40t浮式钻孔船应用.doc

淳安县城中湖南路2#桥40t浮式钻孔船在深水大倾斜裸岩施工中的应用提 要：浙江省淳安县千岛湖镇南路2#桥所在水域流速较小，洪水与枯水水位相差约10m，深水区42-45米。湖床覆盖层较薄约1-2m（1#墩为人工弃渣约10m），局部地区岩层裸露且倾斜较大。在上述地质条件下施工主要需要解决的问题：1、安全稳定得作业平台2、需要有大型的水上起吊设备满足钢护筒的下放。如采用插打支撑桩搭建固定平台的方式进行施工，支撑桩桩基稳定性较差，投入较大（包括浮体、钢管桩、浮吊、打桩机、型钢或军用梁及其它辅助材料），大部分材料难以倒用。浮式平台是利用水的浮力作为平台支承反力来承受竖向施工荷载的一种刚性浮体作业平台。由于深水施工，需起吊的钢管重量大，千岛湖库区内无可以租用的大型浮吊，故需拼装有足够承载力及刚度的庞大浮体来支承相应的施工荷载，本桥浮式平台选择中60浮箱组合体作为刚性浮体，两组浮体通过40t门吊及钻孔平台连为整体，解决钢护筒、钢管安装，混凝土起吊等作业，提供水上施工作业面。平台通过设置水下锚固点或地锚来承受水平荷载及因水平或竖向荷载引起的平台倾斜。钻孔作业时平台与钢护筒完全脱离，钢护筒之间通过水下连结系相互连为刚性整体，解决了钢护筒的自身稳定。而且浮式钻孔船，具有准备时间短，材料投入少，成本低，转移速度快，结构安全稳定等优点。一、淳安县城中湖南路2#桥钻孔桩施工的地质环境淳安县城中湖南路2#桥为58m+3108m+58m的5跨刚构结构，地处新安江水库库区，支叉众多，水位在洪水和枯水相差约10m，水深32-42m。湖床覆盖层较薄约为1-2m，局部岩层裸露而且岩层倾斜较大。见下表：二、钻孔平台施工方案的选择钻孔平台需要满足的条件：1、平台的安全稳定；2、有能满足起吊最重护筒重量的设备；3、经济效益和工期要求。根据以上条件比较固定钻孔平台和浮式钻孔船。固定平台的形成过程：插打支撑桩；支撑桩插打完毕后焊接连接系，使支撑桩形成板凳式固结；在设定标高焊接牛腿，铺设型钢或军用梁并连接；完善安全设施；平台形成后还需要有大型浮吊辅助施工。浮式钻孔船的形成过程：在岸上拼装浮箱和万能杆件；在水上将预拼装的浮箱连接成2组庞大的浮体，2组浮体之间用万能杆件连接系连接；在浮体上拼装起吊系统和钻孔平台；平台通过设置水下锚固点或地锚来承受水平荷载及因水平或竖向荷载引起的平台倾斜；钻孔作业时平台与钢护筒完全脱离，钢护筒之间通过水下连结系相互连为刚性整体，解决了钢护筒的自身稳定。根据2#桥钻孔桩施工施工的地质环境分析：采用固定平台，也需要一定数量的浮箱作为辅助平台；水深32-42m，需要加工大量钢护筒；在施工过程中还需要打桩锤和浮吊辅助作业；湖床覆盖层较薄而且岩层局部裸露，难以保证护筒埋深，桩基稳定性较差；平台形成后难以倒用，钻孔桩施工完毕后还需大量时间拆除。采用浮式钻孔船材料投入少，拼装时间短，钻孔施工完成后可迅速转移，并且可以循环利用，由于浮体庞大结构相对安全稳定。根据比较最后确定利用浮式钻孔船进行钻孔施工。三、40t浮式钻孔船的确定和设计3.1浮式钻孔船设计条件淳安县城中湖南路2#桥4个桥墩钻孔桩的主要数据：墩号水面标高(m)湖床标高(m)护筒长度(Kg)护筒重量(Kg)钢管重量(Kg)1#10481.622.426502.6388222#10459.844.252295.3640873#10472.131.937742.5468334#10486.217.821060.119719注：水面标高以常水位最高水位计算；湖床标高以每个桥墩最低标高计算。护筒长度未计算水面至插打前护筒口的距离，约为7m。此节护筒重量为5521.4Kg。根据以上数据可确定每个钻孔船需要起吊的最大重量分别为：38882Kg、64087 Kg、46833Kg、19719Kg。1墩、4墩横桥向、顺桥向中心距均为5.2m，钢护筒直径均为3.0m。由此1#墩和4#墩可设置40t浮式钻孔船，相比大吨位的钻孔船既可以节省浮箱又可满足施工。32 结构介绍浮式钻孔船是利用水的浮力作为平台支承反力来承受竖向施工荷载的一种刚性浮体作业平台。浮体拼装后有足够承载力及刚度来支承相应的施工荷载。本桥在1#、4#墩钻孔施工中所用的浮式平台是以浮箱组合体作为刚性浮体，两组浮体通过40t门吊及钻孔平台连为整体，解决钢护筒、钢管安装，混凝土起吊等作业，提供水上施工作业面。40t浮式钻孔船由浮体、钻孔平台、门式吊机、锚碇设备四部分组成。浮体由两条浮船共计24只新制浮箱组成，每个新制浮箱长8m，宽3m，高2m。每条浮船由12只浮箱拼装而成，宽9m，长32m，两条浮船净距13m。钻孔平台长25m，宽13m，高4m，由N型万能杆件与部分新制件拼装而成，总重62.969T。门式吊机构架设计为双悬臂结构，由N型万能杆件拼装而成，立柱高18m，共8个。上横梁双悬臂8m，高2m，中间节高4m，大梁总长46m。大梁设走道梁限位器，50T天车等吊装设施。浮式门吊两内立柱内侧允许吊重40t，在两内柱内侧以外至悬臂端止轮器位置允许吊重10t。新制浮箱单重8t，门吊与钻孔平台计N型万能杆件230T，构架底分配梁及舱面布置等25.6t，新制件2.7T，50T天车1台，5T霍尔铁锚或15T钢筋砼锚12只，43锚链600m，28钢丝绳4400m。浮体舱面布置在千岛湖镇明珠码头附近一临时码头利用25t汽车吊机完成，构架拼装由栈桥吊机及一台20T浮吊配合完成。主要工程数量表序号规格及名称单位数量备注150T天车台12832m浮箱只243拖轮艘2150HP4N型万能杆件t2305新制钢结构t55含舱面布置、新制杆件、分配梁等65t霍尔铁锚只12可用15t砼锚代替743锚链m600828钢丝绳m4400四、40t浮式钻孔船拼装4.1浮体拼装与锚固定位4.1.1.新制浮箱运到工地后由专人进行检验，检验内容包括结构尺寸、损坏程度、水密性和气密性。水密性和气密性要求即在浮箱内充水后再加100KPa的气压不得漏水。在浮箱内压入100KPa的压缩空气后，20分钟内的压力降不得大于10KPa。浮箱检验合格后才可使用。浮箱的矫正、修补、加固与拼装工作参照设计通知单要求，对浮箱间连接形式、焊缝要求等符合设计要求。经检查合格后，方可投入使用。4.1.2.两条浮船每条各12只浮箱，现场由1台25T汽车吊机与1艘施工船协助拼装，浮箱用岸上地龙临时锚固。在岸上摆放钢轨和枕木利用汽车吊机分别完成两部分浮体的拼装，完成一组2排6个浮箱的纵向和横向连接后顺钢轨将第一排三个浮箱往湖侧推，然后在钢轨和枕木上拼接另外三个浮箱，依此完成全部12只浮箱的下湖。浮体舱面布置需要测量放线，将单个浮船的舱面布置好，对应完成另一只浮船的舱面布置，布置时要求分配梁顶标高统一、对应，然后将两条浮船临时固结在一起，然后由拖轮牵引运至5#台侧栈桥码头。4.1.3.在珍珠半岛侧埋设地龙，将浮体拖至码头附近。收紧倒链并用钢丝绳及卡环打保险。4.1.4.利用钢丝绳与2台10T倒链将两船临时连在一起，倒链设于浮船内侧端头。4.1.5.利用栈桥两侧岸上卷扬机将两船分开并锚固，同时调整两船间倒链使两艘浮船船头间距符合设计要求。4.2 40t门式构架与钻孔平台拼装4.2.1.拼装单元的划分依据吊重曲线将门式构架划分成26个单元，钻孔平台划分为13个拼装单元。门架拼装单元划分如下：下横梁6吊，立柱8吊，上横梁10吊，联结梁2吊，共计26吊。钻孔平台拼装单元划分如下：平台构架可根据需要划分成9个单元进行拼装。单元体安装过程中必须满足码头吊机和浮式吊机吊重要求，吊装作业严重按吊重曲线和相关其中起重作业要求，严禁超载安装等违章作业。4.2.2.构架的拼装：安装构架底分配梁，拼装门吊构架、平台构架及天车大梁等结构，再安装天车走道梁、限位器及天车，最后安装滑车组穿钢丝绳等。五、40t浮式钻孔船的固定 浮式钻孔平台利用水下抛锚或地锚通过锚绳进行固定。平台共设12锚，其中8个主锚4个边锚。由于1#墩和4#墩靠近山体，在山体侧将水下锚改为地锚。见下图：抛锚定位采用全站仪测量定位，根据设计锚位在岸边选定测量基点，施工时，可先用小船测量，小船船尾距锚位2m左右，抛锚船即可对准小船尾部抛锚。抛锚并临时固定锚绳与过锚船上。用拖轮浮运40t浮式平台至墩位处，将过锚船上各个锚绳按编号顺序逐个过至浮式平台对应的带缆桩上，并用卷扬分别将主锚、边锚分别对称收紧，使之达到设计的锚碇力。微调锚绳，对平台进行精确定位。六、钻孔平台在钻孔桩施工中的应用 6.1倾斜湖床的处理由于1#墩、4#墩湖床的覆盖层薄，局部岩层裸露且倾斜较大。如果直接下放护筒，护筒要向顺坡方向倾斜。倾斜后护筒的重力就会产生一个水平分力，如果水平分力过大就会造成平台移位。这样护筒的垂直度和孔位中心都难已保证。为防止上述情形发生，在平台固定完毕后先用2台冲击钻机对湖床进行冲砸，冲砸要慢锤轻砸。依据进尺情况尽可能将坡度放小，这样护筒刃脚和湖床接触面就越大，护筒刃脚着床面越大相对稳定性就越好。6.2护筒下放及插打1、由于湖床岩层倾斜，护筒插打时在打桩锤作用下护筒刃脚有弹性形变，护筒刃脚在形变时会对护筒周围的接触岩层形成挤压力，压力的大小取决于护筒刃脚于岩层接触面积的大小以及岩层的强度。在倾斜岩面顺坡方向接触面明显要小，所以在护筒挤压的作用下岩层会对护筒一个反力，这个反力的合力方向是顺坡的水平方向，在力的作用下结合锚绳有一定的伸缩性，护筒会产生位移。根据以上分析我们对护筒中心设置10cm预偏。同时在山体上增设了2个地锚。2、在平台4个空挡处安装护筒导向框，对4个护筒导向框进行测量，保证上下层导向框垂直，平面偏差在5mm范围内。3、护筒下放要对角对称安装下放，护筒下放后在插打前，门吊要先居中然后对平台进行测量检查并对平台进行调整。插打钢护筒时使桁车在40t门架上基本居中，禁止走至悬臂端或在悬臂端起吊作业，避免了因浮体倾斜而引起钢护筒平面移位及倾斜。在插打过程中需要对护筒进行观测如发现有偏移倾斜应立即停止插打并通过收紧对应锚绳的方式对护筒进行校正。4、浮式平台主要是靠锚绳的锚固力来控制其稳定性。在吊装大吨位东西时要尽量控制桁车的行走使其摆福不能过大；风力超过5级后要停止作业，大风过后要对平台进行测量并调整；水位发生大幅度变化时在保证浮式平台位置符合要求的情况适当调整锚绳的松紧。七、结语浮式平台较设置支承桩的固定平台减少了很多工序，在浮体组装过程中大工作量可以陆地上完成