FWY-宕石大桥钢套箱制造、拼装、起吊、运输、下沉施工工艺.doc

宕石大桥钢套箱制造、拼装、起吊、运输、下沉施工工艺一、 钢套箱结构情况南主墩承台钢套箱由二个甲套箱、一个乙套箱组成。A、 甲套箱平面尺寸：10.420.8m，四角圆半径R=2.6m；顶面标高：+2m，底面标高：-29.0m，甲套箱总高：31.0m，其中：设计分七节第一节高2.5m重27.42t；第二节高4.0m重58.36t；第三节高5.2m重67.48t；第四节高4.3m重4.81t ；第五节高6.0m重0.42t ；第六节高6.5t重78.98t；第七节高2.5t重27.89t；滑槽重72t ；杆件螺栓约重39.0t甲套箱钢料总重：426.55t刃脚灌水泥砂浆15.6m336.0t甲套箱总重量462.55tB、 乙套箱：平面尺寸：10.410.02m顶面标高：+2m，底面标高：-14m，总高度：16m其中：设计分四节第四节高2.5m重10.45t；第三高6.5m重28.37t；第二节高4m重14.52t；第一节高3m重15.61t ；杆件螺栓12308套重6.15t乙套箱钢料总重量75.1t脚灌水泥砂浆5.4m3重12.4t乙套箱总重量87.5t钢套箱运输及下沉正遇季风季节，根据出厂及吊装机械设备的能力，为确保安全，套箱分节如下：甲套箱出厂分底节、中节和顶节：底节为设计图中的第一节、第二节和第三节，其高11.7m；中节为设计图中的第四节和第五节，其高10.3m；顶节为第六节和第七节，其高9.0m，分节高度如图1所示。甲箱吊装重量各为：底节239.0t，中节106.0t，顶节124.0t。乙箱出厂全高为16米，吊装重量为87.5t。为确保工期，出厂和吊装租用300吨升阳号吊船，600吨铁驳运输。二、 钢套箱制造、拼装、起吊、运输吊装、下沉工序流程图三、 钢套箱的制造与拼装南主墩钢套箱按修改后的设计图制造，详见图9130一04（套箱）一103的目录表。平面：分甲箱、乙箱和甲箱三个单元。甲箱：10.420.8m，四角圆弧半径R=2.6m；乙箱：10.410.2m。立面：分两节出厂：甲箱乙箱底节出厂高度：h1=11.7mh1=16.00m中节出厂高度：h2=10.3m（无）底节出厂高度：h2=9.00m（无）总高度：H=31.0mH=16.00m 注明：底节出厂指设计图中的甲箱第一节、第二节和第三节。中节出厂指设计图中的甲箱第四节和第五节。顶节出厂指设计图中的甲箱第六节和第七节。乙箱按全高出厂。制造出厂顺序： 下游甲箱底节、中节、顶节； 上游甲箱底节、中节、顶节； 乙箱全部。下沉措施设施的厂内制安1、 按“三处宕指的通知和图纸”于底节设水平竖向射风通风管路，底节的两层风管路在水平龙骨内应以水泥砂浆埋设。2、 按“三处宕指的图纸”制安下沉导向结构。3、 按“三处宕指的图纸”制安底节、中节出厂吊点。4、 第一节的水泥砂浆在厂内灌注。5、 甲和乙箱连接件按设计图制造。材料：1、 本钢套箱的原材料全部符合国标及设计要求，手工焊时焊条用结422焊条。2、 施工中由于各种原因须变更材料规格型号时，须经设计单位同意。3、 联结形式按设计图要求，分别采用焊接和普通栓接。4、 变形的杆件材料，必须校正后方可采用。制造总体要求：1、 严格按设计图纸和要求制造；2、 侧面板焊缝要焊透，不漏水；3、 节点板连接焊缝要按图纸要求焊牢焊透，无裂纹；4、 内支撑杆件、规格要按设计要求配齐，不得错、乱、漏，不得以小代大；5、 杆件连接螺栓按设计要求配齐，钉孔偏差1mm，且不得烧孔；6、 制造误差：平面长和宽5mm；平面对角线6mm；侧面板平整度5mm/1m；节段高度20mm；节段倾斜度1%H水平、竖向加劲肋间距10mm；内支撑桁架水平、竖向中心距20mm；桁架节点间距5mm；四、 钢套箱起吊、运输出厂吊装：采用“升阳号”300t吊船，各箱平面重心距岸边缘10m以内。在厂内设相应锚地、锚柱。运输：采用大桥32#拖轮及600t(3312m)铁驳分别运送。拖运期间，由汕头港监清理航道 船只并实施封航。1、 具体操作步骤 对钢套箱吊点、吊具导向结构、风管路进行一次全面检查、验收，并在现场办理有关出厂检验签证手续。 在600t铁驳上按设计要求进行压重布置，铺放垫木并抄平，拉紧锚栓绳。吊点的布置：根据本套箱的施工措施，甲套箱底节四个吊点不变，每个吊点的起重量为70t，中节的四个吊点设值在原设的第五节桁架顶部，因底节和中节拼接完成后才能落入河床，所以该吊起重量为底节和中节的共重，即345.0t。 拆除套箱内、外支撑、工作脚手架。 300t吊船、拖轮及600t铁驳在汕头船厂的下海码头就位。 安装甲套箱底节的吊点、吊具等起吊设备。300t吊船抛锚定位，其吊钩对中后慢慢收紧起重钢丝绳试吊起吊，不得斜拉。起吊时要有专人负责每个吊点的监控。 起吊套箱放置于600t铁驳上，为了防止套箱在运输过程中发生倾覆，按设计布置图并拉缆。铁驳底面应平整，套箱的短方向中心线应基本位于铁驳的短方向中心线位置。 在套箱的外侧四个角及长方向的中间共设置6根缆风绳，然后松钩。 套箱装船后停留的时间不得太长，要避免大风。 将套箱运至南主墩平台旁边。套箱及300t吊船运输时，由汕头港监警戒船开道、护航，并由汕拖03拖轮在前主拖，大桥32#轮在右舷扶舵、控制方向。 到位后应立即吊装入水。在主墩处要设置15t锚桩备用。 2、钢套箱运输稳定计算见表一。 3、注意事项 套箱在运输过程中，应严格控制拖轮的速度，随时观察周围的船只，以防止意外事故发生。 运输前应与气象部门取得联系，遇大雨天或5级以上大风应停止工作。 拖运过程中，严禁驳船搁浅、碰撞、打旋、放漂。 五、钢套箱下沉 1.下沉前的准备工作 首先拆除主墩的桩基施工平台，根据实际需要搭设临时施工平台。测量检查原平台桩平面位置，若影响套箱下沉，则须拔除或处理。 35t吊船就位，准备好吸泥、抓泥及射水、补水设备。铺设好压风管路。 整平河床，使河床面标高达到-8m，潜水清理河床物件，若有型钢及钢板则必须清除。 2、地质构造及套箱下沉过程中的侧面阻力计算： 南主墩基础地质覆盖层主要是淤泥层和沙层，在套箱下沉之前，套箱周围处的泥土面标高为-8m。现甲套箱下沉至-29.0m，套箱入土深度为21m；一个甲套箱的外侧表面周长57.94m，摩阻面积1216.74m2。乙套箱下沉至-14m，入土深度为6m，外侧表面积为124.8m2。当套箱下沉时，套箱内抓泥，仅套箱外侧表面受土摩阻力，如该基础处的砂层及淤泥层的平均摩阻力设定为6KN/ m2，那么甲套箱的侧面摩阻力为F=7300.44KN，乙套箱的侧面摩阻力为748.8KN。甲箱乙箱自重4625KN875KN摩阻力7300.44KN748.8KN沉降系数0.6341.171、 乙套箱沉降系数均小于1.3的规范要求，因此要采取特殊措施强制下沉。钢套箱采取不排水下沉，在下沉过程中采用吸泥、射水等办法来清除箱内砂石，减 少阻力，此外需要采用空气幕、压重。压重的办法有两种：一是正面加载法，二是反顶加载法。基于钢套箱下沉比较深，下沉过程中平面位置及竖向倾斜难以控制的原因，以四个角桩作为套箱下沉的定位及导向桩，并分别在四个角桩处的套箱支架上设四个双层导向架，使得套箱能沿定位桩准确下沉。每层导向架的高度为2.5m，分别设置在第二节和第三节，具体布置详见“宕石一061”图。通过对钢套箱侧摩阻力的估算，仅靠钢套箱自身的自重及压重很难克服土的摩阻力使之顺利下沉。为了减少套箱下沉过程中的侧面阻力，在采取套箱内取土、射水、吸泥及压重的同时，还需设置压风管路，并在下沉前进行通风测试，管路漏风处应及时补焊。射风管路的布置详见图“宕石一064”。3、 甲套箱下沉套箱下沉前对各桩的实际位置及倾斜进行准确统计，以调整套箱导向结构尺寸。导向木控制尺寸按施工规范偏差调整。载箱铁驳在主墩旁定位，300t吊船吊转套箱并绞锚到桩群中心定位，调整套箱方向，对准各桩位置，徐徐下降，使得套箱导向沿钢护筒下滑入水。若有偏位，即刻调整套箱。底节钢套箱下沉入水并溜梢锁定，然后建立活动工作平台，准备中节与底节对接。底节与中节精确对位，并在套箱壁的外侧进行点焊。如局部对接困难，则采用千斤顶进行调整。测量人员必须参与套箱接高工作，使用水平仪控制两截套箱的顺直度。点焊后则全面施焊，并在底节和中节对接处外壳焊200mm4mm57.96m加强钣。施焊过程中严格控制板面变形。施焊完成后进行一次全面检查，并进行油泌试验，不合格的焊缝重新补焊。拆除工作平台，解除锁定系统，慢慢溜放下沉。在套箱刃脚接触河床后，应测量套箱外河床的冲刷情况，决定是否抛沙包加以防护。首先通过自重下沉至钢套箱处于稳定并不能下沉为止。安装吸泥设备，在井壁内对称均匀地吸泥，并随时观测套箱的倾斜情况。因桁架平面空间较小，吸泥须用150mm无风头直管式吸泥机。在吸泥过程中，应向套箱内补足水。任何时候套箱内水位都要高于套箱外水位，以防止翻砂。首先采用在箱内对称吸泥、射水下沉。如下沉比较困难，则首先采取压重措施，即在内支架顶面对称加三个浮箱并灌满水，压重120T。图2。通过压重、射风、射水、吸泥使套箱均匀下沉，当刃脚标高达到-19m时，即停止下沉设备，准备接高顶节，接高要求同上。顶节仅施反顶：在套箱的竖板上设置8个反顶点，每个点的压力为80t。具体布置见图“宕石一066”。以四个角桩做锚桩，在桩顶布置锚杆、桁架支承梁、150t千斤顶及顶梁。八台顶同步加压使套箱逐步下沉。同时箱内吸泥使套箱下沉到达设计标高。见图3。4、 乙套箱下沉两个甲套箱均下沉到位后，开始下沉乙套箱。用300t吊船起吊乙套箱，沿甲套箱的滑槽慢慢准确平衡地下沉至河床面。首先采用吸泥下沉燕辅以高压射水。如下沉比较困难，可在四个主节点处加重60t使套臬下沉至设计标高。安装甲乙套箱接缝处的堵漏挡板。挡板结构图详见“宕石一067”图。在挡板内吸泥、灌注水下混凝土堵水。5、 钢套箱下沉注意事项钢套箱在下沉过程中发生不正常倾斜时，应探明原因。如刃脚遇有孤石、树干、铁件等，应派潜水工下水挖除、切割，排除障碍后方可下沉。钢套箱在射风下沉过程中，压风机应具有设计要求的压风和风量。喷气孔的最大风压不得小于3kg/cm2。为稳定风压，在压风机与送气管之间应设置至少2个风包。整个下沉过程中，应先在套箱内吸泥取土，接近刃脚后，开始压气下沉。压气时间应根据套箱下沉的情况确定。停止压气时应缓慢减压，不得将高压空气突然停止，防止造成瞬间负压，使喷气孔内吸入泥沙而被堵塞。及时完成套箱下沉监测、纠偏，并做好工程日志、下沉记录及有关检验手续。6、 钢套箱下沉后的允许误差： 底面高程：200mm 顶、底面瑟设计平面高差：100mm 倾斜 H/50 扭转 2五、 施工机械（见附表2）六、 施工安全注意事项1、 钢套箱在制造中，施工平台、支垫、支撑应搭牢靠；2、 起吊钢套箱之前应对吊耳、吊具进行认真检查，合格后方可起吊；3、 在水中对接的施工平台应稳固牢靠；4、 在内、外井壁进行调整和电焊的工作人员必须带安全带和安全帽；5、 第一节套箱下水和第二节套箱对接，均应选在天气比较好、风力不大的情况下进行；6、 钢套箱起吊下水后应在上、下游设置防护措施，防止过往船只碰撞。附表1 南主墩钢套箱浮运稳定性计算公式单位甲箱底节甲箱中节甲箱顶节乙 箱高度hm11.710.39.016重量W1t239.0106.0124.087.4船重W2t189189189189压重W3t100100100100总重W1=W1+W2+W3t528395413376.4吃水H0=W/BHt1.331.001.040.95h=wihi/wm4.412.832.853.24重心高度a=h-h0m3.081.831.812.29惯矩I=BH3/12m4359374752359374752359374752359374752定倾半径=I/Vm68.069.090.9812.087.0111.5195.4812.62（-）0m64.985.9289.1510.285.29.793.1910.33套箱受风面积A=hBm2121.68243.96107.1221093.6187.2166.4166.4风 力HW=W0AkN60.84121.6853.5610546.893.683.283.2船体风力H0kN8.2222.6110.228.19.9627.3910.528.88风力合计H= HW+H0kN69.06144.2963.7613356.76120.9993.7112.88力 矩HLikN-m444.25892.69373.38738295.06595.2818.34830.84tgM/V（-）0.00130.028960.00110.020.00840