本发明涉及桥梁基础施工技术领域，尤其涉及一种钢护筒群水下定位装置及施工方法。
背景技术：
桥梁基础施工中，需要在钢护筒内钻孔形成灌注桩。对于海洋环境中的桥梁，例如桥址位于世界三大风口的平潭海峡公铁大桥，钢护筒插打完成后，受波浪的作用力较大，为避免钢桁梁在自由悬臂状况下的摆动，造成成孔过程中钢护筒不规则下沉或塌孔，必须在钢护筒上端钻孔平台桁架上设置限位将护筒夹持固定。
目前对于钢护筒采取的限位措施中，无论采取何种限位结构，均只设置在钢护筒高出水面的部分。由于钢护筒自重大、长度长，即使在水面上设置两层限位，两层限位在钢护筒长度方向上也几乎仅等同于一个铰，当施工海域风浪涌较大时，仍会产生晃动，影响桩基施工。
因此，针对以上不足，需要提供一种钢护筒群水下定位装置及施工方法。
技术实现要素：
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决钢护筒在施工海域风浪涌较大时会产生晃动的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种钢护筒群水下定位装置，包括支杆、套管和钢丝绳，支杆架设在钢护筒顶端，套管套接在钢护筒外，钢丝绳两端分别与支杆和套管相连，以使套管吊装在钢护筒上；相邻钢护筒上的套管之间固连有连接系，以使各个套管之间固连。
通过采用上述技术方案，利用套管和连接系形成水下限位，与传统水面以下限位一起可形成双层限位，并且利用钢丝绳限制套管的位置，无需水下焊接固定，不仅节省人力，还节省套管的固定成本，极大地提高钢护筒的定位效果。
作为对本发明的进一步说明，优选地，套管的下放深度为钢护筒群露出海床面以上的长度最短钢护筒的三分之一。
通过采用上述技术方案，配合水上的固定装置，以使钢护筒能得到最大限度的固定作用，使钢护筒在受到较大风浪时晃动距离也在允许的范围内。
作为对本发明的进一步说明，优选地，支杆两端分别固连有两块限位板，两块限位板分别插接在钢护筒内外端面上。
通过采用上述技术方案，使支杆位置可调节，以使支杆可朝向钢护筒的任意位置，以便适配不同安装位置的钢护筒，提高定位装置的适用性。
作为对本发明的进一步说明，优选地，支杆与限位板连接端固连有梯形的端板，端板宽度大的一侧与限位板固连，端板宽度小的一端与支杆固连。
通过采用上述技术方案，提高支杆和限位板的连接强度，使支杆可承受较重的套管，保证套管能稳定固定在钢护筒上。
作为对本发明的进一步说明，优选地，端板宽度大的一端伸出限位板外，端板伸出长度介于50mm～120mm。
通过采用上述技术方案，可减少支杆中部的弯矩，避免支杆受力变形而影响对套管位置的固定，保证支杆能长时间正常工作。
作为对本发明的进一步说明，优选地，外侧的限位板与突出的端板上固连有带有圆孔的吊耳，套管上也固连有吊耳，钢丝绳固连在吊耳上。
通过采用上述技术方案，便于固定钢丝绳，还可通过拉拽钢丝绳的方式调节钢丝绳位于两个吊耳之间的长度，一举两得。
作为对本发明的进一步说明，优选地，套管壁厚与钢护筒相同，套管内径比钢护筒的外径大20mm，套管长度选定在1～2m之间。
通过采用上述技术方案，当钢护筒受到风浪涌作用时，套管与钢护筒之间发生微小错动，此时套管与钢护筒表面卡紧，对钢护筒形成水下约束，防止其发生大幅摆动及变形。
作为对本发明的进一步说明，优选地，套管距上下端20～50cm位置的壁厚加厚至原壁厚的三分之二。
通过采用上述技术方案，以防止套管卷口变形，使套管能长时间正常工作。
本发明还提供一种钢护筒群水下定位装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
ⅰ.钢护筒插打完成后，在钢护筒上插接支杆，在套管的吊耳上套入钢丝绳，并将套管套在钢护筒上；
ⅱ.将钢丝绳一端套接在吊耳上，调整支杆的位置使吊耳和套管上的吊耳位于同一竖直面上，并使套管高程保持一致；
ⅲ.在相邻套管之间焊接连接系，焊接完成后将套管及连接系整体下放至海面以下。
通过采用上述技术方案，定位装置形成水下限位，与传统水面以下限位一起可形成双层限位；且利用套管与钢护筒之间产生的微小错动卡紧形成限位，且钢丝绳可进一步保证套管不下滑，使套管能长时间正常工作。
作为对本发明的进一步说明，优选地，在焊接连接系前，钢丝绳插入吊耳的圆孔内，并且拉动钢丝绳，以减少吊耳和套管上的吊耳之间的钢丝绳长度。
通过采用上述技术方案，以在焊接连接系时稳定固定套管的位置，使连接系能准确固定在套管的预定位置上。
(三)有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：
1、本发明可在水下形成一层限位，与水上传统限位结构形成双层限位，大大减小了钢护筒在风浪涌作用下的摆动和变形；
2、定位装置结构简单、便于制造，且效果好，利用钢护筒群和套管之间的不均匀微小错动即可使套管和钢护筒表面卡紧，钢丝绳可进一步保证整个装置不下滑，使整体的定位装置能够正常工作；
3、套管之间连接系可根据钢护筒群分布情况进行焊接，从而使结构形式多变，适用范围广。
附图说明
图1是本发明的水下定位状态图；
图2是本发明的支杆结构图；
图3是本发明的俯视图。
图中：1、支杆；11、端板；12、凸沿；13、限位板；14、吊耳；2、套管；3、钢丝绳；4、连接系；5、钢护筒。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
一种钢护筒群水下定位装置，结合图1、图3，包括支杆1、套管2和钢丝绳3，支杆1架设在钢护筒5顶端，套管2套接在钢护筒5外，钢丝绳3两端分别与支杆1和套管2相连，以使套管2吊装在钢护筒5上；相邻钢护筒5上的套管2之间固连有连接系4，连接系4为钢杆焊接形成的桁架，以使各个套管2之间固连。
结合图1、图2，支杆1为方形的钢杆，支杆1长度可根据所需钢护筒5的外径对长条钢杆直接进行切割，加工方便；支杆1两端分别通过焊接固连有两块限位板13，限位板13可为方形钢板或者弧形钢板，可根据场地的边角料进行选用加工，降低成本且便于加工；两块限位板13分别插接在钢护筒1内外端面上，能使支杆1可挂载在钢护筒5上；支杆1与限位板13连接端固连有梯形的端板11，端板11也为钢板，亦可通过对支杆1加工成型，也可额外焊接；端板11宽度大的一侧与限位板13固连，端板11宽度小的一端与支杆1固连；端板11宽度大的一端伸出限位板13外，端板11伸出长度介于50mm～120mm；外侧的限位板13与突出的端板11上固连有带有圆孔的吊耳14，套管上也固连有吊耳，钢丝绳3固连在两个吊耳之间。
结合图1、图2，设置带有限位板13的支杆1，使支杆1位置可调节，以使支杆1可朝向钢护筒5的任意位置，以便适配不同安装位置的钢护筒5，同时能保证两个吊耳位于同一竖直面上，保证钢丝绳3能竖直地限制套管2位置，不仅能保证支杆1和钢丝绳3稳定支撑套管2，还提高定位装置的适用性；设置端板11提高支杆1和限位板13的连接强度，使支杆1可承受较重的套管，保证套管2能稳定固定在钢护筒5上，且端板11伸出限位板13外可减少支杆1中部的弯矩，避免支杆1受力变形而影响对套管2位置的固定，保证支杆1能长时间正常工作便于固定钢丝绳3，还可通过拉拽钢丝绳3的方式调节钢丝绳3位于两个吊耳之间的长度，一举两得。
结合图1、图3，套管2为圆形钢管，套管2壁厚与钢护筒5相同，套管2内径比钢护筒5的外径大20mm，套管2长度选定在1～2m之间，当钢护筒5受到风浪涌作用时，套管2与钢护筒5之间有间隙可发生微小错动，此时套管2与钢护筒5表面卡紧，对钢护筒5形成水下约束，防止其发生大幅摆动及变形；套管2距上下端20～50cm位置的壁厚加厚至原壁厚的三分之二，以防止套管2卷口变形，使套管2能长时间正常工作；套管2的下放深度为钢护筒5群露出海床面以上的长度最短钢护筒5的三分之一，配合水上的固定装置，以使钢护筒5能得到最大限度的固定作用，使钢护筒5在受到较大风浪时晃动距离也在允许的范围内。
通过利用套管2和连接系4形成水下限位，与传统水面以下限位一起可形成双层限位，并且利用钢丝绳3限制套管2的位置，无需水下焊接固定，不仅节省人力，还节省套管2的固定成本，极大地提高钢护筒5的定位效果。
本发明还提供一种钢护筒群水下定位装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
ⅰ.钢护筒5插打完成后，在钢护筒5上插接支杆1，在套管2的吊耳套入钢丝绳3，并将套管2套在钢护筒5上；
ⅱ.将钢丝绳3一端套接在吊耳14上，调整支杆1的位置使吊耳14和套管2上的吊耳位于同一竖直面上，并使套管2高程保持一致；
ⅲ.在焊接连接系4前，钢丝绳3插入吊耳14的圆孔内，并且拉动钢丝绳3，以减少吊耳14和套管2上的吊耳之间的钢丝绳3长度，以在焊接连接系4时稳定固定套管2的位置，使连接系4能准确固定在套管2的预定位置上，随后在相邻套管2之间焊接连接系4，焊接完成后将套管2及连接系4整体下放至海面以下。
本发法不仅各种结构生产方式简单，且连接方式也简单，即使吊耳位置的焊接出现位置较大误差，还可通过旋动支杆1在钢护筒5的位置，即可保证吊耳之间位于同一竖直面上，容错率十分高，便于施工人员操作，无需过多的进行测量工作，节省人力，提高定位施工效率。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：包括支杆(1)、套管(2)和钢丝绳(3)，支杆(1)架设在钢护筒(5)顶端，套管(2)套接在钢护筒(5)外，钢丝绳(3)两端分别与支杆(1)和套管(2)相连，以使套管(2)吊装在钢护筒(5)上；相邻钢护筒(5)上的套管(2)之间固连有连接系(4)，以使各个套管(2)之间固连。
2.根据权利要求1所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：套管(2)的下放深度为钢护筒(5)群露出海床面以上的长度最短钢护筒(5)的三分之一。
3.根据权利要求1所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：支杆(1)两端分别固连有两块限位板(13)，两块限位板(13)分别插接在钢护筒(5)内外端面上。
4.根据权利要求3所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：支杆(1)与限位板(13)连接端固连有梯形的端板(11)，端板(11)宽度大的一侧与限位板(13)固连，端板(11)宽度小的一端与支杆(1)固连。
5.根据权利要求4所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：端板(11)宽度大的一端伸出限位板(13)外，端板(11)伸出长度介于50mm～120mm。
6.根据权利要求5所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：外侧的限位板(13)与突出的端板(11)上固连有带有圆孔的吊耳(14)，套管(2)上也固连有吊耳，钢丝绳(3)固连在吊耳(11)上。
7.根据权利要求1所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：套管(2)壁厚与钢护筒(5)相同，套管(2)内径比钢护筒(5)的外径大20mm，套管(2)长度选定在1～2m之间。
8.根据权利要求1所述的一种钢护筒群水下定位装置，其特征在于：套管(2)距上下端20～50cm位置的壁厚加厚至原壁厚的三分之二。
9.一种钢护筒群水下定位装置的施工方法，其特征在于：包括以下步骤，
ⅰ.钢护筒(5)插打完成后，在钢护筒(5)上插接支杆(1)，在套管(1)的吊耳上套入钢丝绳(3)，并将套管(2)套在钢护筒(5)上；
ⅱ.将钢丝绳(3)一端套接在吊耳(14)上，调整支杆(1)的位置使吊耳(14)和套管(1)上的吊耳位于同一竖直面上，并使套管(2)高程保持一致；
ⅲ.在相邻套管(2)之间焊接连接系(4)，焊接完成后将套管(2)及连接系(4)整体下放至海面以下。
10.根据权利要求9所述的一种钢护筒群水下定位装置的施工方法，其特征在于：在焊接连接系(4)前，钢丝绳(3)插入吊耳(14)的圆孔内，并且拉动钢丝绳(3)，以减少吊耳(14)和套管(1)上的吊耳之间的钢丝绳(3)长度。
技术总结