专利名称：水工工程中构件安装施工的辅助装置及其使用方法
技术领域：
本发明涉及在港口码头工程施工中，或者在海洋石油勘探工程施工中，或者在取水、排水、隧道工程施工中的各种大型水工构件运输安装技术的改进，具体讲是一种水工工程中构件安装施工的辅助装置及其使用方法，其属于水工工程施工技术领域。
背景技术：
现有技术中，传统的水工工程施工的各种大型构件的安装，都是使用吊机，或吊船进行吊运安装的。传统的水工构件安装是用“吊”的办法，将构件吊起，再用卷扬机等机械沉放安装。如码头方块、沉箱的安装，大桥的梁、板的安装，桥墩方块、沉箱的安装，取、排水大型涵管的安装，船体分段的吊安等都离不开大型吊机和吊船，然而。传统的水工工程施工的船机成本过高。例如某电厂的取水管重450吨，用传统方法是在码头前沿予制，使用500吨的起重船停靠码头前沿，将涵管吊起，再装载到1000吨以上平板驳船上，分别使用拖轮将500吨的起重船和平板驳船运到安装地点；然后再用500吨起重船，从平板驳船上将该涵管吊起，再沉放到水底，进行水下潜水安装；安装结束后，再由拖轮分别将起重船和平板驳船拖回码头，进行下一根涵管的运输安装。这其中单就使用的船机投资要达1亿元以上的人民币，具核算每安装一根上述涵管的施工费用要达20万元以上的人民币。而且传统的水工工程施工技术落后，操作烦琐，在大型构件悬空吊运过程中经常发生构件到位准确度差，还经常发生人员伤害。因此大型吊机和吊船吊安大型水工构件的施工既不经济，也不安全。
发明内容
本发明的目的就是要克服传统的水工工程施工的上述弊端，提供一种水工工程中构件安装施工的辅助装置及其使用方法。该装置要利用水的自然浮力，借浮力将构件浮起来，替代或部分替代吊机和吊船的机械动力，再控制自然浮力的大小，达到沉放安装的目的；即用小型吊机和吊船替代大型吊机和吊船进行构件安装，节省吊机和吊船的费用，以实现大幅度降低构件安装工程中的船机成本，大幅度减少构件安装工程施工费用的投入。
本发明的目的是由以下技术方案实现的，研制了一种水工工程中构件安装施工的辅助装置。该辅助装置设置在构件体周围的水面上或水面下，或者内置于构件体内部腔体中的水面下，其包括至少一个以上的助浮机构，连接诸该助浮机构之间的、或该助浮机构与构件体之间的定位连接件。所述的辅助装置通过充气或放气完成该构件体的安装施工；或者通过吊装连接件挂吊在吊机或吊船的挂钩上，从而辅助该吊机或吊船完成该构件体的吊浮安装施工。
所述的构件体，其包括用于港口码头工程施工中的或者用于海洋石油勘探工程施工中的方块，块体，沉箱，盖板，梁板，桥墩预制件，桥梁预制件，工字钢、槽钢构件，钢架，钢桁架，船体，工程施工特殊需要的异型构件；用于取水、或排水、或隧道工程中的钢铁制管道或涵管，钢塑复合管道或涵管，钢筋混凝土预制管道或涵管。
所述的助浮机构，其包括气囊，气球，玻璃水瓢，充气轮胎，轮胎，密封仓，木船体，橡皮充气艇，木、塑料体或钢制密封箱。
所述的气囊，气球，充气轮胎或橡皮充气艇，其都是设有可控气压的充、放气设备的。
所述的定位连接件，其包括与助浮机构外形匹配的钢网，与助浮机构外形匹配的钢网架，与助浮机构外形匹配的钢罩，与助浮机构外形匹配的柔性网兜，与助浮机构外形匹配的柔性网罩，吊拉绳索，吊拉网索，棕麻缆绳，尼龙缆绳，钢丝绳索，带弹簧的防脱挂钩，插销，提篮式螺栓，U形连接卸扣螺栓，法兰盘及其连接螺栓，予埋在构件体上的吊环，予埋在构件体上的吊鼻或予埋在构件体上的马腿。
一种所述水工工程中构件安装施工的辅助装置的使用方法，所述的使用方法实施过程如下(1)将如气囊的助浮机构填塞到构件体的内部腔体中；(2)通过定位连接件将其它的助浮机构挂于该构件体的上部，和/或将其它的助浮机构捆绑在该构件体的外侧周围；(3)再将(1)步和(2)步的助浮机构进行充气，使之在水中产生浮力；(4)利用(3)步充气的助浮机构浮力，将该构件体浮起在水面上或水面下，使用拖船将该构件体及其助浮机构拖运到指定地点；或者用驳船、浮船坞、半潜驳、全潜驳将该构件体及其助浮机构拖运到指定地点，对助浮机构充气后沉放；(5)在安装地点，再将充气的助浮机构放气，以减少该助浮机构的浮力，使构件体沉入水中进行安装；(6)或者调整该助浮机构在水中的充气压力，使该构件体在水中的重量少于所用小型起重船的起重吨位；其中充放气是以压力表显示的压力来控制该助浮机构内的压力的，用该小型起重船起吊该构件体，进行水下安装该构件体；(7)该构件体安装结束后，将该助浮机构放尽气，将该助浮机构连同定位连接件从该构件体上拆卸下来，或从该构件体内抽出该助浮机构；(8)再将拆卸/抽出的该助浮机构另行充气，使之浮出水面，并拖回原地；再进行下一轮构件体的安装施工。
本发明的优点在于由于该辅助装置包括至少一个以上的助浮机构，连接诸该助浮机构之间的、或该助浮机构与构件体之间的定位连接件。该辅助装置又是设置在构件体周围的水面上或水面下，或者内置于构件体内部腔体中的水面下，这样该装置是利用了水对该助浮机构的自然浮力，借助水的浮力将大型构件体浮在水面上或水面下，替代或部分替代吊机和吊船的机械动力，再控制助浮机构的充放气而产生自然浮力的大小，达到沉放安装的目的；当然，所述的辅助装置还通过吊装连接件挂吊在吊机或吊船的挂钩上，从而辅助该小型吊机或吊船完成该构件体的吊浮安装施工。即用小型吊机和吊船替代大型吊机和吊船进行大型构件的安装。本发明所述的辅助装置是用“浮”的办法，将构件浮起，再充放气进行沉放安装。其中“浮”的办法是直接利用水的自然浮力；而传统“吊”的办法，是利用安装在大型船舶上的机械传动；其成本比价是非常明显的。所述水工工程中构件安装施工的辅助装置的使用方法，其实施过程的(1)——(8)步操作简单，使用安全，实现了用小型吊机和吊船替代大型吊机和吊船进行构件安装，节省吊机和吊船的费用，以实现大幅度降低构件安装工程中的船机成本，大幅度减少构件安装工程施工费用的投入的效果。有施工工程实例证明某电厂有取水涵管28根，使用内置于构件体内部腔体中的助浮机构气囊，每根涵管安装施工费用仅1万元，比传统的水工构件安装施工费用节省19万元；按此计算，共节省571万元。某电厂取水头盖板重80吨共4块，用悬挂助浮机构的气囊来起浮安装，完全用气囊代替起重船进行安装施工，短时间就取得安装成功，其经济效益极其明显。
图1为助浮机构的上下串联气囊安装块体构件体的施工示意图。
图2为助浮机构的充气轮胎式气囊安装沉箱构件体的施工示意图。
图2为助浮机构的内置式气囊安装钢筋混凝土预制涵管构件体的施工示意图。
图4为与助浮机构外形匹配的钢网结构示意图。
图5为与助浮机构外形匹配的钢网架结构示意图。
具体实施例方式
参见图1-5制成的一种水工工程中构件安装施工的辅助装置。所述的辅助装置包括至少一个以上的助浮机构的气囊1，连接诸该助浮机构的气囊1之间的、或该助浮机构的气囊1与构件体2或3、4之间的定位连接件8。该辅助装置通过吊装连接件13挂吊在吊机或吊船(图中未画出)的挂钩14上，从而辅助该吊机或吊船完成构件体2或3、4或5的吊浮安装施工；如图1和图2所示，该辅助装置的上下串联气囊1和气球1′或左右串联气囊1通过定位连接件8的吊拉网索12设置在块状体2或沉箱5的构件体周围的水面上或水面下；或者如图3所示，将助浮机构的充气轮胎7设置在涵管3构件体的外壁上，将助浮机构的气囊1″内置于涵管3构件体的内部腔体4中的水面下。
所述的构件体2或3、4或5，其还包括用于港口码头工程施工中的或者用于海洋石油勘探工程施工中的方块，块状体2，沉箱5，盖板，梁板，桥墩预制件，桥梁预制件(图中未画出)，工字钢、槽钢构件，钢架，钢桁架，船体，工程施工特殊需要的异型构件(图中未画出)；用于取水、或排水、或隧道工程中的钢铁制管道或涵管3，钢塑复合管道或涵管3，钢筋混凝土预制管道或涵管3。
所述的助浮机构，其包括气囊1或6，气球，玻璃水瓢，充气轮胎7，轮胎，密封仓(图中未画出)，木船体(图中未画出)，橡皮充气艇(图中未画出)，木、塑料体或钢制密封箱(图中未画出)。
所述的气囊1或6，气球1′，充气轮胎7或橡皮充气艇(图中未画出)，其都是设有可控气压的充、放气设备的(图中未画出)。
所述的定位连接件8，其包括与助浮机构外形匹配的钢网9，与助浮机构外形匹配的钢网架10，与助浮机构外形匹配的钢罩11，与助浮机构外形匹配的柔性网兜，与助浮机构外形匹配的柔性网罩，吊拉绳索，吊拉网索12，缆绳15，尼龙缆绳，钢丝绳索，带弹簧的防脱挂钩(图中未画出)，插销，提篮式螺栓(图中未画出)，U形连接卸扣螺栓(图中未画出)，法兰盘及其连接螺栓(图中未画出)，予埋在构件体上的吊环，予埋在构件体上的吊鼻或予埋在构件体上的马腿(图中未画出)。
本辅助装置在水工工程中安装施工涵管3构件体的具体实施过程如下先将气囊6填塞到涵管3构件体的内部，将气囊1挂于涵管3构件体的上部和将助浮机构的充气轮胎7捆绑在涵管3构件体的外侧；再将气囊1和6及充气轮胎7充气，使之产生浮力，利用充气的气囊1和6及充气轮胎7的浮力，来代替大型起重船的吊力，将涵管3构件体浮起并进行拖运。当拖运到目的地后，再将气囊1和6及充气轮胎7放气，以减少气囊1和6及充气轮胎7的浮力，进而将涵管3构件体沉放于水中指定位置。其中，气囊1和6及充气轮胎7的充放气是以压力表(图中未画出)来控制该气囊1和6及充气轮胎7内部压力的。
在该涵管3构件体拖运到目的地后，将该涵管3构件体进行沉放于水中指定位置时，要控制气囊1的水平位置。即在安装地点，提前锚泊一条或两条定位船，由于该涵管3构件体挂于气囊1的下部，气囊1浮出水面，在气囊1上系四根缆绳15，分别由四个方向与定位船上的锚机(图中未画出)相连，利用锚机“搅”与“放”四个方向的该缆绳15，以达到控制气囊1水平位置的目的。
本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改，添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。
权利要求
1.一种水工工程中构件安装施工的辅助装置，其特征在于该辅助装置设置在构件体周围的水面上或水面下，或者内置于构件体内部腔体中的水面下，其包括至少一个以上的助浮机构，连接诸该助浮机构之间的、或该助浮机构与构件体之间的定位连接件。所述的辅助装置通过充气或放气完成该构件体的安装施工；或者通过吊装连接件挂吊在吊机或吊船的挂钩上，从而辅助该吊机或吊船完成该构件体的吊浮安装施工。
2.根据权利要求1所述水工工程中构件安装施工的辅助装置，其特征在于所述的构件体，其包括用于港口码头工程施工中的或者用于海洋石油勘探工程施工中的方块，块体，沉箱，盖板，梁板，桥墩预制件，桥梁预制件，工字钢、槽钢构件，钢架，钢桁架，船体，工程施工特殊需要的异型构件；用于取水、或排水、或隧道工程中的钢铁制管道或涵管，钢塑复合管道或涵管，钢筋混凝土预制管道或涵管。
3.根据权利要求1所述水工工程中构件安装施工的辅助装置，其特征在于所述的助浮机构，其包括气囊，气球，玻璃水瓢，充气轮胎，轮胎，密封仓，木船体，橡皮充气艇，木、塑料体或钢制密封箱。
4.根据权利要求3所述水工工程中构件安装施工的辅助装置，其特征在于所述的气囊，气球，充气轮胎或橡皮充气艇，其都是设有可控气压的充、放气设备的。
5.根据权利要求1所述水工工程中构件安装施工的辅助装置，其特征在于所述的定位连接件，其包括与助浮机构外形匹配的钢网，与助浮机构外形匹配的钢网架，与助浮机构外形匹配的钢罩，与助浮机构外形匹配的柔性网兜，与助浮机构外形匹配的柔性网罩，吊拉绳索，吊拉网索，棕麻缆绳，尼龙缆绳，钢丝绳索，带弹簧的防脱挂钩，插销，提篮式螺栓，U形连接卸扣螺栓，法兰盘及其连接螺栓，予埋在构件体上的吊环，予埋在构件体上的吊鼻或予埋在构件体上的马腿。
6.一种如权利要求1所述水工工程中构件安装施工的辅助装置的使用方法，其特征在于所述的使用方法实施过程如下(1)将如气囊的助浮机构填塞到构件体的内部腔体中；(2)通过定位连接件将其它的助浮机构挂于该构件体的上部，和/或将其它的助浮机构捆绑在该构件体的外侧周围；(3)再将(1)步和(2)步的助浮机构进行充气，使之在水中产生浮力；(4)利用(3)步充气的助浮机构浮力，将该构件体浮起在水面上或水面下，使用拖船将该构件体及其助浮机构拖运到指定地点；或者用驳船、浮船坞、半潜驳、全潜驳将该构件体及其助浮机构拖运到指定地点，对助浮机构充气后沉放；(5)在安装地点，再将充气的助浮机构放气，以减少该助浮机构的浮力，使构件体沉入水中进行安装；(6)或者调整该助浮机构在水中的充气压力，使该构件体在水中的重量少于所用小型起重船的起重吨位；其中充放气是以压力表显示的压力来控制该助浮机构内的压力的，用该小型起重船起吊该构件体，进行水下安装该构件体；(7)该构件体安装结束后，将该助浮机构放尽气，将该助浮机构连同定位连接件从该构件体上拆卸下来，或从该构件体内抽出该助浮机构；(8)再将拆卸/抽出的该助浮机构另行充气，使之浮出水面，并拖回原地；再进行下一轮构件体的安装施工。
全文摘要
本发明公开了水工工程中构件安装施工的辅助装置及其使用方法。所述的辅助装置设置在构件体周围的水面上或水面下，或者内置于构件体内部腔体中的水面下，其包括一个以上的助浮机构，连接该助浮机构与构件体之间的定位连接件。所述的助浮机构包括气囊，气球，玻璃水瓢，充气轮胎，轮胎，密封仓，木船体，橡皮充气艇，木、塑料体或钢制密封箱。其中气囊，气球，充气轮胎或橡皮充气艇都是设有可控气压的充、放气设备的。该辅助装置的使用方法，其实施过程操作简单，使用安全，实现用小型吊机和吊船替代大型吊机和吊船进行施工，节省施工安装费用，实现降低了安装工程的船机成本，减少了构件安装施工的费用，能够缩短施工时间，其经济效益极其明显。
文档编号E02C1/00GK1932160SQ20061015965
公开日2007年3月21日 申请日期2006年9月29日 优先权日2005年11月27日
发明者苗德政 申请人:苗德政