钢套箱安装施工技术方案060828.docx

1、钢套箱安装施工技术方案060828第一章 编制依据1.1、编制范围本施工技术方案编制范围为金塘大桥-A合同段主通航孔桥索塔墩防撞钢套箱施工，包括D3#、D4#防撞钢套箱运输、起吊、下放、加固，封底混凝土浇注等内容。1.2、编制依据 （一） 金塘大桥-A合同段招标文件与中标合同文件（二） 金塘大桥施工图设计第二卷第一册第一分册（二六年四月版）（三） 金塘大桥主通航孔桥主墩防撞钢套箱施工图设计（二六年六月版）（四）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）（五）公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1-2004）（六）公路工程施工安全技术规程（JTJ076-95）（七）钢质海船入级与建造规

2、范（2001）（八）钢结构工程施工质量验收规范（GB502052001）（九）公路工程国内招标文件范本（2003版）（十）金塘大桥-A合同段总体施工组织设计（2005年12月）（十一）二航局质量手册质量作业指导书（十二）施工现场实际情况以及我局现有的技术装备、管理水平和类似工程的施工经验。 第二章 工程概况1、概述舟山大陆连岛工程金塘大桥第-A合同段范围为五跨连续（77+218+620+218+77=1210m）钢箱梁斜拉桥的下部结构，主要施工内容包括：辅助墩（D2#、D5#）、过渡墩（D1#、D6#）和主塔（D3#、D4#）的基础、承台及其附属设施（包括主桥防撞设施）、辅助墩和过渡墩墩柱施工

3、。其中D3#、D4#索塔承台采用实体钢筋混凝土圆端形构造，采用钢套箱施工工艺。承台平面尺寸56.7834.02m，厚6.5m，承台上设厚2.5m的塔座，封底混凝土厚2m。钢套箱除满足承台施工过程中的作业需要外，同时需满足主墩承台的使用过程中的防撞功能要求。为节省投资，设计时将钢套箱侧壁与防撞设施有机结合，融为一体。其结构型式见图1。图1 D3#、D4主墩一般构造图单个防撞钢套箱重约1600T，其中吊装重量约1400T。吊装采用两台浮吊进行抬吊就位。2、施工条件2.1 气象条件本工程东临东海，桥址区常风向为NW，出现频率11，平均风速9.6m/s，最大风速27m/s；次常风向为ESE，出现频率1

4、0，平均风速为4.9m/s。强风向为E和NW向，最大风速分别为34.3m/s和34m/s。桥址区风速风向季节变化较明显。防撞钢套箱制作拼装施工适逢夏秋季节，盛行SSE、ESE、NNW、NNE向风，风速较小，但该时段为台风和热带风暴活动较多时期，钢套箱安装施工时间为2006年10月份，台风的影响依然存在。2.2、水文条件桥址区主要受太平洋潮波影响，桥址区的潮汐类型为不正规半日潮。桥址区水域的波浪以风浪为主，强浪向为NWNNW向，其中NNW向出现频率6.9，年平均波高H1/10为1.14m，实测最大波高Hmax6.1m。大浪主要出现在每年的812月，对钢套箱安装施工有一定影响。桥址区潮流一般为不正

5、规半日潮流为主，潮流运动形式大多为往复流。2.3 地形条件本区段处在金塘岛西北侧主航道之上，海底呈不对称V形深槽，D3墩处海底泥面高程约-22.00m，D4墩处海底泥面高程约-12.00m，水深条件较好，适合水上大型船舶作业。3、工程特点3.1 单件重量大，对浮吊要求性能高。防撞钢套箱单件重1600T，浮吊一次安装重量达1400T，在桥梁施工中实属罕见，对浮吊的要求较高。3.2 安装质量要求高，技术难度大。防撞钢套箱兼顾防撞与承台施工围堰要求，工况条件较为复杂，防撞体按钢质海船入级与建造规范设计，单个钢套箱体积巨大，达60.7838.029.858m，整体吊装，施工技术难度大。3.3工况条件恶

6、劣，施工组织难度大。主墩远离陆地，位于主航道处，水深流急，航运繁忙，施工又适逢夏秋季节，受到高温及台风和季风的影响，工程施工组织、交通、材料的运输、安全管理压力较大。第三章 防撞钢套箱结构设计情况1、设计条件1.1 防撞设计控制船舶 表1船 型排水量(T)平均吃水(米)5万吨级压载253425.342.5万吨级315749.51.2 主要设计标高及参数 表2项目名称数值备注承台顶标高/底标高（m）6.0/0.5钢套箱顶标高/底标高（m）6.9/2.958钢护筒顶标高/嵌固点标高（m）4.50/41.4m封底混凝土顶标高/底标高（m）0.5/-2.5泥面标高28.0 m已考虑5m冲刷封底混凝土强

7、度等级C30首层承台浇筑厚度(m)2.5混凝土握裹力（kN/m2）150kN/m21.3 设计水位 表3项目名称数值（m）备注设计高潮位3.32 m20年一遇设计低潮位2.2120年一遇设计最高通航水位+3.28防撞工况考虑设计最低通航水位-1.59防撞工况考虑1.4 水流、波浪和风速 表4项目名称正常工作时抗台时设计流速2.83m/s2.83m/s设计波浪H=1.0m T=5.57sH=3.82m T=6.57s设计风速13.8m/s36.9m/s2、设计说明采用双壁防撞钢套箱结构，该结构既满足防撞功能的要求，又作为承台施工时的挡水和模板结构，满足施工期各工况受力要求。根据工程总体施工进度计

8、划，钢套箱安装时值台风期，考虑现场墩位处分块拼装，工期长，不确定因素多，同时现场涂装工作量大，质量无法保证，为确保钢套箱安装安全、质量和耐久性，防撞钢套箱按陆上制作、拼装、整体运输至现场后大型起重船吊装就位的施工方案设计。第四章 工艺流程根据设计及现场情况，决定采用2艘大型起重船抬吊的安装工艺。即钢套箱在2艘平板驳连成整体的浮平台上整体组拼完成后，直接用拖轮将浮平台拖带至施工水域合适位置抛锚定位，用2艘大型起重船将搁置在浮平台上的钢套箱抬起，移锚动船至合适位置，缓慢下放到位。其中吊幅吊重较大的浮吊在现场抛锚定位于主通航孔桥主跨的外侧，另外一艘浮吊抛锚定位于主通航孔的主跨内。安装工艺流程见图2。

9、图2 钢套箱安装工艺流程图第五章 主要施工方法一、吊装设备选择1.1吊高要求2006年度10月份潮位表显示，当月最低水位以-1.5m计，作为起吊水位进行吊高计算，上游侧生活区平台最高点（集装箱上安放的水箱顶）标高按+11m计算，钢套箱底到吊点的最长距离为49.858m（起吊钢丝绳高度40m+套箱高度9.858m），因此，从水面算起的起吊最小高度：Hmin=49.958+11-（-1.5）=62.458m。同时在钢套箱抬吊过程中，需要跨越生活区平台的浮吊的吊高需要有跨过900T.m塔吊的能力，根据现场测算，900T.m塔吊的塔尖高度可降至标高+43.5m，跨越高度H=43.5-(-1.5)=45

10、mHmin =62.458m，无需提高起吊高度。钢套箱起吊示意图见图3。图3 钢套箱起吊示意图1.2吊幅要求为了避开上游侧生活区的900T.m塔吊，钢套箱需偏离承台横桥向轴线一定距离进行布置，如下图4所示。根据钢套箱与平台之间的相对位置，要求其中一台浮吊（1000T）的吊幅=平台宽度的一半21m+生活区塔吊基础宽度的一半2m+起吊点至钢套箱长边的水平距离4m+富余22m= 31m，另一台浮吊（1200T）吊幅=起吊点至钢套箱长边的水平距离6.5m+平台走道宽度2.5m+富余2.5m=11.5m。图4 钢套箱现场吊装平面示意图1.3吊重要求钢套箱一次性安装重量达1400T，附加1.25的动载系数

11、，单个浮吊吊重为：1400*1.25/2=875T；综合以上三个因素，选定镇“航工818”1200T浮吊和“港机1#”1000T浮吊作为钢套箱抬吊的吊装设备，两艘浮吊的起重性能如下：、1200T浮吊起重性能（镇航工818#） 1200T浮吊起重性能参数 表5总长（m）总宽（m）型深（m）最大吃水（m）主钩间距（m）86286.33.81200T浮吊双主钩起吊负载和船外伸幅度仰角（）6055504540最大起升重量(主钩)（T） 26002465236122782211主钩起升高度（m）64.659.452.343.833.6附钩起升高度（m）686254.144.733.8 图5 1200T浮

12、吊吊幅与吊高关系图、1000T浮吊起重性能（港机1#） 1000T浮吊起重性能参数 表6总长（m）总宽（m）型深（m）最大吃水（m）主钩间距（m）83.673063.54.421000T浮吊双主钩起吊负载和船外伸幅度仰角（）6867666564636261外伸幅度（m）22.523.724.926.127.328.429.630.7主钩高度（m）76.876.275.775.174.573.973.272.5主钩荷载（T）1000100010001000100010001000910仰角（）6059585756555453外伸幅度（m）31.933.034.135.236.337.438.43

13、9.5主钩高度（m）71.971.270.469.768.968.167.366.5主钩荷载（T）910820780730700660620590图6 1000T浮吊示意图根据以上起重性能参数，1000T浮吊在仰角60(吊重910T，净吊幅或外伸幅度31.9m,主钩高度71.9m)，1200T浮吊在仰角55(吊重930T，根据图5内插计算得净吊幅或外伸幅度35.9m，主钩高度60.4m)时即可满足吊装要求。1.4吊点设计钢套箱采用两台浮吊进行抬吊，根据设计计算，整个钢套箱共布置8个吊点，吊点位置示意图见图7。图7 钢套箱吊点布置图1.5吊索强度计算吊装采用2艘浮吊进行抬吊，每艘浮吊采用2个大钩

14、，吊索选用120mm钢芯钢丝绳，破断拉力总和12501KN，单根长100m的4根（1000T浮吊使用），单根长80m的4根（1200T浮吊使用）。图8 钢套箱起吊角度示意图为确保起吊时每根吊索均匀受力，起吊时，单艘浮吊的双主钩（T型平衡钩）每钩分别双挑2根钢丝绳，每根钢丝绳的两个琵琶扣分别穿在一个吊耳的销拴上。与之对应的吊耳（点）两两组合是：1和3、2和4（为1000T浮吊4个吊点）；5和7、6和8（为1200T浮吊4个吊点）。详细布置见图7。根据图8显示：当钢丝绳长度为80m时，T1=14001.2/16/SIN=105/(34.72/40)=121T，安全系数K=1250.1/121=10

15、6。满足规范要求。当钢丝绳长度为100m时，T1=14001.2/16/SIN=105/(45.89/50)=115T，安全系数K=1250.1/115=10.96。满足规范要求。二、钢套箱吊装施工2.1吊装准备2.1.1护筒区平台拆除及拉压杆连接材料的焊接安装见主墩护筒区平台拆除施工技术方案。2.1.2塔吊（900T.m）高度降低及生活区平台障碍物搬移为确保安装顺利进行，根据抬吊其中之一的1000T浮吊（横跨平台）的吊高要求及现场实际情况，将900T.m塔吊拆除2个标准节段，使得生活区塔吊的顶标高降低至+43.5m。同时将生活区平台靠主通航孔侧（D3#以西，D4#以东）的集装箱和水箱全部暂时

16、吊离，以达到降低钢套箱起吊高度的目的。在钢套箱安装到位后予以恢复。2.1.3钢套箱运输及大型浮吊就位钢套箱运输就位钢套箱制作组拼完成后，用风缆将钢套箱的四角固定在大型浮平台上，然后直接用拖轮将大型浮平台拖至现场制定位置进行抛锚定位等待吊装。钢套箱的就位时间选择在起吊之前，必要时在浮平台尾部抛一临时锚，临时固定船位。浮平台的抛锚定位位置见图9。浮吊抛锚就位两艘浮吊抛锚就位方向为船体（桥梁纵轴线）方向与平台长边（横桥向）方向相垂直。船艏船艉分别抛八字锚，锚头钢缆与横桥向（上下游）方向呈15，锚头钢缆抛出长度为400m，同时每艘浮吊船艉单抛1只领水锚，以便浮吊前进和后退调整船体位置。为防止起吊过程中

17、，钢套箱摆幅过大发生碰撞，起吊时将钢套箱带八字缆固定在1200T 浮吊的船艏。详细布置见图9。2.1.4测量准备为确保钢套箱精确定位下沉至指定位置，在拆除完成的平台上，预先将承台纵横轴线测设表示在其对应侧平台的醒目位置，以便现场安装时控制偏位。标示内容包括：偏位允许范围，其对应边到该标示点的距离，标示点的高程等。为防止套箱下沉过程中发生扭转，在承台长边两侧的辅助桩（连成整体）上每边至少标示3个控制点位，当套箱下沉时，实时跟踪测量其与套箱长边之间的距离，不满足偏位要求的（3点在同一条直线上，与承台横桥向轴线平行），用手拉葫芦钩挂在辅助桩上进行调整，即可避免套箱扭转发生。布置点位图示见图10。图9

18、 浮吊及大型浮平台抛锚定位示意图图10 钢套箱测控点位布置图为保证底板开孔能顺利套进护筒内，在钢套箱内侧紧贴套箱壁体部位的护筒顶口测设焊接安装楔形导向型钢。每墩护筒导向不少于4套，均布在承台外周护筒内口。布置图示见图11。图11 钢护筒导向设置示意图2.2吊装施工2.2.1吊装时机 选择在高平潮阶段进行钢套箱的吊装。2.2.2吊点连接 由于钢套箱的吊索钢丝绳均非常重，靠人力很难完成吊点的连接，所以必须通过左右移动浮吊来实现吊点的连接，同时要准备若干2T手拉葫芦，用以辅助吊点连接。2.2.3起吊8个吊点均连接完毕，并检查无任何问题后，浮吊开始起钩，使吊索被张紧，此时，起重指挥人员再次检查吊点的连

19、接情况和吊索的垂直度，如果不满足要求，浮吊通过绞锚使吊索铅直，同时，各船专职人员检查锚缆情况，均无任何问题后，解除套箱的一切约束如：套箱的风缆等。起吊应分级进行，根据钢套箱的重量，每100T为1个级别，实际吊装施工时，通过浮吊上自带的测力计进行控制，每增加一个级别，现场负责的技术人员再次检查锚缆松紧、吊索受力、吊索垂直度等事项，无任何问题后施加下一级，直至钢套箱被吊起。2.2.4移船当钢套箱被吊起超过生活区平台50cm高后，两艘浮吊通过绞锚同时向下游移动，移动时应缓慢进行，幅度不宜过大，一方面，幅度太大容易造成两艘浮吊受力不均，另一方面，移动的幅度太大，容易碰撞上游的塔吊，发生危险。当钢套箱完

20、全越过上游生活区平台后，钢套箱轴线与桥轴线基本重合时，1000T浮吊后退，同时，1200T浮吊前进，此过程同样要缓慢进行，避免受力不均。1200T浮吊前进的动力依靠在平台辅助桩上带的前进缆，同时需松开船艉抛的领水锚。1000T浮吊后退动力依靠开始抛的船艉领水锚。钢套箱起吊立面示意见图12。2.2.5下放当钢套箱的纵、横轴线与平台的纵、横轴线重合时，两艘浮吊同时落钩，直至钢套箱最底点距平台还剩1米左右，此时，指挥人员根据预先放好的标志线对钢套箱进行精确对位，对位完毕，两艘浮吊同时缓慢下放，使钢套箱在自身限位及钢护筒顶口焊接的临时导向装置的作用下，缓慢进入预定位置，并经过微调，使钢套箱完全套进钢护

21、筒内。钢套箱下放至理论位置还有50cm时，测量人员测量钢套箱的四角高差，并根据测量结果进行高差调整，以后，每下降10cm测量一次，直至套箱距理论位置还剩35cm，停止下放，进行钢套箱平面位置的调整。此时海水开始退潮，钢套箱底板没入海水中，没入深度按3m计算，海水浮托力=15023=900T1400T，钢套箱可顺利下沉。为抵抗水流力对钢套箱的影响，在套箱短边壁体环板处设置吊耳，当套箱入水后，用拉绳拉住钩挂在两侧平台上。当钢套箱的平面偏位满足设计规定及规范要求时（均按5cm偏差进行控制），将钢套箱下放到位。由于在大型浮平台上进行组拼，钢套箱壁体上所有人孔盖板取消制作，钢套箱下放过程中全部处于敞开状

22、态，以保证壁体内外水位始终一致。图12 钢套箱抬吊移位立面示意图2.2.6浮吊撤离及钢套箱固定钢套箱下放到位后，为确保水流波浪力的影响，造成钢套箱偏位，将钢套箱的内外挑梁限位固定于挑梁的支撑连接材料上，必要时可焊接固定。等挑梁焊接固定完成后，浮吊松钩，使钢套箱的全部重量由内外挑梁承受。当浮吊基本不受力后，再次测量钢套箱的平面位置及高程，满足要求后，浮吊解钩，起锚拖离施工水域。同时为增加承台最外周护筒的整体支撑刚度，将上述护筒两两用80012平联管进行焊接连接。内外挑梁布置见图13。图13 防撞钢套箱内外挑梁布置图2.3拉压杆安装焊接及封底混凝土浇注准备2.3.1拉压杆焊接安装（抽水前）由于拉压

23、杆的上铰支座设置在护筒的外周，因此钢套箱下放到位前无法进行焊接安装，否则影响钢套箱的沉放。根据施工图及钢套箱设计图纸的要求，为不受潮位影响，拉压杆上铰支座铰轴的中心标高设置在+3.5m处（承台外周16根护筒在体系转换前需要保留）。焊接安装开始前，将每根护筒外周的拉压杆从固定的圆环上全部松开，根据其顶部实际对应的高度，在护筒外侧对应标高位置放出焊接轮廓线，然后逐一进行拉压杆上铰支座的焊接。焊接形式全部为焊脚尺寸为8mm的连续角焊缝，焊缝质量按二级焊缝进行控制。单个钢套箱共有拉压杆228套。钢套箱拉压杆布置图和装配图见图14和图15。拉压杆上铰支座安装焊接完成后，依次上好拉压杆与上铰支座之间的大螺

24、母，并用普通扳手拧紧，同时对已经拧紧的螺母用电动扳手重新施拧，并控制同一扭距，使各拉压杆受力均匀。图14 钢套箱拉压杆平面布置图2.3.2附属设施及临时栏杆安装在承台封底混凝土浇注和承台混凝土浇筑的施工间隙期，进行橡胶件、不锈钢直梯、预埋件等附属设施的焊接安装施工。为确保施工人员的安全，在套箱四周焊接安全护栏，护栏的焊接方法为：在岸上后场加工场地内，焊接栏杆底座，现场安装栏杆立柱，然后用棕绳连接作为横梁形成栏杆。三、承台封底混凝土浇注3.1钢护筒清理及封堵板安装 在钢套箱下沉到位后，为了提高钢护筒与封底混凝土之间的粘结力，潜水员下水使用高压水枪和钢丝刷对封底混凝土内的钢护筒外壁进行清洗，除去其

25、外表的附着物。在钢套箱底板与钢护筒之间封堵之前需要潜水员水下用钢丝刷和高压水枪对其进行清理。钢套箱调整到位并固定后，由潜水员水下安装哈佛板，封堵钢护筒与套箱底板间的间隙，并在哈佛板上堆码一层袋装水泥、砂石的混合料。缝隙封堵见图16。图15 钢套箱拉压杆装配图图16 封堵板结构图3.2封底混凝土施工封底混凝土施工是钢套箱施工的关键工序，封底混凝土施工成败直接影响到后续承台施工。两主墩钢套箱封底混凝土厚度2m，浇注成型后的顶面标高为-0.5m，混凝土标号为水下C30，单个钢套箱封底混凝土总方量为2817.6m3，在低潮位时段开始连续不间断施工，采取的施工工艺为水下导管一次性浇注完成。3.2.1封底

26、混凝土工配合比设计 封底混凝土标号为C30水下，混凝土配合比依据普通混凝土配合比设计规程进行设计，混凝土的初凝时间为30小时。封底混凝土配合比试配完成后单独上报审批。封底混凝土配合比设计要依据以下要求进行：1）水泥： 安徽宁国海螺P.42.5散装水泥；2）粗集料：宁波大东方石场525mm连续级配碎石；3）细集料：福建闽江中粗砂细度模数在2.62.9之间；4）粉煤灰：镇江谏壁电厂I级粉煤灰；5）外加剂：南京友西UCA缓凝高效减水剂；6）水：使用自来水；7）混凝土采用泵送，混凝土的坍落度控制在1822cm，具有较好的和易性和可泵送性。8）胶凝材料宜不小于400kgm3，改善混凝土的和易性、流动性。

27、9）混凝土5天强度不小于30Mpa; 封底混凝土配合比具体见封底混凝土配合比设计报审表。3.2.2封底混凝土施工准备 1)混凝土生产和输送设备 D4#主墩采用其搅拌平台上2台搅拌站（150m3/h），另外有航工砼1603#（160m3/h）配合。同时配备混凝土输送用两台HBT105.21型拖泵以及总计长度200m左右的泵管以及150m长的导管。平台能够储备1000m3混凝土的原材料，航工砼1603#能够储备1250m3混凝土的原材料。在混凝土浇注过程中，不少于1000m3的混凝土原材料驳船在平台外侧抛锚等待过驳材料，确保混凝土浇注连续不间断。D3#主墩采用航工砼1603#（160m3/h）及建

28、基5002混凝土搅拌船（80m3/h）进行混凝土生产，布料杆直接输送布料。2)集料斗、溜槽和导管准备配备中央集料斗1个，溜槽12套，封孔料斗4个，正常浇注小料斗10个。中央集料斗布置在承台的中心位置，其下方设有4个出料口，每个出料口分别布置3个溜槽，每个溜槽的端头对应一个布料点（导管位置）。12个布料点可以同时浇注混凝土。根据已有工程的经验，导管作用半径以5m计，导管布置及其作用范围见图17。图17 封底混凝土浇注导管布置图首次封孔按2个导管计：大料斗容积V=220.52+30.30526+31.5=22.3m3。其中导管首次埋深按50cm，首次作用半径按2m计算，大料斗取24m3。封孔料斗取

29、用钻孔桩施工封孔料斗，容积1.5m3。正常浇注小料斗取1.0m3。导管选用直径325mm，采用快速接头的导管，正常浇注阶段导管上口接1m3的小料斗。导管使用前进行水密试验，安装中，每个接头需预先拧紧检查。D3#、D4#墩浇注速度按150m3/h计算，加上中间补料时间，约20小时完成浇注。3)封底混凝土浇注平台搭设钢套箱顶标高为+6.9m，而钢护筒顶标高为+4.5m，所以将浇注平台顶标高定为+4.5m（每根导管的卡板标高应实际测定并作为测深时的基准标高）。首先将护筒区平台拆除的“H”型钢接长焊接固定在护筒顶口，并全部予以调平，承台中间架设中央集中料斗部位用16工字钢满铺作为次梁。第二步，架设中央

30、集料斗并焊接固定。第三步，焊接导管安装支架。由于钢套箱内只有钢护筒作支撑点，所以要根据导管布置的位置用型钢焊接支撑，在支撑上搁置卡板支架。第四步，下放导管。导管底口应距钢套箱底板1015cm，导管上部的几节应安装50 cm左右的短节，以方便封底过程中拆除。第五步，搭设溜槽支架，安装溜槽，在导管顶口放置0.8m3的小料斗。在支架搭设时溜槽一侧应留出通道，便于人员上下。最后，应根据测量结果将每根导管的编号及其长度、底口标高、测量基准标高写在标识牌上，并挂在该导管处。封底混凝土浇注场景见图18。图18 封底混凝土浇注现场3.2.3封底混凝土浇注由于海水涨落潮带来的淤泥等沉淀附着在套箱底板上，封底混凝土浇注之前，采用吸泥泵抽吸套箱内的海水，扰动套箱内的淤泥，以达到增加封底混凝土与套箱底板之间粘结力的目的。1）第一根导管首批混凝土浇注所有准备工作完成后，开盘搅拌混凝土，混凝土浇注顺序拟从中间向两边全断