CN110185089A - 大型取水头沉箱安装及定位控制工艺 - Google Patents

大型取水头沉箱安装及定位控制工艺 Download PDF

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孙飞
俞仲明
史金刚
吴维莉
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Abstract

本发明公开了一种大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，实现了利用最大吊重200t的打桩船实现1700多吨取水头沉箱注水沉放的过程；该工程因集块岩地质条件无法采用靠山法进行定位，利用打桩船及两艘甲板驳系带定位缆实现取水头沉箱的精确定位，具体方法是先密封取水头后向取水头内灌水，使取水头自重加上所灌水的重量稍大于其所受浮力，以便打桩船可进行吊装沉放；取水头定位采用打桩船及驳船上卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行控制，安装误差满足设计及安装管道要求，安装质量好、速度快、既经济又安全。

Description

大型取水头沉箱安装及定位控制工艺
技术领域
本发明属于建筑施工领域，具体涉及一种大型取水头沉箱安装及定位控制工艺。
背景技术
现在火力发电和核能发电都需要大量的水对发电设备进行冷却，因此，火电站、大型核电大多靠近海湾、河口、湖泊、水库等处，以便就地取材。
现有菲律宾xx电厂在海边，循环水***的2座取水头采用混凝土圆沉箱结构。取水头外径16.2m，内径15m，壁厚0.6m，高12.45m，底板外径18.2m，厚0.6m，顶板厚0.5m，单件重量1700多吨，取水头区域泥面标高在-14.8m左右，基坑需开挖至-21.5m，回填50cm厚的碎石并整平；而浮力仅为669吨。取水头顶标高为-8.8m，安装后顶部无法出水；取水头基槽区域为集块岩地质，无法采用定位桩定位，安装施工难度大。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，采取利用既有船舶设备吊装注水沉放工艺。密封取水头后向取水头内灌水，使取水头自重加上所灌水的重量稍大于其所受浮力，以便打桩船可进行吊装沉放；取水头定位采用打桩船及驳船上卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行控制，安装误差满足设计及安装管道要求，安装质量好、速度快、既经济又安全。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，包括以下步骤：
（1）取水头封仓止水：
预制时，在取水格栅窗口周围预埋双相不锈钢钢带，后期焊接型钢模板进行密封；取水头法兰管道加盖型钢盖板并垫设橡胶带进行密封；封仓后进行气密性检查；
（2）取水头顶部设置吊环及定位拉环：
在取水头顶部对应立柱位置预埋安装吊环，吊点按200t设计；另在取水头顶板及底板预埋9只Φ42mm拉环用于系带定位缆绳定位；
（3）取水头顶部混凝土灌浆孔处加设阀门加高节；
（4）在取水头顶部两侧垂直安装钢管作为定位架，并在钢管顶部架设两台GPS进行测量定位，另外在码头及引桥上架设两台全站仪进行校核；在取水头外墙面及定位架外侧设置水尺；
（5）监测气象情况、潮位、水流流向及流速，选择浪高小于0.5m、流速小于0.3m/s的天气进行安装；
（6）取水头出驳进场
取水头安装前，取水头通过半潜驳运输至施工现场附近，取水头到达现场附近预定下潜位置后，半潜驳注水下沉，待取水头自浮后，采用3000P拖轮拖运取水头至指定安装位置，并在尾部设置1000P拖轮辅助稳定取水头；
（7）安装准备
1）半潜驳运至现场后，将取水头底部定位缆绳提前引至取水头顶部；拖轮将取水头拖拽至安装位置后，由辅助安装人员攀爬至取水头顶部安装打桩船起吊钢丝绳，系带定位缆绳；
2）采用克林吊将测量定位架吊装至取水头顶部预埋螺栓上，并复测定位架垂直度；
3）在打桩船的船艏布置水泵，并将水泵管道连通至两个对称的混凝土灌浆孔上，水泵处设置流量计以计量注水量，另外两只加高节作为排气孔，设置管道引出水面；
（8）初始定位
当测量定位架及定位缆绳安装完毕后，打桩船移船至安装位置，通过船舶上的8台卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行取水头初始定位；
（9）注水沉放
取水头通过定位驳及打桩船调整定位准确后，打开注水阀门开关，用水泵向取水头内注水；
待取水头顶面基本与海平面齐平时，打桩船开始持力；通过计算，需向取水头内灌水1005m3，取水头内水位高度为6.9m（含取水头底板高度）。此时，继续向取水头内注水50m3，取水头内液面上升高度为0.29m，打桩船额外增加吊重为51t。注水完成后，关闭注水阀门，放松打桩船卷扬机，使取水头缓缓下沉。
（10）二次定位
当取水头底板距离基床面1m时，重新测量，通过调整打桩船及定位驳的定位缆绳再次精确定位，保持取水头平面位置基本稳定后沉放就位。
（11）复测及收尾
取水头安装完成后，复测平面位置及轴线，偏位情况满足设计及安装管道要求后，潜水员水下脱钩，拆除测量定位架，并打开灌水口，取水头内自然灌水至各仓水满，止水封板待浇筑完压载混凝土后拆除。
本发明的有益效果是：
本发明采取利用既有船舶设备吊装注水沉放工艺；密封取水头后向取水头内灌水，使取水头自重加上所灌水的重量稍大于其所受浮力，以便打桩船可进行吊装沉放；取水头定位采用打桩船及驳船上卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行控制，安装误差满足设计及安装管道要求，安装质量好、速度快、既经济又安全；满足了业主的要求, 也积累了施工经验。
附图说明
图1为本发明取水头顶面俯视图。
附图标记列表：
1、取水头，2、吊环， 3、定位拉环，4、灌浆孔，5、定位架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，包括以下步骤：
（1）取水头封仓止水：
预制时，在取水格栅窗口周围预埋双相不锈钢钢带，后期焊接型钢模板进行密封；取水头法兰管道加盖型钢盖板并垫设橡胶带进行密封；封仓后需进行气密性检查，确保取水头处于密封状态；
（2）取水头顶部设置吊环及定位拉环：
在取水头1顶部对应立柱位置预埋安装吊环2，吊点按200t设计；另在取水头顶板及底板预埋9只Φ42mm拉环3用于系带定位缆绳定位；
（3）取水头顶部混凝土灌浆孔处加设阀门加高节，以确保注水环节处于可控状态；
（4）由于安装后取水头顶部不露出水面，因此安装时采用花杆法控制位置及高程，在取水头顶部前后两侧（管道轴线方向上）各垂直安装一根Φ800钢管作为定位架5，并在钢管顶部架设两台GPS进行测量定位，另外在码头及引桥上架设两台全站仪进行校核；在取水头外墙面及定位架外侧设置水尺；
（5）监测气象情况、潮位、水流流向及流速，选择浪高小于0.5m、流速小于0.3m/s的天气进行安装；
（6）取水头出驳进场
取水头安装前，取水头通过半潜驳运输至施工现场附近，取水头到达现场附近预定下潜位置后，半潜驳注水下沉，待取水头自浮后，采用3000P拖轮拖运取水头至指定安装位置，并在尾部设置1000P拖轮辅助稳定取水头；
（7）安装准备
1）半潜驳运至现场后，将取水头底部定位缆绳提前引至取水头顶部；拖轮将取水头拖拽至安装位置后，由辅助安装人员攀爬至取水头顶部安装打桩船起吊钢丝绳，系带定位缆绳；
2）采用克林吊将测量定位架吊装至取水头顶部预埋螺栓上，并复测定位架垂直度；
3）在打桩船的船艏布置水泵，并将水泵管道连通至两个对称的混凝土灌浆孔4上，水泵处设置流量计以计量注水量，另外两只加高节作为排气孔，设置管道引出水面；
（8）初始定位
当测量定位架及定位缆绳安装完毕后，打桩船移船至安装位置，通过船舶上的8台卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行取水头初始定位；
（9）注水沉放
取水头通过定位驳及打桩船调整定位准确后，打开注水阀门开关，用水泵缓缓向取水头内注水，注水时注意要均匀，使取水头顶面基本保持水平状态，同时用现场打桩船辅助取水头平衡；
待取水头顶面基本与海平面齐平时，打桩船开始持力；通过计算，需向取水头内灌水1005m3，取水头内水位高度为6.9m（含取水头底板高度）。此时，继续向取水头内注水50m3，取水头内液面上升高度为0.29m，打桩船额外增加吊重为51t。注水完成后，关闭注水阀门，放松打桩船卷扬机，使取水头缓缓下沉。（也就是说，使取水头自重加上所灌水的重量稍大于其所受浮力，以便打桩船可进行吊装沉放）
（10）二次定位
当取水头底板距离基床面1m左右时，重新测量，通过调整打桩船及定位驳的定位缆绳再次精确定位，保持取水头平面位置基本稳定后沉放就位。
（11）复测及收尾
取水头安装完成后，复测平面位置及轴线，偏位情况满足设计及安装管道要求后，潜水员水下脱钩，拆除测量定位架，并打开灌水口，取水头内自然灌水至各仓水满，止水封板待浇筑完压载混凝土后拆除。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (5)

1.大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）取水头封仓止水：
预制时，在取水格栅窗口周围预埋双相不锈钢钢带，后期焊接型钢模板进行密封；取水头法兰管道加盖型钢盖板并垫设橡胶带进行密封；封仓后进行气密性检查；
（2）取水头顶部设置吊环及定位拉环：
在取水头顶部对应立柱位置预埋安装吊环，另在取水头顶板及底板预埋拉环用于系带定位缆绳定位；
（3）取水头顶部混凝土灌浆孔处加设阀门加高节；
（4）在取水头顶部两侧垂直安装钢管作为定位架，并在钢管顶部架设两台GPS进行测量定位，另外在码头及引桥上架设两台全站仪进行校核；在取水头外墙面及定位架外侧设置水尺；
（5）监测气象情况、潮位、水流流向及流速，选择浪高小于0.5m、流速小于0.3m/s的天气进行安装；
（6）取水头出驳进场
取水头安装前，取水头通过半潜驳运输至施工现场附近，取水头到达现场附近预定下潜位置后，半潜驳注水下沉，待取水头自浮后，采用3000P拖轮拖运取水头至指定安装位置，并在尾部设置1000P拖轮辅助稳定取水头；
（7）安装准备
1）半潜驳运至现场后，将取水头底部定位缆绳提前引至取水头顶部；拖轮将取水头拖拽至安装位置后，由辅助安装人员攀爬至取水头顶部安装打桩船起吊钢丝绳，系带定位缆绳；
2）采用克林吊将测量定位架吊装至取水头顶部预埋螺栓上，并复测定位架垂直度；
3）在打桩船的船艏布置水泵，并将水泵管道连通至两个对称的混凝土灌浆孔上，水泵处设置流量计以计量注水量，另外两只加高节作为排气孔，设置管道引出水面；
（8）初始定位
当测量定位架及定位缆绳安装完毕后，打桩船移船至安装位置，通过船舶上的8台卷扬机收放系于取水头顶部及底部的缆绳进行取水头初始定位；
（9）注水沉放
取水头通过定位驳及打桩船调整定位准确后，打开注水阀门开关，用水泵向取水头内注水；
待取水头顶面基本与海平面齐平时，打桩船开始持力；向取水头内灌水，使取水头自重加上所灌水的重量大于其所受浮力，注水完成后，关闭注水阀门，放松打桩船卷扬机，使取水头下沉；
（10）二次定位
当取水头底板距离基床面1m时，重新测量，通过调整打桩船及定位驳的定位缆绳再次精确定位，保持取水头平面位置基本稳定后沉放就位；
复测及收尾
取水头安装完成后，复测平面位置及轴线，偏位情况满足设计及安装管道要求后，潜水员水下脱钩，拆除测量定位架，并打开灌水口，取水头内自然灌水至各仓水满，止水封板待浇筑完压载混凝土后拆除。
2.根据权利要求1所述的大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，其特征在于：步骤（2）所述的吊环，吊点按200t设计；另在取水头顶板及底板预埋9只Φ42mm拉环用于系带定位缆绳定位。
3.根据权利要求1所述的大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，其特征在于：步骤（4）定位架高度高于海平面1.5米。
4.根据权利要求1所述的大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，其特征在于：步骤（7）所述的定位缆绳，4根连接打桩船，2根连接驳船。
5.根据权利要求1所述的大型取水头沉箱安装及定位控制工艺，其特征在于：步骤（9）所述取水头自重加上所灌水的重量比其所受浮力大5-10%。
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