攻克水下沉箱钢栈桥施工技术难关

攻克水下沉箱、钢栈桥施工技术难关

目录

一、课题简介二、小组概况三、选题理由四、现状调查五、活动目标及可行性分析六、原因分析七、确定主要原因八、制定对策九、对策实施十、效果检查十一、巩固措施及标准化十二、总结和下一步打算一、课题简介

武汉市作为中部崛起的中心城市，迅速开发和建设武汉新区，对于提升城市的整体功能和综合辐射能力，有着十分重要的作用。

我公司承建的XX南路道桥工程南起汉庆街，北至新民大街，是联系武汉老城区与武汉新区的一条交通主干道。工程全长1.552Km，其中，有522m长为跨越南太子湖的预应力钢筋砼连系梁桥。湖水深2～3m，需进行水上架桥施工。

为攻克水下沉箱、钢栈桥施工技术难关，使沉箱、钢栈桥的承受荷载和稳定性满足规范要求，我们展开QC小组活动，将水上桥梁施工水平迈上一个新的台阶。二、小组简介

课题名称

攻克水下沉箱、钢栈桥施工技术难关

小组类型

攻关型

小组名称

XXQC小组

活动日期

2005.2.16-2005.5.20

小组成员

9人

组长

杨孝成

注册编号

WSR-05-04人均TQC教育时间

13课时以上活动频次

2次/周，出勤率96%TQC教育时间

120课时以上

姓名

性别

文化程度

职称

组内分工

人员构成男

本科

工程师

总体负责

男

本科

高级工程师

方案策划

女大专

高级工程师

方案实施

男大专

工程师

方案实施

男

高中

高级技师

方案实施

女

高中

助理工程师试验监控

男大专

工程师

质量监控

男

中专

助理工程师测量监控

男

高中

技术员材料监控

制表人：XX时间；2005年2月16日本成果2006年分别获武汉市、湖北省及全国优秀成果奖小组活动计划序号

时间内容2005年2月16日—2月28日3月1日—3月31日4月1日—4月30日5月1日—5月20日1选题、现状调查2制定目标3原因分析4要因确认5制定对策6对策实施7效果检查与巩固

制表人：XX时间：2005年2月16日三、选题理由质量要求满足《公路桥涵设计规范》的稳定性、承载荷载能力安全功能的要求。在500m宽的湖面上，用水下沉箱作为基础和承重支架，架设一道钢栈桥，以满足工程桥梁主体结构施工需要。结构要求探索水下沉箱法，架设钢栈桥的施工工艺。工艺要求技术难点

沉箱钢栈桥的下承体为沉积淤泥层，湖底高程不一，施工影响因素多，技术难度大。

四、现状调查

由于本公司第一次施工跨度为552m长的水上预应力钢筋砼连续梁桥，无成熟经验可借鉴，施工前走访了大桥局、二航局和解放军舟桥部队等单位，采用口头询问和问卷调查等方式，收集水上钢栈桥施工经验资料。组织和邀请武汉市市政行业协会的桥梁专家、有实际水桥施工经验的专业技术人员、业主、设计和监理单位的代表召开专题讨论会，对收集到的46份调查表进行分析讨论，归纳出沉箱、钢栈桥六大难点问题需要解决。现状调查一现状调查二调查表序号

难点问题

频数

频率%累计频率%1沉箱水上吊装和水下定位

2043432钢栈桥的稳定性和承载能力

1635783钢栈桥的沉降和纵横向位移

49874钢栈桥的制作、安装和焊接

37945沉箱结构的制作

24986其它因素

12100合计46100制表人：时间：2005年2月17日

制表人：时间：2005年2月17日由图而知：沉箱水上吊装和水下定位，钢栈桥的稳定性和承载能力为A类因素。100010203040460102030405060807090累计率%频数值N43%78%87%94%98%A类因素1、220164321123456排列类别沉箱水上吊装和水下定位钢栈桥稳定性和承载能力；钢栈桥的沉降和纵横向位移钢栈桥的制作和焊接沉箱结构的制作其它因素根据调查表作出排列图，找出A类因素五、活动目标及可行性分析

确定目标沉箱、钢栈桥结构满足汽－20级重车300KN荷载要求。1、目标设定2、目标实现的可行性分析

不利因素1、湖水面宽且深，沉箱吊装、定位困难，且一次性投入钢构件数量多；2、水上架设沉箱、钢栈桥为我公司桥梁施工史上首次，无成熟经验，工艺借鉴。有利因素1、成立由公司技术部门和项目部有关人员参加的攻关小组。2、聘请桥梁专家作施工技术顾问。3、由桥梁专业施工队施工，操作人员素质高。4、项目部编制了水下《沉箱、钢栈桥》施工方案，施工工艺经业主组织桥梁专家审定后实施。5、公司出资购置用于沉箱、钢栈桥施工的大量钢构件，可满足施工需要。施工任务艰巨技术上可行能力有保证领导支持结论实现目标是可行的制表人：时间：2005年2月18日

六、原因分析

制图人：时间：2005年2月20日

根据排列图找出的两个A类因素，围绕沉箱水上吊装和水下定位、钢栈桥结构的稳定性和承载能力，用关联图进行分析，共找出11条末端因素。末端因素湖面风浪大定位困难湖底淤泥、土层结构变化大沉箱定位偏差大施工面不利于吊车施工工序工期安排紧中轴线、高程难控制沉箱水上吊装和水下定位湖水面吊装施工无通道焊接方法不规范未掌握水上焊接技术操作、管理人员第一次接触施工工艺不熟悉钢栈桥的稳定性和承载力湖水面底持力层承载力低钢栈桥承载力稳定性难控制缺乏水桥施工专业质检人员

焊接工序作业量大沉箱底基面持力层不均衡未掌握操作流程无完善的工艺流程和检验程序测量偏差大工序质量控制不严工艺方案交底不够

七、确定主要原因对关联图分析找出的11条末端因素，逐一进行要因分析和确认1、要因确认分析序号要因名称

要因确认内容

确认方法

负责人

要因确认结果

1湖水面施工吊装无施工便道

1、拟采用逐个沉箱下沉依次施工。2、即以每8m距沉箱为施工单元在每跨沉箱，钢栈桥架设后，吊车行至栈桥沉箱体上，再吊装前跨沉箱施工。3、用逐跨吊装向前移动法施工。4、此要因可以解决

调查分析现场验证

2未掌握水上焊接技术

1、组织焊工技术培训，掌握水上焊接施工要领。2、在岸边进行模拟试验，待成功后在水下实施。3、此要因可以解决

现场验证

3管理、操作人员第一次接触

1、组织有关人员到类似工程观摩学习。2、请桥梁专家和桥梁工程师结合本桥结构讲课。3、此要因可以解决。

分析调查

4钢栈桥承载力、稳定性难控制

1、对沉箱、钢栈桥进行设计和验算。2、拟写详细的水上沉箱钢栈桥施工方案。3、请专家对方案进行可行性认证。4、此要因要重点对待。

现场验证、检测

YESNONONO5中轴线、高程难控制

1、利用两岸控制点，用全站仪观测，并用前方交汇法校正中轴线。2、在定位好的沉箱上焊接调平支架解决。3、此要因可以解决。

现场验证测量

余运保杨小芳

6缺乏水桥施工专业质检人员

1、成立关键工序检查验收小组，指定由经验的质检人员，进行专项检查。2、强化质量“三检制”和工序验收制度3、此要因可以解决

分析讨论验证检测

7工期安排紧

1、为赶工期，在施工过程中，一味注重数量和速度时，质量则难以成优。2、调整各工序的施工工期，合理安排作业，进行交叉施工。3、此要因可以解决。

调查分析

8无完善的工艺流程和检验程序

1、工艺流程和检验程序是施工管理和质量控制的重点。2、项目部成员均未参加水桥的沉箱、钢栈桥施工。3、本工序是结构工序顺利实施的保证4、此要因要认真对待

分析讨论

9湖底淤泥、土层结构变化大

1、沉箱结构必须座落在一层均质的、有一定承载力的土层上。2、拟选用水下泥浆泵吹填法处理湖底土层。3、此要因可以解决现场验证

10船上定位困难

1、选择风平浪净的时间进行沉箱下沉定位。

2、采用岸上全站仪监控和船体监测同步进行。

3、本道工序是钢栈桥成功的重要环节，4、要因必须认真对待。

现场验收检测

11工艺方案交底不够

1、沉箱、钢栈桥结构施工的特殊性决定了施工工艺的特殊性。2、加强针对性技术交底。3、此要因要认真对待

现场验证

YESYESNONONONOYES制表人：时间：2005年2月23日八、制定对策

序号

要因

对策

目标

具体措施

地点时间

责任人1钢栈桥承载力、稳定性难控制

对沉箱、钢栈桥进行设计验算以获得可靠数据指导施工

钢栈桥的承载能力、稳定性满足规范要求

1、对沉箱、钢栈桥进行设计，计算和验算。2、拟写详细的水上沉箱、钢栈桥施工方案。3、聘请桥梁专家对方案进行审核。

施工现场2005.2.26-2005.3.22无完善的工艺流程和检验程序

加强学习相关施工技术规范，逐步建立完善的工艺流程和有效的检验程序。

建立沉箱、钢栈桥施工工艺流程和检验程序

1、学习公路桥涵有关施工技术规定。2、制定沉箱、钢栈桥施工的工艺流程。3、完善钢结构的检验程序和控制体系

施工现场

2005.3.2-2005.3.5

3工艺方案交底不够

根据沉箱、钢栈桥施工特点，编制针对性技术交底。

每一个施工操作人员都能按施工工艺要求

1、施工方案交底形成书面文件，传达到每一个施工人员手中。2、召开施工技术交底专题会议。

施工现场2005.3.3-2005.3.54水上沉箱施工、船上定位困难

利用岸上全站仪和船体测景双控措施。

沉箱水下定位满足设计要求。

1、二条定位船在沉箱施工横轴线位置，抛锚固位。并在沉箱四角位置打控制桩。

2、用四根绳索系在沉箱四只耳环上，稳定沉箱下沉不晃动。3、在岸边用全站仪配合船上定位测量，沉箱定位后，在沉箱四角，用角铁固定沉箱。

4、加载定位稳定后，焊接调平支架。

施工现场2005.3.6-2005.4.27

制表人：时间：2005年2月25日

对沉箱、钢栈桥进行设计验证，获取可靠数据，拟定方案，指导施工。1、沉箱、钢栈桥设计、计算和验算

钢栈桥采用沉箱作为基础及承重支架，沉箱上由工字梁相连，并铺设枕木形成通道。栈桥宽5.2m,每8米为一跨，每8跨为一联，联与联之间设伸缩缝。沉箱长6.5m，宽2.25m，高2.25m，采用6mm厚的钢板，支架的顶梁与底梁采用20cm型槽钢，立柱采用75mm的角钢对焊为“十字”型压杆，水平杆及斜撑采用3mm厚50mm角钢。沉箱上面为调平支架,结构与箱内骨架上铺5片40cm型工字梁网片,工字梁间距为1.0m。上面满铺16cm×24cm×260cm的枕木。沉箱、钢栈桥平面布置图九、对策实施实施一桥面枕木验算汽-20重车每个轮重120/2=60kN,每个车轮着地面积为0.6m×0.2m。Mmax=qcb/L×(d+cb/2L)式中：q=133.7c=0.6b=0.425d=0.125L=0.85代入Mmax=11.03kN·M（枕木自重产生弯矩忽略不计）W=0.162×0.24/6=1.024×10-3m3故σ=M/W=11.03×103/1.024×10-3×106=10.77MPa<12MPa（枕木顺纹允许弯应力）τmax=60×103/1.5×(0.16×0.24)×106=1.041MPa<1.2MPa（枕木允许剪应力）验算结论:枕木弯应力、剪应力满足设计要求。（2）工字梁力学验算

1）永久荷载枕木：0.16×5.2×8×0.75=50kN桥面连续结构约为：10kN工字梁：73.8×9.8×10-3×8×5=28.9kN沉箱自重46kN。2）可变荷载汽-20重车及冲击力：300×（1+0.337）=401kN（0.337为冲击系数）

3)力学验算栈桥梁为40b工字钢每孔设置5片，单片截面抵抗拒W为1140cm3,单片最大集中荷载为401÷5=80kN。单片均布荷载为（50+28.9）/5/8=1.97kN/M，工字钢净跨距为7m。W=1140cm3Mmax=pl/4+ql2/8=80×7/4+1.97×72/8=152kNσ=M/W=（152×103/1140=133MPa＜145MPa（A3钢的材料允许弯曲应力）验算结论:主梁强度满足要求。（3喇）沉立箱力货学计柱算沉箱亩压杆奏采用洁5m役m厚谈75顺mm石角钢智，截景面为堆两根境75华mm轻角钢改焊接跑而成巧的“竖十字裂形”例压杆劫，每过根压瓦杆受垂力:筐（5婶0+谈28考.9正+1塑0+筝46莫+4阶01伤）/活10亲=5袖3.谢6k寻N脏。53桑.6引×1冻03/1否.4涛7×聋103=3潜6.舌5M垃Pa歇＜1很15染.9瓜M哥Pa剃(A3钢允神许轴鹿向应肤力)戚，符山合规蜂范要趴求。沉箱艰焊接验算币结论敞:沉称箱结贷构满孟足规臣范要慈求。（4哑）地膜基承牧载力押验算题(以裙单个保沉箱蛾为计固量单错位)肉:湖床哨表层棍地基速承载圈力:遭70陪kP畏a，承受惹水的俩浮力旧:2目.2健5×脊6×渐0.链5×辟10构=6滴7.既5k露N;沉箱抓内水窜的自毙重：填6.天0×辟2.吉25码×2纤.2疲5×讲10端=3项04贯kN坦;最不五利荷呜载:峡N=更50桨+2呼8.脾9+放10姑+4彻6+带40束1+辜30幻玉4-征67鹊.5伏=7长72扒.4蹦kN护;最小缠承载毫力:疲Nm执in工=1具3.见5×哈70私=9摄45覆kN设＞7晋72新.4接kN赤(最芳不利判荷载永);验算示结论屠:沉箱滋基础排地基忌承载玻力满宜足设互计要撑求。（5造）横著向稳暖定性男检算栈桥登的横崖向稳颂定性市的破似坏因查素主粪要来刷自风刃力和讨水流申冲击伸力，博但由萝于栈液桥大宫部分棍沉入怜水中唱，水详上阻店风面胆积很屡小，之风力耐对栈毕桥的读横向全稳定梦性影耕响很桌小，炕可以芦忽略宿。沉箱皱、钢弱栈桥洁的枕扯木允花许剪捉应力章、弯鞋应力笋、工柔字钢灵主梁赢强度诞、沉边箱轴留向应狭力、奇沉箱净基础勾面地卧基承径载力睁、横朗向稳粱定性碧等均脉符合鲁《公容路桥蹄涵设端计规拌范》芳要求挂。综上暖验算程，得扁出结杂论：20悉05创年4宋月1菜日，疾从工该程概纠况、面沉箱柄、钢该栈桥偶的方挽案构平思、西沉箱挣、钢牙栈桥复及水兰上施佩工平莲台结隆构、赚设计开计算壁及验秧证、终主要垄项目晓的施涌工方狭法等沿五方丽面编盲制了巨“汉寺阳X巧X南嘉路南矮太子稍湖景题观桥池钢栈临桥、专钢围白堰及臣水上博作业遍施工放方案塔”。2、颜编制蛙水上弊沉箱慈、钢抛栈桥故施工豆方案20爱05鲁年4骗月2运日岗，由雁武汉结市土挤木工示程建棍设监槽理有锡限公沫司组意织有肃关桥副梁专网家对盐方案穗进行谋了审鞠定认涌可,哑并批半准方及案实倘施。3、榆聘请闻桥梁慌专家互对方案进帅行认但证审丹核沉箱些、钢秤栈桥堂方案笛审定汇会建立展和完漂善沉桂箱、薯钢栈政桥工败艺流赠程及狠检验摄程序。实施趁二1、偏组织顾学习注《公穗路桥辽涵设箱计规效范》童、《正公路糖桥涵搅钢结胡构和慢木结唐构设顽计规准范》据，熟祸悉和剖掌握形沉箱啊、钢款栈桥寇的施点工技辟术要壳求和桑操作贴要领逐。2、族制定疼沉箱惯、钢肌栈桥狱施工筋的工体艺流斯程。工艺设计湖面土基吹填处理找平沉箱、钢栈桥构件制作测量放线沉箱下沉位置沉箱吊装下沉到位焊接沉箱调平支架安装、焊接工字钢梁和附件安装、铺装枕木安装行车道钢板钢栈桥面栏杆钢栈桥的验收与开放交通测量钢栈桥轴线、高程进行工序检查按设计要求进行动载试验测量沉箱轴线、高程进行工序检查对制作沉箱结构验收，岸上全站仪、船上测量系统双控定位。沉箱、钢栈桥的承载力、稳定性计算与验证建立应力应变模型初步设计深化设计设计论证加载分析结构验证加载预压沉箱地基承载湖底地基调查工艺施工负责人：杨孝成王永奇余运保尹恒熊利勤刘誉杨小芳丁雄洲程波1、工序控制和插入度2、操作质量和反馈3、质量验收及内业记录4、材料及构件质量合格证5、检测设备验收6、沉箱、钢栈桥检查与验收组长抽检技术部门把关总结评比质量、提出工序施工缺陷施工班组自检互检专检3、建帽立沉敌箱、搂钢栈蛛桥施档工质布量控锋制体战系实施芦三针对雪工艺遭方案拣交底腾不够施工乏方案能交底椅形成番书面促文件盯，传味达到蚂每一匹个施番工人下员手伟中。异技术毅交底粪于2翼00观5年绿3月挡3日展在现姐场办发公室暑召开斧，全避体施教工人观员参工加了候交底无会，桥通过堵交底眼使每征一个荡施工斯操作诊人员对茅自己快的工毯作要贼求，脊工艺背标准沉和目股标了拢如指木掌。沉箱液、钢栈桥技术啄交底交底教人：20质05去年3棵月3罩日解决哗水上鉴沉箱笑，船郊上定旦位难贷点。2、草测量户沉箱黑四角悄的定穴位控子制桩是，并斗将定幼位桩爸用长歪铁锚蜡打入旧湖底灵土层捎中，桑吊装皇沉箱舟边下赚沉边世纠偏秀，直营至下欧沉定宿位完垦毕。3、词为防骗止沉伪箱下创沉时跳位移霜和滑茧动，轮在沉恳箱四谊角分西别焊佩上5葛0c每m长彼的7船5下cm包的角选钢进付行锚未固，涛并用河四根等缆风恋绳系探在沉界箱四龙只耳唉环上谅，以龄防止猎沉箱别晃动敌，边积注水梦边下闭沉直由至沉做入湖碰底。4、摩在岸呜边，道采用祝全站炸仪定咐位法游配合饱船上炭测量忧系统僻双控惕沉箱钳定位马位置愚，确眼保沉剩箱下冻沉位致置准仗确。5、浙沉箱亚定位熔后，聚进行如加载挥稳定骨沉箱巩，沉疑箱沉博入湖钉底后请，吊赠上砼上加载该板和睁一个卡装满慕水的上沉箱码加压城，直颤到沉玻箱沉弦降量直每小文时小桐于1跌cm包时，宝卸下超预压潜件，源焊接抗调平鹿支架熔，再料进行蹄上部准钢栈迁桥梁军体施驴工。实施拜四1、返选择纲风浪税较小带的气尾候施灭工，挠用二勤条定黄位船骗在沉休箱下智沉横回轴线男附近狠，距垃离沉债箱体现边缘竟等距字离处杨抛锚舞固定蛇船体殖。十、专效果躲检查（1要）检放查项全目：敞钢栈屋桥截裤面跑罚车试众验、柳刹车甲试验启。（2稿）试努验方瘦法：奥1台迟30昌0K揉N重帝车以常15塌公里织/小班时速短度通典过，项并选闷择在推跨中使刹车株。（3至）检肠查结雾果：轧桥梁催结构于反应皇平稳企、无惹异常盖现象贡发生羽，试杠验桥控梁结黄构符耳合设值计要胸求。1、舞动载冷效果茂检查20伏05暗年4晒月2贼9日良，对伴架设碰好的渔沉箱尝、钢阴栈梁稿进行脏了动桂载检励查试季验，王测试雁结果绞如下来：2、阳沉降奴、横火向位纵移效管果检酸查20巧05柴年4冠月2胜9日爷，动掀、静逐载试益验合喜格后乖，沉联箱、钢栈安桥开远始通颂过运池行。馋在2拌00研5年4对月3伏0日液—2丹00督5年钱5月瓜15押日对渣沉箱准、钢栈矿桥通捉车使旋用后广的沉码降、柄横向侨位移废进行请了全程警跟踪就测量制。设计值实际值沉降控制对比单位：cm1086420设计值实际值106设计值实际值横向位移对比单位：cm543210设计值实际值53由图陶可知研：沉踏箱、镇钢栈忘桥通胀车使哨用后贡，沉迎降、葬横向择位移理达到层设计跳要求盐值。课题疑目标千已完归成4、湿施工损效果竞检查用5换4天号的时插间完耻成了候沉箱婶、钢忙栈桥急施工勇，比诸原计友划工轿期提得前6汪天，多沉箱网、钢征栈桥忧竣工蹲，为暗主体娇结构顽提前驻施工滥创造锄了条躬件，使取得辩了较讽好的深施工坊效益正。3、扒目标抖实施生检查沉箱陡、钢悠栈桥弊竣工笛后，紫通过装对桥孙体外熔观项懂目的脸实测冬实量巡寿、动龄载试兽验检慰测，桂钢栈烧桥完堆全满冠足汽摔车—帜20汤级，旬重车逗30谣0K翻N的服荷载朴要求龄。5、储社会特效益XX贿南路超南太搜子湖鹅景观皱桥成重为武池汉新技区的愉重点仪工程丧，由滔于精桥心组里织施晕工，樱使景努观桥刻工程网成为耕武汉环市桥赢梁工雨程施汪工的俊一大熔亮点零，多身次受冠到省漆、市售领导题的检乐查，育20走05寒年嗓9月爹30狱日长新江日猛报也限对工借程作馒了报蜻导，膜武市到政质控字[捡20埋05艇]1醉3号面文通阶报X笔X南值路南姐太子钟湖景纱观桥梦上了舰市建蜻委文袖明施滔工红季榜。贪取得铺了较汗好的车社会婶效益石。十一打、巩膊固措稻施及烤标准赤化1、漠巩铃固措依施在沉酒箱、守钢栈啄桥的双架设农和使相用过维程中花，我篇们Q诊C小比组进墙行了运全过窝程的刑跟踪劝、监仁测和慨资料话采集光，并疮将这泊些大乞量的饿原始巧数据鼠，进浑行归蒸纳、灶整理西和小为结。用沉秒箱、浸钢栈洁桥工禽艺进晴行水踪蝶上桥炼梁施附工，傍虽然畜取得抹了较告好的柱效果壤。但家在桥喜体结栏构设布计和招施工拾过程动中，陡对局嗓部位糊置的衫处理辜上还借欠妥励当，青如承槽重车警在钢撤栈桥发行驶踢中，剖由于盗共振移作用枝产生白“枕沃木位酒移”提等现庆象，悦我们啊也及兼时采炭取措渡施加框以改围进和渴完善亦。2、磁标准惕化我们起以改打进和拒完善朴后的你《沉表箱、译钢栈耀桥》罪施工河实施倍方案册为基赔础，锁编制匠了《沫沉箱震、钢宏栈桥罗》作念业指斜导书勤，以垒形成争企业鉴内部驼的工掘法，羡在今械后的沃水上饶桥梁宏施工剩中予痛以推善广和俊试行态。1、通过QC小组毁活动俘，小正组成臂员对荷沉箱夏、钢