浅滩潮位变动区钢箱梁平移卸船施工工法

'浅滩潮位变动区钢箱梁平移卸船施工工法1、前言平移装卸船施工工法在货运码头的大型构件装卸中应用较多。宁波市外滩大桥钢箱梁卸船码头栈桥位于江东侧浅滩区，所处河段受不正规半日期潮影响，一天有两个高潮和两个低潮，最高潮位4.86米，平均低潮位1.47米，最低潮位为0.31米。全桥桥面梁段共计48个，塔部节段共计37个，其中桥面20个梁段和前塔柱17个节段，由船舶运输至工地后，采用钢箱梁平移卸船施工工法（）将钢节段平移上岸。卸船码头栈桥位于江东浅滩区，高潮位时水深能满足1000T及以下运输船靠泊。钢箱梁平移卸船施工应选择平潮潮位高且持续时间长的高平潮时段进行。本工法施工过程中将运输船上钢构件的轨道与卸船码头栈桥轨道对齐，通过顶升钢构件提高支垫高度，克服轨道间的高差，从而保证钢构件水平滑移上岸。移运码头栈桥搭建时充分利用潮汐影响缩短栈桥向江心延伸的距离，减小对主航道的影响。2、工法特点宁波市外滩大桥钢构件卸船码头栈桥位于江东侧浅滩区，施工水域受潮汐影响水位变化较大，本桥需要平移上岸的桥面梁段重48.5t～141.5t，结构尺寸（15～5）×17.1×2.4m。梁段卸船时运输船舶与码头刚性连接，保证梁段移动时船舶无较大的倾斜，卸船轨道不错位。目前国内外在码头大型货物的平移装卸施工中大多采用运输船舶船体分仓注水保持船体平衡和潮汐影响，或者租用大型浮吊船进行抛锚作业，虽然施工工艺比较先进，但成本很大，需要专业施工作业队伍才能完成。3、使用范围适用于卸船码头退潮后水深浅，码头水域受潮汐影响大，移运的构件体积大，重量重。受潮汐影响在施工时准确选择潮位，合理安排施工时间，各工序分工明确，责任到人，确保每个环节都处于受控状态。用本工法施工投入少，费用低，具有广泛的适用性。4、工艺原理钢箱梁平移卸船施工工法利用涨落潮之间平潮的时段将钢箱梁从运输船上移至栈桥上。在较短的时间内快速实现各个工序之间的转换，使钢箱梁顺利上岸。在平潮时间短于2小时的情况下严禁卸船作业，以免发生安全事故。 由于外滩大桥桥位区域受半日潮影响，一昼夜4次平潮且潮位高差变化很大。栈桥轨道顶面高程应根据钢箱梁运输船在满载和空载状态下船舷至水面的高度为参照来确定，确保钢箱梁卸船轨道对接高程相差最小。钢箱梁装船时应设置横向移运轨道，钢箱梁安放在轨道上设置的四个移动钢支垫上。钢箱梁运输船到达工地后根据潮汐时刻表选择平潮时间较长的时间段进行平移卸船施工。在涨潮或落潮时移动运输船至临时栈桥外侧，待平潮时将栈桥轨道与钢箱梁横移轨道对齐并可靠连接固定。用岸上牵引钢绳横拉钢箱梁使其沿着运输船上的横移轨道移动到栈桥轨道上方。在栈桥轨道上设置钢箱梁的支点，使钢箱梁前支垫在栈桥上，后支垫位于运输船上，继续牵引钢箱梁直至运输船上的支垫滑移到轨道连接处，然后在栈桥轨道连接处设置钢箱梁支垫，移开运输船上的支垫，即完成钢箱梁平移上岸施工。5、施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程（见图5.1）5.1施工工艺流程5.2、钢箱梁平移卸船施工步骤及操作要点 5.2.1、梁段上岸前的准备梁段到安装位置是经临时栈道移运至安装位，运输船需停靠在栈桥位置将梁段滑移到栈道上，为避免运输船停靠时的冲击力需在栈桥两边设置靠船墩，按每条船自重400t、载货400t、压载200t，靠墩时间t按0.5秒、速度V按0.1米/秒来计算，每个靠船墩须承受不小于F=G*V/t=200t的力，其间距为30米且超出栈桥顶端100mm，如图：5.2、停靠方式滑移梁段时严格按潮汐计划的时间将运输船停靠到滑移栈桥对接位置上，对接前先将船上系缆绳系到栈桥两边的固定墩上，调整左右位置便于运输船上的轨道与栈桥上的轨道精确对接。在梁段装船时采取的方式也为滑移上船，因此运输船上的滑移轨道已安装好，运输船轨道靠对接端伸出船边600mm为过度梁，需要与栈桥对接，因此栈桥端头的制造必须满足对接要求，如图： 5.3、搭接处的固定在梁段从运输船移动到栈桥的过程中，其轨道对接处受到向外的挤压力，因此在对接处需采用硬性连接来防止对接轨道脱开。按全倾重量来计算，其轨道间的固定件需承受100t的拉力，如图：5.4、搭接前的准备运输船在运栈桥轨道对接前应做好一下准备工作： a、运输船必须装载，使运输船吃水应在1.30—1.33米；b、将牵引设备都准备到位，如卸扣、滑轮、导向轮等，当轨道搭接好后立刻进行滑移工作，缩短梁端上栈桥的时间；c、检查排放水设备是否完好，随时准备进行运输船的压载和减载。5.5、梁段滑移当滑移轨道对接好后，立即将轨道两侧的扣减扣住，避免梁段在滑移中发生位移，然后将牵引绳与反牵引绳分别挂在梁段的吊耳上准备牵引。在牵引前需进行运输船的减载以保证运输船的高度与栈桥轨道的高度一致，如三月一日三点钟排水量为3.15米3/分钟。按全年潮汐情况来看，最大落差为48cm，因此运输船的排水量应满足7.6米3/分钟。当梁段前支撑点移到栈桥上时，由于梁段的1/3重量过渡到栈桥上，所以此时运输船不应减载，而应对运输船进行加载，加载速度为7.6米3/分钟。当梁段完全移运到栈桥后，松开对接处的连接件，让运输船脱离对接处，如连接件受力则根据实际情况对运输船进行加载或减载，使连接件脱开，让运输船驶离停靠位。 5.6、运输船上栈桥时间于由甬江干流段潮汐变化较大，属不正规半日潮，为往复流性质，一天有二个高潮和二个低潮，其相邻的高潮低潮均不相等，夏季的夜高潮高于日高潮，冬季日高潮高于夜高潮。多年平均高潮位2.23m（黄海基准），历史最高潮位3.36m，最低潮水位受寒潮影响，为-1.72m，历年平均高潮位为1.18m，历年平均低潮位为-0.49m，平均潮差为1.70m，历年最大潮差为3.62m。因此每次梁段上栈桥必需严格按当天的潮汐时间进行作业，作业时间段应在早6：00—晚6：00，且应在潮汐最高位进行。并对照当天的潮汐位计算出运输船的压载量和减载、压载速度，确保梁段在转运过程中的稳定。根据业主提高的停船水位为＜1.5米、运输船的吃水情况以及潮汐变化，综合分析计算运输船轨道高最低在4.65米。5.7吊装人员组织宁波外滩大桥跨越甬江，大桥主桥采用独塔四索面异型斜拉桥，全长337m。跨径布置自西向东为主跨225m+边跨82m+30m。运输梁段，桥面梁段共计48个，塔部节段共计37个，全部采用船舶运输，平移卸船。表5.7劳动力组织情况表序号名称单位数量备注1总指挥人1项目经理2技术负责人人1项目总工3现场调度人1工长4技术员人45船长人26大副人27船员人108安全人29卸船作业人员人2410栈桥沉降观测人员人2 11合计人496.材料与设备本工法采用的材料、机具设备见表6.1。表6.1材料、机具设备表序号设备名称规格型号单位数量使用部位1梁段支承钢墩1500*1350*1000mm个8斜船架支承墩2滑块支承钢墩700*640*1200mm个4斜船架支承墩3枕木1500*200*150mm个48斜船架支承墩4滑道480*530*14000～14500mm条4运输船5梁段支承钢墩800*800*1700mm个8运输船6移动滑块450*400*560mm套4移动滑块7橡胶板450*400*40mm块4移动滑块8聚四氟乙烯板450*500*20mm块4移动滑块9系缆桩E250套2系缆设施10电动绞车5吨台3牵引系统11双联开口滑车16吨套6牵引系统12导向轮套3牵引系统13钢丝绳φ15mm米450牵引系统14钢丝绳φ24mm米30牵引系统15千斤顶台4顶升设备16临时支承墩400*400*120mm个4顶升设备17配电箱台1配电系统18重型软电缆YCW3*16+1*6米250配电系统19重型软电缆（450/750V）YCW3*6+1*4米40配电系统20重型软电缆YCW3*4+1*2.5米120配电系统21平板车320吨台1转运设备22液压小车100吨台6转运设备 23螺旋扣30吨件6转运设备24扣点(吊耳)30吨件12转运设备25连接件30吨件12转运设备26电焊机台1其他27割炬套1其他28电动磨机台1其他7.质量控制7.1工程质量控制标准钢构件平移卸船质量控制主要指标见表7.1表7.1钢构件平移卸船质量控制主要指标序号项目允许偏差检查频率检验方法1运梁船轨道与栈桥轨道偏差±50mm每次对接两轨道间距离，用卷尺量2两支点千斤顶力差±5t每次起顶通过油表读数计算3栈桥沉降±5mm每次梁段上岸全站仪7.2质量保证措施7.2.1辅助千斤顶施工前要进行标定，确保读数准确；钢墩和枕木准备充足。7.2.2构件平移作业选择在风力6级以下，涨潮过程中潮水水位一旦满足施工要求即开始进行平移卸船作业，当潮水退至施工水位前完成卸船作业。7.2.3运输船靠泊码头栈桥时应缓慢靠拢。7.2.4运输船与码头栈桥连接应牢固，以免脱焊。7.2.5运输船上钢构件前支垫挪位时辅助千斤顶必须同步顶起，随时校对油表读数保证支点受力均匀。挪动后的支垫位置位于钢构件的横隔板处。支垫与钢构件接触面应加垫胶皮。7.2.6岸上牵引卷扬机应缓慢拖动钢构件在运输船轨道上向码头栈桥滑移。7.2.7随时测量钢构件第一道横隔板的位置，一旦处于码头栈桥轨道正上方时即将运输船上的前支垫换至码头栈桥轨道上。7.2.8钢构件前支点上岸即开始对码头栈桥钢管支架进行沉降观测。7.2.9施工过程中应加强对运输船与码头栈桥的连接焊缝的检查和潮水水位的观测。8.安全措施 8.1施工前派专人观测潮水水位，一旦水位达到施工水位即开始施工，在潮水退至施工水位前完成。8.2施工期间建立完善的气象预警机制，防止台风或瞬时雷雨大风等恶劣天气危及施工作业安全。8.3施工时应穿好救生衣和防滑鞋，夜间施工时照明设施齐全，确保视线良好。8.4钢构件滑移上岸过程中支垫转换时枕木支垫牢固。9.环保措施9.1清洗机械、施工设备的废水严禁直接排入江中，禁止机械在运转中产生油污未经处理就直接排放，禁止维修机械时油水直接排放入江中。9.2所有施工船只严禁向甬江抛设和倾倒废弃用品，并配有应急的油污染收集设施和粪便收集装置。9.3禁止使用一次性塑料餐具，防止白色污染。10.效益分析10.1本工法利用施工水域的潮汐在浅滩区码头实现大型构件的平移上岸，避免了使用浮吊船抛锚施工堵塞航道，也避免了的高额浮吊费用。10.2本工法操作简单易行，投入材料设备较少，减少了大型设备（如大功率拖轮、抛锚艇）的使用，作业效率得到显著提高，节省成本315多万元（35+70*4）。11.应用实例宁波市外滩大桥钢构件采用平移施工卸船。宁波外滩大桥跨越甬江，全长1396m。大桥主桥采用独塔四索面异型斜拉桥，全长337m。跨径布置自西向东为主跨225m+边跨82m+30m。运输梁段，桥面梁段共计48个，塔部节段共计37个，全部采用船舶运输。 根据现场施工流程，即中墩塔座→Z1、Z0、B1—B5梁段安装→后斜杆锚固节点安装→B6－B8梁段安装→水平杆安装→尾跨钢箱梁横梁安装→后斜杆卧拼→前塔柱安装→后斜杆提升→中跨有索区钢箱梁安装→中跨无索区钢箱梁安装。因此我们运输时应安装现场安装顺序进行，避免无场地存放而造成压船情况。表1、运输梁段重量表 '