CN112695696A - 一种高桩码头上部结构一体化施工装备及其施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了高桩码头上部结构一体化施工装备及其施工方法，用于对临水位置的码头上部结构进行吊装施工，所述高桩码头包括，多根竖向间隔设置的桩基，以及设置在所述桩基顶部的桩帽，放置在桩帽顶部的混凝土预制件，以及码头放坡所用的现浇面层；所述上部结构指，放置在桩帽顶部的混凝土预制件，包括预制横梁、预制纵梁和预制面板；所述高桩码头上部结构一体化施工装备包括，桁架机构，支撑设置于所述桩帽正上方，所述桁架机构的底部还设置有行走装置；吊装机构，用于将多个混凝土预制件吊装至所述桩帽上，形成一支撑平面；轨道机构，支撑在一体化施工装备的底部，用于一体化施工装备的行走。可广泛应用于码头施工技术领域。
Description
技术领域
本发明涉及码头施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种高桩码头上部结构一体化施工装备及其施工方法。
背景技术
随着工程工期要求逐渐紧张，以及建设环境更加恶劣，装配式结构逐渐获得人们的青睐。在码头工程领域，装配式结构尚处于起步阶段，目前大多码头仍然沿用传统的现浇横梁的设计施工方法。制约装配式码头发展的原因在于，预制纵横梁架放时钢筋发生干扰，以及架放过程中的误差不易控制。在装配式码头结构中，通常为了保证受力的连续性，码头预制纵梁在节点处需预留一定的外伸长度，从而进行绑扎或者焊接；同样预制横梁也需预留一定的外伸长度。纵横梁外伸出的钢筋在节点处便会存在干扰，导致架放难度较大。另一方面，预制构件通常尺寸较大，陆上运输常受到当地政策及自然条件限制，只能进行水上运输，码头为临水结构，施工过程中，常存在海浪、潮流的影响，在摇晃的起重船上的水上吊装作业精度较低，效率较慢，同时造价昂贵。综上所述，需研发合适的高桩码头上部结构一体化施工装备及施工方法，从而实现装配式码头结构的快速安装。
发明内容
本发明的目的是提供一种高桩码头上部结构一体化施工装备及其施工方法。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了高桩码头上部结构一体化施工装备，用于对临水位置的码头上部结构上进行吊装施工，
所述码头上部结构包括，多根竖向间隔设置的桩基，以及设置在所述桩基顶部的桩帽；
所述高桩码头上部结构一体化施工装备包括，
桁架机构，支撑设置于所述桩基正上方，所述桁架机构的底部还设置有行走装置；
吊装机构，依托所述桁架机构设置，用于将多个混凝土预制件吊装至所述桩帽上，形成一支撑平面，所述混凝土预制件包括：横梁、纵梁和面板；
轨道机构，用于支撑所述桁架机构行走；其中，所述桩帽包括，混凝土现浇块，其浇筑设置在所述桩基的顶部，以及多根竖直设置在所述垫块上的钢筋。
优选地，所述桁架机构包括：
一对门式立架，相对间隔设置，且一对门式立架之间的上部互不干涉、一对门式立架的下部之间分别通过一对基座共同连接；
所述吊装机构设置在一对所述门式立架上位于一对所述门式立架之间，并可沿一对所述门式立架之间的长度方向移动。
优选地，还包括，轨道，设置在所述桩帽的顶部位于所述行走装置底部，所述轨道与所述行走装置配合使所述行走装置沿轨道的延伸方向发生位移；
其中，所述轨道底部还设置有轨道机构支点，支撑于所述桩帽上。
优选地，所述基座的底部设置有若干竖向的支腿，且所述支腿的底部还设置有伸缩装置，用于升高或降低所述支腿的长度。
优选地，在所述桩帽上位于所述吊装机构的吊装位置处，设置有传感装置，用于监测所述吊装装置的吊装位置。
优选地，所述桩帽还包括临时抱箍，具体为，多根锚索，所述锚索的一端固定嵌入所述桩帽的所述混凝土现浇块内，所述锚索的另一端具有锁紧结构，可临时锁紧于所述桩帽上的所述钢筋上。
一种高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，包括将临水位置的所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工，依次从临水侧运输所述预制构件至预设的安装位置处，所述码头上部结构的每一节段的施工均包括以下步骤：
步骤S1，安装横梁和纵梁，包括，运输所述横梁或所述纵梁至所述桁架机构的吊装位置，依次吊装所述横梁或纵梁并将所有所述横梁或所述纵梁架设在所述桩帽上；
其中，如果先安装横梁，则先安装每一节段内所有所述横梁后再安装对应节段的所述纵梁，如果先安装所述纵梁，则先安装完每一节段内所有所述纵梁后再安装对应节段的所述横梁；
步骤S2，安装面板，包括，运输所述面板至所述桁架机构的吊装位置，依次吊装所述面板并将所有所述面板铺设在所述横梁和所述纵梁的上方，形成所述支撑平面；
步骤S3，在所述步骤S2上的所述支撑平面上进行浇筑混凝土，并养护，完成所述码头其中一个节段的所述码头上部结构的施工；
重复上述步骤，依次完成所述码头的所有节段的所述码头上部结构的施工。
优选地，所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工还包括，当所述桁架机构从一个施工节段施工完毕后进入下一施工时，包括以下步骤：
A1，移动所述桁架机构至所述轨道位于下一施工节段的起始处；
A2，利用所述液压伸缩装置，抬升所述桁架机构的高度至所述行走装置垂直悬置于所述轨道机构轨道的正上方；
A3，水平移动所述轨道机构轨道，使所述步骤A2中所述轨道机构轨道远离所述桁架机构的一端位于所述桁架机构的正下方；
A4，下放所述桁架机构，使所述桁架机构支撑于所述轨道机构轨道上，并进行下一施工节段的施工。
优选地，所述桁架装置的一对所述门式立架的两端形成一对延伸部，所述延伸部的长度突出于所述码头上部结构的水平面积；
所述混凝土预制件的长度均超过所述一对所述门式立架之间的间距，同时,所述混凝土预制件的宽度均小于所述一对所述门式立架之间的间距，起吊时，转动所述混凝土预制件，使所述混凝土预制件的长度方向与所述门式立架之间的纵桥向保持一致；
其中，所述延伸部的长度大于所述混凝土预制件的长度的一半，以保证所述混凝土预制件可顺利旋转。
优选地，包括，完成所述纵梁和所述横梁的安装施工后，对若干所述垫块上的钢筋进行捆扎工序。
本发明至少包括以下有益效果：
1、通过支立于码头桩帽处的一体化施工装备，实现了恶劣海况下的码头陆上施工，保证了预制构件架放的精确性。
2、一体化施工装备制作成本较低，运输方便，可重复利用；避免了租赁起重船等水上浮式作业船舶，节约了高额的船机成本。
3、采用一体化施工装备的施工方法，无惧风浪，有助于推广装配式码头设计，有助于加强工程施工效率。
4、通过架放预制纵横梁板，形成码头预制面层，避免了建立临时通道进行现浇横梁绑扎的工艺，保证了人员在码头上施工的安全性。
5、提供了一种装配式码头设计方法，有效避免了纵横梁节点处钢筋发生干扰的问题，同时避免了繁杂的纵横梁钢筋焊接，具体包括扩大桩帽，以增加纵横梁交点的安装位置。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的高桩码头上部结构一体化施工装备的整体结构示意图；
图2为本发明所述高桩码头上部结构一体化施工装备的俯视图；
图3为本发明所述桩帽的结构示意图；
说明书附图标记说明：1、吊装机构，2、桁架机构，201、门式立架3、旋转吊耳，4、桁架机构支腿，5、轨道机构支点，6、轨道机构轨道，7、桩帽，8、行走装置，9、桩基，701、混凝土现浇块，702、钢筋，10、伸缩装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“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和简化描述，并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的限制。
如图1-3所示，高桩码头上部结构一体化施工装备，用于对临水位置的码头上部结构上进行吊装施工，
所述码头上部结构包括，多根竖向间隔设置的桩基9，以及设置在所述桩基9顶部的桩帽7；
所述高桩码头上部结构一体化施工装备包括，
桁架机构2，支撑设置于所述桩基9正上方，所述桁架机构2的底部还设置有行走装置8；
吊装机构1，依托所述桁架机构2设置，用于将多个混凝土预制件吊装至所述桩帽7上，形成一支撑平面，所述混凝土预制件包括：横梁、纵梁和面板；
其中，所述桩帽7包括，混凝土现浇块701，其浇筑设置在所述桩基9的顶部，以及多根竖直设置在所述垫块上的钢筋702。
在上述技术方案中，高桩码头上部结构的施工中，先将桩基9的顶部的桩帽7浇筑施工完成后，在将桁架机构2的支立于桩帽7，然后通过吊装装置将混凝土预制构件一一吊装至所有桩基9的顶部位并按照纵、横向排布，完成所有施工工序；
其中，预制构件为一体施工完成后，由运输设备，包括船只、车辆等将其一一运输至吊装机构1的吊装位置处，进行后续的吊装施工工序；停靠船舶与施工期码头前沿线净间距不小于1m，从而避免船舶在横荡运动下撞击码头结构，具体安全间距结合风浪、潮汐等自然条件而确定；在地质为黏土、砂土等且作业波高小于1m的情况下，停靠船舶优选定位桩等系泊系统，从而实现减小潮差、波浪对船舶产生的横荡运动，增加停靠船舶及上部构件的稳定性。停靠船舶可通过调头的方式，保证预制构件在一体化施工装备起吊范围内。
进一步地，桁架机构2的支撑位置设置在桩帽7位于高桩码头上部结构的相对外侧，且桁架机构2的两端均伸出高桩码头上部结构的覆盖范围，悬置设置，以方便吊装预制构件。
进一步地，在码头设计中，纵梁、横梁、面板均为预制结构，仅需放坡的码头表面为现浇结构，预制纵梁与预制横梁均放置于桩帽上，面板搁置于纵横梁上。纵横梁在节点处采用扩大桩帽的形式，从而保证纵横梁节点处各连接钢筋不发生干扰，便于纵横梁架放。最外侧桩帽外伸钢筋702错开，预留约25cm距离，从而方便桥架机轨道机构支点5的架放。
在另一种技术方案中，所述桁架机构2包括：
一对门式立架201，相对间隔设置，且一对门式立架201之间的上部互不干涉、一对门式立架201的下部之间分别通过一对基座202共同连接；
所述吊装机构1设置在一对所述门式立架201上位于一对所述门式立架201之间，并可沿一对所述门式立架201之间的长度方向移动。
在上述技术方案中，一对门式立架201可沿着高桩码头上部结构的长度方向移动，当码头的一个节段施工完毕后，即进入下一施工节段，吊装机构的底部形成吊点3，吊点3位置处采用回转吊具。
在另一种技术方案中，还包括，轨道机构轨道6，设置在所述桩帽7的顶部位于所述行走装置8底部，所述轨道机构轨道6与所述行走装置8配合使所述行走装置8沿轨道机构轨道6的延伸方向发生位移；
其中，所述轨道机构轨道6底部还设置有轨道机构支点5，支撑于所述桩帽7上。
在上述技术方案中，轨道结构由轨道结构支座、轨道、钢箱梁或钢桁架组成。
在另一种技术方案中，所述基座202的底部设置有若干竖向的桁架机构支腿4，且所述桁架机构支腿4的底部还设置有伸缩装置10，用于升高或降低所述桁架机构支腿4的长度。
在上述技术方案中，伸缩装置10可设置为液压伸缩装置10，当门式立架201需要沿轨道机构轨道6发生位置移动时，则降低伸缩装置10的高度，当门式立架201位移至预设位置处则通过伸缩装置10使门式立架201抬离轨道机构轨道6，进行位置固定。
在另一种技术方案中，在所述桩帽7上位于所述吊装机构1的吊装位置处，设置有传感装置，用于监测所述吊装装置的吊装位置。
在上述技术方案中，传感装置为GPS传感器，用以定位吊装机构1的实时吊装位置，从而保证吊放的可靠性。
在另一种技术方案中，所述桩帽7还包括临时抱箍，具体为，多根锚索，所述锚索的一端固定嵌入所述桩帽7的所述混凝土现浇块701内，所述锚索的另一端具有锁紧结构，可临时锁紧于所述桩帽7上的所述钢筋702上。
一种高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，包括将临水位置的所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工，依次从临水侧运输所述预制构件至预设的安装位置处，所述码头上部结构的每一节段的施工均包括以下步骤：
步骤S1，安装横梁和纵梁，包括，运输所述横梁或所述纵梁至所述桁架机构2的吊装位置，依次吊装所述横梁或纵梁并将所有所述横梁或所述纵梁架设在所述桩帽7上；
其中，如果先安装横梁，则先安装每一节段内所有所述横梁后再安装对应节段的所述纵梁，如果先安装所述纵梁，则先安装完每一节段内所有所述纵梁后再安装对应节段的所述横梁；
步骤S2，安装面板，包括，运输所述面板至所述桁架机构2的吊装位置，依次吊装所述面板并将所有所述面板铺设在所述横梁和所述纵梁的上方，形成所述支撑平面；
步骤S3，在所述步骤S2上的所述支撑平面上进行浇筑混凝土，并养护，完成所述码头其中一个节段的所述码头上部结构的施工；
重复上述步骤，依次完成所述码头的所有节段的所述码头上部结构的施工。
进一步地，所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工还包括，当所述桁架机构2从一个施工节段施工完毕后进入下一施工时，包括以下步骤：
A1，移动所述桁架机构2至所述轨道机构轨道位于下一施工节段的起始处；
A2，利用所述液压伸缩装置10，抬升所述桁架机构2的高度至所述行走装置8垂直悬置于所述轨道机构轨道6的正上方；
A3，水平移动所述轨道机构轨道6，使所述步骤A2中所述轨道机构轨道6远离所述桁架机构2的一端位于所述桁架机构2的正下方；
A4，下放所述桁架机构2，使所述桁架机构2支撑于所述轨道机构轨道6上，并进行下一施工节段的施工。
在另一种技术方案中，所述桁架装置的一对所述门式立架201的两端形成一对延伸部，所述延伸部的长度突出于所述码头上部结构的水平面积；
所述混凝土预制件的长度均超过所述一对所述门式立架201之间的间距，同时,所述混凝土预制件的宽度均小于所述一对所述门式立架201之间的间距，起吊时，转动所述混凝土预制件，使所述混凝土预制件的长度方向与所述门式立架201之间的纵桥向保持一致，从而使混凝土预制件以较小的边通过门式立架；
其中，所述延伸部的长度大于所述混凝土预制件的长度的一半。
在另一种技术方案中，包括，完成所述纵梁和所述横梁的安装施工后，对若干所述垫块上的钢筋702进行捆扎工序。
实施例一：
一体化施工装备通过实心钢棒等锚固支撑结构，支立于码头最外侧两行桩的桩帽上，从而支撑一体化施工装备结构，并减少结构延伸部的长度；通过钢筋702的合理布置，避免码头桩帽外伸钢筋702对实心钢棒的干扰；同时轨道机构支点5位于桩帽靠外侧，从而使轨道机构轨道6及门架结构错开该轴纵梁位置，便于该轴纵梁安装。并在轨道机构支点5上布置跨越3个排架的轨道机构轨道6，从而实现一体化施工装备沿码头纵向的移动，结合一体化施工装备天车横向的移动，从而可保证码头面层所有纵横梁的吊放。考虑码头结构的特点，一体化施工装备设计一定长度的悬挑端，从而能够实现海上或陆上取梁。
实施例二，横梁安装步骤包括：
1：完成常规水上沉桩及桩帽浇筑作业，在预制厂预制梁板；
2：在码头已形成桩帽的2个排架上组装一体化施工装备；
3：将预制横梁、横边梁，通过船舶水上运至码头前沿处；
4：一体化施工装备天车横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊横梁并旋转90度过孔，天车将其运输到设计位置上方，进行架放；依次架放完排架上所有横梁；
5：一体化施工装备天车横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊边横梁后，以悬臂梁吊放边横梁；
6：一体化施工装备位移到下一排架，重复上述实施例二的步骤3到步骤5，完成码头分段所有横梁的安装；
实施例三，纵梁安装步骤包括：
将预制纵梁、预制纵边梁，通过船舶水上运至码头前沿处；
1：一体化施工装备天车纵移到设计纵梁位置上方，使一体化施工装备中心与纵梁中心在码头纵向保持一致；
2：一体化施工装备天车横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊纵梁并旋转90度过孔，过孔后旋转90度，天车将其运输到设计位置上方，进行架放；依次架放完排架上所有纵梁；
3：一体化施工装备天车横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊纵梁后，以悬臂方式吊放边纵梁；
4：一体化施工装备位移到下一排架，重复上述实施例三的步骤1到步骤3，完成码头分段所有纵梁和边纵梁的安装；
实施例四，面板安装步骤包括：
将预制面板、边板，通过船舶水上运至码头前沿处；
1：一体化施工装备横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊码头面板并旋转90度过孔，过孔后旋转90度，天车将其运输到设计位置上方，进行架放；依次架放完排架上所有面板；
2：一体化施工装备天车横移到码头前沿处的停靠船舶上方，起吊边板后，以悬臂方式吊放边纵梁；完成码头分段部分，所有预制构件的安装。待预制面板架放完成后，便可同步开展纵横梁节点以及码头现浇面层的钢筋绑扎工作，绑扎钢筋结束后，一次性浇筑码头分段的上层混凝土。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.高桩码头上部结构一体化施工装备，用于对临水位置的码头上部结构上进行吊装施工，其特征在于，
所述码头上部结构包括，多根竖向间隔设置的桩基，以及设置在所述桩基顶部的桩帽；
所述高桩码头上部结构一体化施工装备包括，
桁架机构，支撑设置于所述桩帽正上方，所述桁架机构的底部还设置有行走装置；
吊装机构，依托所述桁架机构设置，用于将多个混凝土预制件吊装至所述桩帽上，形成一支撑平面，所述混凝土预制件包括：横梁、纵梁和面板；
轨道机构，用于支撑所述桁架机构行走；
其中，所述桩帽包括，混凝土现浇块，其浇筑设置在所述桩基的顶部，以及多根竖直设置在所述混凝土现浇块上的钢筋。
2.根据权利要求1所述的高桩码头上部结构一体化施工装备，其特征在于，所述桁架机构包括：
一对门式立架，相对间隔设置，且一对门式立架之间的上部互不干涉、一对门式立架的下部之间分别通过一对基座共同连接；
所述吊装机构设置在一对所述门式立架上位于一对所述门式立架之间，并可沿一对所述门式立架之间的长度方向移动。
3.根据权利要求1所述的高桩码头上部结构一体化施工装备，其特征在于，轨道机构包括，轨道机构轨道，设置在所述桩帽的顶部位于所述行走装置底部，所述轨道机构轨道与所述行走装置配合使所述行走装置沿轨道机构轨道的延伸方向发生位移；
其中，所述轨道机构轨道的底部还设置有轨道机构支点，支撑于所述桩帽上。
4.根据权利要求1所述的高桩码头上部结构一体化施工装备，其特征在于，所述基座的底部设置有若干竖向的支腿，且所述支腿的底部还设置有伸缩装置，用于升高或降低所述支腿的长度。
5.根据权利要求1所述的高桩码头上部结构一体化施工装备，其特征在于，在所述桩帽上位于所述吊装机构的吊装位置处，设置有传感装置，用于监测所述吊装装置的吊装位置。
6.根据权利要求1所述的高桩码头上部结构一体化施工装备，其特征在于，所述桩帽还包括临时抱箍，具体为，多根锚索，所述锚索的一端固定嵌入所述桩帽的所述混凝土现浇块内，所述锚索的另一端具有锁紧结构，可临时锁紧于所述桩帽上的所述钢筋上。
7.根据权利要求1-6所述的高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，其特征在于，将临水位置的所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工，依次从临水侧运输所述预制构件至预设的安装位置处，所述码头上部结构的每一节段的施工均包括以下步骤：
步骤S1，安装横梁和纵梁，包括，运输所述横梁或所述纵梁至所述桁架机构的吊装位置，依次吊装所述横梁或纵梁并将所有所述横梁或所述纵梁架设在所述桩帽上；
其中，如果先安装横梁，则先安装每一节段内所有所述横梁后再安装对应节段的所述纵梁，如果先安装所述纵梁，则先安装完每一节段内所有所述纵梁后再安装对应节段的所述横梁；
步骤S2，安装面板，包括，运输所述面板至所述桁架机构的吊装位置，依次吊装所述面板并将所有所述面板铺设在所述横梁和所述纵梁的上方，形成所述支撑平面；
步骤S3，在所述步骤S2上的所述支撑平面上进行浇筑混凝土，并养护，完成所述码头其中一个节段的所述码头上部结构的施工；
重复上述步骤，依次完成所述码头的所有节段的所述码头上部结构的施工。
8.根据权利要求7所述的高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，所述码头上部结构分成若干节段进行依次施工还包括，当所述桁架机构从一个施工节段施工完毕后进入下一施工时，包括以下步骤：
A1，移动所述桁架机构至所述轨道机构轨道位于下一施工节段的起始处；
A2，利用所述液压伸缩装置，抬升所述桁架机构的高度至所述行走装置垂直悬置于所述轨道机构轨道的正上方；
A3，水平移动所述轨道机构轨道，使所述步骤A2中所述轨道机构轨道远离所述桁架机构的一端位于所述桁架机构的正下方；
A4，下放所述桁架机构，使所述桁架机构支撑于所述轨道机构轨道上，并进行下一施工节段的施工。
9.根据权利7所述的高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，其特征在于，
所述桁架装置的一对所述门式立架的两端形成一对延伸部，所述延伸部的长度突出于所述码头上部结构的水平面积；
所述混凝土预制件的长度均超过所述一对所述门式立架之间的间距，起吊时，转动所述混凝土预制件，使所述混凝土预制件的长度方向与所述门式立架之间的纵桥向保持一致；
其中，所述延伸部的长度大于所述混凝土预制件的长度的一半。
10.根据权利7所述的高桩码头上部结构一体化施工装备的施工方法，其特征在于，包括，完成所述纵梁和所述横梁的安装施工后，对若干所述垫块上的钢筋进行捆扎工序。
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