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1、西主墩承臺雙壁鋼套箱設計與施工一、工程概況1.1工程簡介顆珠山大橋起點樁號為K29+387.929，終點樁號為K31+047.929，全長1660m，橋跨組合為750m+(50+139+332+139+50)m+1250m。其中主橋長710m，主橋斜拉橋部分為610m，兩側(cè)過渡孔長度分別為50m，采用雙塔雙索面疊合梁結(jié)構(gòu)，主塔和錨墩基礎為鉆孔灌注樁。主橋橋型布置見下圖所示。主橋橋型布置示意圖1.2主墩基礎結(jié)構(gòu)簡介東海大橋VII標西側(cè)主墩樁基有24根，樁徑為2500mm。西主墩承臺砼方量約4760m3。一座主墩承臺分左右幅、橫系梁三部分澆注。西主墩立面示意圖西主墩平面示意圖1.3方案比選根據(jù)本工2、程施工特點、自然條件以及工期要求，主墩承臺施工必須設置套箱以形成干施工環(huán)境，為此，我部對主墩承臺施工方案組織了多次討論，并初步形成了兩種方案的總體思路，兩種方案敘述如下。方案一：無底鋼套箱方案無底鋼套箱由側(cè)板和內(nèi)支撐組成。鋼套箱側(cè)板在加工廠分塊加工，然后由平板車通過棧橋運輸至現(xiàn)場，采用履帶式吊機或浮吊在鋼護筒上設置的臨時平臺上組拼，然后由懸吊下沉系統(tǒng)下放鋼套箱。鋼套箱下放到位后，與護筒固定，拋片石、碎石等進行基底處理，待基底穩(wěn)定后澆注封底砼，最后進行左右幅承臺施工。方案二：有底鋼套箱方案有底鋼套箱由側(cè)板、底板和內(nèi)支撐組成。鋼套箱側(cè)板在加工廠分塊加工，然后由平板車通過棧橋運輸至現(xiàn)場，采用履帶式吊3、機或浮吊在鋼護筒上設置的臨時平臺上組拼底板和側(cè)板，然后由懸吊下沉系統(tǒng)下放鋼套箱至倒掛牛腿上固定。澆注封底砼，最后分兩次施工承臺。無底鋼套箱和有底鋼套箱方案綜合比較見下表。施工方案綜合比較方案比較項目方案一方案二結(jié)構(gòu)形式無底雙壁鋼套箱有底雙壁鋼套箱材料用量2852570t297.52595t封底施工需采用拋石進行基底處理。封底砼方量為1649.5m3。封底砼方量較小，僅為659.8m3。左右幅分開施工，擇時一次干澆。拼裝懸吊系統(tǒng)設臨時懸吊系統(tǒng)下放拼裝成型的套箱，套箱自重由浮力和懸吊系統(tǒng)承擔。設臨時懸吊系統(tǒng)下放拼裝成型的套箱，套箱自重和封底砼重量由倒掛牛腿承擔。工期84天88天優(yōu)缺點比較優(yōu)點1.鋼4、套箱不承受波浪浮托力作用，整體抗波流能力強。1.鋼套箱分塊加工、分塊組拼下沉，材料投入較少，不需大型設備的投入。2.鋼套箱分塊加工、分塊組拼下沉，材料投入較少，不需大型設備的投入。2.承臺分次澆注方量較小；雙壁鋼套箱內(nèi)與外界隔離，對控制承臺砼內(nèi)外溫差有利。3.承臺砼可一次澆注完畢。4.雙壁鋼套箱內(nèi)與外界隔離，對控制承臺砼內(nèi)外溫差有利。缺點1.鋼套箱拆除需進行水下切割。1.鋼套箱承受波浪浮托力作用，整體抗波流能力較差。2.基底表層為淤泥，須作拋填處理，且易產(chǎn)生沉降。2.鋼套箱底板拆除比較困難，需進行水下作業(yè)。3.承臺砼一次澆注方量較大。3.承臺砼須分2次澆注。經(jīng)上述工期、成本、優(yōu)缺點及套箱構(gòu)造等5、方面比選較，西主墩承臺擬采用無底雙壁鋼套箱進行設計與施工。二、鋼套箱設計2.1設計條件2.1.1地質(zhì)條件根據(jù)顆珠山大橋補充地質(zhì)詳勘報告，河床表層為淤泥。2.1.2水文條件設計高水位：2.15m流速：V=1.2m/s波浪二十年一遇波浪要素表位置波向水位H5%TT（平均）L顆珠山NE2.152.37.46.449.12.1.3設計參數(shù)海床面標高：左幅最低海床標高約-3.5m，右幅平均海床標高約-4.5m。沖刷深度：根據(jù)地質(zhì)水文資料，參考東海大橋IV標的施工經(jīng)驗，本橋位局部沖刷按1m考慮。鋼套箱參數(shù)鋼套箱設計參數(shù)序號項目標高（m）1鋼套箱頂標高+5.5m2鋼套箱底標高-4.5m(-5.5m)3內(nèi)支撐6、標高+5.3m4承臺頂標高+4.5m5承臺底標高-0.5m6封底砼底標高-3.0m7設計抽水位+2.15m2.2結(jié)構(gòu)計算詳見附件計算書。2.3鋼套箱結(jié)構(gòu)簡介雙壁鋼套箱平面矩形，圓形倒角，內(nèi)壁平面尺寸為24m17.4m，外平面尺寸為26m19.4m，套箱左幅高11m，右幅高10m。壁厚1.0m，刃腳高為0.8m。鋼套箱豎向分2節(jié)，頂節(jié)高度為5m，底節(jié)高度為5m或6m；平面每節(jié)劃分為10塊，塊間設有鋼箱或豎向加勁桁片。2.3.1套箱結(jié)構(gòu)組成鋼套箱由壁板、豎向背肋、水平環(huán)向桁架、鋼箱以及內(nèi)支撐組成。2.3.2套箱側(cè)板鋼套箱壁板：經(jīng)計算擬定面板采用6mm鋼板。面板加勁肋：擬采用角鋼75756，豎向布置7、間距為20cm30cm不等。2.3.3水平環(huán)向桁片水平環(huán)向桁片是鋼套箱主要承重部位，主要承受壁板傳遞的荷載，通過內(nèi)支撐傳遞給鋼套箱達到受力平衡，水平桁片沿豎向布置間距為1m。水平桁片由弦桿和斜桿組成，弦桿為10250mm鋼板，斜桿為290566。2.3.4鋼箱內(nèi)支撐處均設有鋼箱，共有12個。鋼箱斷面尺寸為1.0m1.0m，高度方向每50cm設置一道“回形板”，箱內(nèi)采用鋼板加勁。2.3.5內(nèi)支撐設置一道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐采用240a，在鋼套箱頂部對應于鋼箱設置。三、鋼套箱施工3.1概述鋼套箱由鋼板和型鋼焊接而成，套箱壁、分隔艙和鋼箱均為水密結(jié)構(gòu)。雙壁鋼套箱的主要作用和用途是為承臺施工創(chuàng)造一個良好的干8、施工作業(yè)環(huán)境，因此，雙壁鋼套箱施工是主墩基礎施工的關鍵工序之一。鋼套箱施工采用現(xiàn)場分片制作，試拼合格后通過棧橋運輸至墩位現(xiàn)場，用墩位處的50t履帶吊或浮吊進行吊裝組拼，采用鋼護筒上的吊裝系統(tǒng)下沉鋼套箱，水下剛性導管法進行封底砼灌注。3.2施工工藝流程3.3施工技術要點3.3.1鋼套箱制作、試拼裝鋼套箱在施工現(xiàn)場分片制作，單片重量一般控制在15t以內(nèi)，根據(jù)鋼套箱結(jié)構(gòu)設計，每節(jié)鋼套箱按照10片進行加工。鋼套箱分片制作采用流水作業(yè)組織生產(chǎn)，每片鋼套箱均在特制的平臺和模具上組裝焊接成型。每節(jié)鋼套箱加工完成后，均進行該節(jié)鋼套箱整體試拼工作，以檢驗鋼套箱加工誤差和加工質(zhì)量。3.3.2鋼套箱拼裝底節(jié)鋼套箱分9、片拼裝在墩位現(xiàn)場的拼裝平臺上進行。拼裝平臺利用主護筒和鋼管樁搭設而成。鋼套箱拼裝利用墩位處的50t履帶吊或浮吊實施。以底節(jié)鋼套箱作為拼裝平臺拼裝頂節(jié)鋼套箱。頂節(jié)鋼套箱拼裝焊接完成，焊接橫橋向三道內(nèi)支撐，內(nèi)支撐隨鋼套箱一起下沉。其余內(nèi)支撐待封底抽水后焊接。接縫焊接應嚴格把關，設專職人員現(xiàn)場蹲點，接縫焊接完畢進行滲透檢驗，以確保焊縫質(zhì)量。3.3.3鋼套箱下沉鋼套箱采用在鋼護筒上設置吊裝下沉系統(tǒng)，以5t卷揚機為動力進行下沉。下沉系統(tǒng)設置鋼套箱總重量達285t，采取在鋼套箱內(nèi)壁設置10個下沉吊點，每個吊點按照30t的荷載進行控制設計。各個吊點上均安裝1臺5t卷揚機配6輪滑車。采用在主護筒上焊接立柱和斜10、拉桿形成吊裝支架。導向架設置為了保證鋼套箱下沉過程中和下沉到位后，其平面位置和傾斜度滿足要求，采取在護筒上設置剛性導向，一個鋼套箱共設置12個導向。導向架由導向型鋼和支腿組成，支腿均由型鋼和鋼板焊接而成。導向架頂標高為+9.0m，底標高為0.0m，總長為9.0m，共設置4個支腿。導向架導軌頂至鋼套箱內(nèi)側(cè)的間隙為3cm。為了避免導向支腿處的護筒產(chǎn)生局部變形，在護筒內(nèi)設型鋼支撐，其位置應與導向架支腿位置相對應。采用在套箱壁內(nèi)加水，以抵消部分浮力，以其自重下沉至設計標高。套箱著床穩(wěn)定后，立即進行套箱內(nèi)和套箱外側(cè)的砂袋拋填。鋼套箱的糾偏、調(diào)位主要靠鋼護筒和導向進行。3.3.4鋼套箱封底錨筋設置：承臺砼11、一次澆注完畢，方量大，為保證封底砼滿足承載要求，在封底范圍的護筒四周焊接錨固鋼筋。鋼套箱封底在鋼套箱下沉到位并進行基底處理后進行。采用剛性導管法灌注水下封底砼，封底凈面積為316和343.8，共布設18根導管。封底砼最大方量為688m3左右，砼采用后場150m3/h的攪拌站集中攪拌供料，配備3輛攪拌運輸車通過棧橋運料至現(xiàn)場，直接用輸送泵泵送到料斗內(nèi)進行封底砼灌注。封底砼方量大，砼配合比擬采用摻加緩凝劑，砼初凝時間為10小時左右，以保證所有封底砼在砼初凝前澆注完成。四、進度安排和主要機械設備配置4.1進度安排施工周期分析如下：序號工序名稱有效作業(yè)天數(shù)氣候影響系數(shù)實際天數(shù)1平臺拆除、清理河床等準備12、工作61.272拼裝平臺搭設、下沉吊裝系統(tǒng)安裝、導向安裝等141.2173第一節(jié)鋼套箱組拼、焊接51.57.54第二節(jié)鋼套箱組拼、焊接51.57.55鋼套箱下沉定位11.016鋼套箱內(nèi)外砂袋、片石拋填及基底處理61.067封底砼澆筑21.028等封底砼強度、破樁頭101.5159鋼筋安裝、承臺砼施工61.5910砼養(yǎng)生及鋼套箱拆除121.012合計84按照上述分析一個主墩承臺施工為84天，按照3個月編排計劃。4.2主要機械設備配置根據(jù)年度施工計劃進度和西主墩鋼套箱施工計劃進度安排，主要機械設備配置如下：50t履帶吊1臺，80t浮吊1臺，拌和站2座（60m3/h、90m3/h各1座），砼攪拌車313、臺，砼輸送泵2臺，潛水設備2套。五、質(zhì)量安全保證措施、環(huán)境保護和文明施工5.1質(zhì)量保證措施鋼套箱施工是主墩承臺施工的前提和保障，我部對鋼套箱設計與施工方案進行了反復的討論、論證，確保施工的可靠性。建立以項目經(jīng)理為工程質(zhì)量第一責任人的工程質(zhì)量管理機構(gòu)（見下圖），和以項目總工程師負責的工程技術、質(zhì)檢、試驗、測量四位一體的質(zhì)量保證體系，嚴格施工過程中的質(zhì)量控制。質(zhì)量管理框圖5.1.1質(zhì)量管理機構(gòu)質(zhì)量管理組織機構(gòu)采用定期和不定期相結(jié)合的工作方式開展質(zhì)量檢查工作。項目部質(zhì)量管理組織機構(gòu)每旬組織一次質(zhì)量檢查和評比活動，每分項工程施工完畢召開一次質(zhì)量分析會；作業(yè)班組實行上、下工序交接檢查制度。5.1.2質(zhì)量14、保證體系監(jiān)控測量體系首先由測量組加密施工控制網(wǎng)，在監(jiān)理工程師的協(xié)助下對控制網(wǎng)進行全面復測。現(xiàn)場操作人員熟悉鋼套箱施工相關資料，采用一種方法放樣，多種方法復核，確保測量結(jié)果滿足設計要求。施工測量嚴格按照規(guī)范操作，定期檢校儀器，保證儀器良好，作好施工觀測記錄，確保施工測量程序有效進行，保證工程質(zhì)量。質(zhì)檢體系施工過程中每完成一道工序，現(xiàn)場施工技術人員必須填寫相關記錄表格，尤其對鋼套箱的結(jié)構(gòu)尺寸、加工情況等等必須作好詳細的記錄，對于加工不符合設計要求的鋼套箱一律不允許進場。作業(yè)班組實行上下工序交接檢查制度，并對關鍵工序?qū)嵭懈櫃z查，做到預防為主。5.2安全保證措施5.2.1建立安全生產(chǎn)保證體系“安全生15、產(chǎn)”是一切施工的前提條件，因此，在整個施工過程中，我們必須始終貫徹落實“安全第一，預防為主”的方針，建立健全的安全生產(chǎn)保證體系。保證體系制度保證組織保證思想保證經(jīng)濟保證信 息 反 饋定期檢查安全委員會安全教育培訓班安全經(jīng)濟責任制安全第一預防為主主經(jīng)常性檢查項目部安全領導組設立安全獎舉辦安全知識競賽重點工序檢查項目部安全員獎罰分明安全領導小組人身機械保險文明施工、安全生產(chǎn)確保各道工序施工安全成立以項目經(jīng)理為第一責任人的安全生產(chǎn)保障體系，成立安全生產(chǎn)委員會，設置專門的安全管理部門，配備專門的安全管理人員，各作業(yè)隊選配責任心強的人員任本作業(yè)隊的兼職安全員，在經(jīng)理部的領導下，隨時隨地在工地進行檢查，充16、分發(fā)揮監(jiān)督管理作用。5.2.2施工安全措施防風浪措施與國家海洋局東海海區(qū)環(huán)境預報中心和上海市氣象局取得密切聯(lián)系，建立東海區(qū)海洋氣候預報網(wǎng)絡，及時預報，做到現(xiàn)場施工信息準確。根據(jù)指揮部建議的避風港位置，及時與相關單位進行聯(lián)系，并確定避風港位置。遇有惡劣天氣，合理安排水上施工設備順序進入避風港，人員撤離施工區(qū)域。經(jīng)理部安排人員24小時輪流值班，隨時接聽天氣預報，將信息及時反饋到各作業(yè)區(qū)域。對施工現(xiàn)場的構(gòu)件采取加強加固措施。接到預報，防風、防臺領導小組立即展開工作，統(tǒng)一部署，全體人員進入應急狀態(tài)，現(xiàn)場停止施工，由搶險小組控制現(xiàn)場，使損失減少到最低限度。施工船舶安全管理施工船舶必須持有符合沿海開放海區(qū)17、安全要求的各類有效證書，按規(guī)定配齊合格船員、船機、通訊、消防、救生、防污等各類設備必須安全有效。嚴格按照有關規(guī)定進行船舶海上管理，確保船舶施工安全。配備運輸船舶水上甚高頻電話系統(tǒng)終端設備，晝夜保持通訊暢通，按規(guī)定顯示有效的航行、停泊和作業(yè)信號。遵守“以避（防）為主，以救（抗）為輔，留足余地，自我保護”的原則。5.3環(huán)保措施按照中華人民共和國環(huán)境保護法以及地方法規(guī)和行業(yè)企業(yè)要求，采取措施控制施工現(xiàn)場的各種粉塵、廢水、廢氣、廢渣等對環(huán)境的污染和危害。環(huán)境保護堅持“預防為主、防治結(jié)合”的方針，努力實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。5.4文明施工我們將嚴格按照招標文件有關章節(jié)具體要求和我公司有關文明施工的具體規(guī)定，制定嚴格的項目經(jīng)理部文明施工管理條例和計劃，全體進場員工必須認真遵守、嚴格執(zhí)行，堅決做到文明施工，充分體現(xiàn)出我公司現(xiàn)代化施工企業(yè)的精神風貌。