精品完整版安庆长江公路大桥主桥北南塔基础钢围堰加工方案.docx
《精品完整版安庆长江公路大桥主桥北南塔基础钢围堰加工方案.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品完整版安庆长江公路大桥主桥北南塔基础钢围堰加工方案.docx（28页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
精品完整版安庆长江公路大桥主桥北南塔基础钢围堰加工方案
（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！
）
安庆长江公路大桥
主桥南塔基础钢围堰制作方案
第一章工程概况简介
一、主桥概况
安庆长江公路大桥起始于江北岸合安高速公路安庆连接线处，穿越安庆市区，在安庆市东门汽车轮渡处跨越长江天堑及南北岸部分区域，终点与318国道新改建路线相交，全长约5.9km。
其主桥为50m+215m+510m+215m+50m五跨连续双塔双索面钢箱梁斜拉桥，主桥全长1040m。
二、主塔基础钢围堰简介
该桥南索塔采用双壁钢围堰大直径钻孔桩复合基础，双壁钢围堰外径32m，内径29m，壁厚1.5m，钢围堰高度为59.0m，承台直径29m的圆形承台钢筋砼结构，高6.0m，承台下为18根直径3.0m的大直径钻孔桩，呈梅花形排列，桩间中心距为6.0m。
南（索）塔基础钢围堰竖向分成10个节段，每节段平面分12环块，其分节、分块及技术参数如下表：
围堰分节、分块统计表表1-1
节段名称
节数
分节高度（m）
平面
分块数
单块重量（t）
单节段
总重（t）
备注
刃脚段
1
7.0
12
14.5
175.0
整节拼装浮运
标准段
5
6.0
12×5
9.8
117.6
每三片组件
加强1段
2
6.0
12×2
18.2
218.4
加强3段
2
5.0
12×2
12.1
145.2
钢围堰总体设计图如图1-1所示。
图1-1钢围堰设计总图
第二章钢围堰加工制作方案
（方案一）
一、方案总述
根据贵公司《招标文件》要求，结合我公司的实际情况。
钢围堰加工采取工厂单块制作，现场整体组拼的方案。
即在我公司钢结构加工厂按每节段平面分12块的分块方式分块加工制作每个分节单块，然后运至现场水上拼装平台进行刃脚段的组拼，及以上各节段的三片组拼。
最后浮运或船运至施工现场监理工程师指定的地点待用。
其中钢围堰刃脚段（即第一节段）采取浮运方式运输至施工现场，以上各节段工厂制作分块，船运至现场附近，三块组拼成一单元块船运至墩位处。
（现场总体布置图附后）
二、施工工艺流程
材料采购及检验
分块制作
No
分块检验
组拼平台搭设Yes
吊运至拼装平台
刃脚段整体组拼及以上节段三片组拼
No
组拼后检验
Yes
运输至墩位处
现场钢围堰施沉焊接
图2-1钢围堰加工制作施工工艺流程框图
三、分块、制作工艺及技术要求
（一）工序作业
钢围堰从原材料到制成环块，需经过放样、下料、预制、装配、焊接、翻身倒运等工序，在这些工序中，尽量采用机械化作业，如用锯床刨边机等进行下料和边缘加工，用自动焊机进行施焊，以提高工作效率，减少劳动强度，施工前制定工序作业指导书，并严格按照作业文件操作，以确保产品质量。
各工序使用的设备见图2-2。
主要工序
边缘加工下料成型加工焊接
直线边缘曲线边缘板材型材弯曲拼板装配
冷弯
机械下料
气割
机械加工
气割
交、直流焊机
自动焊机
锯床
三辊弯板机
氧乙炔切割设备
半自动切割机
剪刨
板边
机机
选用设备
图2-2主要工序及设备的选用
（二）工厂内场地布置
钢围堰制作场地按流水线作业的方式进行布置，即根据工序与工序间的关系进行布置。
主要目的在于减少原材料、半成品、成品倒运的次数及路程，场地布置详见图2-3。
原材料堆放区
平板车通道
角钢下料区
壁板刨边区
隔舱板制作区
水平框架装焊区
原材料堆放区
环板下料区
环板调校及堆放区
水平框架堆放区
分块装焊区
分块装焊区
内外壁板堆放区
分块装焊区
内外壁板拼焊区
分块翻身区
分块装焊区
分块堆放区
图2-3场地布置平面图
（三）余量选择
在钢结构施工中，由于放样、下料、加工、装配各道工序中都可能出现误差，再加上焊接变形的影响，很难达到原设计尺度要求，因此，零件在下料时，必须加放一定的余量，以保证整体装配的几何尺寸。
钢围堰分块在长度方向加工中的误差可达10mm，焊接收缩量可达15mm，因此确定分块的端留30mm余量；由于在高度方向影响加工误差的因素,且焊接收缩量也较少，所以高度方向留10mm余量。
工艺流程见图2-4。
设计图
施工图
放样材料准备
放样检查材料检查
样板胎架制作
划线原材料矫正
边缘加工焊接材料
预加工辅助材料
分块拼装
拼装检查
焊接
焊接检查
矫正
分块组装
组装检查
焊接
焊接检查
矫正验收
分节试验
图2-4分块制作工艺流程图
（四）分块制造
1、放样
钢围堰属大型结构，构件数量多，刃脚部分结构比较复杂，为保证钢围堰制作精度，必须通过放样以取得各构件的实际外型尺寸，为后续工序提供施工资料，因此，放样工作是保证钢围堰质量，提高劳动效率，减轻劳动强度，节约材料的重要工作之一。
通过放样确定各构件的形状尺寸及各构件间的连接关系后，绘出施工草图及制作样板，这些草图和样板，标明了各构件的安装定位线，余量加工线，使各工序能按统一的标准及要求进行加工，从而保证钢围堰的质量，施工中所绘施工草图种类见表2-1，所新制样板见表2-2。
草图一览表表2-1
分类
适用范围
适用部位
制作工艺要求
拼板草图
用于壁板的拼装
内外壁板
（1）轮廓形状清楚、尺寸正确；
（2）余量线标记清晰
（3）注明位置线、定位线
下料草图
用于平直或稍有曲型展开后的板材下料
隔舱板
刃脚板
装配划线草图
用于构架的划线
样板一览表表2-2
分类
适用范围
适用部位
制作工艺要求
下料样板
用于复杂的或批量较大的零件
刃脚斜壁及刃脚加强板
（1）形状正确；
（2）结构牢固；
（3）标出装配线、检验线、余量线、材料规格及数量
划线样板
用于划地样
水平框架
胎架样板
用于胎板的划线及制作
分段装配胎架
装配夹角样板
用于有角度构件的安装
隔舱板装配
2、放样的工艺要求
（1）放样间的地板应平整，其平整度不大于2‰;
（2）各板面应安排有序，不得互相影响，以便于操作；
（3）漆笔划线，且线条的宽度不大于1mm；
（4）放样应用同一把钢卷尺测量。
（五）下料
1、环板下料
钢围堰环板为圆弧长条型，板材厚度为δ12，环板数量多，如用手工切割下料，既难保证质量，也难保证工程进度要求，因此必须采用半自动切割机下料。
（切割时注意调整切割机嘴头与轨道间的距离，以解决钢材局部受热，冷却后所产生的塑性弯曲变形）
2、角钢下料
钢围堰的竖杆，斜杆均由角钢组成，其规模大，数量多，便于机械加工，采用锯床下料，以提高工效。
同时对角钢规格进行合理调配，充分利用原材料，将其损耗降到最低限度。
3、板材的边缘加工
钢围堰所用的板材，主要有厚δ=6mm,20mm两种规格。
6mm板主要用于壁舱板和隔舱板，6mm板材是定尺板，只需对边缘刨边加工就能达到规定的尺寸要求，20mm板与6mm板材连接部位，根据技术要求需将20mm板削斜，使用刨边机进行板材边缘的刨边加工。
（六）刨边的工艺要求
1、刨边前，根据板长及刨边角度，调整刀架限位器及切削角，刨刀的安装位置，应使刨刀中心线高出工作边缘中心线1-3mm，以使板材紧贴于刨床台面，如图2-5。
2、刨边前应检查工件的尺寸标志，刨边余量及边缘平直度等是否符合要求。
3、厚度为6mm钢板可采用4-5块叠成一块刨边,其刨边余量必须一致。
4、刨边时，每次进刀量应一致，在行程中不得改变，以保证加工边缘的准确性。
5、刨边结束后，应检查板材的尺寸，边缘垂直度、坡度及边缘光滑度是否符合要求。
图2-5板材刨边位置图
（七）水平桁架的装焊
水平桁架是依据平台上的地样进行装配与焊接的，其装焊程序如下：
将内、外环板、斜杆与平台上的地样同位对准→用“马板”固定→环板与斜杆间施定位焊→装临时加强材→焊接→标出开口位置，隔舱板安装线，余量线并打上样冲标记→翻身→划开口线→气割开口→较正→吊至堆放场地备用。
注意：
①焊接时必须由2名焊工从中间向两头同时施焊，以减少焊接变形。
②划线、开口必须在焊接完成后进行。
（八）内、外壁板的拼焊
在平台上铺开加工好的板材→拼严板缝→施焊定位→用磨光机清理焊缝周围的铁锈及污物→用自动焊机施焊→翻身施焊→根据划线草图划出构件安装线、边缘切割线、余量线→进行边缘切割。
注意：
划线及边缘切割必须在焊接完成后进行。
（九）分块的装配
分块装配是将内、外壁板，隔舱板及构件组装成型，钢围堰的分块装配是整个生产过程中工作量最多而又极为重要的一个阶段，它的几何尺寸，形状及其构架的安装是否正确,对分节拼装，水上接高的质量和工期紧密相关，所以必须采用相应的措施，使之控制在公差范围内，以便分节拼装，接高能顺利进行。
1、胎架
由于分块表面是圆弧形，必须在胎架上装配才能防止在制造过程中产生变形，保证分块正确的外形，因此胎架是分块建造的重要工艺装备。
胎架也就是分块的外模，它的表面与钢围堰分块的外表面必须相吻合，这也是我们设计胎架的主要依据，胎架的结构形式见图2-6。
图2-6组装胎架图
胎架主要由坚固的基础平台、胎板、支腿、牵条、加强材组成。
为加快施工进度，用6组胎架同时拼装分块。
为保证钢围堰分块的质量，每个钢围堰6组胎架用同一样板制作胎板，并用经纬仪测量，使其尽量一致。
2、装配顺序
装配顺序如图2-7。
内壁板内壁竖杆水平桁架隔舱板
刃脚板
刃脚加强板外壁板外壁竖杆
斜杆
刃脚斜壁板吊耳
图2-7安装顺序图
3、内壁板安装
将拼好的内壁板吊上胎架，根据胎架上的标记定好位，检查壁板与胎架贴合是否良好，用拉马与胎架固定。
4、竖杆安装
根据外壁板上勘划的安装理论线逐根安装，并用定位焊进行固定。
5、水平构架安装
因角钢背缘具有一定的高度，角钢上表面弧长较根部短，水平桁架环板开口是按根部切割的，所以在安装时，水平桁架斜置，即水平桁框架安装成一夹角插入，待落入后，再调整到安装定位线上，并用马板压紧定位，测量垂直度后，用撑杆临时支撑。
临时支撑在整体施焊完毕后拆除。
6、隔舱板安装
将隔舱板插入水平环板预留缝后，使周边紧密贴合后施焊固定。
7、内壁板安装
内壁板安装的最大难度在于定位，它既要保证外部形状，又要保证与内壁板的各种合尺寸准确一致。
以内壁板为基准，吊垂线以确定外壁板的纵向位置，以隔舱板为基准，靠样板确定横向位置。
施定位焊时，要求从基准面向另一面逐步进行，以防错位。
8、刃脚斜壁板的加工及安装
刃脚斜壁是由两种规格的板材组合的扇形结构，将刃脚斜板分成三块，折点在分块线上自然转折，成小块后，即便于弯曲加工，又便于安装，同时能充分利用材料。
拼板前先将δ20板在刨边机上按图线要求削斜，然后进行拼装，施焊完毕后用样板划线切割，然后弯曲加工成形，安装时从工作边向余量边按安装线逐块安装定位，清理焊缝，以便施焊。
（十）焊接变形控制
钢围堰焊缝的焊脚高度比较大，焊接工作量也很大，如此高的焊接高度和焊接量，容易产生焊接变形，如果不采取有效的技术措施，很难保证钢围堰的外形及几何尺寸，为此根据以往经验，我们采取如下措施。
1、分离焊接
能在组拼前焊接的焊缝一定在组拼前施焊完毕，如内、外的拼接焊缝，水平框架的角接缝，均应在组拼前焊完，尺量减少立体分块的焊接量。
2、小电流、小直径焊条进行焊接
焊接应力与变形主要是由于在焊接过程中焊件受到局部不均匀加热和冷却而引起的，在弧焊中，焊接热功率与线能量受焊接电流，温度高低，温度分布，冷却速度等因素的影响变形与热功率是成正比的。
电弧焊接有效热功率的计算公式为：
q=0.24ηVI。
当热利用系数η，电弧电压V不变时（实际变化不大），焊接电流I越大则热功率越大，反之，热功率就越小。
因此钢围堰施焊时，选用的φ4mm焊条，焊接电流控制在200A以下，从而达到控制热功率，减少焊接变形的目的。
（十一）制定合理的焊接程序
合理的焊接程序是保证焊接质量，减少焊接应力和变形的重要工艺措施之一，根据钢围堰的结构特点以及施工条件等具体因素制定焊接程序见图2-8。
图2-8焊接流程图
1、分块施焊由4名焊工同时由中间逐渐向四周对称进行，并力求焊接电流，焊接速度保持一致，以利构件均匀收缩。
2、焊接顺序为先焊不致对其它焊缝形成刚性约束的焊缝，即先焊环板，再焊竖杆，最后焊竖杆与环板上的角接缝。
3、每条焊缝焊接时，保持其一端能自由收缩。
4、焊接方法采用逐步退焊法或跃式焊接法。
5、竖杆的下端，环板留余量端30cm范围内暂不施焊，以利分节拼装。
（十二）分块翻身
为尽量将钢围堰的焊缝置于平焊位置，以减轻劳动强度，保证焊接质量，需要将分块翻身，这是钢围堰施工过程中的一项重要工序。
由于分块尺寸重量都较大，稍一不慎将会造成事故，因此，翻身的方式、吊环设计、钢索选择应进行周密的分析、计算、研究，以确保翻身工作的安全。
1、分块的加强措施
钢围堰分块边缘部分刚性较差，在翻身过程中容易产生变形，必须对分块采取临时加强措施，以保证在整体翻身过程中和吊运过程中不致产生变形，为此，根据钢围堰的结构特点及翻身方式必须采用临时支撑加强措施。
2、翻身方式
由于我们采用在工厂制作，翻身用桁车进行。
应当注意的是：
（1）翻身场地不能有障碍物、危险物，以保证翻身安全。
（2）现场的操作人员，工作人员均由一人统一指挥。
（3）吊索与钢围堰接触的折角部分应采用木块或圆管支垫，以免损坏钢索发生安全事故。
3、吊环的设计及布置
吊环是翻身的主要用具，它的结构型式有特性，一般吊环只需校核其剪切强度，而翻身用吊环其受力的大小和方向均是随翻身的进程而变化的，为此，在设计时，必须进行验算。
每块设4个吊环，钢围堰上口设两只主吊环，下口设两只副吊环，开始起吊时4只吊环同时受力，然后在空中翻转，并支垫放置在施焊平台上。
（十三）钢围堰分块质量验收
待钢围堰单元制作完毕时，应严格检查各部焊缝的焊接质量，钢板对接焊缝及角焊缝等关键受力焊缝做100%的超声波探伤检查，其它型式的焊缝亦进行抽检。
焊缝超声波探伤内部质量等级按表2-3规定执行。
焊缝探伤质量等级表表2-3
顶目
质量等级
适用范围
对接焊缝
Ⅰ
主要杆件受拉横向对接焊缝
Ⅱ
主要杆件受压横向对接焊缝，纵向对接焊缝
角焊缝
Ⅲ
主要角焊缝
焊缝超声波探伤范围和检验等级按2-4表执行。
焊缝探伤范围及检验等级表表2-4
焊缝质量级别
探伤比例
探伤部位
I级横向对接焊缝
100%
全长
Ⅱ级纵向对接焊缝
100%
全长
Ⅲ级角焊缝
100%
全长
钢围堰单元主要尺寸允许偏差按表2-5执行。
钢围堰单元主要尺寸允许偏差表表2-5
编号
项目
允许偏差mm
1
平面尺寸D
+D/500
2
钢围堰壁厚B
±6
3
高度倾斜度
≯H/1000
4
不圆度
≯20
为保证钢围堰的制造加工质量，每条焊缝必须作好施焊记录和超声波探伤检查记录。
每单元加工先后经检验合格后再船运现场组拼。
四、分块、组拼及运输
（一）钢围堰的组拼
1、概述：
钢围堰分节拼装是将制作完成并经检验合格并编号的围堰块运至桥位附近水上组拼平台，组拼焊接成节段或更大片的钢围堰，然后浮运或船运至墩位处，逐节接高钢围堰，水上组拼平台设置于桥位附近水域上，由两艘800T方驳形成一刚性平台，平台顶面与围堰接触面水平误差小于3mm。
（拼装平台如图2-9所示）
图2-9钢围堰水上组装平台总体布置图
平台平面布置图
A-A断面图
2、拼装方法及工艺
（1）刃脚段的拼装：
首先在拼装平台上采用交线法确定出钢围堰分节的拼装中心，并打上样冲标记，然后12等分内、外圆弧壁板线作为12个隔舱的定位线，12条隔舱定位线将内、外壁圆弧线分成12个分块的安装位置线。
在每个分块的位置处下端设置4个支座，配以50T液压千斤顶，外壁下各两个，作为分块定位和调整围堰分块水平与垂直方向的基础。
将工厂加工完毕经检验合格编号的围堰分块按分块线起吊安装，并临时支撑固定。
利用直角三角形勾股定理的原理，调整分块的垂直位置（如图2-10所示）。
分块高度为a（已知），内壁至钢围堰中心的距离为b（已知），由c2=a2+b2求出c值，根据c值就可确定分块的垂直位置，分块起吊安装就位采取对称形式进行（如图2-11所示）。
图中1与7，2与8，3与9，4与10，5与11，6与12分别对应对称，这样定位可以利用分节口直径校核其垂直度。
如果误差过大，可通过千斤顶的顶升或下降和调整分块下设支座的相对高差。
调整完毕,各项技术指标（拼装允许偏差：
直径±D/500mm，垂直度≯H/1000；不圆度≯20mm）达到设计图纸和相关技术规范要求后，临时点焊定位，以确保其在后续施焊过程中钢围堰的几何形状及各分块间的相对位置。
图2-10钢围堰刃脚段拼装图图2-11
（2）钢围堰标准段及加强段的组拼：
刃脚段组拼焊接完成，采用250T浮吊吊离平台入水自浮，改造平台边缘与钢围堰接触面（如图2-12所示），以备标准段及加强段的组拼。
采用与刃脚段组拼同样的方法依次组拼以上各节段围堰（注：
每节段组拼为4大片）。
图2-12钢围堰标准及加强节拼装图
（3）施焊程序：
当钢围堰12个分块组拼合拢调位完成后，即可进行焊接施工，焊接要求除按设计图纸规定执行外，还应按工艺要求首先施焊环块，而后焊内壁板，再焊外壁板的程序进行。
为保证内、外壁板对接焊缝能够充分焊透，应以碳弧气刨使内、外壁板封底焊刨至完全见白，即除杂干净彻底，然后进行施焊。
采用6台焊机同时对应对称进行，内外壁板对接焊时，利用悬吊于围堰壁上的专用升降吊篮进行操作。
（4）围堰组拼过程中，随时检测组拼平台面的平整度及各向高差，如发现高差超过3mm时，应及时调整平台，使其各向高差控制在3mm以内，从而确保钢围堰的拼装质量。
（二）钢围堰运输
1、厂内分块运输：
厂内分块制作完成的围堰块，经检验合格编号，并经监理工程师确认后，由车间行吊吊上至25T平板拖车，运至江边装卸码头上运输驳船，钢围堰分块以反装状态装于平板车上的专用运输胎架。
2、水上运输：
（1）分块钢围堰水上运输：
工厂加工分块围堰片，经焊缝探伤检测及几何尺寸的检验合格，并得到监理工程师确认后，将其运至港口装卸码头起吊装于400T或300T无人驳船上。
驳船上钢围堰片的装船有平卧和竖直两种方式（如图2-13所示），主要取决于钢围堰分节高度，高度大于或等于6.0m时，采用平卧形式装船，高度小于6.0m时，采用竖立形式装船。
采用平卧式时，其累高不得大于2层。
装船完毕，用钢丝绳及50KN链条滑车将其固定于方驳上，将功率为274KW拖轮与驳船编队，运至水上拼装平台处吊安组拼。
卧式立式
图2-13分片钢围堰水上运输
（2）刃脚段即第一节段钢围堰的水上运输：
首段刃脚钢围堰采用整体浮运的办法运送至墩位施工现场。
组拼完成刃脚围堰后，进行焊缝的超声波探伤检测以及水密性实验，经检验合格并得到监理工程师的认可后，采用250T浮吊起吊入水自浮。
在其自重作用下，入水深度为2.70m，而全高为7.0m，外露干弦高度为4.3m，为确保浮运过程中的安全，应适当降低外露高度，因此采取在围堰隔舱内注水的办法以降低围堰重心，从而减小干弦高度，使其控制在3.0m左右，以便浮运。
注水时应注意均匀对称，保证围堰在自浮状态下的垂直度。
浮运时采用两艘功率分别为274KW的拖轮对称顶推，其布置（如图2-14所示）。
拖轮与钢围堰的联接采用铰接形式，为此围堰入水前，在距围堰上口平面2.5m处对称地设置两个连接铰板，在拖轮与围堰连接时通过控制围堰隔舱内注水量的办法来调整围堰上铰板与拖轮铰板的高程，使两者基本处于同一高程，以确保运输中围堰平稳。
刃脚段浮运至墩位处后，在下沉前应割去两侧浮运顶推铰板。
图2-14钢围堰刃脚段浮运示意图
（三）钢围堰分节接高
1、首节钢围堰在墩位处吊安完成后，即可依次进行以上各节段的对接接高。
钢围堰外壁接高脚手架固定在导向船支架上，内壁接高施焊采用4个浮箱来进行。
当分节吊运至墩位处后，按照对称的原则，吊安围堰三组块于下节的环板上，切割内外壁板余量，使上、下两节间的间隙控制在3mm以内，调整上节钢围堰的平面位置以及垂直度，使其与下节围堰在接缝处顺直无折线点。
调整完毕，间断点焊拼接缝使其临时固定，以免在施焊之前，上、下围堰的相对位置变化，从而影响其拼接精度。
对接完毕后方可进行焊接，首先焊接上节围堰的对接环板以及内、外壁板竖向接缝，当上节形成整体后，最后进行上、下节围堰间的环向对接缝的施焊。
全部焊接完成经外观检测合格后，对内、外壁板与下节环板间的角接焊缝做煤油渗透试验，以检验其水密性，同时对对接主焊缝进行超声波探伤检测，以确保其焊缝质量。
2、定位与误差校正：
分节散片定位是漂浮状态下进行的，在漂浮的下节钢围堰上口的外壁板和隔舱板外设置适当数量的定位掣动挡板，限制上、下两节钢围堰间晃动，便于找正定位。
当分节散片吊至离下节上口环板10~15cm时，暂停下落，用倒链滑车调整上，下节内、外壁板间的距离，使之基本一致时，再缓缓落下散片围堰，按照同样的方法，依据对称原则吊安其余三片。
待全部完成吊安，调整各片的垂直度及平面位置并点焊接缝临时固定。
量出上、下节之间的最大间隙，以下节围堰顶面为基准面，沿钢围堰分节内、外壁板一周及隔舱板下端划出切割线，切割余量，然后进行装配定位焊接，如此循环依次完成以上各节段钢围堰的吊安对接。
五、工期计划安排
工期计划安排表2-6
时间
项目
2001年9月
2001年10月
2001年11月
2001年12月
2002年1月
16~20
21~25
26~30
1~5
6~10
11~15
16~20
21~25
26~31
1~5
6~10
11~15
16~20
21~25
26~30
1~5
6~10
11~15
16~20
21~25
26~31
1~5
6~10
11~15
施工准备
刃脚段加工
刃脚段组拼
标准1段加工
标准1段组拼
标准2段加工
标准2段组拼
升级会员 