平台施工组织设计解析.docx

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平台施工组织设计解析

一、编制说明

本标段是洋山深水港（一期工程）东海大桥工程比较关键的控制性工程，施工环境恶劣，作业时间少，施工难度大，尤其是桥梁基础施工，是本标段施工的重点和难点，为了顺利完成本标段桥梁基础施工，水中工作平台的搭设至关重要，平台的持久牢固性是基础施工的保证和前提。

结合大桥的具体特点，我公司在业主提供招标文件资料和吸取以往施工经验的基础上，编制了海上钻孔工作平台初步方案，同时聘请在海洋环境桥梁工程设计及施工的资深专家对整个方案进行了评审、验算，以使方案更加合理可靠。

我们相信我公司有能力在保证工程质量的前提下，在承诺工期内完成全部施工任务。

（一）编制依据

1、洋山深水港（一期工程）东海大桥工程IV标《招标文件》

2、洋山深水港（一期工程）东海大桥工程《基础参考资料》

3、洋山深水港（一期工程）东海大桥工程《补遗文件

（一）》

4、洋山深水港（一期工程）东海大桥工程《补遗文件

（二）》

5、东海大桥通航孔（芦潮港侧500t、1000t）段桥梁工程地质勘察报告

6、东海大桥通航桥梁场地工程地质勘察报告书

（二）参照规范标准

JT/T368-1997船舶管理

JTJ213-98海港水文规范

GBJ50194-93建设工程施工现场供电安全规范

JTJ/T066-98公路全球定位系统（GPS）测量规范

JTJ203-94水运工程测量规范

JTJ005-96公路建设项目环境影响评价技术规范（试行）

JTJ226-97港口建设项目环境影响评价规范

JTJ076-95公路工程施工安全技术规程

二、工程概况

（一）自然条件

1、地理位置

东海大桥起始于上海市南汇区芦潮港镇客运码头往东约4km南汇咀处，跨越杭州湾北部海域，直达浙江省嵊泗县崎岖列岛的小洋山岛，长约32.7km，经小乌龟、大乌龟、颗珠山和小洋山等岛屿。

本标段位于东海海域，桥区海域，海势稳定，海床较为平缓，水深一般在5~8m，标高－7.5~－12.5m，海底光缆、电缆在该区通过，具体见（九、海底管线维护措施）。

附桥位平面位置大样图（2.1-1图）：

2、工程地质概况

本施工区段岩层埋藏较深，基岩面标高由北向南逐步抬高，标高为－2.30米~-160.0米。

桥位处第四系堆积层厚度为160~220米，层位相对稳定；下部为早~中更新世（Q1~2）堆积的杂色粘土、粉质粘土、中粗砂、碎砾石灰粘性土等；中部为晚更新世（Q3）堆积的灰黄、灰色粉质粘土、砂质粉土、粉细砂等；上部为全新世（Q4）堆积的灰黄~灰色粉质粘土、淤泥质粉质粘土、粘性土灰砂、砂夹粘性土、砂质粉土、粉细砂等；表部为现代（QR）堆积的灰黄色淤泥。

桥址地质条件简单，选择草黄~灰黄色粉细砂层（既第六层）作为桩基持力层。

3、水文条件

桥位区所处海域的潮汐主要受东海前进潮波控制，潮汐类型属非正规半日浅海潮型，每个潮汐日有两次涨潮和两次落潮的过程。

重现期100年一遇的高潮位为3.73m，低潮位为－3.09m（国家85高程）。

本区海流以潮流占主导地位，推算最大潮流速近3.0m/s。

本海域以NE向作为控制浪向NE向100年一遇的波浪要素值为：

H1%=6.0m，T=8.8s，L=89.6m。

4、气候条件

桥位区位于亚热带南缘，东亚季风盛行区，受季风影响东冷夏热，四季分明，降水充沛，气候变化复杂。

多年平均气温15.8℃，历年最高气温37.5℃，历年最低气温－7.9℃，最热的月平均气温27.0℃，最冷月平均气温6.0℃。

降水日数为134天/年，降雪日数为5天/年。

实测最大风速35.0m/s（风向NNE），风力大于7级大风天数65.8天/年，风力大于8级大风天数30天/年，风力大于9级天数约为3天/年。

5、地震基本烈度

本工程地处于地震活动相对较弱的地区，有史以来，无地震破坏的纪录，历史和现代地震对场区最高影响烈度为五度，场址区未发现活动断层。

本区基本烈度定为6度，而芦潮港、大洋山、小洋山等三个代表性控制点的罕遇烈度（50年2%）平均为7度。

场地类别，水域属于Ⅲ类，各岛属于Ⅰ类。

（二）施工内容

本合同段工程为三座辅航道孔桥梁，桥跨结构采用多跨预应力砼箱形连续梁，孔径组合分别为：

第一联70m＋120m＋120m＋70m（500吨级），见图2.2-1

第二联80m＋140m＋140m＋80m（1000吨级），见图2.2-2

第三联90m＋160m＋160m＋90m（500吨级），见图2.2-3

钻孔工作平台搭设包括K6+089~K6+469桥和K11+929~K12+369桥各三个主墩平台，K24+579~K25+079桥的三个主墩平台和两个边墩平台。

钻孔工作平台搭设的主要工作内容包括：

临时钢管桩（包括防撞钢管桩）的定位、施打；施加临时钢管桩的平联；安装上层贝雷及型钢；铺设平台面层钢板；振沉钢护筒。

附钻孔工作平台搭设流程图。

三、钻孔工作平台设计与施工

（一）平台设计

1、设计依据

（1）水文条件

重现期50年一遇的高潮位为3.48m，低潮位为-2.86m；50年一遇的平均高潮位为1.86m，平均低潮位为-1.34m。

50年一遇极值波高为4.96m。

（2）地质条件

本标段三座辅通航孔桥地质基本一致，具体见东海大桥Ⅳ标地质柱状图：

（3）风况：

风力大于9级天数约为3天/年，风向NNE方向。

（4）平台设计须满足的施工要求:

a、a、平台配置钻孔施工所需的KP3500型钻机；

b、b、每个平台上配一台50t履带吊协助钻孔和下放钢筋笼等作业；

c、c、平台上能同时布置5台发电机组（仅中主墩），能存放一个孔的钢筋笼场地（见图3.1-1）；

d、d、平台上考虑设置施工人员临时生活区及储油罐、储水罐；

e、e、平台在同时出现最大风载、浪载及施工荷载作用下能保持稳定。

2、平台结构拟定

（1）结构形式

在综合考虑辅通航孔桥基础钻孔灌注桩具体的地质、水文、气象等因素影响的前提下，结合我公司以往在同类型桥梁基础施工取得的经验，主墩桩基钻孔平台拟采用钢管桩作为基础，由贝雷粱作为承重梁、型钢作为分配梁构成上部承重结构，平台顶面铺设有面板，同时在平台四周安有护栏（高度为1.3米）、漏电保护设备及通航指示灯，顺平台横桥向的两侧设防撞、泊船钢管桩。

（2）平台构造及结构参数

a、平台构造

K6+279辅通航孔桥主墩平台总面积为51×26＝1326m2，由24根1200mm钢管桩和12根2900mm钢护筒作为基础，纵向承重梁为单层三排贝雷、横梁为I45b、分配梁为［16a，在分配梁上铺设面板。

边主墩设6根防撞、泊船钢管桩，中主墩设12根。

K12+149跨辅通航孔桥主墩平台总面积为54×26＝1404m2，由24根钢管桩和14根2900mm钢护筒作为基础，纵向承重梁为单层三排贝雷、横梁为I45b、分配梁为［16a，在分配梁上铺设面板。

边主墩设6根防撞、泊船钢管桩，中主墩设12根。

K24+829辅通航孔桥主墩平台总面积为63×26＝1638m2，由24根1200mm钢管桩和19根2900mm钢护筒作为基础，纵向承重梁为单层三排贝雷、横梁为I45b、分配梁为［16a，在分配梁上铺设面板。

边主墩设6根防撞、泊船钢管桩，中主墩设12根。

边墩平台总面积为48×20＝960m2，共有18根1200mm钢管桩，每个边墩设6根防撞、泊船钢管桩。

b、结构参数

（a）平台顶标高确定

平台顶面标高的确定是根据部颁《海港平面设计规范》4.3.4中计算公式：

E=HWL+η0+h+Δ计算所得，下面以K12桥为例进行计算。

其中：

E——平台面高程；

HWL——设计高水位，本设计取3.73m（按100年一遇高潮位计）；

η0——波峰面高度，本设计取100年一的H1%静水面以上波峰面高度，本桥NNE向波浪H1%=6.00m，按《海港工程设计

手册》中波面面方程规定计算得：

η0=4.26m；

h——平台上部结构的高度，本设计取0.2m

Δ——波峰以上至平台上部结构底面的富裕高度，本设计取1m；

因此有：

E=3.73+4.26+0.2+1

=9.19m

本设计最后取平台顶面设计标高为：

+9.0m。

（b）钢管桩底标高

由于地表层存在不稳定的淤泥或粉质粘土，厚度为3～6m，极易大冲大淤，泥面在潮水的冲刷作用下处于动态变化中，故在计算钢管桩入土深度时，不考虑表层土的承载力。

拟定钢管桩入土深度约25m，桩底标高为-36.0m（具体验算过程见附件）。

护筒顶、底标高：

综合考虑地质条件、冲刷等因素，确定钢护筒顶同钻孔平台标高为+9.0m，K6桥钢护筒底标高约为-26.0m，入土深度约15m；K12桥约为-33.0m，入土深度约22m；K24桥约为-30.0m，钢护筒入土深度约19m。

3、平台防撞措施

a、平台墩轴线两侧设防撞、泊船钢管桩，其中每联桥的中主墩设在两侧，边主墩只设在靠中主墩的一侧。

b、拟将钢护筒与钻孔平台进行刚性连接，钢管桩之间设置两层钢管平联以确保钻孔平台在抵抗水流冲刷、潮水、风浪、漂浮物撞击、船舶停靠、台风袭击时稳固可靠。

c、除运送人员的交通船外，其余各种施工船舶不得在施工平台停靠。

4、平台结构计算模拟形式：

见图3.1-2（具体计算见附件）

（二）平台施工

1、施打平台钢管桩

因我标段三座辅通孔桥位置较为分散，因此施工用电的供给主要考虑发电机的自发电，为了便于集中管理，拟定在分别每个辅通航孔桥的中主墩施工平台上设置发电中心，以供给各分区的施工用电，因此每座桥的钻孔工作平台的搭设须从该桥中主墩开始，边主墩次之，边墩最后施工的顺序进行，同一平台先施工平台钢管再施工防撞、泊船钢管，平台钢管施工顺序见图（3.2-1图）。

钻孔平台施工根据对各辅通航孔桥具体施工条件的分析，拟采用施工方便、快速、施打精度高的大型变幅式打桩船进行辅通航孔桥桩基钻孔平台基础钢管桩的施打作业（如图3.2-2所示）。

由于本标段三个施工区距陆地的距离均超出常规测量（包括全站仪、经纬仪、水准仪测量等）的作业范围，为了满足定位精度要求，钢管桩采用GPS卫星定位并由打桩船打入。

在打桩船上安装三台GPS，用于确定打桩船的平面位置和方位，为了减少打桩船方位误差，安装GPS时应尽量增大三台GPS间的距离。

GPS电缆在改造船时，预先安装在管路中，接到主控室。

控制台设在打桩船的主控室内，以便操作紧邻锚机操作平台。

GPS安装在控制台下，控制台上安放一台微机主机，通过分频器连接两个显示器，一个用于技术人员操作监控，另一个用于绞锚监控。

双频GPS的实时动态三维定位精度为2cm，完全可以满足平台搭设的要求。

根据水上沉桩作业的有效天数及打桩船沉桩能力，全标段共配备打桩船1艘、100~200吨浮吊2艘、拖轮2艘、驳船4艘、起锚船1艘，20吨、50吨汽车吊各一台，50吨履带吊计划配备9台，并根据实际需要配备其他小型设备。

根据总体施工顺序安排，打桩船由K12+149桥的中主墩开始施打临时钢管桩，施打完毕，浮吊开始安装上层贝雷及型钢，打桩船则转入边主墩施工。

K12+149桥施工完毕，各施工设备适时次序进入K6+249桥和K24+829桥，施工顺序与K12+149桥一致，整个施工顺序安排见钻孔工作平台施工进度横道图。

钢管在厂家加工成统一长度（44m），在施打过程中一次到位，中途不焊接接头。

钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，桩顶标高控制在+6.7~+7.0之间。

在特殊情况下，当钢管桩进尺极为缓慢或施打不下去，则不能强行施打，以免钢管偏位或变形，要分析其原因，若因桩尖遇到异物所至，则需另外改变桩位，或局部更改平台设计，以达到与原设计相同的效果。

在钢管施打过程中，精确定位并施打完成第一根桩后要尽快进行第二根桩的施打，待完成后在两根桩桩顶用型钢进行临时锚固；每完成一根桩的施打，将其与相邻的钢管桩进行上述的临时锚固，以保证钢管桩在施打过程中的稳定性及桩位的准确性。

图3.2-2钻孔平台钢管桩插打示意图

2、施加钢管联结

钢管桩施打后，要及时加焊钢管进行联结，联结包括钢管桩间的平联及剪刀撑。

联结主要用材为Φ60cm钢管，壁厚为10mm。

由于钢管桩的施打存在一定误差，因此钢管联结的下料长度要根据钢管桩间实测长度而定。

联结设置的目的在于保证单根钢管桩及整个平台的稳定，因此联结材料在与钢管桩焊接时必须保证焊接质量，且联结材料与钢管桩接触的空间曲线必须满焊。

联结的焊接顺序与钢管桩的施工顺序一至。

3、上部结构的铺设

上部结构的施工主要采用50t履带吊配合100~200t浮吊现场组拼连接，首先用浮吊搭设一孔上部结构，作为50t履带吊停放的平台，用浮吊将50t履带吊吊上平台，随后便由50t履带吊完成平台剩余上部结构的搭设，如图3.2-3。

4、振沉钢护筒

（1）钢护筒设计

本标段钻孔灌注桩桩径为Φ2.5m，钢护筒长度为42.5m，若按1%倾斜度控制，则钢护筒内径为2.5m+42.5mx1%=2.925m，根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）规定，钢护筒内径宜比桩径大20～40cm，拟定钢护筒内径采用Φ2.9m。

钢护筒拟定采用δ=14mm的A3钢板，分两节加工，底节长26m，上节长16.5m。

为确保钢护筒在施打过程中的刚度满足要求，底节钢护筒底脚往上50cm与顶口以下30cm及上节钢护筒顶口以下30cm采用δ=16mm的A3钢板。

钢护筒外侧设置加劲，均采用[8，加劲分为竖向与环向。

钢护筒拟在加工厂内加工，卷板机卷制，在胎架上成型，接缝采用双面满焊，并将钢板差台部分设在护筒内壁，肋板采用间断角焊缝。

分节加工完成后驳船运至施工现场使用。

（2）振沉主护筒

在钻孔工作平台完成上部结构安装后，即可进行主护筒振沉施工。

主护筒的位置和垂直度准确是保证钻孔灌注桩垂直度满足要求的前提，为此，在施打主护筒时，采用双层导向定位架。

首先，采用GPS仪器进行静态测量确定出导向架的位置，然后将上层固定在钻孔工作I45型钢顶面，下层与钻孔平台临时钢管桩联结牢固。

待导向架固定后再次采用GPS系统对其平面位置进行检查，同时对导向定位架进行垂直度检查，待合格后方可进行下一步工作，否则应重新进行调整。

底节主护筒拟采用100～200t浮吊悬吊DZ135型振动沉桩机振沉，第二节主护筒的吊装、焊接及振沉均可由50t履带吊予以完成。

钢护筒的振沉工作选在平潮或较低潮水位时进行。

钢护筒采用分节对接振动下沉，每节钢护筒在振动下沉前，在护筒顶以下1m至1.5m处设置内部支撑防止振动夹头使护筒产生径向塑性变形，当每节钢护筒振到位时，须及时将内支撑解除，解除时一定要将内支撑栓好保险绳，以防其掉入护筒内，影响以后的成孔，每振沉一根主护筒须及时加焊钢管平联，第一根主护筒可先与平台的临时钢管临时连接，待主护筒的平联全部施加完毕后可解除临时连接。

当第一节钢护筒下沉到位后，采用“吊线法”检查其垂直度，同时检查中心偏差是否符合要求，否则要求重新进行安装，合格后方可振沉。

上下两节钢护筒焊接前，用经纬仪从不同的角度检查其垂直度，直至符合要求方可进行焊接。

两节钢护筒接头处采用等强度焊接，同时将钢护筒外侧竖向加劲连接，并加焊8块δ=10mm的A3钢板，采用满焊，焊缝厚度不小于6mm。

两节钢护筒接头处焊接完成后，割除临时固结，待其在自重作用下停止下沉后再采用振动下沉。

钢护筒施打过程中应对沉桩机与桩帽的连接螺栓进行观察并确保连接牢固，每次振动以不超过5分钟控制，同时注意对钢护筒下沉速度及垂直度进行观测控制。

钢护筒平面位置控制偏差控制在±5cm以内，垂直度偏差控制在1%以内。

（2）主护筒平联

主护筒振沉完毕后及时进行平联加固。

平联用材为Φ60cm钢管，壁厚为10mm，将主护筒与主护筒、主护筒与钢管桩联结为一个整体。

由于钢管桩的施打存在一定误差，因此主护筒与钢管桩间平联的下料长度要根据实测长度而定。

平联的设置，保证了整个平台的稳定性并提高了平台的抗风浪能力。

平联钢管在与主护筒及钢管桩联接时必须保证焊接质量，且平联钢管与主护筒及钢管桩接触的空间曲线必须满焊。

5、平台的使用

作为钻孔工作平台，提供了人员和设备的施工场地，钻机、履带吊、发电机等均在平台上工作，并设置有相应的泥浆池和沉淀池、储油罐、钢筋笼堆放场地、储水罐等；平台又是工作人员休息、办公的场所，在平台上设有临时生活区，临时住所拟采用改装后的集装箱，转运、固结都很方便。

四、机构组织、材料、设备及劳动力的安排

（一）、机构组织

钻孔平台施工阶段，设一名前场施工总负责人（由项目部主管生产的副经理负责），下设安全、生产、技术、质检、船机、物资等部门相互协作；三座辅通航孔桥各设一名副经理负责。

设一个钢管桩施打作业队，一个钢管平联施工作业队，一个上部结构铺装作业队，一个钢护筒振沉作业队，后场设一个钢结构加工厂，每个作业队设作业队长一名，技术主管一名、施工技术员两名、质检员一名、专职安全员两名。

附：

钻孔工作平台施工现场组织机构图

施工负责人：

蒋德林

安全部：

钟奎

生产管理部：

宋伟峰

工程技术部：

周先念

质检部：

曾越

船机部：

孙智

物质部：

袁国雄

钢

结

构

加

工

厂

钢

护

筒

振

沉

作

业

队

上

部

结

构

铺

装

作

业

队

钢

管

桩

施

打

作

业

队

钢

管

平

联

施

工

作

业

队

K6+279桥生产主管：

刘璋瑜

K12+149桥生产主管：

何明成

K24+829桥生产主管：

应虹

钢管桩施打作业队负责三个辅通航孔桥所有所钻孔工作平台临时钢管桩的施打；钢管平联施工作业队负责三个辅通航孔桥所有所钻孔工作平台临时钢管桩之间的钢管连接；上部结构铺装作业队负责所有钻孔工作平台上部结构（包括扁担梁、贝雷、型钢及面板）的铺设；钢护筒振沉作业队负责三个辅通航孔桥所有所钻孔灌注桩钢护筒的转运、振沉；钢结构加工厂负责所有平台牛腿、扁担梁、各种细部结构材料及钢护筒的加工。

（二）、劳动力安排

钻孔工作平台施工是本桥施工的一个重点和难点，因此为保证进度计划的完成，必须增加人员的投入，我部已制定了详尽的人员安排计划。

见下表

劳动力使用计划表

作业队

工种

电焊工（人）

吊装工（人）

木工（人）

普工（人）

机械（人）

钢管桩施打作业队

6

10

—

10

8

钢管平联施工作业队

10

10

5

8

8

上部结构铺装作业队

16

16

8

20

10

钢护筒振沉作业队

10

8

6

20

8

钢结构加工厂

20

10

8

10

8

（三）、机械设备使用计划

工作平台的施工需要大量性能优异、状况良好的设备，在加大人员投入的同时也要加大设备的投入，我部已制定了详尽的机械设备使用计划。

见下表

主要机械设备使用计划表

序号

设备名称

规格型号

数量

状况

拟用何处

拟开始进场时间

1

打桩船

D100

1

良好

临时钢管桩的施打

2002.10.20

2

浮吊

100~200t

2

良好

吊装各种大吨位材料

2002.10.20

3

拖轮

1670p

2

良好

用于拖拉打桩船、浮吊

2002.10.20

4

驳船

800~1500t

4

良好

装运各种施工用材

2002.10.20

5

覆带吊

50t

9

良好

安装平台上部结构、转运材料

2002.10.20

6

振桩锤

DZ135

4

良好

振沉钢护筒

2002.11.5

7

交流电焊机

BX-400

30

良好

各种加工件及钢管的焊接等

2002.10.10

8

汽车吊

50t

1

良好

各种小型构件的转运及吊装

2002.10.20

9

汽车吊

20t

1

良好

各种小型构件的转运及吊装

2002.10.20

10

发电机组

300kw

8

良好

生产供电

2002.10.20

11

发电机组

400kw

4

良好

生产供电

2002.10.20

12

发电机组

75kw

3

良好

生产供电

2002.10.20

（四）、材料使用计划

根据总体施工进度计划和年度施工计划进度安排，主要材料使用安排如下，材料进场根据施工进度安排合理组织，确保满足工程施工需要：

主要材料使用计划表

序号

材料

名称

规格

数量

（t）

2002

2003

10月

11月

12月

1月

2月

3月

4月

1

临时钢管桩

Φ1.2m

5820

3

钢管平联

Φ0.6m

Φ0.4m

620

4

贝雷

标准

700

5

型钢

Ⅰ45b

Ⅰ36a

Ⅰ25b

［16a

［14a

2450

6

钢板

δ=1cm

δ=1.6cm

δ=1.4cm

7720

五、进度计划

钻孔工作平台施工进度计划的编制主要以总体施工进度计划和年进度计划为依据，具体见下面的施工进度计划横道图：

东海大桥IV标钻孔工作平台施工计划横道图

施工内容

2002年

2003年

10月

11月

12月

1月

2月

3月

上

中

下

上

中

下

上

中

下

上

中

下

上

中

下

上

中

下

一、技术准备

1、工作平台施工组织设计

a.平台方案设计、论证

b.平台施工组织设计报审

五、搭设钻孔工作平台

1.K12+149桥

a.施打钢管桩并加钢管平联

b.铺设平台

c.振钢护筒

2.K6+279桥

a.施打钢管桩并加钢管平联

b.铺设平台

c.振钢护筒

3.K24+829桥

a.施打钢管桩并加钢管平联

b.铺设平台

c.振钢护筒

六、质量保证措施

质量是企业的生命，工程质量是企业