水下井字梁安裝施工技術(shù)研究

張蓋新

摘 要：為保證大型滑道水下工程的質(zhì)量，避免兩側(cè)軌道出現(xiàn)不均勻沉降，水下部分通常采用井字梁結(jié)構(gòu)。為確保施工質(zhì)量，需要在各施工環(huán)節(jié)中制定合理的控制措施。本文詳細(xì)闡述水下井子梁的基礎(chǔ)施工以及吊裝、安放等施工過(guò)程，并指出施工中應(yīng)注意的問(wèn)題和細(xì)節(jié)。

關(guān)鍵詞：水下；井子梁；安裝施工技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006—7973（2017）02-0064-02

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

威海船廠(chǎng)整體搬遷擴(kuò)建工程3萬(wàn)噸船臺(tái)滑道長(zhǎng)度600m，其中陸地船臺(tái)長(zhǎng)320m，為現(xiàn)澆鋼筋砼結(jié)構(gòu)；水上滑道長(zhǎng)度280m，為預(yù)制安裝井字梁。本工程共需預(yù)制井字梁28榀，每榀井字梁長(zhǎng)度為9.78m，寬度11.95m，高度1.2m，每榀砼96m3，重240t。井字梁在現(xiàn)場(chǎng)臨時(shí)預(yù)制場(chǎng)進(jìn)行預(yù)制，預(yù)制完成后采用氣囊頂升移運(yùn)至碼頭前沿，由300t起重船水上吊裝、安放。

2 水下滑道施工概況

2.1 施工特點(diǎn)及難點(diǎn)分析

本工程滑道為弧形，水下安裝井字梁28榀，頂標(biāo)高由±0至-9.0m，單榀井字梁重約240噸，安裝要求精度高。

工期緊張：本工程炸礁方量較大，海上施工外側(cè)無(wú)掩護(hù)，受北風(fēng)，東北風(fēng)影響大，加之在冬季施工，北風(fēng)大于6級(jí)或者波高大于0.8m時(shí)，海上將停止施工，業(yè)主又有在建船只等待下水，工期十分緊張。

本工程施工海域較狹窄，施工高峰期，各種船只需交叉作業(yè)。施工區(qū)域外約1海里處為大片養(yǎng)殖區(qū)，干擾因素多，管理難度大。

2.2 水下滑道施工總流程

水下基槽開(kāi)挖 基床拋石、夯實(shí)、整平、極細(xì)平 井字梁出運(yùn)、安裝 護(hù)坡塊石拋理 滑道鋼軌安裝 井字梁內(nèi)側(cè)干插塊石 滑道驗(yàn)收

2.3 主要施工工序簡(jiǎn)介

2.3.1 基槽挖泥

工程開(kāi)工后首先進(jìn)行基槽清淤開(kāi)挖。水下部分開(kāi)挖長(zhǎng)度為320米，標(biāo)高由-5.0m漸變到-20.0m，采用8m3抓斗式挖泥船按照由深到淺的順序分層進(jìn)行開(kāi)挖，臨近岸邊處必須乘高潮作業(yè)，部分區(qū)域低潮時(shí)由陸上反鏟配合挖除。

2.3.2 水下炸礁、清碴

水下炸礁采用鉆孔爆破的方式，由兩艘炸礁船同時(shí)作業(yè)，采用GPS定位，空壓機(jī)鉆孔爆破，布孔方式采用梅花狀布孔。清碴采用1艘8m3抓斗式挖泥船配500m3自航泥駁進(jìn)行施工。在水下爆破完成的區(qū)域內(nèi)，分段清除爆破后的碎碴，確保清碴干凈。若出現(xiàn)高點(diǎn)，要及時(shí)標(biāo)出并進(jìn)行補(bǔ)炸。

2.3.3 基床拋石、夯實(shí)、整平

基床拋石采用方駁定位、甲板駁裝運(yùn)駁載、拋石工指揮挖掘機(jī)拋填的工藝施工，基床厚度超過(guò)2m的分兩層施工；基床夯實(shí)采用打夯船吊重錘夯實(shí)的工藝施工；基床整平采用方駁裝料定位、挖機(jī)喂料、潛水員水下埋設(shè)整平軌道拉刮道整平的工藝。

2.3.4 井字梁出運(yùn)、安裝

井字梁利用氣囊頂升移運(yùn)至臨時(shí)碼頭前沿，由300t起重船進(jìn)行吊裝，然后移船至施工區(qū)域進(jìn)行安放，水下由潛水員根據(jù)事先放置好的安裝線(xiàn)進(jìn)行控制安裝，井子梁坐底后再由陸上的測(cè)量員進(jìn)行測(cè)量，無(wú)誤后再摘鉤。

2.3.5 鋼軌安裝

采用方駁載履帶25t吊進(jìn)行吊放，潛水人員水下擺放，測(cè)量人員通過(guò)全站儀進(jìn)行控制軸線(xiàn)和標(biāo)高。

3 主要工序工藝技術(shù)要點(diǎn)

3.1 水下基床整平

由于井子梁在安裝完成后，需要直接在其上部鋪設(shè)滑車(chē)鋼軌，因此滑道基床的整平要求要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通碼頭基床的要求，需要經(jīng)過(guò)細(xì)平、極細(xì)平和極極細(xì)平三道工序才能滿(mǎn)足要求。

3.1.1 準(zhǔn)備工作

整平施工船組裝：采用一條600t方駁改裝成整平工作船，配置75kW發(fā)電機(jī)一部、空壓機(jī)、過(guò)濾罐等設(shè)備。該船應(yīng)具備可同時(shí)供四組潛水員施工的條件。

制作軌道及刮道：導(dǎo)軌采用DN108mm鋼管，焊接成10m長(zhǎng)度，整平用刮刀長(zhǎng)度14m，采用雙[12對(duì)扣，滿(mǎn)焊，兩端封口，刮刀長(zhǎng)度為井字梁底寬每邊加長(zhǎng)一米。

3.1.2 整平標(biāo)高的確定

由于滑道為圓弧形結(jié)構(gòu)，因此每榀滑道梁的前后標(biāo)高均不相同，因此需要根據(jù)不同的里程位置控制不同的標(biāo)高。并且隨著上部荷載的加大，不同厚度的拋石基床將會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的壓縮沉降量，K0+420以北段預(yù)留沉降量為5cm，K0+420～ K0+340段預(yù)留沉降量為4cm，K0+340以南段預(yù)留沉降量為3cm，K0+290處標(biāo)高與現(xiàn)澆滑道梁基礎(chǔ)相同。

3.1.3 整平

基床整平需要經(jīng)過(guò)細(xì)平、極細(xì)平和極極細(xì)平三道程序，分別用二片石、1～3cm碎石和0.5～1cm碎石進(jìn)行。每次調(diào)整整平導(dǎo)軌時(shí)，要將水尺依據(jù)趈標(biāo)盡可能豎直。潛水員在根據(jù)導(dǎo)軌標(biāo)高進(jìn)行基床整平。

3.2 井字梁出運(yùn)

3.2.1 施工準(zhǔn)備

根據(jù)井字梁寬度和長(zhǎng)度，選用氣囊直徑為60cm，長(zhǎng)度13m，數(shù)量5條。準(zhǔn)備兩臺(tái)8t卷?yè)P(yáng)機(jī)，碼頭前沿預(yù)埋直徑40mm地錨6個(gè)。出運(yùn)前，將每個(gè)塊體的軸線(xiàn)用Φ10膨脹螺栓標(biāo)記，以方便潛水員拉線(xiàn)與安裝基線(xiàn)進(jìn)行雙控。

3.2.2 氣囊頂升、移運(yùn)

基床整平完成，井字梁強(qiáng)度達(dá)到出運(yùn)要求后，將臺(tái)座不穿氣囊的地方拆除，剩余部分作為井字梁的支座，然后在井字梁下穿氣囊，進(jìn)行充氣將井字梁頂起，拆除剩余臺(tái)座。氣囊將井字梁頂起后，立即清理井字梁下的垃圾，然后開(kāi)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，將井字梁移運(yùn)至碼頭前沿，等候300t起重船吊裝。

3.2.3 起重船吊裝就位

起重船從預(yù)制場(chǎng)吊裝井字梁后，移船至施工區(qū)域，順井字梁基床軸線(xiàn)下錨定位。軌道梁安裝乘低平潮、潮流流速較小時(shí)進(jìn)行。安裝前，潛水員下水重新檢查基床情況，確保基床無(wú)異物、未破壞。

3.3 井子梁水下安裝

3.3.1 井字梁吊裝索具

為保證井字梁吊裝過(guò)程的受力均勻，且方便安裝，井字梁設(shè)計(jì)專(zhuān)用吊具，通過(guò)吊具改變鋼索起吊力的作用方向，使井字梁垂直受力。本工程通過(guò)計(jì)算，設(shè)計(jì)吊裝架采用20#工字鋼，吊索采用φ70鋼絲繩。

3.3.2 安裝基線(xiàn)放設(shè)

安裝基線(xiàn)放設(shè)從K0+290向北進(jìn)行。安裝基線(xiàn)采用三腳架輔助鉛錘，潛水員水下做點(diǎn)的辦法。每隔20m架立三腳架，測(cè)量人員在船臺(tái)西側(cè)距離滑道邊沿5cm處架設(shè)全站儀，嚴(yán)格控制垂球線(xiàn)的東西方向。待確定后，潛水人員水下將此點(diǎn)定牢，以便于潛水人員水下引出其他安裝控制點(diǎn)。

3.3.3 井字梁水下安裝

起重船吊井字梁到達(dá)預(yù)定位置后，先將梁完全放入水中，潛水員下水，指揮起重船，在距基床約20～30cm時(shí)停止下放，潛水員再指揮精確安裝。在安裝過(guò)程中，未到達(dá)準(zhǔn)確位置，井字梁嚴(yán)禁放到基床上，以保護(hù)基床不被滑道梁反復(fù)起落而破壞。安裝過(guò)程中，必須采用安裝基線(xiàn)和軸線(xiàn)或者西側(cè)軌道中心線(xiàn)進(jìn)行雙控，保證安裝的質(zhì)量。

第一榀梁位于K0+290～K0+300段，上接現(xiàn)澆滑道梁。安裝第一塊時(shí)，將梁端頭的榫槽及梁中心線(xiàn)分別對(duì)齊已現(xiàn)澆好的井字梁上的榫槽和軸線(xiàn)，利用系在井字梁兩側(cè)的棕繩人工調(diào)整井字梁的位置，然后緩緩下落吊鉤，使井字梁下沉到臨近安裝位置，由潛水員水下參照已安裝井字梁控制梁的上端，全站儀陸上控制安裝在一側(cè)鋼軌上的標(biāo)桿。起重船絞纜移動(dòng)，使井字梁位置準(zhǔn)確后，下落大鉤，潛水員在井字梁之間用20mm木閘板作縫，使兩井字梁靠緊，顛鉤是井字梁座在基床上。然后順里程向北依次安裝剩余井字梁。

當(dāng)每榀安裝完成后，及時(shí)驗(yàn)收，用全站儀測(cè)量軸線(xiàn)，水準(zhǔn)儀測(cè)量鋼軌標(biāo)高，潛水員用靠尺靠梁接頭外側(cè)，是否錯(cuò)牙。如測(cè)量誤差不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求和規(guī)范規(guī)定，重新吊起用鋼板找平基床，直至滿(mǎn)足安裝精度驗(yàn)收合格后，將各數(shù)據(jù)詳細(xì)記錄，以方便安裝下一榀滑道梁。

3.4 滑道鋼軌安裝

井字梁安裝完成，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收合格后，應(yīng)立即安排潛水員進(jìn)行鋼軌安裝。安裝采用方駁載汽車(chē)吊進(jìn)行吊放，潛水人員水下擺放。擺放完成后，依據(jù)最西側(cè)一道軌道為基準(zhǔn)，調(diào)整其軸線(xiàn)和標(biāo)高，標(biāo)高和軸線(xiàn)每2m檢測(cè)一個(gè)點(diǎn)進(jìn)行控制。潛水人員使用千斤頂調(diào)整軸線(xiàn)位置，標(biāo)高通過(guò)墊不同厚度的鋼板進(jìn)行調(diào)整。然后依據(jù)最西側(cè)軌道，利用軌道尺調(diào)整其他軌道。鋼軌安裝完畢后，及時(shí)進(jìn)行護(hù)坡塊石的拋填。

4 施工中的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

水下井字梁的安裝要求精度非常高，因此其施工控制重點(diǎn)應(yīng)放在測(cè)量控制、基礎(chǔ)施工質(zhì)量控制、安裝精度控制及鋼軌安裝質(zhì)量控制上。施工前，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工條件，對(duì)各施工工序制定詳細(xì)的施工措施，施工過(guò)程中，嚴(yán)格測(cè)量控制、技術(shù)交底等環(huán)節(jié)，施工完成后及時(shí)復(fù)測(cè)驗(yàn)收并拋填兩側(cè)塊石進(jìn)行防護(hù)。該滑道已順利投入使用，多艘萬(wàn)噸級(jí)船舶安全下水，表明該工程的施工完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求，為類(lèi)似工程的實(shí)施提供了借鑒。

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