自适应水位变化的桥梁施工浮式平台及其施工方法与流程

1.本发明涉及桥梁施工技术领域，尤其是涉及一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台及其施工方法。


背景技术：

2.随着社会发展的需要，在水域建设桥梁已经成为一种常态和必须，我国的桥梁建设逐步推荐，在浅水域的施工技术已经非常成熟，然而在深水区的建设由于难度较大，采用固定平台进行施工的问题也越来越多，然而浮式平台由于没有相对稳定的限位，在抵抗风力和水流影响的能力较弱，其安全性和稳定性是亟待需要解决的问题。在如大坝库区，v型峡谷等地理环境，在离岸较近的区域其水位也较高，水深明显，面对此种环境，采用浮式平台由于受水位变化和水深影响较小，具有突出的优点。中国专利文献cn111994219a公开了一种基于水利施工的漂浮式可调浮力的施工平台，其特征为通过平台上设置的传感器及阀门控制平台底部调压仓的抽排水进行平台浮力的控制，其不具备平台定位的功能，同时所述浮式平台结构较为复杂，用于一般项目现场临时施工经济性较低，且不能快速的适应，使用存在缺陷。


技术实现要素：

3.本发明提供了一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台及其施工方法，解决了浮式平台适应能力较差，结构相对复杂，施工效率低，不能重复利用成本较高，安全性和稳定性受限的问题。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台，包括浮式平台，浮式平台包括多个相互连接的浮筒，浮筒包括筒体，多个筒体之间通过连接栓连接，浮式平台上设有自调节锚固系统，自调节锚固系统包括多个第一滑轮，多个第一滑轮均匀设置在浮式平台边缘一侧，第一滑轮上绕设有锚绳，锚绳的两端分别设有海锚和锚块，锚块距离浮式平台较近，多个位于锚块一侧的锚绳之间还设有自适应同步装置，自适应同步装置用于配合自调节锚固系统的工作。
5.优选的方案中，筒体的外侧壁上设有外延板，外延板上设有连接孔，连接栓穿设在连接孔内，筒体的外侧壁可拆卸的设有防撞垫，防撞垫通过连接栓和筒体连接，浮式平台上还设有双杆系船柱，双杆系船柱固设在最外侧的筒体上。
6.优选的方案中，浮式平台上还设有护栏组件，护栏组件包括栏杆，栏杆和筒体固定连接，多个栏杆之间通过平行设置的固定索连接，还设有拦截网，平行设置的固定索通过拦截网连接，拦截网用于防止坠物。
7.优选的方案中，栏杆通过转接座和筒体连接，转接座包括底座，底座通过连接栓和筒体连接，底座上平行设有两个支撑板，支撑板上设有卡套，卡套包括圆环板，栏杆穿设在圆环板内，栏杆上贯穿设有第四通孔，圆环板上设有第三通孔，限位杆分别穿设在第四通孔和第三通孔内。
8.优选的方案中，支撑板中部设有第一通孔，连接栓穿设在第一通孔内，支撑板上设有第一通槽，第一通槽的上部设有卡口，圆环板的外侧对称设有连杆，连杆的一侧设有转板，转板的厚度和卡口的宽度相匹配，连杆穿设在第一通槽内，连杆通过螺母和支撑板连接；栏杆上还设有第五通孔，第五通孔方向和第四通孔垂直，支撑板上设有第二通孔，限位杆分别穿设在第五通孔和第二通孔内，连杆上平行设有两个螺母，螺母和连杆螺纹连接，两个螺母分别位于转板的两侧。
9.优选的方案中，自适应同步装置包括支撑架，支撑架上沿对角滑设有多个伸缩板，支撑架的中部设有调整块，调整块上沿周向设置有多个第二凹槽，第二凹槽内设有弹簧，伸缩板靠近调整块一侧设有推板，弹簧抵靠在推板上，推板一侧还设有限位块，限位块可拆卸的设置在伸缩板上，伸缩板远离调整块的一侧设有第二滑轮，第二滑轮通过缆绳和锚绳连接。
10.优选的方案中，伸缩板上贯穿设有第六通孔，调整块上贯穿设有第七通孔，缆绳分别穿设在第六通孔和第七通孔内，缆绳的两端分别固定在锚绳上的锚块外侧。
11.优选的方案中，支撑架上设置有多个第二通槽，伸缩板滑设在第二通槽内，伸缩板上设有多个螺纹孔，限位块通过锁钉和伸缩板连接，限位块上对称设有两个斜面，调整块通过多个撑杆和支撑架连接，推板上设有第一凹槽，弹簧卡设在第一凹槽内。
12.一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台的施工方法，包括以下步骤：
13.s1、现场施工前基于现场施工需求及工况对平台结构进行设计，计算出浮筒和连接栓的需求量；
14.s2、浮桥和浮式平台分别通过浮筒与连接栓进行组装，浮筒和浮桥拼接时通过锚绳将一侧固定在岸边，待组装完成后通过交通船拖行至设计位置；
15.s3、通过锚绳将其与墩柱进行临时固定，然后安装浮式平台；
16.s4、浮桥和浮式平台安装定位后，及时安装护栏组件、防撞垫和双杆系船柱；
17.s5、根据水位的涨落变化，对浮筒进行及时的接长或拆卸；
18.优选的方案中，在s5后，安排交通船和专人，定期对浮桥和浮式平台的上游漂浮物进行清理，在主体工程完成后，及时清理浮桥和浮式平台上的杂物，进行拆除。
19.本发明的有益效果为：本发明结构简单、施工方便，节省了周转材料的使用，结构搭建工序简单，能够有效提高施工功效，减少施工周期，同时其采用自调节锚固系统和自适应同步装置，能够在大水位高差条件下保证平台的稳定性及安全性，平台现场适用性高，对于库区深水区高水位变动水上施工的工作效率可产生显著效果。
20.①
安全：浮式平台采用自调节锚固系统能够承受库区大水位变化的影响，在库区水位变化过程中始终保持平台竖向受力恒定，水平受力平衡，且浮式平台设有护栏等安全辅助设施，平台结构整体的安全性及稳定性高。
21.②
经济：批量化生产模块化浮筒及相应组件，能够较大幅度的降低生产成本，施工结束后，能够根据下一个工点施工条件进行改装重复利用，降低浮式平台的使用成本。
22.③
高效：浮动施工平台结构及架设比固定式平台简单，且搭建工序比固定式平台简单，模块化的器材使用灵活性高，经过简单改装就能够投入到施工中，且浮式平台不受水位上浮下沉的影响，施工工期能够得到有效的缩短。
23.④
适用范围广，采用模块化浮筒及相应组件拼装方式，能够根据不同施工条件荷
载及需求场景，组合成相应大小的浮式平台或水上交通设施，适用范围广。
24.⑤
绿色环保，结构所用所有材料均为可重复使用材料，且浮式平台的施工基本不对施工地点的原始地貌水文环境进行任何改动，使用完毕后平台结构可全部拆除，结构使用绿色环保。
附图说明
25.下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
26.图1是本发明的俯视结构示意图；
27.图2是本发明的护栏组件整体示意图；
28.图3是本发明的使用状态俯视示意图；
29.图4是本发明的栏杆和浮筒安装结构示意图；
30.图5是本发明的无水流和风力影响的自调节水位落差状态示意图；
31.图6是本发明的受水流和风力影响的自调节水位落差状态示意图；
32.图7是本发明的栏杆安装转接座整体结构示意图状态一；
33.图8是本发明的栏杆安装转接座整体结构示意图状态二；
34.图9是本发明的自适应同步装置整体结构示意图；
35.图10是图9的俯视示意图；
36.图11是图9的爆炸结构示意图状态一；
37.图12是图9的爆炸结构示意图状态二；
38.图13是本发明的安装过程示意图状态一；
39.图14是本发明的安装过程示意图状态二；
40.图15是本发明的安装过程示意图状态三；
41.图16是本发明的安装过程示意图状态四；
42.图17是本发明的安装过程示意图状态五。
43.图中：浮筒1；筒体101；外延板102；连接孔103；连接栓2；浮桥3；自调节锚固系统4；海锚401；锚绳402；第一滑轮403；锚块404；抛锚连接件405；浮式平台5；护栏组件6；栏杆601；固定索602；拦截网603；第四通孔604；第五通孔605；防撞垫7；双杆系船柱8；岸基9；墩柱10；转接座11；底座1101；支撑板1102；第一通孔1103；第二通孔1104；第一通槽1105；卡套1106；圆环板1107；连杆1108；转板1109；第三通孔1110；限位杆1111；螺母1112；卡口1113；临时码头12；岸锚13；交通船14；自适应同步装置15；支撑架1501；伸缩板1502；第二滑轮1503；第六通孔1504；推板1505；第一凹槽1506；调整块1507；撑杆1508；第二凹槽1509；弹簧1510；限位块1511；螺纹孔1512；锁钉1513；减重槽1514；缆绳1515；斜面1516；第二通槽1517；第七通孔1518。
具体实施方式
44.如图1-17中，一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台，包括浮式平台5，浮式平台5包括多个相互连接的浮筒1，浮筒1包括筒体101，多个筒体101之间通过连接栓2连接，浮式平台5上设有自调节锚固系统4，自调节锚固系统4包括多个第一滑轮403，多个第一滑轮403均匀设置在浮式平台5边缘一侧，第一滑轮403上绕设有锚绳402，锚绳402的两端分别设
有海锚401和锚块404，锚块404距离浮式平台5较近，多个位于锚块404一侧的锚绳402之间还设有自适应同步装置15，自适应同步装置15用于配合自调节锚固系统4的工作。浮式平台5还包括钢板，钢板可拆卸的设置在筒体101上。第一滑轮403通过抛锚连接件405固定在筒体101上，在浮式平台5的一侧可以根据需要安装浮桥3，浮桥3直达岸基9，同时浮式平台5通过锚绳402和墩柱10连接，墩柱10能限制浮式平台5受水流或风力冲击后的移动范围。由此结构，以使得可以利用锚块404自身的重量调节浮式平台的位置，操作简单，使用方便，钢板为提高浮式平台的整体承载力，同时浮式平台5上部在施工，有可能掉落材料，钢板能够防范作业平台上掉落的尖锐物体打击。浮式平台5上可根据需要增设警示灯、蜂鸣器、风速及水位监测仪等，警示灯在夜间起施工照明及船舶行驶警示作用，蜂鸣器作为报警装置当水位异常时发出报警；浮式平台5四周2m范围内为人行道，同时钢板上作为材料堆放平台。由于水底的环境复杂，在面对水底的水流冲击时，自适应同步装置15能将不同位置的锚绳402和锚块404连接起来，单独工作的锚绳402和锚块404之间分别形成互约束，保证了整体能更快的进行适应调整，从而更好的保证了浮式平台2的位置和状态稳定。
45.优选的方案中，筒体101的外侧壁上设有外延板102，外延板102上设有连接孔103，连接栓2穿设在连接孔103内，筒体101的外侧壁可拆卸的设有防撞垫7，防撞垫7通过连接栓2和筒体101连接，浮式平台5上还设有双杆系船柱8，双杆系船柱8固设在最外侧的筒体101上。由此结构，以使得以使得浮筒101为模块化构件，能快速的进行组装和拼接，施工高效，借助浮力能保证浮式平台5具有足够的支撑力，且整体的支承效果更好，防撞垫7设置在浮式平台5沿水流流向的两端，保证了泊船时自身位置相对的稳定，避免了泊船和平台接触时受力过大，起到了缓冲的作用，双杆系船柱8为标准件，主要包括壳体、定位板、螺栓套件，壳体通过定位板和螺栓套件锚固在浮筒101上，由此结构，以使得双杆系船柱8为交通船或运输船靠、离浮式平台时提供栓系绳的基础固定点。
46.优选的方案中，浮式平台5上还设有护栏组件6，护栏组件6包括栏杆601，栏杆601和筒体101固定连接，多个栏杆601之间通过平行设置的固定索602连接，还设有拦截网603，平行设置的固定索602通过拦截网603连接，拦截网603用于防止坠物。由此结构，以使得安装快速，且结构稳定，保障了工作人员的安全，避免人员落水，同时避免了浮式平台5上的工具滑落至水中。
47.优选的方案中，栏杆601通过转接座11和筒体101连接，转接座11包括底座1101，底座1101通过连接栓2和筒体101连接，底座1101上平行设有两个支撑板1102，支撑板1102上设有卡套1106，卡套1106包括圆环板1107，栏杆601穿设在圆环板1107内，栏杆601上贯穿设有第四通孔604，圆环板1107上设有第三通孔1110，限位杆1111分别穿设在第四通孔604和第三通孔1110内。由此结构，以使得转接座11将栏杆601和筒体101刚性连接，栏杆601和筒体101之间结构更稳定，能承载的侧向力更大，且栏杆601拆卸安装更方便。
48.优选的方案中，支撑板1102中部设有第一通孔1103，连接栓2穿设在第一通孔1103内，支撑板1102上设有第一通槽1105，第一通槽1105的上部设有卡口1113，圆环板1107的外侧对称设有连杆1108，连杆1108的一侧设有转板1109，转板1109的厚度和卡口1113的宽度相匹配，连杆1108穿设在第一通槽1105内，连杆1108通过螺母1112和支撑板1102连接；栏杆601上还设有第五通孔605，第五通孔605方向和第四通孔604垂直，支撑板1102上设有第二通孔1104，限位杆1111分别穿设在第五通孔605和第二通孔1104内，连杆1108上平行设有两
个螺母1112，螺母1112和连杆1108螺纹连接，两个螺母1112分别位于转板1109的两侧。由此结构，以使得连杆1108通过转板1109卡入到卡口1113内后，转动转板1109即可卡接在第一通槽1105内，避免了转板1109从卡口1113内脱离，且整体安拆简单，使用方便，能够根据需要调整，两个相互垂直的限位杆1111能完全的将栏杆601限位固定，从而避免了栏杆601的摇晃，同时螺母1112从支撑板1102两侧将连杆1108固定，保证了整体的连接效果，连接更稳定，效果更好。
49.优选的方案中，自适应同步装置15包括支撑架1501，支撑架1501上沿对角滑设有多个伸缩板1502，支撑架1501的中部设有调整块1507，调整块1507上沿周向设置有多个第二凹槽1509，第二凹槽1509内设有弹簧1510，伸缩板1502靠近调整块1507一侧设有推板1505，弹簧1510抵靠在推板1505上，推板1505一侧还设有限位块1511，限位块1511可拆卸的设置在伸缩板1502上，伸缩板1502远离调整块1507的一侧设有第二滑轮1503，第二滑轮1503通过缆绳1515和锚绳402连接。支撑架1501作为附加的配重，设置在浮式平台5的正下方，更加优化了整体的受力状态，整体的重心更低，根据需要可以在支撑架1501上设置减重槽1514，从而减少了水流接触面积，受力时状态更稳定，由此结构，以使得伸缩板150上的第二滑轮1503绕设缆绳1515后和锚绳402连接，锚绳402带动伸缩板1502在支撑架1501内移动，限位块1511和弹簧1510分别限制了伸缩板1502两侧移动的行程范围，且在初始状态时，对角设置伸缩板1502最外侧的距离和对角的两个锚绳402之间的距离相匹配，当一侧伸缩板1502处于被拉伸状态时，另一侧伸缩板1502也被拉伸，然而此时弹簧1509产生形变抑制此种拉伸状态的变化，从而配合自调节锚固系统4，对自调节锚固系统4进行了限位，提高了自调节锚固系统4的响应速度，从而自调节效果更好。
50.优选的方案中，伸缩板1502上贯穿设有第六通孔1504，调整块1507上贯穿设有第七通孔1518，缆绳1515分别穿设在第六通孔1504和第七通孔1518内，缆绳1515的两端分别固定在锚绳402上的锚块404外侧。由此结构，以使得锚绳402进一步对设置在对角的两个锚块404进行限位，从而配合弹簧1510和限位块1511，反应更灵敏，效果更好。
51.优选的方案中，支撑架1501上设置有多个第二通槽1517，伸缩板1502滑设在第二通槽1517内，伸缩板1502上设有多个螺纹孔1512，限位块1511通过锁钉1513和伸缩板1502连接，限位块1511上对称设有两个斜面1516，调整块1507通过多个撑杆1508和支撑架1501连接，推板1505上设有第一凹槽1506，弹簧1510卡设在第一凹槽1506内。由此结构，以使得伸缩板1502在第二通槽1517内滑动时，两个斜面1516对伸缩板1502限位，支撑架1501内部设置空腔，空腔利于水流的穿过，减少受力面积，斜面1516的斜率和支撑架1501空腔的内部拐角相匹配，同时弹簧1510将伸缩板1502固定，在伸缩板1502受拉伸时，阻挡其变化范围过大，从而利于自调节过程的快速完成。
52.一种自适应水位变化的桥梁施工浮式平台的施工方法，包括以下步骤：
53.s1、现场施工前基于现场施工需求及工况对平台结构进行设计，计算出浮筒1和连接栓2的需求量；
54.s2、浮桥3和浮式平台5分别通过浮筒1与连接栓2进行组装，浮筒1和浮桥3拼接时通过锚绳402将一侧固定在岸边，待组装完成后通过交通船14拖行至设计位置；浮筒1的相关构件由运输车运送至左岸临时码头12处，人工进行卸车。浮筒1之间通过短连接栓和侧固栓进行连接，螺栓采用工具扳手进行紧固。浮桥3及浮式平台5组拼时在岸边设置岸锚13进
行临时固定，组拼完成后采用渡船拖行至设计指定位置。
55.s3、通过锚绳402将其与墩柱10进行临时固定，然后安装浮式平台5；然后进行锚固系统安装作业，浮桥3通过岸边锚块及浮式平台进行临时固定。每道自动调节锚固系统设置100kg海锚401、80kg锚块404、第一滑轮403各1个，40kg锚块404的数量设置3个，第一滑轮403通过外侧抛锚连接件与浮桥3及浮式平台5进行连接，锚绳402穿过第一滑轮，锚绳402靠滑轮外侧设置海锚1个，靠滑轮内侧设置80kg锚块1个、40kg锚块3个。锚绳水平夹角最大45
°
，锚绳直径、海锚型号及锚块重量由专业单位进行计算，下面对锚绳的长度计算进行说明，库区浮式平台5位置水底标高为f，可由现场实际测得，最低水位标高为h，最高水位标高为h，可由库区水文站提供，高水位时滑轮外侧锚绳长度为a，外侧锚绳与水底面夹角为45
°
，最上层锚块404离浮式平台底距离为b，锚块404链长度为c，低水位时最下层锚块离水底距离为e，则锚绳总长度根据现场条件限制，要求b＞4，即高水位时最上层锚块与浮式平台底需要保持至少4m的缓冲距离，要求e＞0即最低水位时，最下层锚块不能沉底，则b c要求满足公式：
[0056][0057]
抛锚通过交通船进行，由测量人员采用gps测放出海锚位置，抛锚后交通船拖行海锚确定抓地牢固后再下放滑轮内侧锚块，锚块悬浮于水中，通过滑轮及悬浮锚块实现锚绳松紧度的自动调节。浮桥靠岸侧山体上设置岸锚，岸锚基础采用c30混凝土，锚柱采用φ28钢筋制造成十字桩，锚绳系于岸锚及抛锚连接件上，水平夹角30
°
。
[0058]
如图5-6所示，在没有水流和风力影响下，仅仅是水位发生变化时，浮式平台5在
①
和
③
之间的位置发生变化，平台始终受力平衡；当收到水流和风力影响时，浮式平台5由
①
的位置向
②
的位置移动，位于浮式平台5两侧的锚绳402和滑轮403之间的两个夹角α会逐渐变成β和γ，平台左右偏移时，平台受锚绳402向左的水平分力f1＝fcosβ，平台受锚绳402向右的水平分力f2＝fcosγ，β＜γ，f1＞f2，向左的水平分力大于向右的水平分力，促使平台回归原位受力平衡，然而锚绳402的受力仅由锚块404和浮力的影响，因此瓶装状态打破后，两侧锚绳402受力不平衡，然后在自调节锚固系统4的作用下恢复至
①
，最终达到平衡态，即自调节锚固系统4能自动保证浮式平台5的位置相对稳定。
[0059]
s4、浮桥3和浮式平台5安装定位后，及时安装护栏组件6、防撞垫7和双杆系船柱8；浮桥及浮式平台每间隔4m配置救生圈一个，救生圈系挂于栏杆立柱上，浮式平台四角位置各配备2组干粉灭火器。
[0060]
s5、根据水位的涨落变化，对浮筒1进行及时的接长或拆卸；低水位时将多余浮筒1组拼好，并列放置于浮桥3下游侧，通过连接栓1与浮桥3固定，作为接长备用；水位降低时将多余浮筒1拆除，采用同样方法置于浮桥3下游侧，作为备用。在浮式平台5的上游侧可以加设拦截网，安排交通船及专人定期对漂浮物进行清理，保证平台安全
[0061]
优选的方案中，在s5后，安排交通船14和专人，定期对浮桥3和浮式平台5的上游漂浮物进行清理，在主体工程完成后，及时清理浮桥3和浮式平台5上的杂物，进行拆除。拆除的过程为：
①
附属结构拆除：拆除浮桥3上的护栏6等附属设施，根据实际情况，拆除的附属材料可通过浮桥3直接运至岸边，也可以通过船运至临时码头12处。
②
拆除海锚连接：拆除锚绳402与浮桥3的连接，然后在交通船14上进行海锚401回收。
③
平台与浮桥分离：将浮式
平台5与浮桥3连接处进行分离，以便浮桥3和浮式平台5单独拆除。
④
浮桥3拆除：采用交通船14将浮桥3拖拽至临时码头12，将浮筒1进行逐个分解拆除，然后平板车运离现场。
⑤
平台拆除：依次进行拆除浮式平台5上的附属结构及海锚401连接，拆除方法与浮桥相同，交通船14拖拽至临时码头后，分解拆除，运离现场。
[0062]
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。