深水長周期波海域大型作業(yè)平臺裝配式施工應(yīng)用

申宇長 趙冬曉

摘 要：文章以印度洋某大橋主墩為例，介紹一種大型作業(yè)平臺裝配化施工工藝，主要從作業(yè)平臺裝配化施工方面進行闡述，從實際施工應(yīng)用說明其在此類作業(yè)條件下的先進性和實用性，為以后類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：頂模施工 擱置牛腿安裝 平臺運輸

1.工程概況

本工程地處印度洋海域低緯度地區(qū)，主橋搭設(shè)鋼棧橋及施工平臺作為通道，變水上施工為陸上施工的方式進行施工。19#～23#墩共設(shè)置5個施工平臺，施工平臺由輔助作業(yè)平臺及鉆孔平臺組成。

輔助作業(yè)平臺平面尺寸為17.0×16.9m，下部結(jié)構(gòu)設(shè)計為鋼管樁，19#、23#墩鋼管樁直徑直徑3200×25mm，20#～22#墩鋼管樁直徑直徑3600×30mm，每個平臺4根鋼管樁，共20根。上部結(jié)構(gòu)在國內(nèi)加工為整體，遠洋運輸至現(xiàn)場整體起吊安裝。

2.設(shè)計概況

輔助作業(yè)平臺上部結(jié)構(gòu)設(shè)計為裝配式作業(yè)平臺，作業(yè)平臺采用4根直徑為Φ2200×30mm鋼管做立柱，平臺頂部以3HN900×300型鋼主梁、HN588×300mm分配梁、工20a次分配梁、10mm鋼面板組成；立柱間通過直徑為Φ1600×25mm平聯(lián)連接，平聯(lián)與主梁間設(shè)置Φ1200×20mm鋼管為豎桿；立柱與橫梁間設(shè)置Φ1400×20mm鋼管為斜撐。樁施沉完畢后，作業(yè)平臺上部結(jié)構(gòu)施工采用整體吊裝方式安裝到位，上部結(jié)構(gòu)Φ2200×30mm連接管與鋼管樁通過肋板及澆筑混凝土的連接方式以增加結(jié)構(gòu)的整體剛度。

3.施工應(yīng)用

3.1鋼管樁內(nèi)頂模施工

鋼管樁內(nèi)底模由支撐牛腿，I12.6分配梁及1cm厚面板組成。底模結(jié)構(gòu)具體安裝步驟如下：

（1）在鋼管樁上方設(shè)置臨時通道及操作平臺，將底模結(jié)構(gòu)材料放置在操作平臺上；

（2）在平臺上對鋼管樁內(nèi)進行抽水，抽至牛腿位置下1m，安裝抽風(fēng)機對鋼管樁內(nèi)部進行通風(fēng)；

（3）根據(jù)樁頂標高復(fù)測，標記底模牛腿焊接位置，然后按設(shè)計要求將牛腿與鋼管樁焊接，在牛腿上方鋪設(shè)雙層工12.6分配梁，分配梁之間及分配梁與牛腿之間按設(shè)計要求進行焊接。

3.2擱置裝置焊接

作業(yè)平臺每根連接鋼管上設(shè)置3個擱置點，用以在作業(yè)平臺安裝初就位時承受整個作業(yè)平臺的重量?，F(xiàn)場施工時，可利用作業(yè)平臺φ1.6m的平聯(lián)鋼管焊設(shè)加勁鋼板作為擱置點，其余位置采用2HM588焊接。其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）擱置牛腿位置確定

測量復(fù)測鋼管樁頂口標高后，根據(jù)擱置牛腿對應(yīng)位置的標高數(shù)據(jù)，反算出牛腿底標高，并在作業(yè)平臺連接鋼管上使用白色油漆做好標記，方便操作人員焊接。

（2）擱置牛腿安裝

擱置點標高確定后，按對應(yīng)的尺寸加工擱置板和擱置牛腿，并焊接成型。安裝時在對應(yīng)位置的平聯(lián)鋼管上焊設(shè)兩個臨時吊耳，通過手拉葫蘆提升將擱置板及擱置牛腿安裝焊接。牛腿焊接完成后，再按照圖紙安裝左右及頂面加勁板。

3.3導(dǎo)向切角設(shè)置

作業(yè)平臺整體起吊安裝時，由于起重船舶在涌浪的作用下擺幅較大，已施工的鋼管樁平面位置也存在偏差，整體吊裝對位困難。現(xiàn)場施工時，必須選擇平潮窗口期進行平臺的安裝，同時在作業(yè)平臺連接鋼管底口設(shè)置斜向切口，切口高0.5m、寬0.5m，切割完成后采用16mm厚鋼板進行封口加強，封口鋼板內(nèi)設(shè)置3塊加勁板。切口的開口方向應(yīng)與鋼管樁的偏位方向相反。

3.4起重船拋錨定位

平臺安裝時，起重船舶的占位與鋼管樁施沉?xí)r起重船站位一致，即船頭朝向泄湖外側(cè)，左弦靠近平臺。船舶就位時，在距離平臺100m以外的安全距離拋錨定位，然后通過絞纜移動船舶至指定的起吊位置，收緊纜繩進行起重作業(yè)。

3.5作業(yè)平臺整體吊裝

為了減小涌浪對起重船吊裝穩(wěn)定性的影響，應(yīng)選擇平潮起吊作業(yè)平臺。人工牽引2臺10t卷揚機的鋼絲繩與作業(yè)平臺的連接鋼管通過10t卸扣拉緊，為便于調(diào)節(jié)作業(yè)平臺的轉(zhuǎn)角方向，鋼絲繩采用交叉對拉的方式與作業(yè)平臺連接鋼管連接。

作業(yè)平臺起吊后進行粗調(diào)，旋轉(zhuǎn)大臂并落鉤至鋼管樁頂50cm左右的位置。作業(yè)平臺起吊進行精調(diào)，通過起升及旋轉(zhuǎn)大臂調(diào)整作業(yè)平臺至鋼管樁正上方。通過卷揚機緊松纜風(fēng)繩調(diào)整作業(yè)平臺的4根連接鋼管的位置，緩慢落鉤，將平臺吊裝到位。平臺擱置在鋼護筒上后，應(yīng)檢查每個擱置點的受力情況，若部分擱置點由于標高誤差未能與鋼護筒頂口貼緊，應(yīng)使用相應(yīng)厚度的鋼板填塞縫隙。

3.6焊接連接鋼板

3.6.1搭設(shè)操作平臺

作業(yè)平臺吊裝到位后，轉(zhuǎn)運25t汽車吊至平臺上，作為施工時的起重設(shè)備。鋼管樁頂口向下50cm處需設(shè)置施工平臺作為連接板安裝時的操作空間，平臺寬1m，標高為+1.0m，由L75×5mm角鋼支架、腳手板及φ48mm×3mm欄桿組成。利用前期焊接鋼管樁底模的豎向爬梯作為人員上下的豎向通道。

3.6.2連接鋼板安裝

連接板根據(jù)平臺安裝后與鋼管樁的實際間隙在現(xiàn)場對15塊厚度為16mm的連接板下料；連接板與連接鋼管焊接長度為1m；與鋼管樁的連接長度為0.5m；連接板下料完成后，利用汽車吊通過φ20mm白棕繩將連接板吊裝到位；作業(yè)人員站在操作平臺上由下至上進行連接板的豎向焊縫焊接。

3.7鋼管樁連接混凝土澆筑

混凝土通過登陸艇將攪拌車運輸至擬澆筑的作業(yè)平臺靠泊。混凝土裝入料斗，使用汽車吊將料斗吊至連接鋼管頂部的卸料口，通過φ200mm塑料導(dǎo)管入倉。根據(jù)汽車吊的起重能力，每斗混凝土≤2m3。由于混凝土運輸及澆筑時間過長，為保證混凝土性能，混凝土緩凝時間需控制在6h以上。

3.8附屬施工

附屬結(jié)構(gòu)施工主要為平臺欄桿設(shè)置，其結(jié)構(gòu)形式切割[10+I10立柱+φ48×3欄桿鋼管，欄桿高1.2m，制成3m標準節(jié)段從國內(nèi)加工運輸?shù)浆F(xiàn)場直接安裝在分配梁上。其他附屬結(jié)構(gòu)按圖紙要求進行施工。

3.9偏位超限鋼管樁的處理

根據(jù)作業(yè)平臺設(shè)計圖紙思路，19#、23#墩鋼管樁最大允許偏位量為30cm，20#～22#墩鋼管樁最大允許偏位量為50cm，即鋼管樁偏位超過上述范圍作業(yè)平臺上部結(jié)構(gòu)就無法正常安裝。鋼管樁出現(xiàn)偏位超限的情況后，立即根據(jù)鋼管樁平面位置的實測數(shù)據(jù)，對作業(yè)平臺連接鋼管進行改制設(shè)計，并召開專題會討論，方案確定后及時繪制施工圖紙。

4.裝配式安裝優(yōu)點

4.1作業(yè)環(huán)境安全可靠

在安全方面，作業(yè)平臺根據(jù)本工程的實際情況進行專項設(shè)計并制作安裝，設(shè)計中最大限度的考慮了操作方便和機械設(shè)備方面的荷載。裝配式作業(yè)平臺安裝前立柱、平聯(lián)和主梁等構(gòu)件均已經(jīng)按照設(shè)計要求焊接完成，形成了一個安全的整體平臺；裝配式作業(yè)平臺吊裝到位后，由于提前已根據(jù)鋼管樁高度將平臺利用擱置牛腿墊平，平臺的狀態(tài)非常穩(wěn)定，平臺可立即投入前期使用。綜上，該平臺可保障施工人員的作業(yè)安全。

4.2起重船吊裝次數(shù)減少

平臺加工制作、擱置牛腿焊接均在場地內(nèi)完成，無需占用起重船。

提前吊上平臺的吊車與小型機具設(shè)備均已滿足平臺與鋼管樁的連接板焊接和混凝土澆筑，無需起重船進行吊裝作業(yè)。

平臺加固所需材料以及小型機具設(shè)備均可用吊車吊上平臺，同時平臺上可堆放大量的施工材料與機具設(shè)備，完全可脫離起重船進行為其他提供更多的起重船使用時間。

4.3單個平臺施工工期短

平臺搭設(shè)只需要平臺吊裝及加固兩個階段：（1）鋼管樁施沉的同時可進行封底平臺搭設(shè)、作業(yè)平臺加工制作與擱置牛腿焊接；（2）平臺吊裝到位即可進行機械設(shè)備和小型機具的吊裝，連接鋼板焊接的同時已完成連接板焊接的部位可進行砼澆筑。

5.結(jié)束語

綜上所述，上述施工極大地縮短了單個平臺的施工時間、施工方便，在長周期波海域減少了對于作業(yè)窗口的需求，保證了工期及安全，值得推廣應(yīng)用。

參考文獻：

[1]曾敏敏.裝配式臨時架體的數(shù)字化信息模型研究[D].北京：北京交通大學(xué)，2010.

[2]劉偉.裝配式臨時架體的抗側(cè)剛度及承載力分析[D].北京：北京交通大學(xué)，2009.