吊箱下水方案

PAGEPAGE18武汉市xx长江大桥4#钢吊箱制造钢吊箱下河方案南京xxxx工程有限公司二零零八年十月一、工程概况钢吊箱外形尺寸为56.7×34.95m，高16m，自重约2800t。吊箱壁厚2m，底主隔舱高4.5m，舱宽3m,底主隔舱在长度方向为3道连续舱壁，宽度方向有2道隔舱，高度也为4.5m高，舱宽3m。为加大下水时的浮力，防止下水过程中前端底隔舱进水，在下水端16m长度内纵向底隔舱加盖密封，底隔舱主要作用为在下水浮运过程中增加浮力、浇筑封底混凝土分块和起到增加底板纵向刚度作用。考虑到吊箱制作场及附近场地均为滩地，地基较差，无现成的下水滑道，以及结构本身的安全性，采用气囊支承、滚动前移整体纵向下水，即利用气囊托起吊箱，依靠钢吊箱自重分力下滑的方法使钢吊箱前行，至水边松掉后面控制拉缆加速下滑冲入水，整体自浮，最后用拖轮及锚碇控制钢吊箱。二、钢吊箱下水方案1.下河的工艺流程钢吊箱下河的主要工艺流程如图所示。钢吊箱下河工艺流程图吊箱移至水边、断锚绳、放滑入水吊箱移至水边、断锚绳、放滑入水拖轮绑定钢围堰放围堰下托板、收锚，气囊法回拉托板场地清理，进行下一步工作气囊位置、数量调整近江侧边坡气囊布置放松锚绳、吊箱起滑吊箱下气囊布置、充气拆除吊箱拼装支承点近江侧边坡调整地锚埋设吊箱底节拼装近江侧边坡换填、平整施工准备后拉缆控制下吊箱前行钢吊箱整体入水、自浮2、吊箱下水滑道布置2.1、吃水深度计算 底节钢吊箱全高16m，双壁及隔舱可提供浮力面积约为835㎡，下水自浮稳定后，此时吃水深度为3.35m左右，加上底龙骨高度，入水深度为4.0m左右。2.2、地形及河床断面情况原来的船厂的地面的坡度实际为1：25，根据下水公司的要求按下水公司提供的要求后更改为1：35，重新整理后的地基经找平、压实后满足设计要求。根据下水位置实测河床断面图和下水公司提供的下河坡道要求，在下水前需对河床进行清淤处理以达到下水要求。实测河床标高图钢吊箱下水走道断面图对于围堰前端的场地，由于江水的回落，围堰前端到江边的水口距离由原来的5m变为50m。江水回落后的地基跟原来的地基的地基承载力有较大的差别，需对裸露的地基需进行重新处理，若因为天气或时间等原因不能达到设计的承载力，现采用在水口以上20米范围内进行处理换填片石，上铺黄沙的方式进行加强。达到气囊滑道地基强度要求。现场地基实测图2.3、坡道计算钢吊箱总拼场至水中陡坎间的坡道距离约50m，根据气囊的承载特性及受力情况，要保证通过气囊的最大工作高度不小于0.3m，坡度调节必须分段进行，坡度由1：35逐渐调整为1：18，然后调整到1：10。3、吊箱下水附属设备的配备3.1、钢凳钢凳为围堰制造临时性结构，由型钢焊接而成的框架形结构，底面贴一钢板。钢凳的作用在于支撑钢吊箱以布置气囊和增加与地面的接触面积，保证地面在承压时不会因为地面的承载力太低而导致地面下沉。3.2、托板钢吊箱托板拟采用16mm厚钢板，托板在钢吊箱下滑过程中的作用是保证气囊工作平整及传力。为保证其工作性能须作如下处理：钢管包边：在气囊进出托板时，为不伤及气囊，不影响钢吊箱下滑，需将外露边用建筑钢管包边并点焊牢靠。托板包边如图所示。临时限位：托板在钢吊箱下滑时须与钢吊箱限位并固定，以避免钢吊箱与托板间出现相对滑动。水平限位采用在托板上焊接卡板的形式与底龙骨翼缘卡定，范围为托板两侧钢吊箱前半部40m，在钢吊箱入水自浮后后端托板因失去气囊的支承而下落，在自重作用下逐个拉掉卡板，最后脱落。此方式有效保证了钢吊箱在整体入水自浮后，实现托板的自动脱落。3.3、地锚及后拉缆为保证吊箱在滑道能够向前移动，并能控制吊箱下滑的速度和大致方向，需要在吊箱上设置前后拉缆，后面控制拉缆下滑速度的拉缆设计拉力为2x140t，大于吊箱自重的最大下滑分力（不考虑摩擦阻力）T=2800÷18=156t。当吊箱入水浮起后，吊箱下的16mm钢垫板需由地锚配卷扬机用气囊法拉起回收。后端控制拉缆的固定端设置地锚，地锚布置于拼装吊箱的大堤侧，与吊箱下的垫板中心相对应，共两个，距吊箱约20m，根据受力要求，每个地锚需提供约140t的锚固力，按长6.5m宽6.5m深3m尺寸布置，地锚结构为钢筋砼埋置式，顶与地面平齐，锚力通过外露的锚环传至锚体内。后端控制拉缆通过两台120t滑车组（15t卷扬机、七门走十四滑车组）与地牛相连，在钢吊箱底龙骨上设置牵引耳板，提供地牛牵引索的附着点，吊箱与托板之间应进行临时的限位连接。分别如下图布置。4、气囊布置及充气安装4.1、气囊的受力计算1.1φ1.2m气囊的单个承载技术参数H（m）0.20.30.40.50.60.7φ1.2m×155m气囊承承载力（t）16815113411810084注：表中H（m）值为气囊的工作高度，亦为箱体托板离地面的高度。1关于气囊用量的计算气囊的工作高度H取为0.5m，下水的整体重量G＝2800t，取气囊个数n=46，则：气囊的安全系数K为：K＝118n／G＝118×46／2800＝1.93＞K0＝1.2~1.4（常规情况）由此可见，气囊有1.9倍的富裕量，主要是考虑到箱体底部结构局部强度的不均衡，通过更多的气囊来分配箱体的重量，使局部的受力减小。由以上计算可知，选用46个气囊是安全可靠的。气囊按间距2.5m布置。2、吊箱下气囊布置、充气吊箱拼装完后，在吊箱下的支承点间布置气囊，在直线段及部分圆弧段按每2.5m间距布置一个气囊，对于与临时支点位置冲突的气囊，待临时支点拆除后布置，吊箱下两侧气囊对称布置。气囊在充气前，必须先布置好地锚及卷扬机等装置，将吊箱锚固牢靠，使其在被顶起后不向前滚动。气囊充气的顺序应尽量对称、分散，相邻的气囊分成两批次充气，当吊箱下的气囊充气至吊箱被抬起至0.8m高左右后，此时，吊箱脱离支承点约20cm，拆除钢垫板下的砼柱及钢结构支承点。一个吊箱下共有188个支承点。支承点需清理干净，并作地面平整，以不影响后序的气囊滚动。吊箱底部气囊布置如图所示。吊箱滑移下水气囊布置5、钢吊箱下水过程钢围堰制作拼装完成后，报检经有关部门检查合格并签证后，对围堰滑移范围内的场地进行清理，保证无杂物尤其是可能戳破气囊的尖锐物，挂好地锚钢丝绳后，开始围堰下水。5.1、起滑气囊下河的所有准备工作就绪，如图所示，具体下河日期要综合考虑当时的天气、风力及潮水位情况，应在风力较小、无雨水的天气下进行，并尽量选择高潮位时段。当气囊完全托起钢吊箱，下滑道清理完成后，慢慢放松后拉缆，必要时在前端不断补充气囊，直至前面气囊到达水边，如图所示。围堰下河气囊准备5.2、断缆、下滑入水钢吊箱控制下滑至水边线，后拉缆断缆，让钢吊箱自由加速下滑，利用其惯性入水并向江中滑行一段距离，使钢吊箱后端水深满足自浮吃水深度要求。围堰断缆下滑入水5.3、吊箱稳定钢吊箱整体入水后，会在惯性、风力、水流作用下继续漂浮，同时底板内进水，钢吊箱入水深度增大，达到稳定入水深度，为控制钢吊箱不至继续漂浮，待命的拖轮及时靠近并拴绑，控制钢吊箱使其稳定。5.4、托板回收托板一端预留起吊钢丝绳和浮漂，在托板沉到河床后将其与地锚及卷扬机相连，托至近岸后，利用气囊拖拉上岸。三、人员组织配备对参与吊箱滑移下水的人员进行技术交底并明确分工，职责明确。钢吊箱下河施工提前10~15天通知气囊作业队，以便做好准备工作。下水现场人员组织样表见表所示。钢吊箱滑移下水现场人员组织样表序号职责备注(人)1现场总指挥12现场负责人23专职安全员44压缩机操作人员员25卷扬机操作人员员46电工37钳工28气囊布放、钢凳凳抽取309围堰前端观察人人员3设备主要有：高压气囊50条，充气设备与之配套；15t卷扬机2台，120t滑轮组2对，20t单门滑车4台，Φ80主钢丝绳6根，卸扣配套，脱钩器150T两台。气囊下河的所有准备工作在钢吊箱拼装完成之前做完，具体下河日期同时考虑当时的天气、风力及水位情况。按预计，早晨7点开始吊箱内穿放气囊，6m3/min空压机充气时间一般7~8min/只，清理吊箱下支承点约3~4小时，自开始下滑至准备冲滑2小时，冲滑顺利25秒。四、应急预案本项目钢吊箱自重大，结构不同于船只，气囊法下河会存在许多不确定因素，现就可能出现的某些问题及应急措施计划如下：1、钢吊箱开始不滑移钢吊箱在1：35的拼装坡度若开始不能下滑，可通过调节气囊压力，来调整气囊的工作高度，从而改变钢吊箱的下倾坡度，必要时，则准备采用装载机或拖轮挂钢丝绳牵引，直至钢吊箱开始下滑。当钢吊箱被气囊抬起后清理支承墩时，应必须完全清理，不得有遗漏，地表之上的杂物等全部清退，专人检查，同时不能有尖锐物遗留，以免戳穿气囊。在边坡换填及平整时，亦应注意类似情况。2、钢吊箱下水速度过快，冲滑太远在钢吊箱下水前，设置柔性保险长缆绳，系结在水边准备的铁锚上，保险缆绳长度按照钢吊箱安全距离确定，蛇行盘在水边空地上，利用铁锚控制钢吊箱。并配备大马力拖轮附近待命。3、钢吊箱侧板漏水钢吊箱侧板密封焊接质量不合格，或者钢吊箱在移动、下水过程中结构局部受力过大，造成局部焊缝裂开，导致侧板进水，应备用水泵及时抽水，并补焊小隔舱或采用专用堵漏材料进行堵水。4、吊箱在下冲阶段搁浅搁浅的主要原因可能有江边地基松软，下滑阻力大，无法加速下滑入水，以及江边处的水深不够。应急措施按顺序如下：①当吊箱因气囊滚动不便而停止在江边时，可通过江中的拖轮向江中拖拉，同时左右摇晃方式，使吊箱入水并自浮。气囊作业队在处理类似问题时经常采用该方法。②若上述处理方法无效，则采用在吊箱前端注水，使后端翘起，减轻吊箱后端对边坡的压力，从而减小向江中下滑阻力的办法促使吊箱入水。③在江中抛2只霍尔锚，在吊箱前侧壁上开孔，吊箱内设绞锚设施，通过锚力将吊箱拉入江中。六、吊箱下水各各工况的具具体分析计计算刘总：以下数据据为二桥处处围堰下水水计算数据据：按围堰堰长度80米，自重2900吨，下水水坡度为1：14.3计算。我处处围堰结构构和二桥处处一致，长长度为566.7米，自重2800吨，高度度16米，下水坡坡度为1：18与1：10的过度区区。工况计计算分析请请刘总指点点吊箱箱体在下水水时必须尽尽量保持固固定的角度度，才能使使各气囊受受力均匀，避避免因局部部受力增大大而使气囊囊破坏。所所以箱体重重力矩必须须由浮力提提供等效力力矩，当吊吊箱自身浮浮力不足或或过大时，需需要采取措措施使用浮浮箱增加浮浮力或吊箱箱内灌水减减小浮力。根根据试计算算，在1：10的角度下下吊箱入水水，注明：计算中AA作用点指指变坡点H2的气囊的的受力点；；吃水深度度约为h－0.6；吊箱自自重荷载近近似按照长长度方向上上均布，且且忽略坡度度影响。下水工况一：工况一时各数据据分析如下下表：表一悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用点（mm）增加浮力F2（t）吊箱纵向弯矩((t-m))15.50.492692113.572.00-8716下水工况二：工况二时各数据据分析如下下表：表二悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用点（mm）增加浮力F2（t）吊箱纵向弯矩((t-m))22.50.98290.47.3122.1700-12345下水工况三：工况三时各数据据分析如下下表：表三悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用点（mm）增加浮力F2（t）吊箱纵向弯矩((t-m))29.51.47286.29.8333.867.6150-9655下水工况四：工况四时各数据据分析如下下表：表四悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用点（mm）增加浮力F2（t）吊箱纵向弯矩((t-m))36.51.96294.05.8651.365.3150-7669下水工况五：工况五时各数据据分析如下下表：表五悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用点（mm）增加浮力F2（t）吊箱纵向弯矩((t-m))43.52.45217.470.01074.762.9150-2104下水工况六：工况六时各数据据分析如下下表：表六悬出长度度（m）吃水h（m）A点气囊受力(tt)B点气囊受力(tt