02-红岛航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案

青岛海湾大桥第六合同段土建工程

红岛航道桥

钢箱梁安装支架施工技术方案

路桥集团国际建设股份有限公司

青岛海湾大桥六合同项目经理部

二○○九年五月

目录

1.工程概况 (1)

1.1设计概况 (1)

1.2自然条件 (2)

1.2.1 气象 (2)

1.2.2 水文 (3)

1.2.3 水深 (3)

1.2.4工程地质 (3)

2.资源配置 (3)

2.1人力资源配置 (3)

2.2主要施工设备配置 (4)

2.3主要测量仪器配置 (4)

3.施工计划安排 (4)

4.支架施工技术方案 (5)

4.1钢箱梁大节段划分 (5)

4.2钢箱梁安装支架设计 (5)

4.2.1钢箱梁安装支架结构设计 (5)

4.3.2钢箱梁安装支架验算 (7)

4.3.3临时钢管桩承载力试验 (7)

4.4钢箱梁安装支架施工 (9)

4.4.1临时钢管桩插打和横向联系施工 (9)

4.4.2支架上部结构安装 (10)

4.4.3其它设施设置 (10)

5.钢箱梁安装支架施工测量 (10)

5.1控制点布置 (10)

5.2临时桩定位和试验桩观测 (11)

6.钢箱梁安装支架施工质量保证措施 (11)

7.钢箱梁安装支架施工安全保证措施 (11)

7.1施工过程潜在风险评价 (11)

7.2施工过程安全控制 (12)

7.2.1钢箱梁安装支架施工安全控制 (12)

7.2.2海上人员交通安全控制 (12)

青岛海湾大桥第六合同段

红岛航道桥钢箱梁安装支架施工技术方案

1.工程概况 1.1设计概况

红岛航道桥（里程桩号K22+190～K22+430）为独塔双索面斜拉桥，斜拉索采用扇型稀索布置，主梁采用扁平式钢箱梁结构，其设计图如下图1-1所示：

232号墩

233号墩

234号墩

高程(米)

图1-1-1 红岛航道桥桥型布置图

5001500150020000

5005250

3×3750

3500

500

75010400

1600

1900

3500

1600

15003100

100010004800

4800

10001000

1600

7200

1600

6厘米环氧沥青铺装

2％

纵隔板

纵隔板

线

心中桥全

图1-1-2 1/2主梁标准横断面

3×3750

750

17000

500

3500

500500

2163.7

1306.33470

1031.33130

2098.8

图1-1-3 1/2索塔处主梁横断面

单幅钢箱梁重量合计：2869.6t ，17个梁段；全桥钢箱梁重量合计5739.2t ，共34个梁段。钢箱梁各标准梁段划分示意图如图1-1-4所示：

青岛

黄岛

120000

240000

40000200001200003000030000500500

1100015000150001500015000700015000150001300

1300

1500011000150001500015000150001500015000150004000020000

300003000097500

18000800018000

97500240000

4500

3500

17000

800

800

1300

1100015000150001500015000150007000239000

150001500011000

15000150001500015000150001500015000500500

A

B C B C B C D 140.585

167.206

160.111167.206160.111167.206160.111164.162160.111160.111167.206167.206A B 140.585167.206C 160.111B C B C D 164.162E 82.81624000

20000

图1-1-4 钢箱梁各标准梁段划分示意图

1.2自然条件 1.

2.1 气象

工程区域一年四季均有灾害性天气发生，主要灾害性天气有大风、冰雹、干旱、台风、寒潮、

霜冻、浓雾和高温、暴雨、倒春寒等。对大桥施工影响的主要是大风和大雾。

各影响因素出现超标的天数初步根据基础资料确定如表1-1所示：

影响作业天数统计一览表表1-1

1.2.2 水文

胶州湾属规则半日潮类型，两次高潮的高度基本一致，但低潮位有日不等现象，两次低潮的高度略有差异。潮汐周期约为12小时25分，涨潮时间相对较短，落潮时间相对较长，两者相差1小时10分钟左右，如表1-2所示：

1.2.3 水深

桥位处平均海床面标高在-5.0m左右，适合大型船舶驻位作业。

1.2.4工程地质

桥位地貌类型主要为堆积地貌：山前堆积区、滨海堆积区、山前冲积平原区。

桥位区揭露为前第四纪中生界白垩系地层，桥位处揭露地层主要特征如下：

上层：软土层；全新世滨、浅海相沉积，主要为青灰色淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、粉砂、细砂；红岛航道桥位主要为淤泥及淤泥质土，厚度5.0～9.0m。

中层：粘土层、砂层；晚更新世冲～洪积成因，主要岩性为灰黄色亚粘土和中、粗砂、砾砂；厚度1.60～15.70m，底板标高-8.25～-35.30m。

下层：岩层；红岛航道桥桥位内沉积岩的主要岩性为泥岩、泥质砂岩、角砾岩，局部夹玄武岩。

2.资源配置

2.1人力资源配置

⑴、作业层人员配置

按照总体施工部署设1个施工作业队来进行红岛航道桥钢箱梁安装支架施工，该施工作业队将在项目经理部的统一协调和资源配置下施工。不包括船务作业人员，该作业队的人力资源配置如下表2-1所示：

钢箱梁安装支架作业人员配置数量计划表表2-1

现场技术员2人，测量人员4人，生产调度2人，安全员2人，物资管理人员1人。

2.2主要施工设备配置

根据该分项工程的特点及胶州湾海域中施工的实际情况, 并结合工期的要求，对该工程施工设备进行合理的配置，并进行有效的管理，确保本分项工程高效、安全地完成。拟投入钢箱梁安装支架施工的主要船机设备如下表2-2所示：

拟投入钢箱梁安装支架施工的主要船机设备表表2-2

2.3主要测量仪器配置

根据钢箱梁安装支架施工的需要，主要投入的仪器设备如表2-3所示：

投入的主要测量仪器表2-3

3.施工计划安排

按照项目施工总工期的要求，并结合钢箱梁安装支架施工的技术方案、资源的投入情况、海上现场的实际情况等因素综合考虑，施工计划安排如下表3-1所示：

钢箱梁安装支架施工计划安排 表3-1

4.支架施工技术方案 4.1钢箱梁大节段划分

按照钢箱梁的结构设计、现场施工条件，以及浮吊的起吊能力，与设计院和制梁单位沟通后，确定了红岛航道桥钢箱梁大节段划分如下图4-1所示，单幅桥共划分为4个大节段，左右幅合计8个大节段，最长67m （含Q-05、Q-06、Q-07、Q-08、QH-01五个标准梁段），其次为60m （含H-08、H-07、H-06、H-05四个标准梁段），最短56m （含Q-01、Q-02、Q-03、Q-04四个标准梁段），最重734.4t ，最轻635.1t 。

H-01

H-02

H-03

H-04

H-05

H-06

H-07

H-08

QH-01

Q-08Q-07

Q-06

Q-05

Q-04

Q-03

Q-02

Q-01

82.816E 164.162D C

B

C

B

160.111C

167.206140.585B

A

167.206167.206160.111160.111164.162160.111167.206160.111167.206160.111167.206

140.585

D

C

B

C

B

C

B

A

图4-1 钢箱梁大节段划分示意图

4.2钢箱梁安装支架设计 4.2.1钢箱梁安装支架结构设计

综合考虑钢箱梁的结构形式、节段长度和重量，海上安装现场的水文、地质条件，以及钢箱梁安装船机设备的配置等各种因素进行钢箱梁大节段安装支架的设计。安装支架按照钢箱梁布置分幅设计，采用钢管桩和型钢搭建，单幅桥钢箱梁支架包括跨中支架2个，墩旁支架1个。另外，直接利用航道桥两端过渡墩作为梁段的端支点，利用索塔横梁作为3#梁段在塔柱中心的支点，此三处支点的临时支座与永久支座错开布置。钢箱梁大节段安装支架结构设计如下图4-2所示。详细设计图纸见附件。

钢箱梁安装支架立面图

钢箱梁安装支架平面图

1/2墩旁支架侧面图1/2跨中支架侧面图

图4-2 钢箱梁安装支架布置图

钢箱梁安装支架结构说明：

⑴、临时桩基础

钢箱梁安装支架基础采用直径82cm，壁厚10mm的钢管桩。跨中水中支架桩底标高初步设定在-30m，入土深度约25m，支架搭设前进行桩的承载力试验，按照验算桩的承载力需求，确定振桩锤的停锤标准和临时桩入土深度的要求；墩旁支架的临时钢管桩直接支撑在索塔承台顶面，其根部与承台上的预埋件采用焊接连接。

⑵、横向联系

为确保支架的稳定性，在临时桩间设置直径32cm横向联系钢管，在两层平联钢管之间设置I20a 型钢交叉斜撑。在墩旁支架处，为增强支架的抗倾覆性，在支架顶部与索塔横梁之间设置两道水平联系，采用H400×200型钢，与横梁上的预埋件进行焊接连接。

⑶、扁担梁

临时桩顶部的扁担梁采用3H600×200型钢，在桩顶设置牛腿以增大桩梁的接触面，同时将该型钢的下翼缘板与牛腿面板焊接连接，在支点处腹板两侧各设置2道竖向加劲板。

⑷、承重梁

承重梁采用5H600×200型钢，搁置在扁担梁之上，与扁担梁焊接在一起，在各支点处各型钢的腹板两侧设置加劲钢板。

⑸、其它临时设施

①、支架顶部操作平台

在扁担梁上按照间距25cm铺设I20a型钢，并在其上铺设10mm厚钢板，以作为操作平台，整个操作平台四周设置高1.2m的钢管护栏。

②、上下通道

在钢箱梁安装支架的内部沿着横桥向设置转梯，作为人员上下的通道。

4.2.2钢箱梁安装支架验算

详见《红岛航道桥钢箱梁安装支架结构验算书》（附后）。

4.3临时钢管桩承载力试验

为确保跨中临时支架钢管桩承载力满足要求，在两个跨中支架分别插打三根临时桩进行临时桩的承载力试验，参考地质钻探资料来选取处于地层较软位置的临时桩进行承载力的试验，利用千斤顶反压的方式来考查临时钢管桩的受力情况，如下图4-3、4-4所示。试验桩插打时采用浮吊提吊200KW振桩锤开到最大激振力来进行插打，直至临时桩不再下沉为止。利用千斤顶对其进行逐级加载，在试验过程中记录对应荷载下钢管桩的标高，结合地质资料和验算报告来综合分析钢管桩的承载力是否满足要求，以确定后续临时桩插打的停锤标准。

图4-3 临时钢管桩承载力试验布置图

图4-4 临时钢管桩承载力试验现场实施

根据对临时桩进行承载力试验，得出了试验数据，如表4-1、4-2所示。233～234＃墩临时桩在加载到171.4t时，下沉11mm，在卸载后重新测量临时桩的标高时，临时桩上弹8mm；232～233＃墩临时桩在加载到158.7t时，下沉10mm，在卸载后重新测量临时桩的标高时，临时桩上弹8mm。结合钢箱梁安装时对支架的验算受力分析，得出钢管桩的承载力最大要求为105t（参见《红岛航道桥钢箱梁安装支架结构验算书》，从两次的承载力试验结果可知，临时桩的承载力满足钢箱梁安装支架的受力要求。由此确定后续临时桩插打的停锤标准：用200KW振桩锤开到最大激振力时不再下沉

为止。

4.4钢箱梁安装支架施工

4.4.1临时桩插打和横向联系施工

⑴、跨中支架临时桩插打和横向联系施工

临时桩采用100t浮吊提吊200kw电动振桩锤插打，采用常规测量对临时桩的平面位置和高程进行测量。由于支架的高度较大，钢管桩比较长，因此按照先插打钢管桩底节，如图4-5，钢管桩的平面位置偏差控制在10cm以内，垂直度控制在1/200，停锤控制标准：用200KW振桩锤开到最大激振力时不再下沉为止。底节钢管桩插打后的顶标高控制在＋2m以上，以便于进行接桩施工。

图4-5-1 临时桩振沉图4-5-2 临时桩群首节临时桩符合要求后，再利用浮吊将顶节临时桩吊装与已插打完毕的桩进行焊接接高，临时

桩接长时，在接缝位置设置补强板，即在桩的外部一周设置6块连接钢板，连接钢板尺寸为10cm(宽)×20cm(高)，如图4-6。

图4-6 临时桩接长处加劲板设置

钢管桩施工完毕后，利用浮吊进行平联钢管和斜撑的焊接施工。施工时先用浮吊提吊吊篮，操作人员置于篮内在平联位置处钢管桩的外侧焊接形成作业平台，然后再在作业平台上按照自下而上的顺序进行平联和斜撑的焊接。施工过程中应确保焊接质量，平联钢管与钢管桩连接处设置四块δ1×10×10cm 的三角加劲钢板加强。同时，在施工过程中安排专职安全员进行过程安全监控。 ⑵、墩旁支架临时桩和横向联系施工

墩旁支架钢管桩直接支撑在索塔承台的顶面，利用塔吊立桩后将钢管桩根部与承台上的预埋件进行焊接连接，并采用型钢对其进行临时牵固。各钢管桩支立完毕，按照跨中支架施工的方式利用塔吊完成平联钢管和斜撑的施工。 4.4.2支架上部结构安装

跨中支架采用浮吊作为起吊设备，墩旁支架采用塔吊作为起吊设备进行支架上部结构的安装。上部结构各构件在后场基地下料并完成加工后运输到海上现场，由吊机按照由下而上的顺序逐层安装，并在过程中对各层构件的接触面均采取焊接连接，以确保支架上部结构的整体稳定性 4.4.3其它设施设置

人员上下通道、操作平台、护栏和安全网等安全设施、靠船设施、警示标志、警示灯等在支架施工的过程中适时设置。 5.钢箱梁安装支架施工测量 5.1控制点布置

⑴、平面控制

在航道桥两侧的非通航孔桥墩顶上加密两个平面控制点，如下图5-1所示，加密方法采用GPS 静态观测，加密等级按B 级控制网要求进行控制。

233#墩

234#墩

235#墩

232#墩

231#墩

控制点2控制点1桥 轴 线

左幅右幅

图5-1 平面控制点平面示意图

⑵、高程控制点

在塔柱横梁上和两个过渡墩顶加密高程控制点，加密方法以三角高程测量和常规水准悬挂钢尺相结合，测量精度等级须达到三等水准要求。

5.2临时桩定位和试验桩观测

临时钢管桩定位在主墩承台加密控制点，根据施工组织设计图计算出各临时钢管桩的坐标，用全站仪观测导向架中心控制钢管桩平面位置，钢管桩的平面位置偏差控制在10cm以内。

试验桩高程沉降观测：在试验桩和两根支撑桩壁上粘钢尺，试验前，在主墩承台上架设NA2水准仪，读取一个初始数据，试验时，根据千斤顶的加载数据进行数据观测。

临时钢管桩振好后，测量准确放出扁担梁安装标高，对安装完成的承重梁标高进行检查复核。

6.钢箱梁安装支架施工质量保证措施

⑴、使用的支架搭设材料需进行认真检查，严格筛选，对于变形的不得投入使用，对于锈蚀较严重的材料，必要时可选择型号稍大的材料进行替代；

⑵、临时桩插打前量测具体长度，振桩锤开启后逐渐增大功率，确保临时桩入土深度，确保临时桩基的承载力满足要求；

⑶、临时桩振到位后，测量人员要对桩顶标高进行复测，对于没有达到设计要求标高的临时桩进行再次振沉；

⑷、临时桩插打完毕后及时复测桩的垂直度，确保垂直度满足设计要求的1/200；

⑸、临时桩的平面位置由测量组按照设计图纸进行严格定位，要求临时桩的平面偏差在10cm 以内，否则需拔除临时桩重新施工；

⑹、牛腿加工时各劲板处的焊接质量进行严格控制，确保焊缝质量满足要求；

⑺、严格控制平联、临时桩的对接焊接质量，对接不严密时加设劲板或补强板补焊，临时桩接长位置必须焊接4块连接钢板；

⑻、对接位置的锈迹必须利用钢刷刷除，确保对接焊缝本身的强度；

⑼、支架施工过程中严禁船舶靠泊，严禁船舶停靠或撞击，临时桩受到碰撞后将无法满足垂直度的要求；

⑽、定期检查支架各构件的定位、固定设置的焊接情况，并作及时的维护和加固；

⑾、指定现场专职技术员负责支架的搭设质量的检查，尤其是对支架的焊接质量的检查。

7.钢箱梁安装支架施工安全保证措施

7.1施工过程潜在风险评价

钢箱梁安装支架施工在海上进行，项目对施工过程存在的危险因素进行了详细评价和论证，结合项目资源配置情况、技术能力状况等多方面分析研究，确定出（如果不采取措施）可能会造成严重事故的危险源，然后根据评价结果确定控制方案。危险源分析如表7-1所示：

危险源分析表表7-1

7.2施工过程安全控制

7.2.1钢箱梁安装支架施工安全控制

控制要点：施工人员、施工机具、吊装焊接

⑴、加工场地布置应科学合理，各作业点之间应有足够的安全间距，在构件抽取或转运过程中防止伤人；

⑵、对投入使用的机械设备必须进行安全性检查,对电焊机等的安全防护措施必须齐全有效；所有机械电气部分必须有防雨水措施；

⑶、严格遵守操作规程，严禁违章作业；

⑷、吊装作业前，必须对吊具进行检查，吊点布置合理，吊装过程中由专人统一指挥，吊物禁止越过人头；

⑸、在进行上部施工时，禁止直接往下抛掷机具、构建等；

⑹、准确掌握施工当日天气情况，合理安排施工，雷雨、大风或大浪天气应停止吊装作业和高空作业；

⑺、确认无误后，方可进行构件吊装安装工作，吊装前应仔细检查吊索具是否合格，每次吊运物体不宜过多，重量不得超过吊具的安全承载能力；

⑻、保持现场整洁。禁止往海里抛投废弃物料；

⑼、各项工作开展前，应及时搭设相应的安全施工通道和操作平台；

⑽、所有海上作业人员施工时必须穿戴安全防护用品，高空作业时系好安全绳。

7.2.2海上人员交通安全控制

交通船的安全控制按照项目部编制的《机动船舶安全操作规程》执行，但应强调以下几点：

⑴、交通船必须符合海上安全航行要求，在投入使用前进行安全检查，由船检部门核定乘员人数，所配备的救生设备必须与核定乘员相符。

⑵、交通船船员必须持有合格的适任证书，并且对青岛湾水域情况相当了解，有相当的航行技术和应急经验。

⑶、上下船时，必须从搭设的跳板上下，跳板两端由船员扶持或监护（或由船员扶持乘员直接从码头台阶上下。

⑷、必须待船体靠稳并且采取有效措施后方可上下船，从甲船到乙船时，必须待两艘船舶形成整体后方准上下；从驳船上墩时，必须走安全通道。

⑸、风力较大、浪高而致使船舶无法靠岸或由于交通船本身故障、误操作导致搁浅触礁时，必须及时就地抛锚等待救援，并立即发出求救信号。

⑹、所有上船人员（包括船员）必须按规定穿救生衣，上下交通船必须清点人数，登记姓名及工号。

⑺、当船离开码头或锚地时，船长为最高指挥人员，所有人员必须服从船长的指挥和安排，乘员必须进入船舱内，不得在甲板上走动、打闹，不得影响船员工作，不得携带危险物品特别是易燃易爆器材。

⑻、船舶行驶时，必须加强瞭望，发现有船舶撞击或龙卷风迹象时，及时避让。

⑼、交通船舶不准人货混载，转运货物或材料时，必须妥善存放并且绑扎牢固，防止物品滚动伤人或造成材料损坏。

⑽、风力接近或超过交通船自身抗风能力时和能见度小于500m时的雾天不准航行。