大型設(shè)備在疑難水工結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

金侃

摘 要：隨著我國港口工程岸線的逐漸減少，越來越多的新建水工結(jié)構(gòu)必須緊鄰附近已建結(jié)構(gòu)，因此大量半封閉或全封閉施工環(huán)境不可避免的出現(xiàn)。由于緊鄰已建結(jié)構(gòu)物，大型船機(jī)設(shè)備無法施工，尤其是大型材料無法通過鄰近建筑物，給新結(jié)構(gòu)建設(shè)帶來極大困難。為適應(yīng)鄰近建筑物造成的封閉的不利施工環(huán)境，又能利用已有鄰近結(jié)構(gòu)物作為快速材料通道，已成為此類水工工程急需解決的施工難題。本文重點(diǎn)介紹嘉興乍浦港區(qū)二期三號(hào)泊位工程利用固定泵、塔吊設(shè)備參與施工，籍以提出一種解決以上施工難題的方法。

關(guān)鍵詞：固定泵 塔吊 泵送通道 工效

1.概述

嘉興港乍浦港區(qū)二期3#泊位工程位于該港區(qū)已建2#與4#泊位之間，平臺(tái)長196m，寬42m；有一座棧橋長816m，寬16m。其中棧橋淺水段長216m，該段在高潮位時(shí)水深約2m，基本無法滿足大型船機(jī)施工的水深。本工程主體結(jié)構(gòu)處于兩座已建泊位及已建棧橋之間，在碼頭平臺(tái)沉樁完成后即形成了全封閉式施工環(huán)境。兩側(cè)的已建2#、4#泊位完成均為42m，均采用獨(dú)立棧橋與陸域進(jìn)行連接，棧橋?qū)挾染鶠?3m，可允許重型車輛通行。

2.塔吊布置及安裝方案確定

為解決碼頭平臺(tái)材料運(yùn)輸?shù)膯栴}，確定采用在碼頭平臺(tái)6-EF、21-EF樁帽內(nèi)預(yù)埋塔吊基礎(chǔ)安裝50m臂長塔吊2臺(tái)的方案。塔吊布置示意圖見圖1。

通過塔吊直接將運(yùn)至2#、4#已建泊位側(cè)邊的施工材料吊至使用部位，從而加快材料運(yùn)輸速度及周轉(zhuǎn)效率，避免了傳統(tǒng)使用小型交通船運(yùn)輸材料所面臨的風(fēng)浪影響因素和人工或小型吊機(jī)搬運(yùn)的工效低下的弊端。

塔吊選用QTZ63型的塔式吊機(jī)，通過在6-EF及21-EF樁帽內(nèi)預(yù)埋型鋼基礎(chǔ)，然后采用浮吊進(jìn)行整體安裝。臂長l=50m，塔身高h(yuǎn)=13m，最大臂長處極限吊重1.3t，最大吊重6t。塔吊示意圖見圖2。

塔吊身架、吊臂全部于陸上拼接，在地面上將套架上的走臺(tái)、欄桿、導(dǎo)輪架等裝好，并安裝好液壓頂升機(jī)物，然后將套架吊起，套在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)和基礎(chǔ)節(jié)外部。然后安裝上下支座，回轉(zhuǎn)機(jī)械、回轉(zhuǎn)支承。在以上全部安裝完成后安裝塔頂，在塔頂安裝完成后即由浮吊將塔吊身架落駁至駁船上，然后整體安裝至預(yù)埋支座位置。在身架就位后采用浮吊對(duì)吊臂、平衡臂及拉桿進(jìn)行安裝。在安裝完成后及時(shí)請(qǐng)當(dāng)?shù)卣块T對(duì)塔吊進(jìn)行驗(yàn)收。

3.塔吊平臺(tái)結(jié)構(gòu)安全驗(yàn)算

3.1樁帽受力分析

樁帽水平方向上受到的可變作用包括風(fēng)、水流力和塔吊基礎(chǔ)傳遞的水平力；由于塔吊只在施工期使用，因此本次驗(yàn)算只考慮承載能力極限狀態(tài)的平臺(tái)穩(wěn)定性。

考慮最不利情況下的受力組合，風(fēng)荷載、塔吊基礎(chǔ)水平力和水流力方向視為水平方向，與豎向力在同一平面上。

在計(jì)算樁帽承載力時(shí)，可以只考慮短暫狀況作用效應(yīng)的短暫組合。

Sd=∑γGiGi+∑γQiQj

式中：γGi、γQi分別為永久作用與可變作用分項(xiàng)系數(shù)；Gi、Qj分別為永久作用與可變作用的標(biāo)準(zhǔn)值。

水平力：F水平力=1.3×Ff+1.3×Fs+1.4×Fb=78.41kN；（短暫狀況作用效應(yīng)的短暫組合中可變作用分項(xiàng)系數(shù)減小0.1）

豎向力包括塔吊自重262kN和樁帽的等效均布荷載97.5kN/m。在最不利情況下，塔吊吊起重物為額定起重量6t，F(xiàn)q=60kN。

最大彎矩為起重力矩，即630kN`m。3.1.1樁帽自重

塔吊工作狀態(tài)下最大吊重6t；吊臂的力可以分為對(duì)塔吊基礎(chǔ)的豎向力Fq和作用在塔吊基礎(chǔ)處的集中力偶Mq；

其中：Fq=6000kg×10N/kG=60kN；

塔吊自重FG=26200kg×10N/ kg=262kN。

3.1.3風(fēng)荷載

風(fēng)對(duì)塔吊的水平力標(biāo)準(zhǔn)值為Fw；根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（JTS144-1-2010），

Wk=μsμzW0

式中 Wk為風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值（kPa）；μs為風(fēng)荷載體型系數(shù)；

μz為風(fēng)壓高度變化系數(shù)；W0為基本風(fēng)壓（kPa）；

Ff為風(fēng)對(duì)樁帽的水平力（kN）。

其中，嘉興港乍浦港區(qū)基本風(fēng)壓W0=0.45kN/m3；風(fēng)壓高度變化系數(shù)μz=1.63。

擋風(fēng)系數(shù)計(jì)算如下：

φ=[3B+2b+（4B2+b2）1/2]×c/ Bb=0.87，根據(jù)《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009-2009），取μs的值為2.0。

Wk=2.0×1.63×0.45kPa=1.467kPa；

Ff=Wk×B×H×φ=1.467×1.6×13×0.87Kn=26.5kN。

3.1.4水流力

根據(jù)《港口工程荷載規(guī)范》（J T S14 4 -1-2 010），作用于港口工程結(jié)構(gòu)上的水流力標(biāo)準(zhǔn)值Fs=Cw×ρ×1/2×V2A；

式中：Fs為水流力標(biāo)準(zhǔn)值（kN）；

Cw為水流阻力系數(shù)，取0.73；ρ為海水密度，取1.025；

V水流設(shè)計(jì)流速，1.14m/s；

A為計(jì)算構(gòu)件在與流向垂直平面上的投影面積。

由于施工水位基本在樁帽底標(biāo)高到樁帽中心之間，所有取不利狀況下的截面面積：

A=0.5×1.6×2.5m2=2m2

Fs=0.73×1.025×0.5×1.142×1.13kN=1.96kN。

3.2平臺(tái)穩(wěn)定性驗(yàn)算

3.2.1樁豎向承載力驗(yàn)算

根據(jù)碼頭基樁檢測(cè)報(bào)告，碼頭單樁的極限承載力為12800kN，由于F樁max<12800kN，所以樁豎向不會(huì)發(fā)生破壞。

3.2.2樁的抗彎穩(wěn)定性驗(yàn)算

綜合1、2、3，塔吊平臺(tái)在施工期間能保證塔吊、樁帽、樁的完整性，不會(huì)造成施工事故。

4.結(jié)語

將陸上高層建筑使用的塔吊設(shè)備引入水工結(jié)構(gòu)的施工中，有效的提高了材料周轉(zhuǎn)效率，達(dá)到了項(xiàng)目初始時(shí)計(jì)劃對(duì)兩側(cè)已建泊位進(jìn)行充分利用的目的。而且經(jīng)過施工過程的摸索，合理的使用塔吊，不僅可以加快施工進(jìn)度，而且對(duì)工程質(zhì)量同樣有顯著的提高。如大型定型模板的使用，鋼筋籠整體調(diào)運(yùn)安裝，大型圍囹結(jié)構(gòu)的安裝等以往通過運(yùn)輸船舶難以快速完成的工藝均可通過塔吊完整快速完成。

參考文獻(xiàn)：

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