CN107313416B - 水工构件拼装式水上预制平台及预制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水工构件拼装式水上预制平台，包括连接成有底的盒形或圆筒形结构的底板箱体和数块垂直壁板箱体，数块垂直壁板箱体下部和底板箱体上部之间通过垂直连接装置、数块垂直壁板箱体之间分别通过水平连接装置连接成水上预制平台。预制方法包括1）拼装水上预制平台，2）浇筑混凝土预制件，3）拆除水上预制平台和水上运输混凝土预制件。本发明的水上预制平台和预制方法改变了大型混凝土箱体结构的预制模式，取消了陆上预制场地和大型混凝土箱体结构体下水的环节，减少租用半潜驳和大型浮吊等设备的费用，从而大大降低了施工成本且缩短了施工周期。平台的连接强度大，装拆速度快，使用非常方便，提高了作业效率。

Description

水工构件拼装式水上预制平台及预制方法

技术领域

本发明涉及一种水工工程所需混凝土预制构件的预制平台，特别涉及一种可在水中进行重量在2000吨以上的大型沉箱、取水头部等混凝土预制构件的预制平台及预制方法，属于水工工程技术领域。

背景技术

随着桥梁工程和水工工程的不断发展，大型海上桥梁、堤坝、水下隧道、码头等桥梁工程和水工工程施工的建设项目不断增加，需要大量使用重量在2000吨以上的大型沉箱、取水头部等混凝土预制构件。这些混凝土预制构件大，重量重，一般采用陆上预制、半潜驳运输到水上安装位置的施工方法，也有采用在半潜驳上预制再运输到位的方法。但是，当需要预制的混凝土预制构件数量较少时，采用上述方法存在着施工周期长、施工强度高、效率低等缺陷，特别对于四周壁板有着无数开孔的取水头构件，预制后自身无法漂浮，安装时需采用起吊能力在2500吨以上的特大型起重船或者预先对取水头密封预处理，特大型起重船不但使用成本高，而且存在着需要使用时无法及时租到设备的问题；取水头的密封预处理则需要花费大量的人工及设备台班，需要潜水切割大量的密封钢板，周期长、隐患多，严重制约了水工工程的发展。

发明内容

本发明的目的是提供一种施工效率高、成本低的水工构件拼装式水上预制平台及预制方法。

本发明通过以下技术方案予以实现：

一种水工构件拼装式水上预制平台，包括钢结构的底板箱体和数块垂直壁板箱体，数块垂直壁板箱体和底板箱体连接成有底的盒形或圆筒形结构，所述底板箱体包括上底板、下底板、外周板和均布在上下底板之间、且与上下底板和外周板固定连接成一体的多根纵筋板和多根横筋板，底板箱体的水平投影方向通过纵、横筋板分隔成数个彼此贯通的底板隔仓；所述垂直壁板箱体包括内板、外板和均布在内、外板之间、且与内、外板固定连接成一体的多根纵筋板和多根横筋板，垂直壁板箱体的垂直方向通过纵、横筋板分隔成数个上下贯通的垂直壁板隔仓；数块垂直壁板箱体下部和底板箱体上部之间通过垂直连接装置、数块垂直壁板箱体之间分别通过水平连接装置连接成水上预制平台。

本发明的目的还可以通过以下技术措施来进一步实现。

前述的水工构件拼装式水上预制平台，其中所述垂直连接装置包括多个滚轮组合和垂直拉紧机构，多个滚轮组合一端分别间隔固定在垂直壁板箱体的下端和底板箱体的周向上部，且垂直壁板箱体下端的多个滚轮组合和底板箱体的周向上部的多个滚轮组合的位置垂直对应。所述水平连接装置包括多个滚轮组合和水平拉紧机构，多个滚轮组合一端分别间隔固定在两块垂直壁板箱体相邻边的两侧上，且两块垂直壁板箱体相邻边的滚轮组合的位置水平对应。

前述的水工构件拼装式水上预制平台，其中两块垂直壁板箱体相邻边的对接侧面之间通过矩形橡胶止水垫板密封，数块垂直壁板箱体下侧面和底板箱体上侧面之间通过环形橡胶止水垫板密封。

前述的水工构件拼装式水上预制平台，其中所述底板隔仓均设有通向水面上的软管，所述软管上端与软管启闭阀门连接。所述垂直壁板箱体下部和底板箱体底部分别设有排水口。

前述的水工构件拼装式水上预制平台，其中所述滚轮组合包括滚轮、滚轮轴和呈槽形的滚轮支座，嵌装在滚轮支座中的滚轮与滚轮轴铰接，滚轮轴两端与滚轮支座固定连接，多个滚轮支座的内端分别固定在垂直壁板箱体的下端和底板箱体的周向上部，或分别固定在垂直壁板箱体相邻边的两侧上。

前述的水工构件拼装式水上预制平台，其中所述垂直拉紧机构和水平拉紧机构的结构相同，分别包括钢丝绳和张拉千斤顶，钢丝绳一端固定在一个滚轮支座上，钢丝绳另一端成Z形连续绕过固定在垂直壁板箱体下端和底板箱体周向上部所有的滚轮，或垂直壁板箱体相邻边两侧的所有滚轮后垂直向上通过各自的张拉千斤顶收紧对应的钢丝绳，使得数块垂直壁板箱体之间、数块垂直壁板箱体下部和底板箱体之间固定连接成一体。

一种水工构件拼装式水上预制平台的预制方法，包括以下步骤：

1）底板箱体和数块垂直壁板箱体的制作

在岸上焊接分别加工制作底板箱体和数块垂直壁板箱体，然后通过起重设备或滑道将制作好的底板箱体和数块垂直壁板箱体分别下水漂浮在水面上；

2）拼装水上预制平台

将底板箱体和数块垂直壁板箱体分别通过钢丝绳连续绕过各自的滚轮再经对应拉紧机构的张拉千斤顶收紧钢丝绳的连接方式，将数块垂直壁板箱体之间、数块垂直壁板箱体下部和底板箱体之间固定连接成一体化的预制平台；在拼装水上预制平台的过程中，打开底板箱体的排水口，并同时开启软管启闭阀门，排出底板箱体内的空气，使预制平台下沉到预定的深度，提高水上预制平台的稳性。

3）浇筑预制构件

先在水上预制平台内安装预制模具，垂直壁板兼做预制构件的外模板，然后浇筑混凝土；浇筑时，随着混凝土浇筑量的不断增多，水上预制平台不断下沉，直至完成混凝土的浇筑；此时水上预制平台稳定地浮在预设的水线位置上；

4）拆除水上预制平台

待预制模具内的混凝土强度达到要求并拆除内模后，先将垂直拉紧机构的张拉千斤顶逐步卸荷，放松底板箱体和数块垂直壁板箱体之间张紧的钢丝绳，然后向底板箱体的数个底板隔仓注水，底板箱体随之下沉，解除底板箱体和数块垂直壁板箱体之间的连接；预制构件连同垂直壁板漂浮在水上；

5）水上运输预制构件及拆除后的水上预制平台

通过拖船拖带方式将预制构件连同垂直壁板运往施工现场，到达预定的施工位置后定位；然后向垂直壁板及预制构件内加水，使垂直壁板及预制构件缓缓下沉到安装位置；放松3块垂直壁板箱体2之间张紧的钢丝绳，解除3块垂直壁板箱体之间的连接，通过水面船舶拖拉方式将壁板与预制构件分开，分开后向垂直壁板箱体内充气，排出垂直壁板箱体内的存水，使垂直壁板箱体浮出水面，将底板箱体1和3块垂直壁板箱体也通过拖船拖运方式运送到指定水域，以方便周转使用。

本发明的拼装式水上预制平台及采用钢结构的底板箱体和数块垂直壁板箱体的结构型式，通过对应的的垂直连接装置和水平连接装置连接成有底的可漂浮在水面上的盒形或桶形结构，改变了大型混凝土箱体结构的预制模式，使重达2000吨以上的大型混凝土箱体结构体可以直接在水上预制，取消了陆上预制场地和大型混凝土箱体结构体下水的环节，减少租用半潜驳和2500吨大型浮吊等设备的费用，从而大大降低了施工成本且缩短了施工周期。本发明的预制方法采用底板箱体和数块垂直壁板箱体分别通过钢丝绳连续绕过对应的滚轮再经对应拉紧机构的张拉千斤顶收紧钢丝绳的连接方式，将数块垂直壁板箱体之间、数块垂直壁板箱体下部和底板箱体之间固定连接成一体化的预制平台，并可通过注水方式调节预制平台的浮力，使得大型混凝土箱体结构能在预制平台内进行预制，便于将数块垂直壁板箱体下部和底板箱体装成预制平台，也便于将预制平台拆解成独立的垂直壁板箱体和底板箱体，连接强度大，装拆速度快，使用非常方便，提高了作业效率。

本发明的优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释，这些实施例，是参照附图仅作为例子给出的。

附图说明

图1是本发明水上预制平台的俯视图；

图2是图1的A向视图；

图3是图1 的B-B剖视图；

图4是图1的Ⅰ部放大图；

图5是图2的Ⅱ部放大图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1～图3所示，本发明的拼装式水上预制平台包括矩形结构和圆筒形结构两种，本实施例为圆筒形结构，其包括钢结构的底板箱体1和3块圆弧形的垂直壁板箱体2，3块圆弧形的垂直壁板箱体2拼成直径20米的圆环形箱体，并和底板箱体1连接成有底的圆筒形结构，底板箱体1需要承受模具和预制构件的重量，其厚度为垂直壁板箱体2的2倍。底板箱体1包括上底板11、下底板12、外周板13和均布在上下底板之间、且与上下底板和外周板13焊接成一体的多根纵筋板14和多根横筋板15，底板箱体1的水平投影方向通过纵、横筋板分隔成4个彼此贯通的底板隔仓10，通过调节底板隔仓10内的存水量，可以调节本发明所受的浮力，确保本发明1处于漂浮状态而不会沉入水中。

垂直壁板箱体2包括内板21、外板22和均布在内、外板之间、且与内、外板焊接成一体的多根纵筋板14和多根横筋板15，垂直壁板箱体2的垂直方向通过纵、横筋板分隔成数个上下贯通的垂直壁板隔仓20。3块垂直壁板箱体2下部和底板箱体1上部之间通过垂直连接装置3、3块垂直壁板箱体2之间分别通过水平连接装置4水平连接成水上预制平台。

如图2和图4所示，垂直连接装置3包括多个滚轮组合31和垂直拉紧机构32，滚轮组合31包括滚轮311、滚轮轴312和呈槽形的滚轮支座313，滚轮311嵌装在滚轮支座313中，其与滚轮轴312铰接，滚轮轴312两端分别与滚轮支座313的两侧板固定连接，多个滚轮支座313的内端分别焊接固定在垂直壁板箱体2的下端和底板箱体1的周向上部。垂直壁板箱体2下端的多个滚轮组合31和底板箱体1的周向上部的多个滚轮组合31的位置垂直对应。水平连接装置4包括多个滚轮组合31和水平拉紧机构41，多个滚轮支座313的一端分别间隔焊接固定在两块垂直壁板箱体相邻边的两侧上，且两块垂直壁板箱体相邻边上的滚轮组合31的位置水平对应。

如图2和图3所示，两块垂直壁板箱体2相邻边的对接侧面之间通过矩形橡胶止水垫板5密封，3块垂直壁板箱体2下侧面和底板箱体1上侧面之间通过环形内橡胶止水垫板61和环形外橡胶止水垫板62密封，使得拼装式水上预制平台不会渗水。底板隔仓10均设有通向水面上的软管23，所述软管23上端与软管启闭阀门24连接。垂直壁板箱体2下部和底板箱体1底部分别设有排水口7。 进水时打开软管启闭阀门24排气，达到水上预制平台下沉的目的；水上预制平台需要上浮时，向软管23内输入压力气体，将垂直壁板箱体2和底板箱体1内的存水排出。

如图2和图5所示，垂直拉紧机构32和水平拉紧机构41的结构相同，分别包括钢丝绳321和张拉千斤顶322，钢丝绳321一端固定在一个滚轮支座313上，钢丝绳321另一端成Z形连续绕过固定在垂直壁板箱体2下端和底板箱体1周向上部所有的滚轮311，或垂直壁板箱体2的相邻边的两侧所有的滚轮311后垂直向上通过各自的张拉千斤顶322收紧对应的钢丝绳321，使得3块垂直壁板箱体2之间、3块垂直壁板箱体2下部和底板箱体1之间固定连接成一体。

钢丝绳321上端与钢丝绳固定机构8的支架横销84相连，拉杆81下端与支架85上端固定连接，拉杆81垂直穿过张拉千斤顶322的活塞杆中心孔，拉杆81上端和中部分别拧有第一螺母82、第二螺母83。活塞杆上移时，拧紧拉杆81上端的第一螺母82，使其抵靠在活塞杆上端面上；移动拉杆81中部的第二螺母83，使其和垂直壁板箱体2顶面留有一段距离。活塞杆顶面通过第一螺母82推动拉杆81上移，通过拉杆81下端的支架85拉动钢丝绳321上移；交替移动第一螺母82和第二螺母83，使得张拉千斤顶322的活塞杆能不断推动拉杆81上移，从而使得底板箱体1和3块圆弧形的垂直壁板箱体2固定连接成直径20米的有底的圆筒形结构。

一种水工构件拼装式水上预制平台的预制方法，包括以下步骤：

1）底板箱体1和3块圆弧形的垂直壁板箱体2的制作

在岸上分别焊接加工制作底板箱体1和3块圆弧形的垂直壁板箱体2，然后通过起重设备或滑道将制作好的底板箱体1和3块垂直壁板箱体2分别下水漂浮在水面上。

2）拼装水上预制平台

将底板箱体1和3块垂直壁板箱体2分别通过钢丝绳321连续绕过各自的滚轮311再经对应拉紧机构的张拉千斤顶322收紧钢丝绳321的方式，将3块垂直壁板箱体2之间、3块垂直壁板箱体2下部和底板箱体1之间固定连接成一体化的预制平台；在拼装水上预制平台的过程中，打开底板箱体1的排水口7，并同时开启软管启闭阀门24，排出底板箱体1内的空气，使预制平台下沉到预定的深度，提高水上预制平台的稳性。

3）浇筑预制构件

先在水上预制平台内安装预制模具，垂直壁板兼做预制构件的外模板，然后浇筑混凝土；浇筑时，随着混凝土浇筑量的不断增多，水上预制平台不断下沉，直至完成混凝土的浇筑；此时水上预制平台稳定地浮在预设的水线位置上；

4）拆除水上预制平台

待预制模具内的混凝土强度达到要求并拆除内模后，先将垂直拉紧机构32的张拉千斤顶322逐步卸荷，放松底板箱体1和3块垂直壁板箱体2之间张紧的钢丝绳321，然后向底板箱体1的数个底板隔仓10注水，底板箱体1随之下沉，解除底板箱体1和3块垂直壁板箱体2之间的连接。再同时向3块垂直壁板隔仓20注水，使3块垂直壁板箱体2处于自动漂浮状态；最后将水平拉紧机构41的张拉千斤顶322逐步卸荷，放松3块垂直壁板箱体2之间张紧的钢丝绳321，解除3块垂直壁板箱体2之间的连接，完成水上预制平台的拆除；预制构件连同预制模具漂浮在水上。

5）水上运输预制构件及拆除后的水上预制平台

通过拖船拖带方式将预制构件连同垂直壁板运往施工现场，到达预定的施工位置后定位；然后向垂直壁板及预制构件内加水，使垂直壁板及预制构件缓缓下沉到安装位置；放松3块垂直壁板箱体2之间张紧的钢丝绳321，解除3块垂直壁板箱体2之间的连接，通过水面船舶拖拉方式将壁板与预制构件分开，分开后向垂直壁板箱体2内充气，排出垂直壁板箱体2内的存水，使垂直壁板箱体2浮出水面，将底板箱体1和3块垂直壁板箱体也通过拖船拖运方式运送到指定水域，以方便周转使用。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，包括钢结构的底板箱体和数块垂直壁板箱体，数块垂直壁板箱体和底板箱体连接成有底的盒形或圆筒形结构，其中，底板箱体的厚度至少为垂直壁板箱体的2倍；所述底板箱体包括上底板、下底板、外周板和均布在上下底板之间、且与上下底板和外周板固定连接成一体的多根纵筋板和多根横筋板，底板箱体的水平投影方向通过纵、横筋板分隔成数个彼此贯通的底板隔仓；所述垂直壁板箱体包括内板、外板和均布在内、外板之间、且与内、外板固定连接成一体的多根纵筋板和多根横筋板，垂直壁板箱体的垂直方向通过纵、横筋板分隔成数个上下贯通的垂直壁板隔仓；数块垂直壁板箱体下部和底板箱体上部之间通过垂直连接装置、数块垂直壁板箱体之间分别通过水平连接装置连接成水上预制平台。

2.如权利要求1所述的水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，所述垂直连接装置包括多个滚轮组合和垂直拉紧机构，多个滚轮组合一端分别间隔固定在垂直壁板箱体的下端和底板箱体的周向上部，且垂直壁板箱体下端的多个滚轮组合和底板箱体的周向上部的多个滚轮组合的位置垂直对应；所述水平连接装置包括多个滚轮组合和水平拉紧机构，多个滚轮组合一端分别间隔固定在两块垂直壁板箱体相邻边的两侧上，且两块垂直壁板箱体相邻边的滚轮组合的位置水平对应；所述滚轮组合包括滚轮、滚轮轴和呈槽形的滚轮支座，嵌装在滚轮支座中的滚轮与滚轮轴铰接，滚轮轴两端与滚轮支座固定连接，多个滚轮支座的内端分别固定在垂直壁板箱体的下端和底板箱体的周向上部，或分别固定在垂直壁板箱体相邻边的两侧上。

3.如权利要求1所述的水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，两块垂直壁板箱体相邻边的对接侧面之间通过矩形橡胶止水垫板密封，数块垂直壁板箱体下侧面和底板箱体上侧面之间通过环形橡胶止水垫板密封。

4.如权利要求1所述的水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，所述底板隔仓均设有通向水面上的软管，所述软管上端与软管启闭阀门连接。

5.如权利要求1所述的水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，所述垂直壁板箱体下部和底板箱体底部分别设有排水口。

6.如权利要求2所述的水工构件拼装式水上预制平台，其特征在于，所述垂直拉紧机构包括钢丝绳和张拉千斤顶，钢丝绳一端固定在一个滚轮支座上，钢丝绳另一端成Z形连续绕过固定在垂直壁板箱体下端和底板箱体周向上部所有的滚轮，使得数块垂直壁板箱体下部和底板箱体之间固定连接成一体；所述水平拉紧机构包括钢丝绳和张拉千斤顶，钢丝绳一端固定在一个滚轮支座上，钢丝绳另一端成Z形连续绕过垂直壁板箱体相邻边两侧的所有滚轮后垂直向上通过各自的张拉千斤顶收紧对应的钢丝绳，使得数块垂直壁板箱体之间固定连接成一体。

7.一种如权利要求6所述的水工构件拼装式水上预制平台的预制方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)底板箱体和数块垂直壁板箱体的制作

在岸上焊接分别加工制作底板箱体和数块垂直壁板箱体，然后通过起重设备或滑道将制作好的底板箱体和数块垂直壁板箱体分别下水漂浮在水面上；

2)拼装水上预制平台

将底板箱体和数块垂直壁板箱体分别通过各自钢丝绳连续绕过对应的滚轮再经对应拉紧机构的张拉千斤顶收紧钢丝绳的连接方式，将数块垂直壁板箱体之间、数块垂直壁板箱体下部和底板箱体之间固定连接成一体化的预制平台；在拼装水上预制平台的过程中，打开底板箱体的排水口，并同时开启软管启闭阀门，排出底板箱体内的空气，使预制平台下沉到预定的深度，提高水上预制平台的稳性；

3)浇筑预制构件

先在水上预制平台内安装预制模具，垂直壁板兼做预制构件的外模板，然后浇筑混凝土；浇筑时，随着混凝土浇筑量的不断增多，水上预制平台不断下沉，直至完成混凝土的浇筑；此时水上预制平台稳定地浮在预设的水线位置上；

4)拆除水上预制平台

待预制模具内的混凝土强度达到要求并拆除内模后，先将垂直拉紧机构的张拉千斤顶逐步卸荷，放松底板箱体和数块垂直壁板箱体之间张紧的钢丝绳，然后向底板箱体的数个底板隔仓注水，底板箱体随之下沉，解除底板箱体和数块垂直壁板箱体之间的连接；预制构件连同垂直壁板漂浮在水上；

5)水上运输预制构件及拆除后的水上预制平台

通过拖船拖带方式将预制构件连同垂直壁板运往施工现场，到达预定的施工位置后定位；然后向垂直壁板及预制构件内加水，使垂直壁板及预制构件缓缓下沉到安装位置；放松3块垂直壁板箱体之间张紧的钢丝绳，解除3块垂直壁板箱体之间的连接，通过水面船舶拖拉方式将壁板与预制构件分开，分开后向垂直壁板箱体内充气，排出垂直壁板箱体内的存水，使垂直壁板箱体浮出水面，将底板箱体和3块垂直壁板箱体也通过拖船拖运方式运送到指定水域，以方便周转使用。

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