精确定位沉放方法。
背景技术
目前，国内外修建公铁跨海大桥施工过程中面临大风、大浪、流急、裸岩地质等恶劣环境。现有技术中，常规采用多个大吨位的混凝土重力式锚进行定位，鉴于流急以及海床面倾斜裸岩，混凝土锚抛在海床面上难以固定，上千吨的混凝土锚提供的水平拉力较小，大直径钢沉井在风大、流急的冲击下钢沉井水平荷载大，在提供较小水平力的混凝土锚条件下难以精确定位。
发明内容
有鉴于此，本发明创造旨在克服现有技术中的缺陷，提出一种大直径钢沉井精确定位沉放方法。
为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：
一种大直径钢沉井精确定位沉放方法，包括如下步骤：
施工锚墩、靠墩，在靠墩上安装靠墩装置；
混凝土锚碇连接锚绳后，将混凝土锚碇运送并吊放至设计位置，并将锚绳另一端拖至相应浮标处系在浮标上；
利用拖轮拖带钢沉井出坞，并将钢沉井拖运至墩位附近，待钢沉井浮运至锚墩和混凝土锚碇附近时，停止浮运；
将拉缆、锚链与钢沉井上相应的锚绳相连后，继续前行，直至前端拖轮靠近靠墩时，撤出前端拖轮；
后端拖轮继续前行，继续使钢沉井接近靠墩，之后(利用浮吊)将各边缆收锚平台上的边缆与钢沉井上的锚绳相连；
拖轮继续前行，直至钢沉井运至设计位置附近完成初定位；
撤出后端拖轮，对钢沉井形位进行观测后，利用沉井上的卷扬机和锚墩上的千斤顶调整拉缆，使钢沉井精确定位；
钢沉井精定位后，利用吸泥船清理下方淤泥，清淤后沉井注水下沉，直至着床，完成定位沉放。
进一步，锚墩基础采用钻孔灌注桩。
进一步，靠墩施工时，先钻孔灌注桩，之后在钻孔桩上浇筑承台混凝土，最后在承台上安装靠墩装置。
进一步，所述靠墩装置包括张拉装置和顶靠装置，张拉装置上的张拉缆连接钢沉井，顶靠装置前端一般设置抄垫。
进一步，先利用运输船将混凝土锚碇运至设计位置附近，之后再利用浮吊将混凝土锚碇吊放至设计位置。
进一步，钢沉井初定位时，需待后端拖轮前行方向与水流方向相反，再使拖轮继续前行一段距离。
进一步，利用浮吊将拉缆、锚链与钢沉井上相应的锚绳完成连接。
进一步，锚墩与沉井之间的拉缆采用钢丝绳。
进一步，利用浮吊施工锚墩、靠墩。
相对于现有技术，本发明创造具有以下优势：
本发明采用锚墩、靠墩、混凝土锚碇组合形式，对钢沉井进行定位，主要通过拉缆及拖轮将沉井顶靠于靠墩上，然后利用设置的拉缆调整沉井位置，并承担水流力及风力荷载，有效解决大直径钢沉井在定位沉放中受大风、急流的冲击从而引起大直径钢沉井精确定位沉放的难题，具有极大的推广应用价值、社会效益良好。
附图说明
构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：
图1为本发明创造中组合锚系统的示意图；
图2为图1中1-1方向的剖视图；
图3为图1中2-2方向的剖视图；
图4为本发明创造实施例中靠墩处结构布置的示意图；
图5为图4的俯视图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。
一种大直径钢沉井精确定位沉放方法，如图1至5所示，
包括如下步骤：
利用浮吊施工锚墩1、靠墩2，在靠墩上安装靠墩装置；靠墩装置包括张拉装置3和顶靠装置4，张拉装置上的张拉缆5连接钢沉井，顶靠装置前端一般设置抄垫7。
混凝土锚碇6上的锚链连接到钢沉井上的锚绳后，将混凝土锚碇运送并吊放至设计位置，并将锚绳另一端拖至相应浮标处系在浮标上，通常，先利用运输船将混凝土锚碇运至设计位置附近，之后利用浮吊将混凝土锚碇(包含对应的锚链)吊放至设计位置；
利用拖轮拖带钢沉井8出坞，并将钢沉井向靠墩附近拖动，待钢沉井浮运至锚墩和混凝土锚碇附近时，停止浮运；
利用浮吊将锚墩上的拉缆9、锚碇上的锚链10与钢沉井上相应的锚绳完成连接后，继续前行，直至前端拖轮靠近靠墩时，撤出前端拖轮；后端拖轮继续前行，继续使钢沉井接近靠墩，之后(利用浮吊)将各边缆收锚平台11上的边缆12与钢沉井上的锚绳相连；
拖轮继续前行，直至钢沉井运至设计位置附近完成初定位；
撤出后端拖轮，对钢沉井形位进行观测后，利用沉井上的卷扬机13和锚墩上的千斤顶调整拉缆，使钢沉井精确定位；
钢沉井精定位后，利用吸泥船清理下方淤泥，清淤后沉井注水下沉，直至着床，完成定位沉放。
锚墩基础采用钻孔灌注桩。靠墩施工时，先钻孔灌注桩，之后在钻孔桩上浇筑承台混凝土，最后在承台上安装靠墩装置。通常，锚墩基础采用钻孔灌注桩，锚墩平台采用混凝土结构。锚墩与沉井之间的拉缆及兜缆均采用钢丝绳，通过钢丝绳与沉井连接。
本发明采用组合锚系统，由水中锚墩+靠墩+混凝土锚碇构成的组合锚系统对钢沉井实现多方向拉拽，保证钢沉井沉放施工时的稳定，同时，锚墩与钢沉井之间、以及靠墩与钢沉井之间均设有拉缆，能够精确调整钢沉井，实现定位。
具体的施工顺序为：组合锚施工→钢沉井下水→拖轮就位与钢沉井连接→拖轮拖拉钢沉井至墩位处下游→利用浮吊及抛锚船牵引混凝土锚碇、锚墩上下拉缆与钢沉井连接→钢沉井缓慢靠近靠墩并停泊→连接靠墩及边锚平台上下拉缆→钢沉井初定位→钢沉井注水下沉至定位状态→钢沉井精定位→确定时机注水着床。
在一个可选的实施例中,锚墩布置两个，构成锚墩组合，混凝土锚定布置两个，构成锚碇组合,锚墩组合与两锚碇组合分别布置在靠墩中心线两侧，钢沉井初定位时，需待后端拖轮前行方向与水流方向相反，再使拖轮继续前行一段距离。调整拉缆时，能减少钢沉井调整时水流方向的干扰。锚墩组合与两锚碇组合布置在靠墩异侧，且分别处于靠墩中心线两侧，极大的削弱了钢沉井水平荷载。
在进一步改进的方案中，两锚碇上的锚链与靠墩中心线夹角不超过45°，同时，两锚碇上锚链间夹角为20-30度，既减少水流影响，同时又能保证锚碇对钢沉井提供顺水流以及垂直于水流方向的稳定作用的拉力。而两锚墩位置布置时，保证二者拉缆呈10-30°的夹角，同时，保证靠近靠墩中心线(锚墩上)的拉缆与靠墩中心线夹角为10-30°，离靠墩中心线较远(锚墩上)的拉缆与靠墩中心线夹角为20-45°，既提高了稳定性，施力时垂直于水流方向的分力较小(不超过拉缆拉力的50％)，同时，又减少了水流冲击带来的影响。并,混凝土锚碇与锚墩的组合形式,减轻了靠墩上拉缆调整时的受力,能够更好的进行调整拉缆的操作,稳定性强,为高精度定位奠定基础。
本发明采用锚墩、靠墩、混凝土锚碇组合形式，对钢沉井进行定位，主要通过拉缆及拖轮将沉井顶靠于靠墩上，然后利用设置的拉缆调整沉井位置，并承担水流力及风力荷载，有效解决大直径钢沉井在定位沉放中受大风、急流的冲击从而引起大直径钢沉井精确定位沉放的难题，有效控制钢沉井的平面位置，实现钢沉井精确定位沉放，具有极大的推广应用价值、社会效益良好。
以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。
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