裝配式懸臂導(dǎo)向架施工棧橋工法

1、裝配式懸臂導(dǎo)向架施工棧橋工法第二工程有限公司一、前言 杭州灣跨海大橋南岸超長(zhǎng)棧橋位于杭州灣水域南岸灘涂區(qū)，從陸地延伸至海 中，總長(zhǎng)9.78公里，是杭州灣跨海大橋ix-A、K-B兩個(gè)標(biāo)段主橋施工的生命通道 也是世界上最長(zhǎng)的施工棧橋。本橋由中鐵四局集團(tuán)公司自行設(shè)計(jì)施工。杭州灣水域工程的地質(zhì)以淤泥質(zhì)粘 土為主，屬淺海半日潮海區(qū)，潮差較大，潮水上漲時(shí)間長(zhǎng)、流速大，棧橋鋼管樁 基礎(chǔ)施工有效時(shí)間短，且施工困難。施工中自行設(shè)計(jì)制作了裝配式懸臂導(dǎo)向架對(duì) 棧橋基礎(chǔ)鋼管樁進(jìn)行定位，利用 80t 履帶吊配合振動(dòng)錘振打施工，成功解決了海 中棧橋的施工難題，經(jīng)總結(jié)形成本工法。二、工法特點(diǎn)及適用范圍1. 施工不受潮水影響

2、；2. 施工速度快且能保證樁位精度及垂直度；3. 以懸臂導(dǎo)向架為操作平臺(tái)，人員操作安全可靠；4. 振動(dòng)錘振打鋼管樁速度快，下沉容易；5組合式貝雷主桁，后方分塊組拼，前方整體吊裝架設(shè)；6. 正交異性橋面板模塊化施工，實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。本工法適用于海中灘涂區(qū)，跨河、海的棧橋施工。三、工藝原理利用架橋機(jī)原理和貝雷梁的強(qiáng)抗剪能力，自行設(shè)計(jì)裝配式懸臂導(dǎo)向架施工棧 橋鋼管樁基礎(chǔ)，將水上定位轉(zhuǎn)變?yōu)殛懮隙ㄎ?。利用各?lèi)型鋼將貝雷架縱梁、橋面 模塊等各部分通過(guò)鋼管樁與地基有效地連接成整體，使棧橋基礎(chǔ)的鋼管樁形成群 樁效應(yīng)，以提高基礎(chǔ)的承載力和全橋的橫向穩(wěn)定性。四、工藝流程棧橋施工工藝流程如圖 1：施工準(zhǔn)備安裝懸臂

3、導(dǎo)向架樁鋼管樁定位制作鋼管 樁振動(dòng)下沉鋼管樁橋面模塊制作安裝鋼管樁頂分配梁?jiǎn)螛冻休d力試驗(yàn)安裝貝雷桁架縱梁鋪設(shè)橋面系橋面欄桿制作1 工藝流程欄桿鋪設(shè)水管、電纜及通訊設(shè)施圖1棧橋施工工藝流程五、施工要點(diǎn)（一）鋼管樁施工1.裝配式懸臂導(dǎo)向架設(shè)計(jì)與安裝裝配式懸臂導(dǎo)向架的設(shè)計(jì)采用 4組貝雷桁架與型鋼加工而成（見(jiàn)圖 2）,每組 貝雷桁架長(zhǎng)為12m各組貝雷桁架間用寬為90cm的支撐架連接，使整個(gè)導(dǎo)向架成 為一個(gè)整體，具有很好的抗剪能力和橫向穩(wěn)定性。貝雷桁架上部用木板鋪設(shè)人行 通道，通道兩側(cè)安裝防護(hù)欄桿。導(dǎo)向架前端按鋼管樁樁位設(shè)置導(dǎo)向系統(tǒng)和操作平臺(tái)。操作平臺(tái)長(zhǎng)8.0m,寬4.4m,由各類(lèi)型鋼焊接而成，各組型鋼

4、之間的縫隙滿(mǎn)鋪木板，以便操作人員作業(yè)， 平臺(tái)周邊安裝防護(hù)欄桿，確保人員的安全。樁位處的導(dǎo)向系統(tǒng)利用型鋼加工制作 成空間桁架結(jié)構(gòu)，上下兩層，尺寸均為 1.0mX 1.0m，層間間距為1.0m，利用槽鋼 連接成為一個(gè)整體，具有足夠的剛度和強(qiáng)度可抗拒鋼管樁在振打過(guò)程中所產(chǎn)生的 壓力。導(dǎo)向系統(tǒng)的微調(diào)系統(tǒng)由 8個(gè)自行設(shè)計(jì)制作的絲杠組成，分為上下兩層，東西南北四個(gè)方向?qū)ΨQ(chēng)布置。施工時(shí)利用80t履帶吊進(jìn)行導(dǎo)向架安裝，導(dǎo)向架末端鋼管樁中心線導(dǎo)向輪系:-頂進(jìn)絲桿鋼管樁定位架與已經(jīng)鋪設(shè)完成的棧橋前端貝雷梁銷(xiāo)接，GPS測(cè)量定位后，利用導(dǎo)向架和其前端微 調(diào)系統(tǒng)的絲杠調(diào)整完成鋼管樁的精確定位。通過(guò)此導(dǎo)向架系統(tǒng)可以將水上

5、定位轉(zhuǎn) 變?yōu)殛懮隙ㄎ唬苊獬彼臐q、落對(duì)基礎(chǔ)鋼管樁定位的影響。同時(shí)裝配式懸臂導(dǎo) 向架的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了全天候24小時(shí)作業(yè)，不受潮水的影響，大大加快施工進(jìn)度。16橫聯(lián)12斜撐15000*y.X連接桁架乂XAXX00亍 XXXX:說(shuō)明：11Ri1、本圖未示細(xì)部連接圖。2、圖中尺寸均以毫米計(jì)。圖2懸臂定位導(dǎo)向架設(shè)計(jì)示意圖2 鋼管樁振打利用履帶吊吊起第一節(jié)鋼管樁就位后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員用錘球從相互垂直的兩個(gè) 方向檢查鋼管樁的垂直度，然后利用導(dǎo)向架上的絲杠進(jìn)行微調(diào)，再次檢查合格后， 開(kāi)始吊裝、開(kāi)啟振動(dòng)錘振打鋼管樁至焊接操作高度。見(jiàn)圖3棧橋主要工序施工圖3鋼管樁焊接吊裝第二節(jié)鋼管樁與第一節(jié)焊接，焊接時(shí)兩節(jié)鋼管樁接頭處

6、必須滿(mǎn)焊，必要時(shí)進(jìn)行多層焊接，焊縫必須飽滿(mǎn)，無(wú)焊渣、焊瘤等缺陷，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員檢查合格后， 由質(zhì)檢員進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，檢測(cè)合格后，整個(gè)鋼管樁二次振打，當(dāng)鋼管樁貫 入度w 10cm/min且達(dá)到設(shè)計(jì)深度時(shí)即可停止振打；鋼管樁插打完成后，在鋼管樁 之間安設(shè)型鋼剪刀撐和橫撐使其形成整體。（二）主桁架設(shè)在樁頂按設(shè)計(jì)尺寸氣割槽口，并保證底面平整；吊放工字鋼分配梁并與鋼管 樁焊接固定，上鋪貝雷桁架主桁縱梁。貝雷桁架在后方分組拼裝，汽車(chē)運(yùn)輸至鋪 設(shè)位置，吊機(jī)安裝，并與分配梁連結(jié)。（三）模塊鋪設(shè)橋面采用正交異性板結(jié)構(gòu)，標(biāo)準(zhǔn)模塊尺寸為3.78mx8m其中橫梁與貝雷桁架 縱梁的連接采用“ U形卡。模塊在后方加工場(chǎng)地

7、制作，現(xiàn)場(chǎng)整體拼裝架設(shè)，并與 主桁貝雷梁連接固定。標(biāo)準(zhǔn)化模塊間設(shè)置1cm的縫隙，用于防止因溫度變化而引起的橋面板翹曲起 伏，同時(shí)減少波浪的沖擊力。棧橋設(shè)計(jì)每孔15m單排3根鋼管樁，各工序時(shí)間如表1所示：表1棧橋各工序施工時(shí)間序號(hào)工作內(nèi)容用 時(shí)(mi n)1履帶吊機(jī)前移就位152安設(shè)樁錘，樁就位403打樁三根（含接樁）2704放線確定割樁位置305割余樁306氣割鋼管樁槽607吊裝、焊450型鋼分配梁458吊裝貝雷桁架609起吊、安裝橋面系標(biāo)準(zhǔn)化模塊14010合 計(jì)690(11.5h)101.利用履帶吊振動(dòng)下沉鋼管樁示意圖2.履帶吊吊裝貝雷縱梁示意圖3.履帶吊吊裝橋面系示意圖圖3棧橋主要工序施工

8、圖六、主要施工機(jī)械設(shè)備見(jiàn)表2表2主要機(jī)械設(shè)備表序號(hào)機(jī)械名稱(chēng)型號(hào)規(guī)格額定功率、容量、噸位數(shù)量備注1汽車(chē)起重機(jī)QY1616t1臺(tái)2汽車(chē)起重機(jī)QY1212t1臺(tái)3汽車(chē)起重機(jī)QY3225t1臺(tái)4平板運(yùn)輸汽車(chē)CA1418t2輛5履帶式起重機(jī)SC80080t1臺(tái)6振動(dòng)沉拔樁錘DJ9090kW2套1套備用7液壓夾具220-WLH單鉗2套1套備用8車(chē)床CK32010kW1套9刨床HCZK13408kW1套10銃床XK716D8kW1套11鉆床Z35505.5kW1套12發(fā)電機(jī)Volv250250kW2臺(tái)1臺(tái)備用13氣割設(shè)備300.5 3m6套14電焊機(jī)DN25500A10臺(tái)七、勞動(dòng)力組織本工法每作業(yè)循環(huán)所需勞

9、動(dòng)力見(jiàn)下表 3。表3每作業(yè)循環(huán)所需勞動(dòng)力序號(hào)工種技術(shù)等級(jí)人數(shù)職責(zé)1起重工初級(jí)2物資運(yùn)輸2平板車(chē)司機(jī)13起重工初級(jí)2主桁分組拼裝加工4普工初級(jí)25起重工初級(jí)2模塊加工6電焊工初級(jí)67電焊工中級(jí)48普工初級(jí)29起重工初級(jí)2棧橋施工10電焊工初級(jí)211普工初級(jí)212汽車(chē)司機(jī)1欄桿安裝13電焊工初級(jí)2合計(jì)30人八、質(zhì)量措施本工法施工執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 (GB 50017-2003)及公路橋涵施工技 術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)。施工中采取以下質(zhì)量措施：1. 嚴(yán)格技術(shù)交底，強(qiáng)化全員質(zhì)量意識(shí)，堅(jiān)持崗前培訓(xùn)制度。2. 加強(qiáng)對(duì)原材料的質(zhì)量檢查，做到不合格成品不進(jìn)場(chǎng)。3. 鋼管樁加工要經(jīng)過(guò)檢查合格后方可運(yùn)至

10、現(xiàn)場(chǎng)施工。4. 主桁貝雷梁拼裝嚴(yán)格檢查螺栓安裝情況，做到無(wú)松動(dòng)。5. 模塊加工嚴(yán)格按照技術(shù)交底實(shí)施加工，焊縫要牢固，每塊模塊必須經(jīng)專(zhuān)職 質(zhì)檢員檢查合格后方可出場(chǎng)。6. 嚴(yán)格控制鋼管樁定位精度、振打及焊接質(zhì)量，分配梁與鋼管樁可靠連接。7. 主桁現(xiàn)場(chǎng)分組拼裝要牢固、可靠，仔細(xì)檢查固定銷(xiāo)子有無(wú)遺漏，與分配梁 連接牢固。8. 模塊拼裝嚴(yán)格控制軸線兩邊對(duì)稱(chēng)，與主桁連接牢固。九、安全措施1. 加強(qiáng)全員安全教育，樹(shù)立安全第一思想，建立、健全各項(xiàng)安全生產(chǎn)的規(guī)章 和管理制度。各種機(jī)械設(shè)備均由專(zhuān)人持證上崗操作，使用前由專(zhuān)職人員檢查、試 運(yùn)轉(zhuǎn)。特殊工種要嚴(yán)格管理，做到持證上崗。2. 做好安全技術(shù)交底制度，制定針對(duì)性

11、的安全技術(shù)方案及措施，并認(rèn)真進(jìn)行 交底，使施工人員熟悉安全措施以增強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)。3. 現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)用電必須按安全規(guī)定進(jìn)行布置線路，嚴(yán)禁亂拖亂拉。經(jīng)常對(duì)施工 現(xiàn)場(chǎng)的用電設(shè)備進(jìn)行安全檢查，定期測(cè)試漏電開(kāi)關(guān)及接地電阻，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即整 改。4. 對(duì)氧氣瓶和乙炔瓶保管、存放、運(yùn)輸和使用嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行。5. 在進(jìn)行分配梁、貝雷梁拼裝時(shí)，作業(yè)人員必須佩帶安全帶、救生衣等防護(hù) 設(shè)施。在打樁架上的作業(yè)人員必須系好安全帶、救生衣等設(shè)施。打樁架四周設(shè)圍 欄、救生圈及長(zhǎng)繩。6. 制定防臺(tái)風(fēng)、防潮汛、防龍卷風(fēng)應(yīng)急預(yù)案。成立突發(fā)事故領(lǐng)導(dǎo)小組，在遭 遇強(qiáng)臺(tái)風(fēng)、大潮汛、龍卷風(fēng)襲擊時(shí)，負(fù)責(zé)組織所有員工進(jìn)行救助及采取相應(yīng)的緊

12、 急措施，避免和減少損失，確保員工生命安全。十、效益分析利用裝配式懸臂導(dǎo)向架在海中對(duì)鋼管樁定位施工，解決了海上快速安全施工的難題，節(jié)省了施工時(shí)間，成倍地提高了工效。杭州灣棧橋施工工期比計(jì)劃提前了 8個(gè)月，節(jié)約工費(fèi)約700萬(wàn)元，且棧橋鋼管樁傾斜率均控制在規(guī)范所規(guī)定的1%之內(nèi)，為主橋施工贏得了寶貴的時(shí)間。效益分析見(jiàn)表4。表4新技術(shù)效益分析表編號(hào)采用新技術(shù)項(xiàng)目新技術(shù)施工優(yōu)點(diǎn)工效分析效益分析（工費(fèi)）1裝配式懸臂導(dǎo)向架海上施工轉(zhuǎn)化為陸上施工提高4倍節(jié)省約500萬(wàn)2貝雷主桁整體拼裝后方分塊組拼前方整體吊裝提高1倍節(jié)省約80萬(wàn)3標(biāo)準(zhǔn)化模塊吊裝鋪設(shè)后方加工制作前方吊裝組拼提高1.5倍節(jié)省約120萬(wàn)十一、工法實(shí)

13、例杭州灣跨海大橋南岸棧橋?yàn)槭澜缟献铋L(zhǎng)的棧橋，棧橋位于主橋下游，沿主橋中心線平行延伸，距主橋中心線 21m棧橋橋面設(shè)計(jì)高程為+7.00m,縱向設(shè)計(jì)為平 坡。棧橋平面中心線含有2條圓曲線，曲線半徑分別為10021m和5979m棧橋按雙向行車(chē)道設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)荷載為汽超-20，履帶吊-100，驗(yàn)算荷載為掛 -120，設(shè)計(jì)壽命為5年。棧橋采用多跨連續(xù)梁方案，橋面寬8.0m,跨徑為15m梁部采用8片間距為0.9m的單層貝雷桁架，各組貝雷桁架之間均由寬為90cm的支撐架連接，下部結(jié)構(gòu)采用打入式鋼管樁基礎(chǔ)。根據(jù)受力不同，鋼管樁基礎(chǔ)單排 分別采用3 600mm 3 800mn兩種形式。本棧橋施工采用裝配式懸臂導(dǎo)向架定位振打鋼管樁（見(jiàn)附圖），成功解決了海 中超長(zhǎng)棧橋施工速度慢及風(fēng)、浪、潮水影響和超長(zhǎng)棧橋橫向穩(wěn)定性等技術(shù)難題。 2004年4月，該橋通過(guò)了由中國(guó)鐵路工程總公司、杭州灣跨