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9.78公里，是杭州灣跨海大橋ix-A、K-B兩個標(biāo)段主橋施工的生命通道 也是世界上最長的施工棧橋。本橋由中鐵四局集團公司自行設(shè)計施工。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，潮水上漲時間長、流速大，棧橋鋼管樁 基礎(chǔ)施工有效時間短，且施工困難。施工中自行設(shè)計制作了裝配式懸臂導(dǎo)向架對 棧橋基礎(chǔ)鋼管樁進行定位，利用 80t 履帶吊配合振動錘振打施工，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，人員操作安全可靠；4. 振動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原理和貝雷梁的強抗剪能力，自行設(shè)計裝配式懸臂導(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?。利用各類型鋼將貝雷架縱梁、橋面 模塊等各部分通過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 樁振動下沉鋼管樁橋面模塊制作安裝鋼管樁頂分配梁單樁承載力試驗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（一）鋼管樁施工1.裝配式懸臂導(dǎo)向架設(shè)計與安裝裝配式懸臂導(dǎo)向架的設(shè)計采用 4組貝雷桁架與型鋼加工而成（見圖 2）,每組 貝雷桁架長為12m各組貝雷桁架間用寬為90cm的支撐架連接，使整個導(dǎo)向架成 為一個整體，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。操作平臺長8.0m,寬4.4m,由各類型鋼焊接而成，各組型鋼

4、之間的縫隙滿鋪木板，以便操作人員作業(yè)， 平臺周邊安裝防護欄桿，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 連接成為一個整體，具有足夠的剛度和強度可抗拒鋼管樁在振打過程中所產(chǎn)生的 壓力。導(dǎo)向系統(tǒng)的微調(diào)系統(tǒng)由 8個自行設(shè)計制作的絲杠組成，分為上下兩層，東西南北四個方向?qū)ΨQ布置。施工時利用80t履帶吊進行導(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接，GPS測量定位后，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、落對基礎(chǔ)鋼管樁定位的影響。同時裝配式懸臂導(dǎo) 向架的運用實現(xiàn)了全天候24小時作業(yè)，不受潮水的影響，大大加快施工進度。16橫聯(lián)12斜撐15000*y.X連接桁架乂XAXX00亍 XXXX:說明：11Ri1、本圖未示細部連接圖。2、圖中尺寸均以毫米計。圖2懸臂定位導(dǎo)向架設(shè)計示意圖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)場技術(shù)員用錘球從相互垂直的兩個 方向檢查鋼管樁的垂直度，然后利用導(dǎo)向架上的絲杠進行微調(diào)，再次檢查合格后， 開始吊裝、開啟振動錘振打鋼管樁至焊接操作高度。見圖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，焊接時兩節(jié)鋼管樁接頭處

6、必須滿焊，必要時進行多層焊接，焊縫必須飽滿，無焊渣、焊瘤等缺陷，現(xiàn)場技術(shù)員檢查合格后， 由質(zhì)檢員進行超聲波探傷檢測，檢測合格后，整個鋼管樁二次振打，當(dāng)鋼管樁貫 入度w 10cm/min且達到設(shè)計深度時即可停止振打；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，汽車運輸至鋪 設(shè)位置，吊機安裝，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。模塊在后方加工場地

7、制作，現(xiàn)場整體拼裝架設(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，同時減少波浪的沖擊力。棧橋設(shè)計每孔15m單排3根鋼管樁，各工序時間如表1所示：表1棧橋各工序施工時間序號工作內(nèi)容用 時(mi n)1履帶吊機前移就位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690(11.5h)101.利用履帶吊振動下沉鋼管樁示意圖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、主要施工機械設(shè)備見表2表2主要機械設(shè)備表序號機械名稱型號規(guī)格額定功率、容量、噸位數(shù)量備注1汽車起重機QY1616t1臺2汽車起重機QY1212t1臺3汽車起重機QY3225t1臺4平板運輸汽車CA1418t2輛5履帶式起重機SC80080t1臺6振動沉拔樁錘DJ9090kW2套1套備用7液壓夾具220-WLH單鉗2套1套備用8車床CK32010kW1套9刨床HCZK13408kW1套10銃床XK716D8kW1套11鉆床Z35505.5kW1套12發(fā)電機Volv250250kW2臺1臺備用13氣割設(shè)備300.5 3m6套14電焊機DN25500A10臺七、勞動力組織本工法每作業(yè)循環(huán)所需勞

9、動力見下表 3。表3每作業(yè)循環(huán)所需勞動力序號工種技術(shù)等級人數(shù)職責(zé)1起重工初級2物資運輸2平板車司機13起重工初級2主桁分組拼裝加工4普工初級25起重工初級2模塊加工6電焊工初級67電焊工中級48普工初級29起重工初級2棧橋施工10電焊工初級211普工初級212汽車司機1欄桿安裝13電焊工初級2合計30人八、質(zhì)量措施本工法施工執(zhí)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(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，強化全員質(zhì)量意識，堅持崗前培訓(xùn)制度。2. 加強對原材料的質(zhì)量檢查，做到不合格成品不進場。3. 鋼管樁加工要經(jīng)過檢查合格后方可運至

10、現(xiàn)場施工。4. 主桁貝雷梁拼裝嚴(yán)格檢查螺栓安裝情況，做到無松動。5. 模塊加工嚴(yán)格按照技術(shù)交底實施加工，焊縫要牢固，每塊模塊必須經(jīng)專職 質(zhì)檢員檢查合格后方可出場。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)場分組拼裝要牢固、可靠，仔細檢查固定銷子有無遺漏，與分配梁 連接牢固。8. 模塊拼裝嚴(yán)格控制軸線兩邊對稱，與主桁連接牢固。九、安全措施1. 加強全員安全教育，樹立安全第一思想，建立、健全各項安全生產(chǎn)的規(guī)章 和管理制度。各種機械設(shè)備均由專人持證上崗操作，使用前由專職人員檢查、試 運轉(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，制定針對性

11、的安全技術(shù)方案及措施，并認真進行 交底，使施工人員熟悉安全措施以增強自我保護意識。3. 現(xiàn)場臨時用電必須按安全規(guī)定進行布置線路，嚴(yán)禁亂拖亂拉。經(jīng)常對施工 現(xiàn)場的用電設(shè)備進行安全檢查，定期測試漏電開關(guān)及接地電阻，發(fā)現(xiàn)問題立即整 改。4. 對氧氣瓶和乙炔瓶保管、存放、運輸和使用嚴(yán)格按照操作規(guī)程執(zhí)行。5. 在進行分配梁、貝雷梁拼裝時，作業(yè)人員必須佩帶安全帶、救生衣等防護 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、救生圈及長繩。6. 制定防臺風(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 遇強臺風(fēng)、大潮汛、龍卷風(fēng)襲擊時，負責(zé)組織所有員工進行救助及采取相應(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)省了施工時間，成倍地提高了工效。杭州灣棧橋施工工期比計劃提前了 8個月，節(jié)約工費約700萬元，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間。效益分析見表4。表4新技術(shù)效益分析表編號采用新技術(shù)項目新技術(shù)施工優(yōu)點工效分析效益分析（工費）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120萬十一、工法實

13、例杭州灣跨海大橋南岸棧橋為世界上最長的棧橋，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)計高程為+7.00m,縱向設(shè)計為平 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棧橋按雙向行車道設(shè)計，設(shè)計荷載為汽超-20，履帶吊-100，驗算荷載為掛 -120，設(shè)計壽命為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（見附圖），成功解決了海 中超長棧橋施工速度慢及風(fēng)、浪、潮水影響和超長棧橋橫向穩(wěn)定性等技術(shù)難題。 2004年4月，該橋通過了由中國鐵路工程總公司、杭州灣跨