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【桥梁方案】某桥海上钻孔平台设计及实施方案

时间:2020-07-29 09:17:55 钻孔 实施方案 桥梁

 某桥 主桥 钻孔平台 方案 某桥主通航孔桥全长 475m,共有两个主墩和两个过渡墩。上部结构为跨径125+225+125m 的预应力混凝土连续刚构,墩身及箱梁为左右幅分离结构;基础结构为整体式承台+钻孔灌注桩。主墩桩径为φ2.0m(长度 115m),或φ2.8m~φ2.5m 变直径桩(其长度根据岩面变化);过渡墩为φ2.0m 桩(长度 95m),为了实现钻孔灌注桩施工,须搭设钻孔平台。

 1 1 、钻孔平台设计

 本钻孔平台设计依据为中交规划设计院 2007 年 7 月的初步设计图。

 1 1 .1 、 水文 条件

 最高高潮+2.9m 大潮平均高潮位+2.6m 小潮平均高水位+1.8m 小潮平均低水位+1.3m 大潮平均低潮位+0.6m 最低低潮 0.0m 泥面高程-7.88m 平台顶标高+5.1m 河床冲刷深度 2m 以上高程均为 ACD 高程 1.2 2 、 地质条件

 海域钻孔资料表明,大体上 20m 深度范围内为淤泥质层,该层含有海洋贝壳碎片和粉细砂,为典型的海相沉积。

 该淤泥层以下主要为灰色、灰褐色的中密实粉质细到粗砂层和坚硬的砂性黏土层。

 1.3 、 设计荷载

 ( (1)

 )

 、 钻机荷载 ①边墩钻机荷载:33(整机)+5(钻头)+15(配重)+110×0.96/3=88.2 吨,动力系数取 1.2 ,则 P=88.2×1.2=106 吨=1060kN ②主墩(φ2.0m)钻机荷载:33(整机)+5(钻头)+20(配重)+130×0.96/3=99.6吨,动力系数取 1.2 ,则 P=99.6×1.2=120 吨=1200kN ③主墩(φ2.8~2.5m)钻机荷载:33 (整机)+5 (钻头)+30 (配重)+140×0.96/3=112.8吨,动力系数取 1.2 ,则 P=112.8×1.2=136 吨=1360kN ( (2)

 )

 、平台 荷 载:

 ①施工荷载:0.2t/㎡ ②8mm 面板:0.063t/㎡

 ③I25a 分配梁:

 0.055t/㎡

 ④双(三)排单层 321 贝雷梁:0.2(0.3)t/m ⑤平台下横梁 2H588:0.292t/m ⑥φ800×8mm 钢管桩自重:0.157t/m

 1.4 、 平台结构布置形式

 1. 4.1 、 钻孔桩桩位布置

 某桥主通航孔桥共有两个主墩和两个过渡墩,主墩钻孔灌注桩存在两种可能方案:第一种是每个主墩布置 32 根φ2.0m 的桩孔灌注桩,桩间距为 6m,具体见图 图 一 ;第二种方案是每个主墩布置 18 根φ2.8m~φ2.5m 的变直径钻孔灌注桩,桩间距为 7m,具体见图二。过渡墩每个墩布置 12 根φ2.0m 的桩孔灌注桩,桩间距为 6m,具体见图 图三 三。

 图 一

 主墩φm 2.0m 钻孔灌注桩桩位布置图

  图 二

 主墩φ 2.8m~ φm 2.5m 钻孔灌注桩桩位布置图

  图 三

 过渡墩φm 2.0m 钻孔灌注桩桩位布置图

 1. 4.2 、 钻孔平台布置

 主墩为φ2.0m 的钻孔桩平台用 40 根¢800×8mm 钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为 45m(横桥向中间三排)和 35m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm 钢管、2H588 下横梁、单层三排及单层双排 321贝雷梁主梁,I25 分配梁及 8mm 厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m (ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见 图 四。

 图 四

 φm 2.0m 主墩 桩孔 平台结构图

 主墩为φ2.8m~φ2.5m 的变直径钻孔桩平台用 32 根¢800×8mm 钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为 50m(横桥向中间两排)和 40m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm 钢管、2H588 下横梁、单层三排及单层双排 321 贝雷梁主梁,I25 分配梁及 8mm 厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m(ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见 图 五。

  图 五

 φ 2.8m~ φm 2.5m 主墩 桩孔 平台结构图

 过渡墩钻孔平台用 18 根¢800×8mm 钢管桩支撑,受现有地质资料的限制,参考试桩地质资料,钢管桩桩长初步计算分为 40m(横桥向中间一排)和 35m(横桥向两侧共两排),平联为¢430×6mm 钢管、2H588 下横梁、单层双排 321 贝雷梁主梁,I25 分配梁及 8mm 厚钢面板组成,平台顶标高+5.1m(ACD),平联底标高+1.5m, 平台上布置办公、生活、发电机房及小型工具室等,平台结构具体见 图 六。

 图 六

 过渡墩桩孔平台结构图

  2 2 、钻孔平台施工

 2 2 .1 、 平台搭设施工顺序

 总的施工顺序为:先主墩后过渡墩。鉴于主墩两种可能的设计桩位尚未明确,目前暂先施工过渡墩,过渡墩以 27#墩为先(根据目前海底管线的探测情况,27#墩离海底管线相对较远)。

 2 2 .2 、 设备配置

 (1 1 )

 起重设备的配置

 考虑到整个钻孔桩施工需要,主墩拟配置一艘 150t 浮吊(方驳+150t 履带吊:主要用于钻孔过程中移动钻机、接长下放钢筋笼、浇筑桩基砼及承台套箱的分片安装等),一艘 50~65t 浮吊(方驳+50~65t 履带吊),边墩配置一艘 50~65t 浮吊(方驳+50~65t 履

 带吊),鉴于目前实际情况,前期采用横鸡趸(水平距离 18m,允许吊重 15 吨)进行平台搭设。

 (2 2 )

 振动锤的配置

 一般情况下,选择振动锤需满足两个条件:

 一是振动锤的激振力 FR 应大于土的动摩阻力 Fu; 二是振动锤的激振力 FR 应大于振动系统结构重量 W 的 1.20~1.40 倍; 前期选用 HP30 型液压锤一台(正常施工时选用两台),其击振力可达到 90 吨,可满足钢管桩及振动锤的施沉要求。

 (3 3 )

 发电机配置

 每个平台搭设时考虑 10 台焊机同时作业,每台焊机 20KW,夜间照明考虑 10 盏碘钨灯,故一台 300KW 的发电机能够满足平台施工的用电要求,发电机安装在浮吊上,前期选用一台 200KW 的发电机。

 2 2 .3 、导向架设计制作

 满足钢管桩在最大水流力、风荷载和下沉激振力等作用下的强度和刚度; 满足钢管桩倾斜度不大于 1/100; 满足导向架的底层平台在水面上能够操作; 导向架采用 I25a 型钢焊制 ,上下层导向架间距 2.0m。

  图 七

 导向架结构示意图

 2 2 .4 、导向架安装

 导向架在后场加工成型,运至前场安装。

  导向架安装在浮吊前端(前期安装在横鸡趸的一侧)。钢管桩沉放利用安装在船上的上下两层导向架定位,两层导向架之间的间距为 2.0m,安装时导向架倾斜度不大于

 1%。

 2 2 .5 、 钢管桩施沉

 前期用横鸡趸作为打桩船,锚位坐标预先计算,通过抛锚船在测量人员指定位置抛锚。制作好的桩用驳船运到打桩船的旁边后,用横鸡趸机吊起钢管桩放入导向架中,测量指挥移船到设计的桩位,卡好限位装置,并通过限位装置调整钢管桩的倾斜度在 1%以内,慢慢下放至接近泥面(此时吊索受力,不让钢管桩在自重下下沉),再由测量调整钢管桩的平面位置及倾斜度,当平面位置偏差在 10cm 以内、倾斜度 1%以内,下放钢管桩,横鸡趸脱钩,吊起型振动锤就位,测量再次复核钢管桩的平面位置及倾斜度,满足要求后,振动下沉至导向架上部接高位置,打开导向架限位装置,移船使桩退出导向架,然后把桩振动下沉到设计标高,下沉以顶标高控制为主。下沉到位后,浮吊移至下一根桩位。第二根桩下沉到位后,及时连接两根桩之间的钢管水平联。第三桩沉完后,及时将三根桩管水平联结,形成一个稳定的三角形桁架。以后的钢管桩下沉到位后,钢管平联即时与三角形桁架联结,边沉边联,逐步推进(前期施工由于材料准备原因,可暂不联结)。钢管桩施工精度要求为:

 平面位置偏差:10cm;桩身垂直度≤1%。

 钢管桩的施打顺序为:每个墩沿桥纵轴线方向逐排施沉。

 图 八

 打桩船 抛锚 示意图

 施打顺序:1A,B,C;2A,B,C;3A,B,C;4A,B,C;5A,B,C;6A,B,C, 图 九

 钢管桩施沉 顺序 示意图

 2 2 .6 、 平联施工

 平台采用430×6mm 钢管做平联,平联底标高+1.5m。平联施工应选在低平潮时进行,平联露出水面,便于吊装焊接作业,前期采用横鸡趸进行平联。平联施工示意图见图 十。

 图 十

 平联施工示意图

 钢管桩施沉完两根后就可以安装平联,安装时用卷尺拉量出钢管桩间实际间距。根据钢管桩间实际长度加工平联,平联钢管在后场下料加工制作,并将平联的一端按钢管桩的弧度要求下好料,同时按照钢管桩的弧度准备好哈佛接头,在前场施工中,首先将

 下好料的一端与钢管桩按设计位置对好位并调平平联焊接,然后用哈扶板将另一端与钢管桩焊接,如 图 十一。

 首先在已沉设好的钢管桩上用油漆做出平联位置标记,在平联顶口上方 1.5m 处焊两个临时吊耳,在其上挂手拉葫芦。当浮吊吊运的平联钢管到预定位置时,用手拉葫芦配合将其安装就位,并焊接牢固。

 平联与钢管桩焊接形成全周连接角焊缝,焊角高度为 8mm。焊缝质量满足设计要求,特别应注意平联两侧及下部与钢管桩的焊接质量。

 φ430×6钢管φ800×8钢管桩哈扶管接头 图 十一

 平联的连接示意图

 2 2 .7 、2 2H H5 58 88 下横梁 及贝雷梁 主承重梁 安装

 2H588 是沿桥纵轴线方向布置的,可结合钢管桩偏位情况及起重船能力,采用整体安装或者分节安装好后用电焊联结成整体。

 贝雷梁根据桩位间距由测量放样确定位置,根据运输能力及起重能力的要求在后场拼装成 12m 或 9m 一段,用驳船运到墩位处进行拼装。

 图 十二

 下横梁与钢管桩 连接示意图

  2 2 .8 、 面板系安装

 在贝雷梁安装完成后,安装 I25a 分配梁及 8mm 厚的面板。安装 I25a 分配梁时应用U 型螺栓与贝雷梁上弦杆固定。分配梁铺设好后安装 8mm 厚面板,然后安装爬梯、系船柱等附属设施。

 3 3 、质量控制措施

 (1)严格技术交底制度,让操作人员知道操作细节、操作要领及具体质量标准。

 (2)严格程序及验收制度,着实加大加强内部质量控制力度。

 (3)钢管桩 φ800x8mm :重点控制整根加工顺直度、接头焊缝及加劲板焊缝设置、施沉时垂直度(偏差≤1%)及平面位置的控制(偏差≤10cm)。

 (4)平联管 φ430x6mm:

 重点控制平联管的具体下料长度,平联接头及哈佛接头的焊缝长度及厚度。

 (5)承重下横梁 2H588:重点控制主梁自身接头的焊接质量、主梁与钢管桩顶部的焊接固定,对于个别桩位偏差较大者,必须针对具体情况采取包括增设牛腿等方法确保质量。

 (6)321 贝雷梁(承重主梁):采用单层三排或则单层双排结构,重点控制摆放位置、节点插销及保险栓的正确设置、水平撑、竖直撑以及支点处与下承重梁间的型钢限位设置。

 (7)分配梁 I25:重点控制布置在 321 贝雷梁的节点位置,避免贝雷梁水平杆局部承受过大剪力,以及控制与 321 贝雷梁间的螺栓限位设置。

 4 4 、安全保证措施

 1 4.1 一般规定

 (1)坚持“谁施工、谁负责安全”的原则,落实各级人员的安全生产责任制,强化参建员工的“三不伤害”教育,提高职工的自我保护意识。

 (2)参加施工的人员,必须熟知本工种的安全技术操作规程。特种作业人员必须持证上岗,并具备相应的技术素质和安全应变技能,经鉴定合格后方可作业。

 (3)正确规范地使用个人劳动防护用品。进入施工现场,必须戴安全帽,扣好帽带;高空、悬空作业时必须系好安全带,扣好保险扣并穿防滑鞋;水上作业必须穿救生衣。

 (4)必须规范设置提示过往航舶通航的施工信号。施工中加强对信号的维护和保养,确保信号的有效性。

 (5)施工人员应保持有效的通讯联络,配备符合现场条件的VHF高频电话或对讲机。

 (6)夜间施工必须保证足够的照明设施。

 (7)起重船运行,应严格执行起重机械安全操作规程,并填写设备运行日志。

 (8)起重工要严格执行起重吊装“十不吊”的规定,吊点选择合理、信号统一、哨音明亮、手势清晰。

 (9)高空作业所需的工索具及材料等,应放在工具包内或临时固定,严禁上下抛掷工具及物件。

 (10)高空作业所需的氧气、乙炔瓶应装入铁框中提升和吊运,作业台面处的氧气、乙炔瓶应用绳索绑扎牢固,防止滚动和坠落。

 (11)各类电气设备必须按建筑施工现场用电安全规范的要求,保证有效的安全接地措施,安装防漏电保护装置,施工设备及工程设施必须有防雷击装置。

 (12)各类电气及机械设备必须专人操作,严禁他人操作机电设备。

 (13)分项工程开工前,应作好安全技术交底工作,由分项工程负责人向施工人员讲清工艺流程中存在的危险点、可能发生的事故及所采取的安全技术措施。坚持安全技术交底签字并留底制度。

 (14)施工中必须确保临时或工程结构的永久性安全设施按规定的投入。

 2 4.2 水上作业

 海上平台基础位于开阔的水面上,主要为水上作业,必须切实加强水上作业的控制,水上作业安全管理措施如下:

 (1)水上作业人员必须戴好安全帽,穿好救生衣。

 (2)水上作业的施工船舶,要悬挂慢行信号旗,夜间以信号灯显示(按海事部门所规定)。

 (3)乘坐交通船(艇)不得超过规定人数,乘坐船人员必须穿好救生衣。

 (4)上下船时不得争先恐后,不得打闹嬉戏,船未停稳不能上下。

 (5)所有人员不得私自下水游泳。

 (6)夜间作业应有足够的照明,用电用火要防止触电及火患。

 (7)码头作业人员在日常工作中应注意环境保护工作,增强环保意识,严禁将污

 水污物排入江中。所有垃圾必须放入储存容器,定期将垃圾袋运到指定的垃圾场堆放。

 (8)系靠码头的船舶必须服从码头管理人员的指挥,严禁冲撞码头前沿,夜间按规定显示规定信号,防洪期间做好防汛、渡洪工作。

 4 43 .3 吊装和打入 桩作业

 (1)钢管桩起吊就位,吊索、吊具均要有安全系数,留有安全余地,先试吊。

 (2)运输船舶就位后,锚泊能力足够,防止挪动。

 (3)钢管桩吊装过程中,安全员要监督操作人员严格执行安全操作规程,并在现场监督安全施工。

 (4)钢管桩吊装宜白天进行。

 (5)振动锤必须由专人操控,保证钢管桩按施工要求准确到位。

 4 44 .4 施工用电安全管理

 (1)将欲进行工作的电器设备与电源完全断开,应注意与停电有关的设备、变压器和仪表,防止变压器由二次侧向一次侧倒送电的可能。

 (2)断开施工设备上有关的电源,至少有一个明显的断点,即除去开关各方面的电源外,还必须拉开隔离开关。停电时先拉设备的开关,后拉隔离开关;送电时,先合隔离开关,后合设备开关。

 (3)在合闸送电到工作地点的开关和操作把手上,均应悬挂“禁止合闸、有人工作”的标示牌。

 (4)在电器设备及线路上进行工作前,均应检查是否有电,设备的所有部分都不带电时,方可工作。

 (5)检查是否有电,应使用试验合格,符合要求的验电器。使用前,首先在确知带电的设备上测试验电器是否正确,试验时应戴绝缘手套。

 (6)当验明设备确无电压,应将施工设备接地,如无携带式接地应三相短路,以防突然来电,接地线用裸铜线。

 (7)水上及施工现场用电,要做好线路的绝缘,必须做到24小时有电工在现场值班,随时掌握施工现场的用电情况。

 (8)所有移动电具,都应在二级漏电开关保护之中,电线无破损,插头插座应完整,严禁不用插头而用电线直接插入插座内。

 (9)各类电动工具,要管好、用好、经常清洗、注油,严禁机械带“病”运行,各

 类防护罩应完整无缺。

 (10)电气设备所用保险丝的额定电流应与其负荷容量相适应,禁止用其它金属代替保险丝。

 4 45 .5 设备安全管理

 (1)机械设备必须要有出厂合格证,有设备性能、使用、维修、保养、说明书。

 (2)船机人员应将所有机械设备进行的例行检修、运行状态技术资料建立档案。

 (3)收集好机械设备的年检合格证书。

 (4)机械设备的性能必须满足工程要求,安全装置及安全设施应齐全,控制系统灵合可靠。

 (5)设备的维护保养和使用应定员专人管理,以保持设备处于最佳运行状态。

 (6)机械设备(车辆)的操作人员、驾驶员,必须严格执行“安全技术操作规程”,不准违章作业,严禁酒后操作和驾驶作业。

 (7)各特种机设备(车辆)的操作及司驾人员,必须有主管部门核发的安全上岗证(驾驶证),严禁无证上岗作业。

 (8)生产部船机人员应负责与所有租赁船舶、机械签订安全责任合同,并监督其履约合同。

 4 4. .6 6 施工船舶、通航和通讯安全管理

 (1)建立船舶管理安全生产责任制,每艘船舶的管理责任明确到人。

 (2)严格执行马来西亚海上交通安全管理法规,保证船舶航行及施工安全。

 (3)各船舶必须按局颁发的船舶管理制度执行。

 (4)所有船舶须证照齐全,配足船员,不得使用“三无”船舶。

 (5)施工船舶必须遵守航行规定、停泊规定及船舶调迁规定。

 (6)确定水域,与港航部门联系设立航标,确保水上航行安全和畅通。施工船舶从码头到作业区必须按定的航行迹线行使,尽量少占通行航道,减少对海上航运的干扰。

 (7)船舶抛锚定位前,必须通知项目部水上施工负责人,在指定的施工水域内不影响通航和通讯的前提下进行抛锚定位。

 (8)保持桥区施工水域的通航环境,严格在核定的施工水域内作业,夜间施工作业照明灯应妥善遮蔽,以免影响过往船舶航行安全。桥区水域内除在航施工作业的工程船之外的其它辅助工程船舶,应当主动避让顺航道行驶船舶。

 4 47 .7 安全技术交底措施

 (1)要使施工作业人员熟悉掌握钢管桩打入和平台施工可能发生问题部位的安全预防,保证作业人员和工程设备的安全,应严格执行和遵守安全技术交底制度。

 (2)安全技术交底应突出上述注意事项所涉及的安全预控和安全防护及应急措施,交底以书面形式进行,坚持交底签字制度和“谁交底、谁负责”的原则。

 (3)安全技术交底的签订应在工程实施前进行,由单项技术负责人和专职安全人员联合签发,负责该单项施工的负责人签字认可。

 5 5 、环境保护措施

 5 5. .1 1 施工船舶舱底含油污水处理与排放

 (1)施工船舶含油污水不能随意排放,集中盛放及回收处理。

 (2)国家规定安装污油水分离设备的船舶,要经常检查设备是否良好,经处理的油污水严格按规定排放,舱底水不能直排海上。

 (3)对施工船舶还应加强管理,防止发生机油溢漏事故。400 总吨以上非油船船舶,应备有有效的《船上油污应急计划》,一旦发生溢油事件,立即启动应急计划。

 (4)如因意外情况小型船舶将少量油污水泄漏到海中,造成海水油污染,采用浮油回收船进行回收浮油,并在浮油地区用围油栏将油污先围起来,以防止油污扩散。如情况严重,还须采用化学方法等进行处理。

 5 5. .2 2 施工船舶固体废弃物处理措施

 施工船舶生产、生活垃圾及机械保养产生的固体废弃物,不得随意倒入海域,应统一收集,转移至经许可的统一地点集中处理。

 6 6 、 应急预案

 6.1 拖航时拖缆崩断

 所有用作拖带驳船的拖轮,必须配有直径不少于 100mm、长度不少于 200m 的尼龙拖缆作备用拖缆,以备应急时使用。

 所有用作拖带驳船的拖轮,须配超过规范要求的 1—2 个抛绳器,以作拖缆崩断重新接拖用。

 一旦拖缆崩断,如可能驳船抛一应急锚,重新接上备用拖缆;如不允许抛锚,则拖轮从下风处靠上驳船;如因风浪大导致接拖困难,则用抛绳器协助接拖。

 2 6.2 船舶在施工现场锚泊时走锚

 由于涨、退潮时水流较急,驳船作业时,水流方向与驳船艏尾线成较大角度,故应确保锚的重量和锚缆的足够长度。

 为防止船舶走锚处于失控状态,拖轮应在不影响起重船作业的附近进行锚泊守候,且涨、退潮 1 小时始,拖轮机舱应处于备车状态。

 如驳船发生走锚,驳船重新调整锚缆仍无法控制走锚时,则拖轮立即靠上驳船,将驳船拖至合适地方重新抛锚;如驳船所处位置拖轮因水深不足无法到达,则用抛缆器协助接拖。

 3 6.3 防阵风

 水上施工,偶有风力大、破坏性强的突发性阵风,遇此种突如其来的阵风,作业人员应立即进入安全地方避风,作业船舶须立即松下风锚缆,以上风锚缆迎风,防止船舶横向受风。特别是要加强夜间值班工作,根据突发性阵风的风向采取相应的措施。

 6.4 淹溺事故

 如发生施工人员落水事件,船舶应按《船舶消防、营救演习》进行营救,并按制定的应急预案进行救治。

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