钻孔灌注桩平台设计与施工方案

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钻孔灌注桩平台设计与施工方案

(1)平台计算荷载种类

平台结构的计算荷载主要有水平荷载和竖向荷载,其中水平荷载包括波流力、风载,竖向荷载包括结构自重、施工荷载。

2)施工荷载:3台KP3500钻机+1台履带吊+钢筋笼及下放装置自重

3)20年一遇风暴高水位时的波流力

T/CSPSTC 44-2019标准下载4)2年一遇风暴高水位时的波流力

5)风载取1.0Kpa

(2)计算工况及荷载组合

1)工况一:台风期,停止施工阶段。

荷载组合:1)+2)+3)+5)

2)工况二:3台钻机同时钻孔的施工阶段。

荷载组合:1)+2)+4)

平台基础整体计算采用Robot有限元程序进行计算。通过建立平台的空间模型模拟各工况条件下平台的结构强度、刚度及整体稳定性。计算模型见图3所示。

(4)平台主要计算结果

平台主要计算结果见表7所示。

主墩平台基础整体计算主要计算结果表7

(5)钢护筒及钢管桩承载力计算

桩侧极限摩阻力标准值qf(Kpa)

桩端极限摩阻力标准值fp(Kpa)

②3灰黄~灰色砂质粉土

⑦1t灰色粉质粘土夹粉土

⑨1灰色砂质粉土互粉质粘土互层

2)钢护筒与钢管桩承载力验算(冲刷按10m考虑)

钢护筒在持力层中的厚度:

Pj=0.5×[(3.14×3.2)×(9×37.5+9.9×50+10.1×81.25)]

=8305.3KN(钢护筒承受最大竖向力为2000KN)

②墩侧平台钢管桩承载力验算(冲刷按10m考虑)

钢管桩在各持力层中的厚度:

Pj=0.5×【(3.14×1)×(9×37.5+5×50)】=922.375(钢管桩承受最大竖向力为500KN)

(1)平台的总体施工方法及顺序

平台的总体施工方法为采用打桩船插打钢护筒,现场人工焊接平联及斜撑,浮吊拼装上部结构。总体施工顺序按先主墩平台、再边墩平台的顺序流水作业,与栈桥同时施工。

平台施工流程见图4所示。

选择振华港机厂负责钢护筒加工制作、运输,该厂具有丰富的钢结构制作经验,并拥有大型浮吊、出海码头及大型运输船,可以满足钢护筒的制作、运输要求。

钢护筒、钢管桩加工制作及验收均严格按技术规范相关标准进行,其主要检查内容有焊缝、吊耳、直径、桩长等,相应的技术指标除满足规范要求外、外形尺寸还须满足表9规定要求。

钢护筒外形尺寸允许偏差表表9

±0.5%周长,且不大于10mm

±0.5%d,且不大于5mm

±0.5%d,且不大于4mm

按所用钢材的相应标准规定

加工好的钢护筒采用驳船运输至工点,为防止运输过程中钢护筒变形,钢护筒叠放不超过2层。

钢护筒采用路建桩8号打桩船从上游至下游的方向逐排插打,打桩船参数如图3所示,打桩船插打钢护筒如图4所示。

图3打桩船及打桩船技术参数

①打桩船、运输驳船锚泊

“路桥建设桩8号”打桩船抛锚定位采用8部10吨加重型海军锚,每个锚上设立浮漂,抛锚艇配合作业。运桩驳船利用定位船抛锚定位。打桩船、驳船均顺水锚泊。

通过紧松锚缆将打桩船移至运输驳船侧,成两船中心线互相垂直状态,龙门梃前倾至吊钩对准所要吊的钢管桩直径中心。下放吊钩,主吊钩吊前吊点,副吊钩吊其余吊点。

主吊钩上升,副吊钩下降,随着下降程度,副吊钩逐个解去,使钢护筒成竖直状态。龙门梃后倾,使钢护筒与龙门梃滑道成平行状态(即同时成竖直状态)。机械手合龙抱住钢护筒并锁定。替打桩帽沿龙门梃轨道滑移,套住桩顶。

解除上吊点,桩锤沿龙门梃下滑,压锤稳桩,打开离合器,启动起落架,锤击沉桩。沉桩的开始阶段要重锤轻打,以防溜桩,待贯入度正常后再逐步加大冲击能量。在沉桩过程中,如果出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象,应该立即停止沉桩,由技术部门分析原因并提出具体解决方案。

钢护筒锤击至符合停锤标准时,停止锤击,打桩船移船重复上述步骤的施工。

⑦钢护筒和钢管桩插打注意事项

●钢护筒和钢管桩施打时注意控制桩顶标高,应控制在正误差10cm以内。

●沉桩停锤标准:打桩的质量主要是以贯入度和桩底设计标高两个指标控制,钢护筒底部位于砂质粘土层上。

沉桩至设计标高时,最后10击每击平均贯入度≤2.5mm可以停锤;

沉桩达不到设计标高时,最后10击每击平均贯入度≤1.5mm可以停锤。

●钢护筒和钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求:平面偏位≤10cm,倾斜度≤0.5%;钢管桩偏位≤20cm,倾斜度≤1%。

●钢护筒的插打尽量选择在流速较小时施工。

●根据地质、水流、水深等特点,适当考虑钢护筒的预偏量,稳桩时测量人员应随时注意桩位的变化情况,并随时注意打桩船锚位的变化,若发现走锚,立即停止沉桩,并立即组织大马力值班拖轮紧急拖带。

●沉桩过程中,要密切注意贯入度变化,沉桩过程中如出现异常情况,应及时与技术部门协商解决。

●打桩船就位时,掌握水深情况,防止钢护筒底部尖触及海床面,使护筒受损。

●锤击沉桩时,桩锤、替打、送桩器和桩宜保持在同一轴线上,替打应保持平整,避免产生偏心锤击;当船行波影响沉桩稳定时,宜暂停锤击。

●下沉护筒时有可能遇到障碍物,可派潜水员水下协助清障。

①钢护筒沉设完成后,采用浮吊及时将钢护筒、钢管桩的横向钢管平联焊接,同步进行斜撑施工。

②联结钢管因护筒偏位会造成支撑长短不一,为加快联结钢管的安装时间、减少其施工难度,特设计了可调节套管接头形式,钢套管直径比连接钢管大2cm,长50cm,布置在连接钢管一侧。套筒接头形式见图5。

③钢管联接施工过程中,同步进行牛腿的焊接。并根据钢护筒的偏位情况适当调整牛腿尺寸,以满足上部结构安装要求。

平台上部结构主要施工内容包括:安装型钢承重梁和分配梁、铺设1cm面板、设置平台栏杆。上部结构施工技术要点如下。

①首先采用浮吊(栈桥搭通后可采用履带吊)安装钻孔平台,然后再安装墩侧的施工平台。

②承重梁、分配梁采取在陆地接长后,浮吊安装就位。

③H60承重梁与牛腿之间、H60承重梁与分配梁之间、分配梁与平台面板之间均采用焊接固定。

④未开钻的护筒顶口加设分配梁,并在上面铺设钢板封口,以便于履带吊车作业。

⑤平台四周栏杆采用φ45的无缝钢管制作,栏杆水平向设置两道,每3m设置一道竖向支撑,支撑焊接在横向型钢梁上,栏杆高度为1.2m。

平台上部结构安装好后,安装安全防护装置、避雷装置及通航警示装置等设施。

2.2搭设浅滩区施工平台

50米连续梁桥钻孔灌注桩直径有φ160~200cm、φ160cm两种形式。布置在崇明岛侧浅滩区(PM122墩布置在大堤内侧)。

1、浅滩区施工平台的结构形式

右幅平台兼作左幅承台、墩身的施工通道。

平台结构形式见下图6。

浅谈区钻孔灌注桩施工平台采用钢管桩承重的方式,与施工栈桥连通,顶面标高与栈桥相同。钢管桩直径φ80cm,壁厚8mm;钢护筒直径按钻孔桩直径分φ220cm、φ180cm两种,壁厚统一为12mm。上部结构采用型钢和桁架相结合方式,钢管桩顶承重梁采用2根H60型钢,面层承重梁采用H45型钢和桁架两种形式,H45承重梁布置在钢护筒附近,通过牛腿支撑在钢护筒上以减少其跨径,桁架承重梁布置在平台中部和与栈桥连接部位。面层分配梁采用I14型钢,面板采用10mm厚钢板。

平台钢管桩、钢护筒均采用采用50t履带吊配振桩锤振设,上部结构型钢由履带吊安装。平台施工方法与浅滩区栈桥施工方法相同。

钢护筒和钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制,桩顶标高应控制在正误差10㎝以内。当钢管桩进尺极为缓慢或施沉困难时,则不能强行施沉,以免钢管偏位或变形,要分析其原因,若桩尖遇到异物时,则须采取调整桩位、跨径等措施,以满足施工要求。

(1)钢管桩施打时,若桩顶有损坏或局部压屈,则对该部分予以割除并接长至设计标高。

(2)钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求:平面偏位≦20㎝,倾斜度≦1%;钢护筒施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求:平面偏位≦10㎝,倾斜度≦0.5%。

(3)采用履带吊吊打钢管桩时,利用导向架定位,钢护筒和钢管桩接缝焊缝应饱满、无夹渣、气泡、焊缝周围焊接四跨加劲板补强。

平台搭设采用水上船舶作业,平台形成后通过栈桥与生产场地连通,材料、设备、人员均可由栈桥运输至各墩位。

为优质高效地完成长江大桥的钻孔平台施工任务,我部拟成立平台施工指挥中心,设一名现场施工总负责人,下设安全生产、技术、质检、物机等部门相互协作。

根据作业面划分和施工需要,拟设置2个作业队,分别为基础施工作业队和上部结构铺装作业队。

主墩及边墩桩基施工进度计划横道图

为确保钻孔平台施工能按照计划完成,施工高峰期共投入155人,劳动力使用计划安排详见下表10。

劳动力使用计划表表10

上部结构铺装作业队(人)

3.3.2机械设备使用计划

为确保钻孔平台施工能按照阶段性目标完成,我部已制定了详细的机械设备使用计划,详见下表11。

主要船机设备使用计划表表11

3.3.3主要材料供应安排

根据总体施工进度计划以及主墩施工阶段性工期目标,我部将对主要材料进场进行合理安排,以满足施工需要。钢护筒及钢管桩采取委外加工,型钢和钢板采用购买或从东海大桥工地调配。

3.3.4工料机进场方法

主墩及边墩桩基施工时,工料机进场方法为:

大型设备如钻机由水上船运至平台位置,浮吊吊装就位;其余机械设备均可采用汽车从陆地上通过栈桥运输至施工现场。钢筋半成品在陆地上加工、砼由陆地上搅拌站拌和,通过栈桥运输至墩位。施工人员主要住在陆上段,上下班由交通车接送。

平台施工是基础施工的前提和保障,我部对钻孔平台设计与方案进行了反复的讨论、论证,确保施工的可靠性。

建立以项目经理为工程质量第一责任人的工程质量管理机构(见图7),和以项目总工程师负责的工程技术、质检、试验、测量监控四位一体的质量保证体系,严格施工过程中的质量控制。

质量管理组织机构采用定期和不定期相结合的工作方式开展质量检查工作。项目部质量管理组织机构每旬组织一次质量检查和评比活动,每分项工程施工完毕召开一次质量分析会;作业班组实行上、下工序交接检查制度。

首先由测量组加密施工控制网,在监理工程师的协助下对控制网进行全面复测。

现场操作人员熟悉平台施工相关资料,采用一种方法放样,多种方法复核,确保测量结果满足设计要求。

施工测量严格按照规范操作,定期检校仪器,保证仪器良好,作好施工观测记录,确保施工测量程序有效进行,保证工程质量。

施工过程中每完成一道工序,现场施工技术人员必须填写相关记录表格,尤其对钢护筒和钢管桩的长度、加工情况、施打和振沉情况必须作好详细的记录,对于加工不合设计要求的钢管桩一律不允许进场。作业班组实行上下工序交接检查制度,并对主墩平台搭设的关键工序实行跟踪检查,做到预防为主。

5.1.1建立安全生产保证体系

“安全生产”是一切施工的前提条件,因此,在整个施工过程中,我们必须始终贯彻落实“安全第一,预防为主”的方针,建立健全的安全生产保证体系如图8所示。

5.1.2平台施工安全措施

①与国家海洋局海区环境预报中心和上海市气象局取得密切联系防腐木亭子专项施工方案,建立气候预报网络,及时预报,做到现场施工信息准确。

②根据指挥部建议的避风港位置,及时与相关单位进行联系,并确定避风港位置。遇有恶劣天气,合理安排水上施工设备顺序进入避风港,人员撤离施工区域。

③经理部安排人员24小时轮流值班,随时接听天气预报,将信息及时反馈到各作业区域。对施工现场的构件采取加强加固措施。

①施工船舶必须持有符合沿海开放海区安全要求的各类有效证书,按规定配齐合格船员、船机、通讯、消防、救生、防污等各类设备必须安全有效。

②严格按照有关规定进行船舶海上管理,确保船舶施工安全。

④遵守“以避(防)为主,以救(抗)为辅,留足余地,自我保护”的原则。

按照《中华人民共和国环境保护法》以及地方法规和行业企业要求,采取措施控制施工现场的各种粉尘、废水、废气、废渣等对环境的污染和危害。环境保护坚持“预防为主、防治结合”的方针,努力实现可持续发展战略。

我们将严格按照招标文件有关章节具体要求和我公司有关文明施工的具体规定某办公楼支护、止水工程施工组织设计,制定严格的项目经理部文明施工管理条例和计划,全体进场员工必须认真遵守、严格执行,坚决做到文明施工,充分体现出我公司现代化施工企业的精神风貌。

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