土工管袋自浮装配式充灌操作平台的搭建方法与流程

1.本发明涉及工程施工装备技术领域，具体涉及土工管袋自浮装配式充灌操作平台的搭建方法。


背景技术：

2.在河流入湖与入海口，常通过建设导堤束水，防止泥沙淤积；在沿海港口区域常通过建设防波堤抵御海浪入侵港池。此类堤防工程均在水中开展施工作业，地基基础多为厚淤泥质层，结构设计使用寿命与服役周期长，因此对堤身因软弱地基造成的不均匀沉降及堤身裂缝控制要求严格，对基础垫层设计提出了较高要求。
3.采用大面积土工管袋充砂作为砂被垫层增加堤身与地基接触面积，增强堤身整体性，可有效控制堤身的不均匀沉降。常规土工管袋充砂操作是采用对拉船定位，两艘船舶拉紧定位袋体进行沉放与充砂工作，该方法因船舶使用成本较高，施工效率较低，同时在开放环境中无法控制充砂时因泥沙扩散造成的水体污染，不符合绿色环保施工要求，存在优化施工设备与工艺的需要。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供土工管袋自浮装配式充灌操作平台的搭建方法，其可以控制充砂时因泥沙扩散造成的水体污染，且施工成本低。
5.在本发明的一个方面，本发明提出了一种土工管袋自浮装配式充灌操作平台的搭建方法，根据本发明的实施例，所述方法包括以下步骤：
6.(1)搭建钢管笼架形成平台，钢管笼架的中空部分由泡沫浮体内嵌填充；
7.(2)通过锚缆实现平台的固定、转移与定位调节；
8.(3)土工管袋沉放：将土工管袋运至平台，展布完成后，将管袋固定于平台四角，定位并沉放；
9.(4)土工管袋充砂：驳船装载砂料就位后，利用其搭载的抽水泵将湖水或海水灌入砂料形成砂水混合物，利用另一艘驳船搭载的泥浆泵将砂水混合物抽出，通过泵送主管道传运至操作平台充砂；
10.(5)隔污系统搭建：在平台底部悬吊隔污帘帘体，帘体底部间隔设置隔污帘铅垂体，用于隔污帘帘体拉伸展布，形成阻隔体系；
11.(6)安全防护装置与措施：钢管笼架上部设置有作业防护栏，防护栏与平台预埋搭接杆对接。
12.另外，根据本发明上述实施例的一种土工管袋自浮装配式充灌操作平台的搭建方法还可以具有如下附加的技术特征：
13.在本发明的一些实施例中，所述步骤(1)中，钢管笼架由多种不同长度的标准节装配而成，每个标准节侧边设置连接铰，用于装配连接。
14.在本发明的一些实施例中，横向延长搭接时，钢管笼架对接单向铰连接，转折搭接
时，钢管笼架转折连接球铰。
15.在本发明的一些实施例中，钢管笼架装配完成后，在钢管笼架的四个内角位置分别安置双道角撑。
16.在本发明的一些实施例中，所述步骤(2)中，锚缆分别安装在平台的四个外角点处。
17.在本发明的一些实施例中，平台的固定方法具体如下，先将平台拖至预定水域，将锚缆全部抛出，在平台的四个角点分别固定放置反射棱镜作为前视镜，将后视镜置于陆地任意平整位置，通过全站仪照准前视镜测定操作平台的四个角点进行定位放样，定位完成后于平台四角收紧锚缆。
18.在本发明的一些实施例中，平台转移的方法具体如下，当土工管袋沉放并充填完成后，需将平台转移至下一跨区循环作业，先将待移动方向上的两个锚缆起锚，再将两个起锚的锚缆相对应的平台的两个角点放松，然后将另外两个锚缆采用拖轮拖带平台平移四分之三平台长度的距离，拖带绑点设在起锚的两角之间，每隔1m设置一个绑点，拖带完成后先收紧未起锚的两个锚缆，再起锚的两个锚缆抛锚固定，固定完成后松开拖轮与平台之间的连接。
19.在本发明的一些实施例中，平台定位调节方法具体如下，当平台产生转动和位移时，当平台发生向上位移和逆时针转动时，先放松位移最小处的锚缆，再收紧位移最小处锚缆对角处的锚缆，完成位移最小处角点的定位，进而调整平台上下位移；再收紧位移最小处锚缆邻角的锚缆，调整转动角度完成该处锚缆的角点定位，其余位移和转动调节均通过先放松一角锚缆，再收紧对角锚缆，最后收紧邻角锚缆的松紧交替调节方式完成定位调节。
20.在本发明的一些实施例中，所述步骤(4)中，管袋设置多个充砂袖口，且设置排水袖口，充砂袖口通过充砂管与充砂转换器连接，充砂转换器通过泵送主管道与泥浆泵连接，连接完成后进行密闭压力测试；充砂作业时，砂水混合物由管袋充砂袖口从不同方位进入管袋，在砂料自重作用下砂沉淀后，砂水分离，清水上浮，同时在充砂的水压力作用下上层清水从排水袖口排出；当砂料充盈管袋时，排水袖口排出的为砂水混合物，当排出的砂水混合物含砂量达到10％时，即可停止充砂，封堵袖口后完成充灌作业。
21.在本发明的一些实施例中，所述泵送主管道外套设有多个浮筒。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.1)本发明中的平台在转移完成或风浪过大导致平台产生转动和位移时，可方便对平台进行定位调节，以满足土工管袋的沉放精度。
24.2)本发明通过平台下部搭建的隔污系统可有效控制砂水混合物扩散范围，使砂水混合物在平台底部完成沉淀，降低对周围水体的污染。
25.3)操作平台代替了采用对拉船定位进行土工管袋充砂施工，操作平台可以自浮于水面且以装配的形式组建，提高了施工效率，节约了施工成本。
26.4)设计采用了标准节钢管笼架拼装的形式，高效率适应不同尺寸操作平台制作需求，同时节约成本，循环利用材料。
附图说明
27.图1是本发明实施例中土工管袋自浮装配式充灌操作平台的俯视图；
28.图2是本发明实施例中土工管袋自浮装配式充灌操作平台的主视图；
29.图3是本发明实施例中钢管笼架的安装示意图；
30.图4是本发明实施例中充砂转换器的连通示意图；
31.图5是本发明实施例中土工管袋自浮装配式充灌操作平台定位与固定示意图；
32.图6是本发明实施例中土工管袋自浮装配式充灌操作平台的定位调节示意图；
33.图中，1、钢管笼架，2、泡沫浮体，3、单向铰，4、连接球铰，5、角撑，6、锚缆，7、拉结缆，8、管袋，9、充砂转换器，10、充砂管道，11、充砂袖口，12、排水袖口，13、泵送主管道，14、浮筒，15、泥浆泵，16、驳船，17、抽水泵，18、隔污帘挂钩，19、隔污帘帘体，20、隔污帘铅垂体，21、作业防护栏。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.1.操作平台的设计、制作与装配
36.1.1因不同堤防设计断面尺寸不同，导致土工管袋垫层尺寸不同，需对应制作不同尺寸土工管袋自浮装配式充灌操作平台，因此设计采用标准节钢管笼架拼装的形式，高效率适应不同尺寸操作平台制作需求，同时节约成本，循环利用材料。
37.1.2钢管笼架1由钢管采用桁架结构形式焊接而成，中空部分由泡沫浮体2内嵌填充，为土工管袋自浮装配式充灌操作平台与隔污系统提供浮力，使其能自浮于水面之上。具体结构形式如图4所示。
38.1.3钢管笼架标准节分为1m、3m、5m三种标准长度，根据不同的平台长宽需要两两组合，每个标准节侧边设置连接铰，用于装配连接。
39.1.4横向延长搭接时采用“只能上下转动”的钢管笼架对接单向铰3连接，确保操作平台单边在波浪作用下仅能绕截面上下转动，削弱平台整体在外力作用下产生的剪力、弯矩和扭矩，同时约束左右方向位移，确保平台整体性。转折搭接时采用钢管笼架转折连接球铰4，使平台在转折位置处有全方位的转动预留空间，削弱平台整体在外力作用下产生的剪力、弯矩和扭矩。
40.1.5装配完成后在平台四角位置分别安置双道角撑5，加强平台在转折位置的连接强度，以应对恶劣天气下风浪作用下平台的结构稳定与安全性保障。
41.2.操作平台的固定、转移与调节
42.2.1操作平台的定位与固定
43.如图5所示，以a、b、c、d标记平台4角点，以
①
、
②
、
③
、
④
标记四道锚缆，便于举例阐述说明。
44.先采用拖轮拖带平台至预定水域，将
①
—
④
号锚缆全部抛出。采用全站仪对a、b、c、d四点坐标进行定位放样，在a、b、c、d四点固定放置反射棱镜作为前视镜，后视镜置于陆地任意平整位置，通过全站仪照准前视镜测定a、b、c、d4点坐标进行定位放样。定位完成后于平台四角收紧锚缆，完成平台在水面的固定工作。
45.2.2操作平台转移
46.当土工管袋沉放并充填完成后，需将平台转移至下一跨区循环作业，仍以图5为例，以平台向右移动为例，先将
①
、
②
号锚缆起锚，再在c、d角点放松，
③
、
④
号锚缆采用拖轮拖带平台向右平移四分之三平台长度的距离。拖带绑点设在a、b两角之间，每隔1m设置一个绑点。拖带完成后先收紧c、d两角点的
③
、
④
号锚缆，再将
①
、
②
号锚缆抛锚固定，固定完成后松开拖轮与平台之间的连接。
47.2.3操作平台定位调节
48.当转移完成或风浪过大导致平台产生转动和位移时，需对平台进行定位调节，以满足土工管袋的沉放精度。以图6为例，当平台发生向上位移和逆时针转动时，先放松a角点的
①
号锚缆，再收紧c角点的
③
号锚缆，完成c角点定位，进而调整平台上下位移。再收紧b角点的
②
号锚缆，调整转动角度完成b角点定位，其余位移和转动调节均通过先放松一角锚缆，再收紧对角锚缆，最后收紧临角锚缆的松紧交替调节方式完成定位调节。
49.3.土工管袋沉放与充砂
50.3.1如图1所示，将土工管袋运至操作平台，展布完成后，采用管袋固定内八字拉结缆7将管袋8固定于平台四角，定位并沉放。
51.3.2驳船装载砂料就位后，利用其搭载的抽水泵将湖水或海水灌入砂料形成砂水混合物，利用另一艘驳船16搭载的泥浆泵15将砂水混合物抽出，通过泵送主管道13传运至操作平台充砂。
52.3.3六通充砂转换器9作为泵送主管道同充砂管道连接与分流转换的装置，设置于靠近泵送主管道13的一侧，由1个泵送主管道连接口和5个充砂管道连接口组成，分别与对应管道连接，连接完成后进行密闭压力测试。
53.3.4管袋设置5个管袋充砂袖口11与1个管袋排水袖口12，充砂袖口11分别设置在管袋的不同方位。充砂管道10一端连接六通充砂转换器9，另一端连接管袋充砂袖口11，充砂作业时，砂水混合物由5个管袋充砂袖口11从不同方位进入管袋8，在砂料自重作用下砂沉淀后，砂水分离，清水上浮，同时在充砂的水压力作用下上层清水从排水袖口12排出。当砂料充盈管袋8时，排水袖口12排出的为砂水混合物，当排出的砂水混合物含砂量达到10％时，即可停止充砂，封堵袖口后完成充灌作业。
54.4.隔污系统搭建
55.4.1如图2所示，在平台底部间隔0.5m设置一道挂钩用于悬吊隔污帘帘体19，隔污帘帘体19底部间隔0.5m设置隔污帘铅垂体20，用于隔污帘帘体19拉伸展布，形成阻隔体系。
56.4.2当排水袖口12由排出清水变成排出砂水混合物时，土工管袋8仍处于未完全充盈状态，需等待排出的砂水混合物含砂量达到10％，此过程会经排水袖口12排出大量砂水混合物，扩散后造成周围水体的污染。通过平台下部搭建的隔污系统可有效控制砂水混合物扩散范围，使砂水混合物在平台底部完成沉淀，降低对周围水体的污染。
57.5.安全防护装置与措施
58.5.1作业防护栏21设置于钢管笼架上部，与平台预埋搭接杆对接。
59.5.2防护栏栏杆横向排布，高度设置为1.5m，间隔0.3m设置一道栏杆。
60.5.3人员作业时，将安全绳一端系于腰间，另一端系于栏杆，走动时系于栏杆一端的安全绳随之移动，既方便作业走动，又可防止踏空落水。
61.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。