一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法

1.本发明涉及高桩码头施工技术领域。更具体地说，本发明涉及一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法。


背景技术：

2.在现有组合斜桩高桩码头施工中，由于斜桩结构的特殊性，无法实现组合斜桩一体式桩芯桩帽高桩码头施工，只能采用现浇工艺，而现浇桩芯和桩帽一般分开施工，且桩帽需要水上绑扎钢筋和安装模板，作业量大，功效低。另外，上部结构现浇作业与预制横梁、纵梁、面板等构件安装一般是独立施工，水上施工装备、人员多，经济性差、施工现场安全风险高。水上吊装作业以浮式装备为主，易受到水文条件的影响，作业窗口受限，施工质量难以控制。


技术实现要素：

3.本发明的一个目的是提供一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法，通过站立于码头桩帽上的辅助装置，辅助施工高桩码头上部结构现浇桩芯、桩帽、节点和预制横纵梁、面板等构件的安装，实现整个码头上部结构安全、高效、高质量的部品化施工。用于解决现有上部结构施工中水上施工装备、人员多，作业量大，功效低、经济性差、安全风险高等难题。
4.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法，包括：桩芯桩帽一体式现浇施工，其具体施工步骤如下：
5.1)在预制场绑扎桩芯钢筋和桩帽钢筋形成部品化钢筋笼结构，桩芯钢筋笼包括斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼；
6.2)在码头已经施工完成的桩帽上安装具有沿码头纵向移动过跨功能和吊装功能的辅助装置，根据设计的桩芯桩帽结构，通过辅助装置的吊装功能依次起吊斜桩桩芯钢筋笼或斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼并下放至待现浇的钢管桩内，然后再在斜桩桩芯钢筋笼或斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼上方装配桩帽钢筋笼，桩芯顶部钢筋通过桩帽钢筋笼底层网洞竖直插入内部，形成整体的部品化钢筋笼结构；
7.3)通过辅助装置的吊装功能吊装快速组拼模板至桩芯桩帽部品化钢筋笼外部进行支模；
8.4)对桩芯桩帽进行整体浇筑，完成桩芯桩帽的整体现浇施工；
9.5)沿横向移动辅助装置上的吊装功能设备，重复上述步骤2)至步骤4)，完成横向的所有桩芯桩帽的施工；
10.6)辅助装置通过移动过跨功能实现纵向过跨，重复上述步骤2)至步骤5)，完成下一横排的所有桩芯桩帽的施工。
11.优选的是，所述步骤2)中桩芯钢筋笼和桩帽钢筋笼装配的具体方法为：斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼的纵向钢筋均向上延伸凸出于钢管桩顶部上方，且凸出的部分均
垂直向上，斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼顶部凸出的钢筋通过桩帽钢筋笼底部的钢筋之间的间距竖直伸入至桩帽钢筋笼的内部，从而实现桩芯桩帽部品化钢筋笼的快速组装。
12.优选的是，所述辅助装置包括：
13.过跨结构，其设置于所述辅助装置的底部并支撑于桩帽上；
14.支撑结构，其为框架结构且设置于所述过跨结构上，所述支撑结构上滑动设置有起重天车，所述支撑结构横向的一侧向外延伸至凸出于码头外，延伸出的长度至少覆盖一个喂梁运输船的宽度；
15.起吊结构，其包括一根伸臂梁，所述伸臂梁横向滑动设置于所述支撑结构顶部，所述伸臂梁上设置有多个起吊设备，所述伸臂梁纵向的两端均向所述支撑结构的两侧延伸形成悬臂，悬臂的长度至少为两跨距离，多个起吊设备在支撑结构范围、两侧的悬臂上均对应设置。
16.优选的是，组合斜桩的高桩码头上部结构的现浇预制流水化连续施工方法，其具体施工步骤如下：
17.步骤一：将n1-n4纵向两侧的八个桩芯桩帽提前浇筑完成，将辅助装置支撑安装于n1-n4横向两侧的桩芯桩帽上；
18.步骤二：通过辅助装置采用所述桩芯桩帽一体式现浇施工方法浇筑n5-n7横排的所有桩芯桩帽，完成后再浇筑n1-n4中间位置的所有桩芯桩帽；
19.步骤三：通过支撑结构范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁、预制纵梁及靠船构件；
20.步骤四：对已安装预制横梁、预制纵梁处的节点进行现浇；
21.步骤五：辅助装置通过过跨结构前进一跨，通过辅助装置采用所述桩芯桩帽一体式现浇施工方法浇筑n8横排的所有桩芯桩帽；
22.步骤六：通过支撑结构范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁、预制纵梁及靠船构件，并对已安装预制横梁、预制纵梁处的节点进行现浇；
23.步骤七：辅助装置再前进一跨，通过辅助装置采用所述桩芯桩帽现浇一体式现浇施工方法浇筑n9横排的所有桩芯桩帽；
24.步骤八：通过支撑结构范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁、预制纵梁及靠船构件，并对已安装预制横梁、预制纵梁处的节点进行现浇；
25.步骤九：通过伸臂梁的后方悬臂上设置的起吊设备吊装n1-n2排架预制面板并安装；
26.步骤十：重复上述步骤七至九，直至完成高桩码头上部结构部品化施工；
27.其中，n1、n2、n3
……
依次为沿高桩码头纵向设置的排架序号。
28.优选的是，所述预制横梁、预制纵梁、靠船构件和预制面板均在预制场预制完成后运输至施工现场。
29.本发明至少包括以下有益效果：
30.1、本发明设置辅助装置，并通过将辅助装置支撑于现浇桩帽上方，整个施工过程均通过辅助装置辅助实现，码头上部结构施工环境由水上施工变为陆上施工，避免了水文条件对施工窗口的影响，保证了施工质量。
31.2、本发明为斜桩和直桩的组合式桩芯结构，采用桩芯、桩帽钢筋部品化，并在施工
现场快速组装为一体式部品化钢筋笼，并结合快速组拼模板，对桩芯、桩帽进行整体现浇，减少现场的作业量，提高现浇作业的施工效率。
32.3、本发明通过桩芯、桩帽、节点的现浇和预制横纵梁、面板等构件的安装相结合，实现了码头上部结构现浇、预制构件安装的一体化快速施工，整个施工过程只需要一套辅助装置，通过现浇和预制构件安装施工流程的合理设置，实现流水化快速施工，为现场节省了装备和施工人员，提高了项目经济性，降低了安全风险。
33.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
34.图1为本发明的斜桩桩芯部品化钢筋笼的结构示意图；
35.图2为本发明的直桩桩芯部品化钢筋笼的结构示意图；
36.图3为本发明的桩帽部品化钢筋笼的结构示意图；
37.图4为本发明的图3中a-a截面两斜桩桩芯桩帽部品化钢筋剖面图；
38.图5为本发明的图3中a-a截面两直桩一斜桩桩芯桩帽部品化钢筋剖面图；
39.图6为本发明的施工方法对应的某一施工状态结构示意图。
40.附图标记说明：
41.1、过跨结构，2、支撑结构，3、起吊结构，4、钢管桩，5、桩帽，6、预制横梁，7、预制纵梁，8、预制面板，9、节点。
具体实施方式
42.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。
43.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；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。
44.如图1至6所示，本发明提供一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法，包括：桩芯桩帽一体式现浇施工，其具体施工步骤如下：
45.1)在预制场绑扎桩芯钢筋和桩帽钢筋形成部品化钢筋笼结构，桩芯钢筋笼包括斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼，如图1和图2所示，桩帽钢筋笼结构如图3所示；
46.2)在码头已经施工完成的桩帽5上安装具有沿码头纵向移动过跨功能和吊装功能的辅助装置，根据设计的桩芯桩帽钢筋布置结构，通过辅助装置的吊装功能依次起吊斜桩桩芯钢筋笼或斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼并下放至待现浇的钢管桩4内，然后再在斜桩桩芯钢筋笼或斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼上方装配桩帽钢筋笼形成整体的部品化钢筋笼结构；
47.3)通过辅助装置的吊装功能吊装快速组拼模板至桩芯桩帽部品化钢筋笼外部进
行支模，在此之前，通过辅助装置的吊装功能起吊抱箍等临时构件搭建现浇桩帽5临时搁置平台，用于模板支模等施工的临时工作平台；
48.4)对桩芯桩帽5进行整体浇筑，完成桩芯桩帽5的整体现浇施工；现浇混凝土在岸上进行振捣后，由料斗装填，通过运输车或船运至辅助装置悬臂侧，主要用于桩芯、桩帽5与节点9的现浇，除采用起吊设备吊装料斗进行混凝土现浇方式以外，辅助装置还可以根据现场条件与地泵、车泵等现浇混凝土装备结合使用，增加施工工具的选择多样性；
49.5)沿横向移动辅助装置上的吊装功能设备，重复上述步骤2)至步骤4)，完成横向的所有桩芯桩帽5的施工；
50.6)辅助装置通过移动过跨功能实现纵向过跨，重复上述步骤2)至步骤5)，完成下一横排的所有桩芯桩帽5的施工。
51.在上述技术方案中，桩芯、桩帽钢筋部品化是在预制场对桩芯、桩帽钢筋进行绑扎形成整体，或形成多个部品化桩芯、桩帽钢筋，完成后运输现场吊放安装，在搁置平台上吊装完成后的钢筋结构如图4和图5所示，可减少项目现场钢筋绑扎工作量，提高施工效率。快速组拼模板是由多块钢板组成，能在搁置平台上快速组拼连成桩帽的现浇模板。桩芯、桩帽整体现浇是在桩芯、桩帽部品化钢筋整体下放后，对桩芯、桩帽一起浇筑。
52.在另一种技术方案中，所述步骤2)中桩芯钢筋笼和桩帽钢筋笼装配的具体方法为：斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼的纵向钢筋均向上延伸凸出于顶部上方，即安装后凸出于钢管桩上方，且凸出的部分均垂直向上，斜桩桩芯钢筋笼和直桩桩芯钢筋笼顶部凸出的钢筋通过桩帽钢筋笼底部的钢筋之间的间距竖直伸入至桩帽钢筋笼的内部，从而实现桩芯桩帽部品化钢筋笼的快速组装。其中斜桩桩芯和直桩桩芯的顶部钢筋通过桩帽钢筋之间的间距笔直伸入部品化桩帽钢筋内部，以实现桩芯桩帽部品化钢筋的快速组装。
53.在另一种技术方案中，所述辅助装置包括：
54.过跨结构1，其设置于所述辅助装置的底部并支撑于桩帽上；
55.支撑结构2，其为框架结构且设置于所述过跨结构1上，所述支撑结构2上滑动设置有起重天车，所述支撑结构2横向的一侧向外延伸至凸出于码头外，延伸出的长度至少覆盖一个喂梁运输船的宽度；
56.起吊结构3，其包括一根伸臂梁，所述伸臂梁横向滑动设置于所述支撑结构2顶部，所述伸臂梁上设置有多个起吊设备，所述伸臂梁纵向的两端均向所述支撑结构2的两侧延伸形成悬臂，悬臂的长度至少为两跨距离，多个起吊设备在支撑结构2范围、两侧的悬臂上均对应设置。
57.在上述技术方案中，过跨结构1采用现有的能在各跨之间移动行走的过跨装置或设备均可，在此不做特殊的限制，过跨结构1在施工时通过多个支撑点支撑于多个桩帽上，过跨结构1在横向两侧的桩帽上对称设置，并与上方的支撑结构2形成连接相互配合实现过跨。支撑结构2为框架结构，主要其支撑起重天车和安装起吊结构3的作用，支撑结构2在码头宽度方向单侧悬臂，长度覆盖喂梁运输船的宽度，以将运输船上的各个构件通过起重天车运输至设备范围内，再通过起吊设备运输安装各个构件，支撑结构2上安装有顶升支腿，主要用于装备过跨时的临时支撑，辅助过跨结构1顺利过跨。吊装结构及其上的各个起吊设备设计原则为：沿施工前方的前悬臂长度覆盖三跨距离，其上设置的起吊设备主要用于吊装轻型构件(用于施工临时搁置平台等)、桩芯、桩帽部品化钢筋笼、模板等；位于支撑结构2
范围内的起吊设备承受吊装荷载最大，主要用于预制横纵梁安装、节点9现浇；施工后方的后悬臂用于预制面板8、部分预制纵梁7安装以及现浇节点9的施工，长度覆盖两跨距离，在起吊设备处于一跨距离时，能支持起吊预制纵梁7以上的重量，起吊设备处于两跨距离时，支持起吊预制面板8以上的重量。辅助装置主要负责施工高桩码头上部结构现浇桩芯、桩帽、节点和预制横纵梁、面板等构件的安装，实现整个码头上部结构安全、高效、高质量的部品化施工。
58.在另一种技术方案中，如图6所示，组合斜桩的高桩码头上部结构的现浇预制流水化连续施工方法，其具体施工步骤如下：
59.步骤一：将n1-n4横向两侧的桩芯桩帽提前浇筑完成，将辅助装置支撑安装于n1-n4横向两侧的桩芯桩帽上；
60.步骤二：通过辅助装置采用所述桩芯桩帽一体式现浇施工方法浇筑n5-n7横排的所有桩芯桩帽，完成后再浇筑n1-n4中间位置的所有桩芯桩帽；
61.步骤三：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件；
62.步骤四：对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
63.步骤五：辅助装置通过过跨结构1前进一跨，通过辅助装置采用所述桩芯桩帽一体式现浇施工方法浇筑n8横排的所有桩芯桩帽；
64.步骤六：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件，并对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
65.步骤七：辅助装置再前进一跨，通过辅助装置采用所述桩芯桩帽现浇一体式现浇施工方法浇筑n9横排的所有桩芯桩帽；
66.步骤八：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件，并对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
67.步骤九：通过伸臂梁的后方悬臂上设置的起吊设备吊装n1-n2排架预制面板8并安装；
68.步骤十：重复上述步骤七至九，直至完成高桩码头上部结构部品化施工；
69.其中，n1、n2、n3
……
依次为沿高桩码头纵向设置的排架序号。
70.在上述技术方案中，高桩码头上部结构部品化施工主要是针对组合斜桩，实现部品化现浇和预制构件安装一体化连续施工。
71.在另一种技术方案中，所述预制横梁6、预制纵梁7、靠船构件和预制面板8等均在预制场预制完成后运输至施工现场，直接通过辅助装置进行吊装安装施工。
72.实施例
73.一种基于组合斜桩的高桩码头上部结构部品化施工方法，具体步骤如下：
74.步骤s1：桩芯钢筋笼和桩帽钢筋笼在预制场绑扎形成整体，横梁、纵梁、面板等在预制场预制形成整体，绑扎及预制完成的各个构件全部运输至施工现场，同时将n1-n4横向两侧的桩芯桩帽提前浇筑施工完成，将辅助装置支撑安装于n1-n4横向两侧的桩帽上；
75.步骤s2：运输有各构件的运输船停靠于支撑结构2延伸出的悬臂侧正下方，通过支撑结构2上的起重天车及起吊设备将运输船上现浇桩芯桩帽的作业临时构件起吊至钢管桩下方形成临时搁置平台，再起吊斜桩桩芯钢筋笼或直桩桩芯钢筋笼安装至钢管桩4内，然后
在上方插入装配桩帽钢筋笼，接着支设快速组拼模板，通过起吊设备吊装装有混凝土的料斗或其他浇筑设备后，一体化整体浇筑完成n5-n7横排的所有桩芯桩帽，完成后再浇筑n1-n4中间位置的所有桩芯桩帽；将现浇桩芯、桩帽作为第一道施工工序，为了保证后续预制构件安装时间与桩芯、桩帽混凝土形成强度时间保持匹配，整体施工部品化；
76.步骤s3：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件；通过起吊设备，依次对n1-n4排架的预制横梁6、预制纵梁7和靠船构件进行吊装并安装；
77.步骤s4：对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
78.步骤s5：辅助装置通过过跨结构1前进一跨，辅助装置顶部设置防倾覆结构，装置过跨时，需保持装置重心平稳，防止倾覆，通过辅助装置采用步骤s2中的桩芯桩帽一体式现浇施工方法浇筑n8横排的所有4个桩芯桩帽；
79.步骤s6：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的n4-n5排架的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件，并对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
80.步骤s7：辅助装置再前进一跨，通过辅助装置采用步骤s2中的桩芯桩帽现浇一体式现浇施工方法浇筑n9横排的所有4个桩芯桩帽；
81.步骤s8：通过支撑结构2范围内对应的起吊设备安装其对应范围内的n5-n6排架的预制横梁6、预制纵梁7及靠船构件，并对已安装预制横梁6、预制纵梁7处的节点9进行现浇；
82.步骤s9：通过伸臂梁的后方悬臂上设置的起吊设备吊装n1-n2排架预制面板8并安装，待预制面板8架放完成后，便可同步开展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；
83.步骤s10：重复上述步骤七至九，直至完成高桩码头上部结构部品化施工。
84.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。