深水区超大下横梁施工的组合支架系统的制作方法

1.本发明涉及超大跨径桥梁门式索塔下横梁施工领域，尤其涉及一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统。


背景技术：

2.目前，大跨径桥梁例如千米级跨江跨峡谷通道一般采用悬索桥体系，而大跨径悬索桥的索塔一般由桩基、承台、塔柱、横梁等组成。索塔做为主缆的重要支承结构物，主要承担桥梁的竖向荷载和纵横桥向水平荷载，为增大塔柱横向刚度来抵抗横桥向水平荷载，确保塔柱从下至上的设计倾斜度，通常在索塔两个独立塔柱间设置一道或多道横梁形成刚架结构的门式索塔，以增强高塔柱在施工及运营期间的安全稳定性。下横梁做为主塔结构的重要组成部分，其主要作用表现在，一方面可以平衡左右塔肢水平分力；另一方面联系主塔双塔肢，增强主塔结构稳定性。随着桥梁跨度的增大，下横梁的体量也在逐渐增大，另外，为了体现桥梁结构力与美的完美结合，下横梁也会被设计成各种优美且独特的结构形式，这无疑都大大地增加了下横梁的施工难度。对于千米级跨度的桥梁而言，塔柱高度可达到300m的高度，下横梁做为联系左右幅塔柱的第一道横向联系，目前国内大部分桥梁一般都设置在标高50m处附近的位置，例如南沙大桥的两座千米级悬索桥，其下横梁位置为38m、46.5m。下横梁设置在该处的位置具有体量相对较小、方便与塔柱异步施工、不涉及水上作业的优点。
3.深中通道伶仃洋大桥为主跨1666m的三跨全漂浮体系悬索桥，索塔塔柱高270m，下横梁端部高16.57m，顶宽14.7m，底宽15.5m；跨中高13.0m，顶宽10.3m，底宽10.9m，中间由顶面两段直线过渡，混凝土总方量达到6000m3，重量约1.56万吨，且该下横梁梁底与承台顶面同标，低于该处水域的常水位标高+0.52m，因此该下横梁不仅面临超大体量常规支架无法承载的施工难题，还需解决横梁在水中作业的环境难题，建设难度大。


技术实现要素：

4.为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其能解决建设难度大的问题。
5.本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
6.一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统，包括：
7.下横梁，所述下横梁的两端分别衔接有塔柱，所述下横梁的下部设置有承台；承台钢套箱，所述承台钢套箱安装于承台的下部，所述承台钢套箱的下部设置有承台立柱；组合支架，所述组合支架包括用于解决止水问题的止水钢套箱、用于提供支撑的承重支架、用于下放止水钢套箱的下放系统；所述承重支架包括灌浆柱、设置于灌浆柱顶部的砂箱、型钢承重架、设置于型钢承重架的型钢分配梁、设置于型钢分配梁的底模，所述型钢承重架的下部设置于所述砂箱上；所述下放系统包括下放主梁、设置于下放主梁的下放千斤顶，所述下放千斤顶的下部依次衔接有下放钢棒、下放吊耳；所述止水钢套箱设置于所述承重支架上。
8.进一步地，所述止水钢套箱包括止水箱壁、围檩、水平撑，所述止水箱壁呈箱体状，所述围檩设置于所述止水箱壁内，所述水平撑沿所述围檩的长度方向设置，所述止水箱壁的下部设置有底板，底板的下部设置有多个承重架。
9.进一步地，所述底板上浇筑有混凝土组件。
10.进一步地，所述止水箱壁的端部设置有止水接头结构，所述止水接头结构包括承台钢套箱边缘线、焊缝、速凝砂浆、钢管、双拼工字钢，所述止水箱壁的端部衔接有双拼工字钢，所述双拼工字钢上设置有钢管，所述钢管内设置有速凝砂浆，所述焊缝位于所述钢管和所述承台钢套箱边缘线之间。
11.进一步地，所述灌浆柱的延伸方向与所述型钢承重架的表面垂直，多个所述型钢分配梁均匀分布于所述所述型钢承重架上。
12.进一步地，所述底模的表面与所述型钢承重架的上端面平行。
13.进一步地，多根所述下放主梁平行设置，所述下放主梁的两端均设置有下放千斤顶，每一所述下放千斤顶的下部均对应设置有下放钢棒、下放吊耳。
14.进一步地，所述下放系统还包括倾斜设置的临时支撑、安装台。
15.进一步地，所述下放系统还包括搁置牛腿、下放立柱，所述搁置牛腿倾斜设置，所述搁置牛腿的两端分别与所述下放立柱、安装台衔接。
16.进一步地，所述承台钢套箱由多个箱体依次首尾衔接环绕组成。
17.相比现有技术，本发明的有益效果在于：
18.所述组合支架包括用于解决止水问题的止水钢套箱、用于提供支撑的承重支架、用于下放止水钢套箱的下放系统；所述承重支架包括灌浆柱、设置于灌浆柱顶部的砂箱、型钢承重架、设置于型钢承重架的型钢分配梁、设置于型钢分配梁的底模，所述型钢承重架的下部设置于所述砂箱上；所述下放系统包括下放主梁、设置于下放主梁的下放千斤顶，所述下放千斤顶的下部依次衔接有下放钢棒、下放吊耳；所述止水钢套箱设置于所述承重支架上。在已经施工完成后的承台钢套箱上的指定位置上提前开孔，用于止水钢套箱的承重梁的安装，在指定位置上提前安装钢管锁扣，用于止水钢套箱的安装，很好的解决了止水钢套箱与承台的连接止水问题和承重支架承重梁悬臂超限的问题，解决深水区超大下横梁的建设难题。创造性的利用原承台钢套箱发明一种止水钢套箱做为挡水围堰，待止水钢套箱封底完成后，即可在止水钢套箱围堰内搭设承重支架，很好的解决了下横梁的水域环境施工难题。
19.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
20.图1为本发明深水区超大下横梁施工的组合支架系统中一较佳实施例的结构图；
21.图2为图1所示深水区超大下横梁施工的组合支架系统的侧面图；
22.图3为图1所示深水区超大下横梁施工的组合支架系统中一止水钢套箱的立体图；
23.图4为止水钢套箱部位的俯视图；
24.图5为止水接头结构的结构图；
25.图6为止水钢套箱部位的另一俯视图；
26.图7为承重支架的安装图；
27.图8为图1所示深水区超大下横梁施工的组合支架系统中一承重支架的立体图；
28.图9为图1所示深水区超大下横梁施工的组合支架系统中一下放系统的立体图；
29.图10为局部安装图；
30.图11为下横梁总体施工工艺图。
31.图中：10、下横梁；11、塔柱；12、承台；20、承台钢套箱；21、承台立柱；200、组合支架；30、止水钢套箱；31、止水箱壁；32、围檩；33、水平撑；34、底板；35、承重架；351、混凝土组件；301、止水接头结构；3011、承台钢套箱边缘线；3012、焊缝；3013、速凝砂浆；3014、钢管；3015、双拼工字钢；40、承重支架；41、灌浆柱；42、砂箱；43、型钢承重架；44、型钢分配梁；45、底模；60、下放系统；61、下放主梁；62、下放千斤顶；63、临时支撑；64、下放钢棒；65、下放吊耳；66、搁置牛腿；67、下放立柱；68、安装台。
具体实施方式
32.下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
33.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
34.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
35.请参阅图1-9，一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统，包括：
36.下横梁10，所述下横梁10的两端分别衔接有塔柱11，所述下横梁10的下部设置有承台12；承台钢套箱20，所述承台钢套箱20安装于承台12的下部，所述承台钢套箱20的下部设置有承台立柱21；组合支架200，所述组合支架200包括用于解决止水问题的止水钢套箱30、用于提供支撑的承重支架40、用于下放止水钢套箱30的下放系统60；所述承重支架40包括灌浆柱41、设置于灌浆柱41顶部的砂箱42、型钢承重架43、设置于型钢承重架43的型钢分配梁44、设置于型钢分配梁44的底模45，所述型钢承重架43的下部设置于所述砂箱42上；所述下放系统60包括下放主梁61、设置于下放主梁61的下放千斤顶62，所述下放千斤顶62的下部依次衔接有下放钢棒64、下放吊耳65；所述止水钢套箱30设置于所述承重支架40上。在已经施工完成后的承台钢套箱20上的指定位置上提前开孔，用于止水钢套箱30的承重梁的安装，在指定位置上提前安装钢管锁扣，用于止水钢套箱30的安装，很好的解决了止水钢套箱与承台的连接止水问题和承重支架承重梁悬臂超限的问题，解决深水区超大下横梁的建设难题。创造性的利用原承台钢套箱发明一种止水钢套箱做为挡水围堰，待止水钢套箱封
底完成后，即可在止水钢套箱围堰内搭设承重支架，很好的解决了下横梁的水域环境施工难题。
37.优选的，所述止水钢套箱30包括止水箱壁31、围檩32、水平撑33，所述止水箱壁31呈箱体状，所述围檩32设置于所述止水箱壁31内，所述水平撑33沿所述围檩32的长度方向设置，所述止水箱壁31的下部设置有底板34，底板34的下部设置有多个承重架35。在原承台钢套箱结构的基础上设置一种“止水钢套箱+承重支架”的组合支架系统，该技术很好的解决了深水区超大下横梁施工涉水作业、空间受限、常规支架承载能力不满足等难题。在保证工程安全和质量的前提下，降低了施工风险、节约了工期与造价成本，为今后超大横梁水上作业的建设应用提供一种新思路、新方法。
38.优选的，所述底板34上浇筑有混凝土组件351。所述止水箱壁31的端部设置有止水接头结构301，所述止水接头结构301包括承台钢套箱边缘线3011、焊缝3012、速凝砂浆3013、钢管3014、双拼工字钢3015，所述止水箱壁31的端部衔接有双拼工字钢3015，所述双拼工字钢3015上设置有钢管3014，所述钢管3014内设置有速凝砂浆3013，所述焊缝3012位于所述钢管3014和所述承台钢套箱边缘线3011之间。
39.优选的，所述灌浆柱41的延伸方向与所述型钢承重架43的表面垂直，多个所述型钢分配梁44均匀分布于所述所述型钢承重架43上。
40.优选的，所述底模45的表面与所述型钢承重架43的上端面平行。多根所述下放主梁61平行设置，所述下放主梁61的两端均设置有下放千斤顶62，每一所述下放千斤顶62的下部均对应设置有下放钢棒64、下放吊耳65。所述下放系统60还包括倾斜设置的临时支撑63、安装台68。所述下放系统60还包括搁置牛腿66、下放立柱67，所述搁置牛腿66倾斜设置，所述搁置牛腿66的两端分别与所述下放立柱67、安装台68衔接。所述承台钢套箱20由多个箱体依次首尾衔接环绕组成。
41.需要说明的是：
42.关于：止水钢套箱及其周边部分：承重梁采用双拼hm588型钢，梁段均安装在承台钢套箱的开孔处，用于支撑止水钢套箱的底板及封底混凝土，并将所受荷载传递至承台钢套箱上。承重梁可根据实际需要采用其它型号的型钢或者多型钢主拼来代替，例如双拼hn700、hn900、三拼hm588等。底板则采用钢模板制作而成，对材料无特殊要求，其形状则需根据所设置的灌注桩位置进行开孔，封底混凝土厚1米，其形状与底板相同，在整个止水钢套箱完成安装后对底板浇筑1m厚的素混凝土，其主要作用是隔绝水进入止水钢套箱内，确保干燥的作业环境。斜撑一端设置在横桥向的灌注桩顶部位置，一端则顶住最底层第三道钢围檩，提高止水钢套箱的稳定性。围檩采用hm588型钢，通长设置在壁体的合适位置，本项目共设置3道钢围檩，其端头与承台钢套箱焊接牢固，其主要作用是与水平撑共同抵抗止水钢套箱所承受的外界水压力，三道钢围檩在竖直方向通过i25工字钢的连杆连接一个整体的框架，增加整个钢围檩的稳定性。水平撑采用钢管桩结构，设置在第1、2道钢围檩上，其主要作用与斜撑一样，是用来提高止水钢套箱的整体稳定性，与钢围檩共同抵抗外界水压力。壁体同底板一样采用钢模板制作而成，其主要作用相当于止水钢套箱的外壳，通过止水接头与预留在承台钢套箱上的锁扣连接，进而阻挡外界的水进入围堰内。止水接头设置为c-t接头形式，提前在原承台钢套箱指定位置上焊接已开口的钢管，在壁体上安装双拼工字钢，壁体安装时将工字钢卡入开口的钢管，随后浇筑速凝砂浆，即可完成壁体与原承台钢套箱
的连接，实现止水钢套箱的止水功能。
43.关于承重支架及其周边部分：承重支架做为超大下横梁的主要支撑结构，根据荷载传递规律，需要满足下横梁第一次分层浇筑混凝土全部重量+第2次分层浇筑约50％的混凝土重量，总计约4000m3混凝土，约1.4万吨的受力要求，在如此大的受力要求下，桩基础的选择至关重要，对于常规的钢管桩基础，在密布25根1m直径12mm壁厚钢管桩的情况下，单桩平均受力也已达到420吨的反力，钢管桩需要打设至坚硬的岩层才行，此情况下，钢管桩极易出现端口卷边变形、断裂导致支架整体失稳。故此，选择采用12根1.2m直径的混凝土灌注桩做为支撑基础。该方案从结构安全稳定、成本造价方面均优于钢管桩基础。在每根混凝土灌注桩顶部上设置一个卸荷砂箱，卸荷砂箱采用大小钢管填砂倒扣型式，主要作用用于型钢承重梁、型钢分配梁及底模的拆除。型钢承重梁采用三拼hn900型钢，沿横桥向焊接在卸荷砂箱上，间距布置为3.5m+4m+3.5m，主要作用是将顺桥向的型钢分配梁组成栅格框架，形成整体受力体系。型钢分配梁采用hn400型钢，按照1.8m的间距均布在承重梁上，与承重梁形成型钢格栅，减小底模的受力跨度。底模采用钢模板，根据下横梁底部线型平铺在分配梁上。
44.关于下放系统及其周边部分：下放系统的主要作用是用来下放止水钢套箱，由接长钢护筒、下放主梁、搁置牛腿、下放组件、临时内撑等5部分组成。下放系统的技术原理是通过接长纵桥向6根灌注桩的钢护筒至指定高度，随后安装下放主梁至接长钢护筒上，随后通过下放组件即下放千斤顶、下放钢棒、下放吊耳将拼装好的止水钢套箱整体下放至搁置牛腿上。下放牛腿采用hn400型钢，搁置在接长后的钢护筒上，其主要作用是用来悬吊下放组件。下放组件由下放千斤顶、下放钢棒及下放吊耳3部分组成，分别布置在止水钢套箱壁体两侧及中间处，通过千斤顶的油泵来实现钢套箱下放过程中的精准控制，其中，吊耳焊接在底板上，千斤顶布置在下放主梁上，两者通过钢棒连接来实现止水钢套箱的整体提升与下放。搁置牛腿采用25工字钢焊接在钢护筒指定标高处，其主要作用是在止水钢套箱底板安装在其上后作为套箱壁体及内撑的拼装平台。临时内撑采用25工字钢焊接在钢围檩上，其主要作用是在底板下放到位后通过25工字钢与钢围檩的焊接来提高底板的刚度，增加其稳定性。
45.请具体参阅图10的结构图：在一具体的实施例中，下横梁为领结型，设计方量大，约6000m3，中间部位重量无法传递至承台，需要设置支架作为支撑系统，常规钢管桩支撑系统布置过于密集，施工困难，故选择钻孔灌注桩及上部支架系统作为支撑系统，增加了施工难度。下横梁底标高和承台平齐，处于常水位+0.52以下，支架结构在水面以下，需要设置止水钢套箱营造干施工环境。下横梁抗裂难度大，下横梁与承台塔柱形成固结，且与上述结构有较大龄期差，收缩裂缝产生风险大；下横梁为箱形结构，但壁厚达到3m，为大体积混凝土施工，温控困难。下横梁基础施工包括灌注桩施工、止水钢套箱施工、型钢支架施工等，工序繁琐，变化频繁，施工场地空间布置和时间安排要求高。
46.请具体参阅图11，下横梁总体施工流程如下：为保证下横梁支架安装的干施工环境，需提前安装套箱有底套箱系统。承台施工期间已经提前在钢套箱上预留止水钢套箱承重梁孔洞，带混凝土灌注桩施工完成后拆除桩基施工平台，潜水员配合履带吊安装套箱承重梁，承重梁安装完成后，接长钢护筒，安装搁置牛腿，现场拼装底板形成拼装平台，平台上直接拼装钢套箱侧壁，同步安装围檩及内撑系统。套箱拼装完成后安装下放系统。下放钢套
箱至底板承重梁上，潜水员堵漏，同步浇注套箱c-t接头快凝砼，水下浇注封底砼，等强后抽水，安装支架底板承重梁、分布梁及支架底模系统，完成支架安装。
47.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

技术特征：
1.一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于，包括：下横梁，所述下横梁的两端分别衔接有塔柱，所述下横梁的下部设置有承台；承台钢套箱，所述承台钢套箱安装于承台的下部，所述承台钢套箱的下部设置有承台立柱；组合支架，所述组合支架包括用于解决止水问题的止水钢套箱、用于提供支撑的承重支架、用于下放止水钢套箱的下放系统；所述承重支架包括灌浆柱、设置于灌浆柱顶部的砂箱、型钢承重架、设置于型钢承重架的型钢分配梁、设置于型钢分配梁的底模，所述型钢承重架的下部设置于所述砂箱上；所述下放系统包括下放主梁、设置于下放主梁的下放千斤顶，所述下放千斤顶的下部依次衔接有下放钢棒、下放吊耳；所述止水钢套箱设置于所述承重支架上。2.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述止水钢套箱包括止水箱壁、围檩、水平撑，所述止水箱壁呈箱体状，所述围檩设置于所述止水箱壁内，所述水平撑沿所述围檩的长度方向设置，所述止水箱壁的下部设置有底板，底板的下部设置有多个承重架。3.如权利要求2所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述底板上浇筑有混凝土组件。4.如权利要求2所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述止水箱壁的端部设置有止水接头结构，所述止水接头结构包括承台钢套箱边缘线、焊缝、速凝砂浆、钢管、双拼工字钢，所述止水箱壁的端部衔接有双拼工字钢，所述双拼工字钢上设置有钢管，所述钢管内设置有速凝砂浆，所述焊缝位于所述钢管和所述承台钢套箱边缘线之间。5.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述灌浆柱的延伸方向与所述型钢承重架的表面垂直，多个所述型钢分配梁均匀分布于所述所述型钢承重架上。6.如权利要求5所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述底模的表面与所述型钢承重架的上端面平行。7.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：多根所述下放主梁平行设置，所述下放主梁的两端均设置有下放千斤顶，每一所述下放千斤顶的下部均对应设置有下放钢棒、下放吊耳。8.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述下放系统还包括倾斜设置的临时支撑、安装台。9.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述下放系统还包括搁置牛腿、下放立柱，所述搁置牛腿倾斜设置，所述搁置牛腿的两端分别与所述下放立柱、安装台衔接。10.如权利要求1所述的深水区超大下横梁施工的组合支架系统，其特征在于：所述承台钢套箱由多个箱体依次首尾衔接环绕组成。

技术总结
本发明公开了一种深水区超大下横梁施工的组合支架系统，包括：下横梁、承台钢套箱、组合支架，组合支架包括用于解决止水问题的止水钢套箱、用于提供支撑的承重支架、用于下放止水钢套箱的下放系统；承重支架包括灌浆柱、砂箱、型钢承重架、型钢分配梁、底模，下放系统包括下放主梁、设置于下放主梁的下放千斤顶，下放千斤顶的下部依次衔接有下放钢棒、下放吊耳；止水钢套箱设置于承重支架上。在已经施工完成后的承台钢套箱上的指定位置上提前开孔，用于止水钢套箱的承重梁的安装，解决了止水钢套箱与承台的连接止水问题和承重支架承重梁悬臂超限的问题，解决深水区超大下横梁的建设难题。难题。难题。


技术研发人员：吴聪 王晓佳 陈凡 董春光 钟建锋 赵奇才 荣国城 蔡炎标 陈源 吴育剑 龚明 张玉涛 沈卫东 陆梓生 杨雷 张瀚钊 任亮亮
受保护的技术使用者：保利长大工程有限公司
技术研发日：2022.12.15
技术公布日：2023/9/23