[发明专利]一种附壁式框筒水下施工装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在役期混凝土结构立面进行水下施工的技术领域，是一种附着在役期结构砼立面的框筒式水下施工装置。 

背景技术

水下施工一般分为直接进行水下作业和实现水下干地施工两大类，目前公知的实现水下干地施工的方案众多，但没有在役期结构混凝土立面进行附壁式施工、形体尺寸较大、且结构中部需形成筒形空腔的施工装置及技术。其技术难题在于采取附着于役期砼结构立面进行水下施工时，当施工空间大时需克服的浮力大，水下施工装置的结构安全及施工安全难以得到保证。 

发明内容

本发明为解决公知水下干地施工技术中存在的技术问题，研究一种附着于役期结构混凝土表面、在浮力作用下确保结构稳定与安全、且结构中部需形成筒形空腔的水下施工装置，框筒装置内部布置支撑件并浇筑结构砼，实现了水下围护、模板、改善砼内部受力的“三合一”。

本发明的目的是这样实现的：

一种附壁式框筒水下施工装置，它包括附着于役期结构混凝土侧表面的六面体框式钢结构，六面体框式钢结构的顶部和一侧面敞开，此敞开侧面紧贴役期结构混凝土侧表面，六面体框式钢结构的底面和其它三侧面用钢板封闭，六面体框式钢结构内部从底面至顶端设有开口的筒形空腔，筒形空腔内设有随水位上下升降的浮式系泊装置，六面体框式钢结构内部设有支撑件，六面体框式钢结构内位于筒形空腔外充填有混凝土，六面体框式钢结构与役期结构混凝土侧表面设有固定螺栓和锚杆，固定螺栓用于抵抗整个施工装置上浮力，锚杆用于使整个施工装置与役期结构混凝土成为受力整体；六面体框式钢结构与役期结构混凝土接触面布置止水带，用于防止抽水时外部水源进入施工装置内部。

上述的六面体框式钢结构的顶部和侧面还设有固形构件，用于增强结构的安全和稳定性。

上述的支撑件在六面体框式钢结构内部横竖交叉设置。

本发明取得了以下的技术效果：

本发明通过数值计算进行结构设计，以满足浮力作用下的结构安全以及运行精度要求，实现了水下围护、模板、改善砼内部受力的“三合一”。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明的俯视图。

具体实施方式

如图1所示一种附壁式框筒水下施工装置，它包括附着于役期结构混凝土侧表面的六面体框式钢结构1，六面体框式钢结构的顶部和一侧面2敞开，此敞开侧面紧贴役期结构混凝土侧表面，六面体框式钢结构的底面和其它三侧面用钢板封闭，六面体框式钢结构内部从底面至顶端设有开口的筒形空腔3，筒形空腔内设有随水位上下升降的浮式系泊装置，六面体框式钢结构内部设有支撑件4，六面体框式钢结构内位于筒形空腔外充填有混凝土，六面体框式钢结构与役期结构混凝土侧表面设有固定螺栓和锚杆，固定螺栓用于抵抗整个施工装置上浮力，锚杆用于使整个施工装置与役期结构混凝土成为受力整体；六面体框式钢结构与役期结构混凝土接触面布置止水带，用于防止抽水时外部水源进入施工装置内部。所述的六面体框式钢结构的顶部和侧面还设有固形构件5，用于增强结构的安全和稳定性。所述的支撑件在六面体框式钢结构内部横竖交叉设置。

下面结合葛洲坝船闸浮式检修门浮式系泊装置实例，为本发明做进一步的详细描述，但发明的实施范围、方式并不仅限于此。

受三峡水利枢纽下泄流量调节的影响，葛洲坝水利枢纽上游水位将在63 m～66.5 m之间变化，小时涨率达1 m，需采取能随水位变化一起升降的浮式系泊装置方能保证浮式检修门的系泊安全，选择的系泊地点位于葛洲坝2号船闸上游导航墙外侧，浮式系船柱与葛洲坝船闸及三峡船闸闸室内系船柱一致。为满足结构受力及布置要求，需在导航墙侧墙增设长方体结构、长方体内部预留浮式系船柱导槽（即本发明所称框筒式结构），本实例将框筒作为模板使用、内部浇筑砼，同时将框筒结构杆件作为砼结构受力件、结构与砼附着面布置锚杆，以满足运行期间的使用要求。

具体设计要求如下：1、根据水位变幅及浮式系船柱尺寸确定结构尺寸：六面体框式钢结构1.8 m×3 m×8 m（宽度×厚度×高度），内部预留直径1.2 m的圆柱空腔，结构高程为59.5 m～67.5 m。2、根据不同的荷载组合及受力特点进行六面体框式钢结构的结构尺寸设计。3、根据结构允许受力和允许变形（包括局部变形、特别是导轨等有特殊要求构件的变形）两个控制指标，选取最不利的荷载组合，通过数值计算进行框筒结构优化设计。4、根据施工荷载组合进行固定框体的螺栓设计，根据运行期间荷载进行框体内部锚杆设计。5、校核框筒结构砼含钢量、结构整体稳定及局部稳定复核。