一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法
阅读说明：本技术 一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法 (Steel pipe pile sinking construction method of overwater steel trestle ) 是由 冯毅 刘成 蒋荣 聂守文 文良东 胡振兴 于 2021-09-03 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法,其特征在于：包括以下步骤：S1、通过浮吊船在水上进行施工,根据施工前计算好的钢管桩中心平面坐标,将浮吊船进行粗定位；S2、通过浮吊船将钢管桩竖直吊起,调整浮吊船船位,使钢管桩的位置到达设计桩位处；S3、通过打桩船的振动锤对钢管桩顶部进行捶打；S4、通过全站仪进行标高,当将钢管桩打至钢管桩顶面高出设计标高5cm内时可视为钢管桩高度达到要求,并停锤；S5、根据设计标高,割除多余部分钢管桩。本发明具有提高施工效率的效果。(The invention discloses a steel pipe pile sinking construction method of an overwater steel trestle, which is characterized by comprising the following steps of: the method comprises the following steps: s1, constructing on water through the floating crane ship, and roughly positioning the floating crane ship according to the calculated center plane coordinates of the steel pipe pile before construction; s2, vertically hoisting the steel pipe pile by using a floating crane ship, and adjusting the position of the floating crane ship to enable the position of the steel pipe pile to reach the designed pile position; s3, hammering the top of the steel pipe pile through a vibration hammer of the pile driving barge; s4, performing elevation through a total station, and when the top surface of the steel pipe pile is driven to be higher than the designed elevation by 5cm, determining that the height of the steel pipe pile meets the requirement, and stopping hammering; and S5, cutting off the redundant steel pipe piles according to the designed elevation. The invention has the effect of improving the construction efficiency.)
技术领域
本发明涉及钢管桩施工领域，尤其是涉及一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法。
背景技术
江河、湖、海水上工程建设过程中，经常需要搭建水上钢栈桥与平台施工进行项目施工或者存放相关工程设备。
目前常用“钓鱼法”进行水上钢栈桥与平台施工，即在岸上及已经施工完成的栈桥上，采用履带吊悬吊振动锤逐孔振沉钢管桩，实现“零着陆”作业，施工机械简单、操作方便。
但是水上钢栈桥及平台宽度有限，发明人认为采用“钓鱼法”施工时由于施工机械设备及材料运输均在桥上进行，从而占据空间，影响其他工序进行，存在降低施工效率的缺陷。
发明内容
为了提高施工效率，本申请提供一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法。
本申请提供的一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法，采用如下的技术方案：
一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、通过浮吊船在水上进行施工，根据施工前计算好的钢管桩中心平面坐标，将浮吊船进行粗定位；
S2、通过浮吊船将钢管桩竖直吊起，调整浮吊船船位，使钢管桩的位置到达设计桩位处；
S3、通过打桩船的振动锤对钢管桩顶部进行捶打；
S4、通过全站仪进行标高，当将钢管桩打至钢管桩顶面高出设计标高5cm内时可视为钢管桩高度达到要求，并停锤；
S5、根据设计标高，割除多余部分钢管桩。
通过采用上述技术方案，先将浮吊船进行粗定位，之后通过浮吊船将钢管桩竖直吊起，根据钢管桩中心平面坐标，微调浮吊船船位，使钢管桩的位置位于设计桩位处，之后通过打桩船上的振动锤对钢管桩进行捶打，当将钢管桩打至高出设计标高5cm内时，可停锤，之后根据设计标高，将多余的钢管桩部分割除，从而完成钢管桩的下沉施工，进而使用浮吊船的方式，不占用桥上空间，降低对其他工序的影响，提高施工效率。
可选的，步骤S1中浮吊船定位时，按照沉桩顺序进行浮吊船的抛锚定位，首先在浮吊船的首尾各抛两只锚，使浮吊船首尾的两只锚各成八字形，之后通过移船绞车松紧锚缆，可调整浮吊船船位。
通过采用上述技术方案，在对浮吊船进行粗定位时，可通过在浮吊船的首尾抛锚，来对浮吊船进行定位，当需要调整船位时，可以通过移船绞车松紧锚缆。
可选的，步骤S3打桩过程中，通过纠偏装置实时检测钢管桩的垂直度并对钢管桩进行纠偏。
通过采用上述技术方案，在打桩过程中，纠偏装置能够实时检测钢管桩的垂直度，当检测到钢管桩发生歪斜时，能够及时调整钢管桩，防止钢管桩出现斜桩。
可选的，纠偏装置包括设置于浮吊船船体的两导向架，两所述导向架位于钢管桩的两侧，两所述导向架均设置有检测机构，所述检测机构朝向钢管桩设置，两所述导向架背离钢管桩的一侧侧壁分别固定连接有支撑板，所述支撑板位于检测机构的上方设置，所述支撑板设置有气缸，所述气缸设置有用于控制气缸伸缩的电磁阀，两所述导向架分别设置有用于调整钢管桩的调整机构，所述气缸输出轴连接于调整机构，两所述电磁阀与各自同侧设置的检测机构一一对应连接，所述检测机构用于根据钢管桩的垂直度来控制电磁阀的启闭，使电磁阀控制气缸的伸缩，驱动调整机构对钢管桩进行调整纠偏。
通过采用上述技术方案，当钢管桩在打桩过程中，发生倾斜时，检测机构检测到钢管桩倾斜的方向，对应控制同侧的电磁阀开启，电磁阀控制气缸伸出输出轴，并驱动调整机构对钢管桩进行调整扶正，之后检测机构控制电磁阀关闭，电磁阀控制气缸缩回输出轴，进而驱动调整机构复位，为下一次纠偏做准备。
可选的，所述检测机构包括设置于导向架一侧的横杆，所述横杆侧壁固定连接有限位杆，两所述限位杆位于钢管桩的两侧，所述横杆朝向钢管桩的一端转动连接有检测板，所述检测板的转动轴向呈水平设置，所述检测板位于横杆上方的位置设置有压力传感器，所述压力传感器位于检测板背离钢管桩的一侧设置，所述横杆固定连接有竖杆，所述竖杆固定连接有支撑块，所述支撑块呈中空设置，且所述支撑块朝向检测板的一侧呈开口设置，所述支撑块开口侧滑移穿设有接触件，所述接触件抵接于检测板，当钢管桩歪斜，钢管桩抵接于检测板，使检测板转动，所述接触件抵接于压力传感器的检测端，压力传感器输出检测信号，所述检测机构还包括检测电路，与压力传感器输出端相连接并响应检测信号，并与电磁阀相连接，用于控制电磁阀的启闭。
通过采用上述技术方案，通过设置限位杆，限制钢管桩朝向限位杆的方向倾斜，当钢管桩朝向任一个导向架方向倾斜时，钢管桩接触于检测板，且由于钢管桩倾斜，会使检测板转动，使检测板带动压力传感器朝向靠近横杆的方向转动，使压力传感器对接触件施加作用力，接触件会对压力传感器施加反作用力，压力传感器输出检测信号，检测电路响应检测信号并控制电磁阀开启，控制气缸伸出输出轴，驱动调整机构扶正钢管桩。
可选的，所述接触件包括滑移穿设于支撑块开口侧的接触块，所述接触块呈扇形设置，所述接触块伸出端抵接于检测板，所述支撑块内壁转动连接有转轴，所述接触块的圆心处固定连接于转轴，所述支撑块背离开口的一侧内壁固定连接有弹簧，所述弹簧固定连接于接触块，所述接触块位于支撑块内腔的一端固定连接有凸块，所述支撑块内壁开设有供凸块滑移的凹槽。
通过采用上述技术方案，压力传感器接触于接触块，接触块转动，通过设置弹簧，起到缓冲的作用，减少压力传感器直接撞击在接触块上的冲击力，起到保护压力传感器的作用。
可选的，所述检测电路包括：
比较电路，预设有基准值，与压力传感器输出端相连接，接收所述检测信号，并输出比较信号；以及，
控制电路，与比较电路输出端相连接，并与电磁阀相连接，且接收比较信号，并输出控制电磁阀启闭的控制信号。
通过采用上述技术方案，压力传感器实时检测压力，当压力传感器受到的压力大于预设的基准值时，说明钢管桩此时倾斜力度超出标准，需要纠偏调整，比较电路输出比较信号，控制电路接收比较信号，并控制电磁阀开启。
可选的，所述调整机构包括滑移穿设于导向架的连接杆，所述连接杆呈倾斜设置，且所述连接杆靠近钢管桩的一端高于连接杆背离钢管桩的一端，所述连接杆靠近钢管桩的一端固定连接有推架，所述支撑板设置有联动组件，所述联动组件的一端与气缸输出轴连接，所述联动组件的另一端与连接杆连接。
通过采用上述技术方案，电磁阀开启之后，气缸伸出输出轴，并驱动联动组件移动，在联动组件的联动下，连接杆带动推架朝向斜上方移动，使推架抵接于钢管桩，并对钢管桩施加推力，将钢管桩扶正。
可选的，所述联动组件包括滑移连接于支撑板的联动块，所述联动块位于连接杆的下方，且所述联动块朝向连接杆的侧壁开设有斜面，所述气缸输出轴固定连接于联动块背离导向架的一侧，所述连接杆背离推架的一端接触于斜面，所述连接杆固定连接有固定块，所述连接杆套设有压簧，所述压簧的一端固定连接于导向架侧壁，所述压簧的另一端固定连接于固定块。
通过采用上述技术方案，气缸输出轴驱动联动块移动，联动块在移动过程中，连接杆背离推架的一端接触于斜面，从而由于斜面导向作用，使连接杆能够朝向斜上方移动，使推架抵接于钢管桩，并将钢管桩扶正，从而钢管桩与检测板分离，压力传感器受到的压力小于预设基准值，从而控制电路控制电磁阀关闭，气缸输出轴缩回复位，联动块移动复位，压簧为了恢复形变，驱动连接杆朝向背离钢管桩的方向移动，使推架复位。
可选的，所述联动块位于斜面的位置嵌设有若干滚珠，所述连接杆靠近斜面的一端固定连接有截面呈等腰梯形的配合块，所述配合块接触于滚珠。
通过采用上述技术方案，通过设置滚珠，使联动块在移动时，减小斜面与配合块之间的摩擦力，同时配合块呈等腰梯形设置，加强了配合块的稳固性，使连接杆能够更加顺利移动。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
先将浮吊船进行粗定位，之后通过浮吊船将钢管桩竖直吊起，根据钢管桩中心平面坐标，微调浮吊船船位，使钢管桩的位置位于设计桩位处，之后通过打桩船上的振动锤对钢管桩进行捶打，当将钢管桩打至高出设计标高5cm内时，可停锤，之后根据设计标高，将多余的钢管桩部分割除，从而完成钢管桩的下沉施工，进而使用浮吊船的方式，不占用桥上空间，降低对其他工序的影响，提高施工效率。
在打桩过程中，纠偏装置能够实时检测钢管桩的垂直度，当检测到钢管桩发生歪斜时，能够及时调整钢管桩，防止钢管桩出现斜桩。
附图说明
图1是本申请实施例的整体结构示意图。
图2是本申请实施例中纠偏装置的结构示意图。
图3是本申请实施例中支撑块的剖视图。
图4是本申请实施例中支撑块的内部结构示意图。
图5是本申请实施例中检测电路的电路图。
图6是本申请实施例中调整机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、纠偏装置；11、导向架；2、检测机构；12、支撑板；13、气缸；14、电磁阀、3、调整机构；21、横杆；22、限位杆；23、检测板；24、压力传感器；25、竖杆；26、支撑块；4、接触件；41、接触块；42、转轴；43、弹簧；44、凸块；45、凹槽；5、检测电路；51、比较电路；52、控制电路；31、连接杆；32、推架；33、联动组件；331、联动块；332、斜面；333、滚珠；334、配合块；335、固定块；336、压簧。
具体实施方式
以下结合附图1-6对本申请作进一步详细说明。
本申请实施例公开一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法。参照图1，一种水上钢栈桥的钢管桩下沉施工方法包括以下步骤：S1，通过浮吊船在水上进行施工，根据施工前计算好的钢管桩中心平面坐标，将浮吊船进行粗定位，先按照沉桩顺序进行浮吊船的抛锚定位，首先在浮吊船的首尾各抛两只锚，使浮吊船首尾的两只锚各成八字形，同时所有锚缆不影响工作半径内将要施沉的钢管桩；之后对浮吊船进行精定位，可采用“GPS辅助打桩定位系统”，该系统由三台固定在船体上的GPS流动站和岸基GPS参考站来实时动态模式控制船体的位置、方向和姿态。GPS流动站的坐标数据经信号反馈线路传入计算机测控软件，软件根据船上3台GPS流动站与2台激光测距仪的相对位置，推算出2台测距仪的坐标数据，结合输入软件的桩基要素，推算出桩基中心坐标，并在测控软件上显示设计桩位坐标的位置；
S2，通过浮吊船将钢管桩吊起，使钢管桩呈竖直状态，根据“GPS辅助打桩定位系统”，通过浮吊船上的移船绞车松紧锚缆，调整浮吊船船位，使钢管桩的平面位置到达设计桩位处；S3，通过打桩船的振动锤对钢管桩顶部进行捶打，在打桩过程中，通过纠偏装置1实时检测钢管桩的垂直度并对钢管桩进行纠偏，同时应根据不同地质层的贯入度控制锤的力度，防止将钢管桩顶部打卷；S4，通过全站仪进行标高，钢管桩打至接近设计标高时要注意控制锤的力度防止超打，当将钢管桩锤打至钢管桩顶面高出设计标高5cm内时可视为钢管桩高度达到要求，此时可停锤；S5，钢管桩打设好后，根据设计标高，用钢板尺画线，采用气割割除多余部分钢管桩，割除时采用浮吊与吊笼（人在吊笼内，最多一次吊放两人）的方式吊人，快速割除多余部分钢管桩，割除完毕后用浮吊船将已割除部分吊装至运输船上。
参照图1与图2，纠偏装置1包括焊接于浮吊船船体一侧的两导向架11，导向架11呈竖直且呈长方形设置，两个导向架11互相平行，浮吊船在起吊钢管桩时，使钢管桩位于两导向架11之间的位置。两导向架11的下端均设置有检测机构2，检测机构2朝向钢管桩设置。两导向架11的上端分别焊接有呈水平的支撑板12，支撑板12位于导向架11背离钢管桩的一侧设置，支撑板12位于检测机构2的正上方设置，支撑板12上表面固定有气缸13，气缸13设置有用于控制气缸13伸缩的电磁阀14。导向架11位于支撑板12上方的位置设置有调整机构3，气缸13输出轴连接于调整机构3。同时两电磁阀14与其各自同侧设置的检测机构2一一对应连接。钢管桩两侧的检测机构2根据钢管桩朝向靠近哪一侧导向架11的方向倾斜，对应控制那一侧导向架11上的电磁阀14启闭，使那一侧导向架11上的气缸13驱动调整机构3对钢管桩施加推力，将钢管桩扶正。
参照图2与图3，检测机构2包括焊接于导向架11朝向钢管桩一侧侧壁的横杆21，横杆21呈水平设置，且横杆21侧壁焊接有呈水平的限位杆22，限位杆22呈L形设置，从而两个限位杆22位于钢管桩的两侧，限制钢管桩朝向限位杆22的方向倾斜。其次横杆21朝向钢管桩的一端铰接有呈矩形的检测板23，检测板23的转动轴向呈水平设置，使检测板23沿竖直面转动，从而两限位杆22与两检测板23位于钢管桩的四周，且两限位杆22对齐且平行，两检测板23对齐且平行。
参照图3与图4，检测板23上端且位于横杆21上方的位置固定有压力传感器24，压力传感器24位于检测板23背离钢管桩的一侧设置。横杆21上表面焊接有呈竖直的竖杆25，竖杆25与检测板23对齐，竖杆25朝向检测板23的一侧焊接有呈竖直的支撑块26，支撑块26呈空心矩形状设置，且支撑块26朝向检测板23的一侧呈开口设置。支撑块26开口侧滑移穿设有接触件4，接触件4包括滑移穿设于支撑块26开口侧的接触块41，接触块41呈扇形设置，且支撑块26内壁通过轴承转动连接有呈水平的转轴42，接触块41圆心所在的端部焊接于转轴42。支撑块26背离开口的一侧内壁焊接有弹簧43，弹簧43的一端焊接于支撑块26内壁，弹簧43的另一端焊接于接触块41位于支撑块26内腔的一端，弹簧43呈自然状态时，接触块41伸出支撑块26的一端抵接于检测板23位于压力传感器24下方的位置，对检测板23提供支撑力，使检测板23垂直。其次接触块41位于支撑块26内腔的一侧焊接有凸块44，支撑块26内壁沿接触块41转动轨迹开设有供凸块44滑移的凹槽45，从而防止接触块41完全移出支撑块26。
当钢管桩朝向导向架11方向歪斜时，钢管桩对检测板23施加作用力，检测板23转动，压力传感器24对接触块41施加作用力，在弹簧43的作用力下，接触块41对压力传感器24施加反作用力，压力传感器24输出检测信号。
参照图5，检测机构2还包括检测电路5，与压力传感器24输出端相连接并响应检测信号，且与电磁阀14相连接，用于控制电磁阀14的启闭。检测电路5包括比较电路51与控制电路52。
参照图5，比较电路51包括比较器A与基准电路，基准电路包括电阻器R1、电阻器R2，用于设置基准值，比较器A的正相输入端与压力传感器24输出端相连接，反相输入端与电阻器R1连接；电阻器R1的一端与比较器A反相输入端连接，电阻器R1的另一端连接于电源VCC；电阻器R2的一端接地，电阻器R2的另一端与电阻器R1与比较器A反相输入端的连接点连接。比较器A接收检测信号并将检测信号实时转换成相应的检测值，并将检测值与基准值进行比较，当检测值大于基准值时，比较器A输出高电平。
参照图5，控制电路52包括三极管Q1、继电器KM1、续流二极管D1；其中，三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q1的基极与比较器A的输出端相连接，三极管Q1的发射极接地；继电器KM1包括线圈与常开触点KM1-1，线圈的一端连接于电源VCC，线圈的另一端与三极管Q1集电极相连接；常开触点KM1-1串联于电磁阀14的供电回路中；续流二极管D1的阴极连接于线圈与电源VCC之间，续流二极管D1的阳极连接于三极管Q1集电极与线圈之间。当比较器A输出高电平时，三极管Q1导通，继电器KM1的线圈得电，常开触点KM1-1闭合。
参照图6，调整机构3包括滑移穿设于导向架11的连接杆31，且连接杆31呈倾斜穿设，连接杆31靠近钢管桩的一端高于连接杆31远离钢管桩的一端，连接杆31靠近钢管桩的一端焊接有推架32，推架32呈半圆环形设置，推架32的直径大于钢管桩的直径。
参照图6，支撑板12上表面设置有联动组件33，联动组件33包括沿横向滑移连接于支撑板12上表面的联动块331，联动块331与支撑板12的滑移方式采用滑轨滑块的方式。联动块331位于连接杆31的下方，且联动块331位于气缸13与导向架11之间的位置，联动块331朝向连接杆31的一侧边角开设有斜面332，斜面332嵌设有若干滚珠333。气缸13输出轴固定于联动块331背离导向架11的一侧。连接杆31背离推架32的一端焊接有截面呈等腰梯形的配合块334，配合块334接触于滚珠333。连接杆31靠近配合块334的一端焊接套设有固定块335，连接杆31套设有压簧336，压簧336的一端焊接于导向架11侧壁，压簧336的另一端焊接于固定块335侧壁。
其次为了防止推架32与检测板23干涉钢管桩的正常捶打下沉，在正常状态时，检测板23与钢管桩侧壁之间的距离为钢管桩允许的最大倾斜量，同时推架32的初始位置与钢管桩之间的距离大于检测板23与钢管桩之间的距离。
本申请实施例的实施原理为：先将浮吊船进行定位，之后使用浮吊船将钢管桩竖直吊起，并使钢管桩位于两导向架11之间，之后打桩船使用振动锤对钢管桩顶端进行捶打，在捶打过程中，当钢管桩朝向靠近任一个导向架11方向倾斜，且钢管桩抵接于检测板23，使检测板23发生转动，并带动压力传感器24朝向靠近横杆21的方向转动，使接触块41对压力传感器24施加作用力，压力传感器24检测到受到的压力值大于预设基准值时，比较器A输出高电平，三极管Q1导通，继电器KM1的线圈得电，常开触点KM1-1闭合，使与检测到压力的压力传感器24同侧的电磁阀14开启，电磁阀14控制同侧的气缸13输出轴伸出并驱动联动块331移动，配合块334接触于滚珠333，从而使连接杆31带动推架32朝向钢管桩的方向呈斜上方移动，使推架32推动钢管桩，将钢管桩扶正，钢管桩与检测板23分离，压力传感器24此时仅受到接触块41对检测板23的支撑力，且此支撑力小于预设基准值，从而电磁阀14关闭，气缸13缩回输出轴，联动块331复位，连接杆31在压簧336的作用下同样带动推架32复位，为下一次纠偏做准备。
以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
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