方案独塔双索面斜拉航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案

方案独塔双索面斜拉航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案XX海湾大桥第六合同段土建工程XX航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案XX集团国际建设股份有限公司XX海湾大桥六合同项目经理部二○○九年五月目录1.工程概况...................................................................11.1设计概况..............................................................11.2自然条件..............................................................31.2.1气象...............................................................31.2.2水文...............................................................41.2.3水深...............................................................51.2.4工程地质........................................................52.资源配置...................................................................62.1人力资源配置......................................................62.2主要施工设备配置..............................................62.3主要测量仪器配置..............................................83.施工计划安排...........................................................84.支架施工技术方案...................................................94.1钢箱梁大节段划分..............................................94.2钢箱梁安装支架设计........................................104.2.1钢箱梁安装支架结构设计..........................104.3.2钢箱梁安装支架验算..................................134.3.3临时钢管桩承载力试验..............................134.4钢箱梁安装支架施工........................................174.4.1临时钢管桩插打和横向联系施工..............1714.4.2支架上部结构安装......................................194.4.3其它设施设置..............................................205.钢箱梁安装支架施工测量.....................................205.1控制点布置........................................................205.2临时桩定位和试验桩观测................................206.钢箱梁安装支架施工质量保证措施.....................217.钢箱梁安装支架施工安全保证措施.....................227.1施工过程潜在风险评价....................................227.2施工过程安全控制............................................237.2.1钢箱梁安装支架施工安全控制..................237.2.2海上人员交通安全控制..............................242XX海湾大桥第六合同段航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案工程概况1.1设计概况航道桥（里程桩号K22+190～K22+430）为独塔双索面斜拉桥，斜拉索采用扇型稀索布置，主梁采用扁平式钢箱梁结构，其设计图如下图1-1所示：1200024000120008075.000青岛黄岛6040°°81°06195.5.2446622022.通航净空：85×15米622.500设计最高通航水位3.04通航净空：85×15米02.5002.500-20-40-60-69.500-80.500-74.500高程(米)232号墩233号墩234号墩图1-1-1XX 航道桥桥型布置图12000052501000100015007505003×375035005001000100050015006厘米环氧沥青铺装2％000060061100051033纵隔板纵隔板05111600720016004800104004800

全桥中心线图1-1-21/2主梁标准横断面1700050050035003×37505007506厘米环氧沥青铺装78..038690710422333纵隔板纵隔板31..3610330111600720016003300104003300图1-1-31/2索塔处主梁横断面单幅钢箱梁重量合计：2869.6t，17个梁段；全桥钢箱梁重量合计5739.2t，共34个梁段。钢箱梁各标准梁段划分示意图如图1-1-4所示：21200002400001200002000030000300004000040000300003000020000500110001500015000150001500015000150001500070001500015000150001500015000150001500011000500青岛 黄岛1300 130024000050097500180008000180009750050000013000000721005045003800080042110001500015000150001500015000150001500070001500015000150001500015000150001500011000239000ABCBCBCDEDCBCBCBA140.585167.206160.111167.206160.111167.206160.111164.16282.816164.162160.111167.206160.111167.206160.111167.206140.585图1-1-4 钢箱梁各标准梁段划分示意图1.2自然条件 气象工程区域一年四季均有灾害性天气发生，主要灾害性天气有大风、冰雹、干旱、台风、寒潮、霜冻、浓雾和高温、暴雨、倒春寒等。对大桥施工影响的主要是大风和大雾。各影响因素出现超标的天数初步根据基础资料确定如表1-1所示：影响作业天数统计一览表表1-13影响因素影响天数大风（≥8级）57大雾（能见度<1000m）30～50暴雨（≥50mm）3严寒（≤00C）15波浪（H1/10<0.8m或T影响很少<6s） 水文胶州湾属规则半日潮类型，两次高潮的高度基本一致，但低潮位有日不等现象，两次低潮的高度略有差异。潮汐周期约为12小时25分，涨潮时间相对较短，落潮时间相对较长，两者相差1小时10分钟左右，如表1-2所示：XX潮汐特征值一览表表1-2潮汐特征值红岛（1月备注资料统计）平均海平面(m）0.19参考值来自最高高潮位）2.69XX港长期验(m最低低潮位(m）-2.26潮站近30年平均高潮位(m）1.72统计资料以平均低潮位(m）-1.37及2003年94平均潮差(m）3.10月7日～10月最大潮差）4.688日XX站一个(m月同步观测资料分析结果。 水深桥位处平均海床面标高在-5.0m左右，适合大型船舶驻位作业。工程地质桥位地貌类型主要为堆积地貌：山前堆积区、滨海堆积区、山前冲积平原区。桥位区揭露为前第四纪中生界白垩系地层，桥位处揭露地层主要特征如下：上层：软土层；全新世滨、浅海相沉积，主要为青灰色淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、粉砂、细砂；XX航道桥位主要为淤泥及淤泥质土，厚度5.0～9.0m。中层：粘土层、砂层；晚更新世冲～洪积成因，主要岩性为灰黄色亚粘土和中、粗砂、砾砂；厚度1.60～15.70m，底板标高-8.25～-35.30m。下层：岩层；XX航道桥桥位内沉积岩的主要岩性为泥岩、泥质砂岩、角砾岩，局部夹玄武岩。5资源配置2.1人力资源配置⑴、作业层人员配置按照总体施工部署设1个施工作业队来进行XX航道桥钢箱梁安装支架施工，该施工作业队将在项目经理部的统一协调和资源配置下施工。不包括船务作业人员，该作业队的人力资源配置如下表2-1所示：钢箱梁安装支架作业人员配置数量计划表表2-1管理吊装电焊辅助合计作业队工工人员支架施工作12258483业队⑵、现场管理人员配置现场技术员2人，测量人员4人，生产调度2人，安全员2人，物资管理人员1人。2.2主要施工设备配置根据该分项工程的特点及胶州湾海域中施工的实际情况,并结合工期的要求，对该工程施工设备6进行合理的配置，并进行有效的管理，确保本分项工程高效、安全地完成。拟投入钢箱梁安装支架施工的主要船机设备如下表2-2所示：拟投入钢箱梁安装支架施工的主要船机设备表表2-2编机械设备名型号单数用途号称位量1浮吊100t艘1临时桩施工2多功能作业50t艘1临时桩联驳船系施工3运输船800t艘3材料运输4起锚艇700HP艘1起锚抛锚5交通船250HP艘1人员交通6塔吊295t.m台1墩旁支架7汽车吊50t辆1后场吊装8平板运输车30t辆1后场运输9柴油发电机300kw台2海上电力供应10振桩锤200kw个1临时桩插打72.3主要测量仪器配置根据钢箱梁安装支架施工的需要，主要投入的仪器设备如表2-3所示：投入的主要测量仪器表2-3序设备规格型数量精度等级生产厂号名称号家1全站TCR12011台1″，徕卡仪R1001mm+2ppm2全站TC11021台2″,2mm+2徕卡仪ppm3水准NA22台0.7/KM徕卡仪施工计划安排按照项目施工总工期的要求，并结合钢箱梁安装支架施工的技术方案、资源的投入情况、海上现场的实际情况等因素综合考虑，施工计划安排如下表3-1所示：钢箱梁安装支架施工计划安排表3-18施工项目准备时间结束时间临时承载力试验2009-4-202009-4-30232～233＃墩左右幅2009-5-12009-6-15跨中支架233～234＃墩左右幅2009-5-152009-6-30跨中支架233＃墩左右幅墩旁2009-7-12009-7-15支架支架施工技术方案4.1钢箱梁大节段划分按照钢箱梁的结构设计、现场施工条件，以及浮吊的起吊能力，与设计院和制梁单位沟通后，确定了XX航道桥钢箱梁大节段划分如下图4-1所示，单幅桥共划分为4个大节段，左右幅合计8个大节段，最长67m（含Q-05、Q-06、Q-07、Q-08、QH-01五个标准梁段），其次为60m（含H-08、H-07、H-06、H-05四个标准梁段），最短56m（含Q-01、Q-02、Q-03、Q-04四个标准梁段），最重734.4t，最轻635.1t。9239001200 1500 375 1500 1025 1600 1500 375 1500 1725 1400 1500 375 1500 1225 1025 1500 375 1500 120011001500150015001500150015001500700150015001500150015001500150011005600(重635.1t)6700(重734.4t)6000(重651.6t)5600(重635.1t)分段线分段线分段线ABCBCBCDEDCBCBCBAQ-01Q-02Q-03Q-04Q-05Q-06Q-07Q-08QH-01H-08H-07H-06H-05H-04H-03H-02H-01140.585167.206160.111167.206160.111167.206160.111164.16282.816164.162160.111167.206160.111167.206160.111167.206140.585图4-1 钢箱梁大节段划分示意图4.2钢箱梁安装支架设计钢箱梁安装支架结构设计综合考虑钢箱梁的结构形式、节段长度和重量，海上安装现场的水文、地质条件，以及钢箱梁安装船机设备的配置等各种因素进行钢箱梁大节段安装支架的设计。安装支架按照钢箱梁布置分幅设计，采用钢管桩和型钢搭建，单幅桥钢箱梁支架包括跨中支架2个，墩旁支架1个。另外，直接利用航道桥两端过渡墩作为梁段的端支点，利用索塔横梁作为3#梁段在塔柱中心的支点，此三处支点的临时支座与永久支座错开布置。钢箱梁大节段安装支架结构设计如下图4-2所示。详细设计图纸见附件。10青岛 黄岛承台顶＋2.5m承台顶＋2.5m承台顶＋2.5m平均低潮位-1.37m海床面标高-5.0m232#233#234#K22+190K22+310K22+430钢箱梁安装支架立面图56006700600056008#6#07#5#27桥梁中心线05034#3#1#2#027232号墩234号墩钢箱梁安装支架平面图2%19.002.501/2墩旁支架侧面图1/2跨中支架侧面图图4-2 钢箱梁安装支架布置图11钢箱梁安装支架结构说明：⑴、临时桩基础钢箱梁安装支架基础采用直径 82cm，壁厚10mm的钢管桩。跨中水中支架桩底标高初步设定在-30m，入土深度约25m，支架搭设前进行桩的承载力试验，按照验算桩的承载力需求，确定振桩锤的停锤标准和临时桩入土深度的要求；墩旁支架的临时钢管桩直接支撑在索塔承台顶面，其根部与承台上的预埋件采用焊接连接。⑵、横向联系为确保支架的稳定性，在临时桩间设置直径32cm横向联系钢管，在两层平联钢管之间设置I20a型钢交叉斜撑。在墩旁支架处，为增强支架的抗倾覆性，在支架顶部与索塔横梁之间设置两道水平联系，采用H400×200型钢，与横梁上的预埋件进行焊接连接。⑶、扁担梁临时桩顶部的扁担梁采用3H600×200型钢，在桩顶设置牛腿以增大桩梁的接触面，同时将该型钢的下翼缘板与牛腿面板焊接连接，在支点处腹板两侧各设置2道竖向加劲板。⑷、承重梁承重梁采用 5H600×200型钢，搁置在扁担梁12之上，与扁担梁焊接在一起，在各支点处各型钢的腹板两侧设置加劲钢板。⑸、其它临时设施①、支架顶部操作平台在扁担梁上按照间距25cm铺设I20a型钢，并在其上铺设10mm厚钢板，以作为操作平台，整个操作平台四周设置高1.2m的钢管护栏。②、上下通道在钢箱梁安装支架的内部沿着横桥向设置转梯，作为人员上下的通道。钢箱梁安装支架验算详见《XX航道桥钢箱梁安装支架结构验算书》（附后）。4.3临时钢管桩承载力试验为确保跨中临时支架钢管桩承载力满足要求，在两个跨中支架分别插打三根临时桩进行临时桩的承载力试验，参考地质钻探资料来选取处于地层较软位置的临时桩进行承载力的试验，利用千斤顶反压的方式来考查临时钢管桩的受力情况，如下图4-3、4-4所示。试验桩插打时采用浮吊提吊200KW振桩锤开到最大激振力来进行插打，直至临时桩不再下沉为止。利用千斤顶对其进行逐级加载，在试验过13程中记录对应荷载下钢管桩的标高，结合地质资料和验算报告来综合分析钢管桩的承载力是否满足要求，以确定后续临时桩插打的停锤标准。90090 330 390 90反力梁4H600×2005千斤顶0001垫梁2H600×200反力桩 试验钢管桩 反力桩φ82 φ82 φ82图4-3 临时钢管桩承载力试验布置图图4-4临时钢管桩承载力试验现场实施根据对临时桩进行承载力试验，得出了试验数据，如表4-1、4-2所示。233～234＃墩临时桩在加载到171.4t时，下沉11mm，在卸载后重新测量14临时桩的标高时，临时桩上弹8mm；232～233＃墩临时桩在加载到158.7t时，下沉10mm，在卸载后重新测量临时桩的标高时，临时桩上弹8mm。结合钢箱梁安装时对支架的验算受力分析，得出钢管桩的承载力最大要求为105t（参见《XX航道桥钢箱梁安装支架结构验算书》，从两次的承载力试验结果可知，临时桩的承载力满足钢箱梁安装支架的受力要求。由此确定后续临时桩插打的停锤标准：用200KW振桩锤开到最大激振力时不再下沉为止。233～234＃墩跨中支架临时桩承载力试验数据表4-1千斤顶编号：09032，压力表编号：49154B序号千斤顶吨位压力表读数试验桩(KN)（MPa）标高（m）初始状001.230态14384.81.22925666.41.22838219.61.226494911.21.2265107612.81.225156120414.41.22471331161.2228145917.61.2209158719.21.22010171420.81.219卸载后10分钟测标高1.227232～233＃墩跨中支架临时桩承载力试验数据表4-2千斤顶编号：09032，压力表编号：49154B序号千斤顶吨位压力表读数试验桩(KN)（MPa）标高（m）初始状001.118态14384.81.11825666.41.114369381.11448219.61.113594911.21.1136107612.81.1127120414.41.11281331161.111169145917.61.11010158719.21.008卸载后10分钟测标高1.1164.4钢箱梁安装支架施工临时桩插打和横向联系施工⑴、跨中支架临时桩插打和横向联系施工临时桩采用100t浮吊提吊200kw电动振桩锤插打，采用常规测量对临时桩的平面位置和高程进行测量。由于支架的高度较大，钢管桩比较长，因此按照先插打钢管桩底节，如图4-5，钢管桩的平面位置偏差控制在10cm以内，垂直度控制在1/200，停锤控制标准：用200KW振桩锤开到最大激振力时不再下沉为止。底节钢管桩插打后的顶标高控制在＋2m以上，以便于进行接桩施工。17图4-5-1临时桩振沉图4-5-2临时桩群首节临时桩符合要求后，再利用浮吊将顶节临时桩吊装与已插打完毕的桩进行焊接接高，临时桩接长时，在接缝位置设置补强板，即在桩的外部一周设置6块连接钢板，连接钢板尺寸为 10cm(宽)×20cm(高)，如图4-6。连接板，1cm钢板01图4-6临时桩接长处加劲板设置18钢管桩施工完毕后，利用浮吊进行平联钢管和斜撑的焊接施工。施工时先用浮吊提吊吊篮，操作人员置于篮内在平联位置处钢管桩的外侧焊接形成作业平台，然后再在作业平台上按照自下而上的顺序进行平联和斜撑的焊接。施工过程中应确保焊接质量，平联钢管与钢管桩连接处设置四块 δ1×1010cm的三角加劲钢板加强。同时，在施工过程中安排专职安全员进行过程安全监控。⑵、墩旁支架临时桩和横向联系施工墩旁支架钢管桩直接支撑在索塔承台的顶面，利用塔吊立桩后将钢管桩根部与承台上的预埋件进行焊接连接，并采用型钢对其进行临时牵固。各钢管桩支立完毕，按照跨中支架施工的方式利用塔吊完成平联钢管和斜撑的施工。支架上部结构安装跨中支架采用浮吊作为起吊设备，墩旁支架采用塔吊作为起吊设备进行支架上部结构的安装。上部结构各构件在后场基地下料并完成加工后运输到海上现场，由吊机按照由下而上的顺序逐层安装，并在过程中对各层构件的接触面均采取焊接连接，以确保支架上部结构的整体稳定性19其它设施设置人员上下通道、操作平台、护栏和安全网等安全设施、靠船设施、警示标志、警示灯等在支架施工的过程中适时设置。钢箱梁安装支架施工测量5.1控制点布置⑴、平面控制在航道桥两侧的非通航孔桥墩顶上加密两个平面控制点，如下图5-1所示，加密方法采用GPS静态观测，加密等级按B级控制网要求进行控制。右幅桥 轴 线控制点1 控制点2 左幅235#墩 234#墩 233#墩 232#墩 231#墩图5-1平面控制点平面示意图⑵、高程控制点在塔柱横梁上和两个过渡墩顶加密高程控制点，加密方法以三角高程测量和常规水准悬挂钢尺相结合，测量精度等级须达到三等水准要求。5.2临时桩定位和试验桩观测临时钢管桩定位在主墩承台加密控制点，根据施工组织设计图计算出各临时钢管桩的坐标，用全站仪观测导向架中心控制钢管桩平面位置，钢管桩20的平面位置偏差控制在 10cm以内。试验桩高程沉降观测：在试验桩和两根支撑桩壁上粘钢尺，试验前，在主墩承台上架设NA2水准仪，读取一个初始数据，试验时，根据千斤顶的加载数据进行数据观测。临时钢管桩振好后，测量准确放出扁担梁安装标高，对安装完成的承重梁标高进行检查复核。钢箱梁安装支架施工质量保证措施⑴、使用的支架搭设材料需进行认真检查，严格筛选，对于变形的不得投入使用，对于锈蚀较严重的材料，必要时可选择型号稍大的材料进行替代；⑵、临时桩插打前量测具体长度，振桩锤开启后逐渐增大功率，确保临时桩入土深度，确保临时桩基的承载力满足要求；⑶、临时桩振到位后，测量人员要对桩顶标高进行复测，对于没有达到设计要求标高的临时桩进行再次振沉；⑷、临时桩插打完毕后及时复测桩的垂直度，确保垂直度满足设计要求的1/200；⑸、临时桩的平面位置由测量组按照设计图纸进行严格定位，要求临时桩的平面偏差在10cm以内，否则需拔除临时桩重新施工；21⑹、牛腿加工时各劲板处的焊接质量进行严格控制，确保焊缝质量满足要求；⑺、严格控制平联、临时桩的对接焊接质量，对接不严密时加设劲板或补强板补焊，临时桩接长位置必须焊接4块连接钢板；⑻、对接位置的锈迹必须利用钢刷刷除，确保对接焊缝本身的强度；⑼、支架施工过程中严禁船舶靠泊，严禁船舶停靠或撞击，临时桩受到碰撞后将无法满足垂直度的要求；⑽、定期检查支架各构件的定位、固定设置的焊接情况，并作及时的维护和加固；⑾、指定现场专职技术员负责支架的搭设质量的检查，尤其是对支架的焊接质量的检查。钢箱梁安装支架施工安全保证措施7.1施工过程潜在风险评价钢箱梁安装支架施工在海上进行，项目对施工过程存在的危险因素进行了详细评价和论证，结合项目资源配置情况、技术能力状况等多方面分析研究，确定出（如果不采取措施）可能会造成严重事故的危险源，然后根据评价结果确定控制方案。危险源分析如表7-1所示：22危险源分析表表7-1序号危险源活动产品及服务可能造成的后果1高处坠落夜间施工照明不良、支架中部及顶部施工人员伤亡2起重伤害支架材料及构件的吊装财产损失/人员伤亡3物体打击风、支架构件安装、拆除财产损失/人员伤亡4淹溺船舶翻沉、失足落水、探摸水下障碍物、应急抢险财产损失/人员伤亡5触电现场发电、配电作业、临电线路、金属焊接、机电财产损失/人员伤亡设备、机械切割、手持电动工具、雷击、静电6火灾气割、乙炔库房、电线短路财产损失/人员伤亡7坍塌船舶撞击、台风袭击财产损失/人员伤亡8化学/物理性爆炸化学危险品储存