長(zhǎng)江航道重慶維護(hù)疏浚船舶基地建設(shè)工程水工鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)與施工

梁金娣

摘 要：長(zhǎng)江航道是我國(guó)重要的水路交通通道，水道疏浚工作對(duì)維護(hù)水路暢通有重要的意義。長(zhǎng)江航道重慶維護(hù)疏浚船舶基地建設(shè)工程是維護(hù)重慶地長(zhǎng)江航道順利通行的重要的工程，在基地建設(shè)工程水工高樁碼頭施工中鋼棧橋、鋼平臺(tái)發(fā)揮著重要的作用，鋼棧橋和鋼平臺(tái)不僅是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，而且其在水工結(jié)構(gòu)施工中有保障作用，本文主要探討長(zhǎng)江航道重慶維護(hù)疏浚船舶基地建設(shè)工程中，水工鋼平臺(tái)的設(shè)計(jì)和施工情況。

關(guān)鍵詞：長(zhǎng)江航道；疏浚船舶基地；水工鋼平臺(tái)

中圖分類號(hào)：U656 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，各項(xiàng)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)越來越重要的時(shí)代，疏浚船舶基地建設(shè)工程的水工高樁碼頭工程越來越重要，人們也更加重視相關(guān)工程建設(shè)。在大型水工碼頭中，鋼棧橋、鋼平臺(tái)是一項(xiàng)非常關(guān)鍵的施工技術(shù)，在施工中需要重視科學(xué)合理的設(shè)計(jì)，保證施工的順利進(jìn)行。

1 工程概況

本次工程案例選擇位于重慶市長(zhǎng)江航道重慶維護(hù)疏浚船舶基地建設(shè)工程，分析其施工和設(shè)計(jì)情況。工程中需建設(shè)3個(gè)疏浚工作船泊位，船型有1450方自航泥駁、30方鋼索抓斗挖泥船、2000方自航絞吸挖泥船。為滿足疏浚船舶的需求，如存放、維修疏浚輔助設(shè)備、船只停泊等，在陸上領(lǐng)域建設(shè)生產(chǎn)的建筑物有4317.69m2，堆場(chǎng)有6630m2。工程中使用的港口岸長(zhǎng)293m。主要建設(shè)工作包括一座引橋，直立式碼頭，兩座浮碼頭，陸上領(lǐng)域的生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)建筑物，比如倉(cāng)庫(kù)、變電所、維修車間、道路等；陸上的供電、消防、通信、照明、環(huán)保、排水等配套基礎(chǔ)設(shè)施；車間工藝設(shè)備和碼頭裝卸設(shè)施等。

碼頭面堆載為30kN/m2，流動(dòng)機(jī)械載荷為30t載重汽車、40t平板車。使用30t—30m門座起重機(jī)，輪距0.8m，輪數(shù)24輪，軌道型號(hào)為P50，輪壓小于等于250kN，基距10.5m，軌距10.5m。一號(hào)泊位碼頭為2000方自航絞吸挖泥船。二、三號(hào)泊位碼頭船舶載荷為1450方自航泥駁。

本地區(qū)歷年最大風(fēng)速為每秒26.6m，水流流速為碼頭前沿流速每秒1.7m?？紤]到三峽蓄水運(yùn)行30年的淤積影響，設(shè)計(jì)高水位為187.7m，低水位為158.15m，施工具體水位為163.65m。對(duì)銅鑼?shí){背斜東翼地區(qū)進(jìn)行具體勘察，了解地質(zhì)情況，該地區(qū)巖層呈單斜狀產(chǎn)出，為侏羅系中下統(tǒng)自流井組泥巖和砂巖，巖間結(jié)合一般，硬性結(jié)構(gòu)。在本工程設(shè)計(jì)和施工中，涉及泥巖、生物碎屑灰?guī)r、卵石土、巖土層等。

根據(jù)河床、兩岸地貌及工程的具體位置，設(shè)計(jì)施工。明確鉆孔樁鋼平臺(tái)在碼頭位置。搭建主棧橋和鉆孔樁鋼平臺(tái)。平臺(tái)水上尺寸為81m×21m。根據(jù)實(shí)際情況，選取的主棧橋設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)：能夠?qū)崿F(xiàn)50t履帶吊車并吊重30t順利通行，縱長(zhǎng)為94.13m，橫向長(zhǎng)為63.9m，縱向分八聯(lián)，橫向棧橋和縱向棧橋采取相同的結(jié)構(gòu)。主棧橋?yàn)樗袠痘A(chǔ)和下部施工提供便利。

2 水工鋼平臺(tái)設(shè)計(jì)

2.1 結(jié)構(gòu)

貝雷梁、型鋼組拼形成主棧橋上部結(jié)構(gòu)，鋼管樁與型鋼承重梁組成下部結(jié)構(gòu)。采用螺旋焊接鋼管樁為棧橋基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)。棧橋樁位單排樁，固定設(shè)計(jì)的橫向間距為2.25m。樁內(nèi)部填充砂礫，樁和樁用二十號(hào)槽鋼連接，形成剪刀撐。鋼橫梁上架構(gòu)貝雷梁棧橋，結(jié)構(gòu)采用6排單層。貝雷梁上設(shè)I25工字鋼分配橫梁。頂面橋面板采用10mm鋼板，橋頭設(shè)簡(jiǎn)易橋臺(tái)。

2.2 受力

在設(shè)計(jì)載荷的計(jì)算中，標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定：在同一聯(lián)棧橋不同跨上一部20t空載車，一部30t滿載重車，或者50t履帶自行式起重吊車，吊重不高于30t，考慮到臨時(shí)設(shè)施的實(shí)際施工情況而定。在驗(yàn)算中，采用三跨一聯(lián)的棧橋段?？紤]沖孔機(jī)作業(yè)，設(shè)計(jì)鉆孔樁鋼平臺(tái)，使用一部30t滿載重汽車、30t履帶吊相鄰兩跨的情況，布置在同一個(gè)車道線上。取1.1為安全系數(shù)，重車荷載計(jì)算即為30×1.1=33t，同理計(jì)算50t履帶吊車吊重時(shí)荷載為88t，空載車為22t。

對(duì)結(jié)構(gòu)計(jì)算采用分析軟件進(jìn)行建模分析。在建立模型中，橋面板采用面板單元模擬，支撐架、斜腹桿、貝雷片弦桿和各種型鋼，采用梁?jiǎn)卧M。在三聯(lián)一跨工況中，滿載汽車所在橋跨跨中位置，為荷載作用下最大的彈性位移，最大應(yīng)力120MPa<[σ]=210MPa，最大樁頂反力210270N，能夠滿足結(jié)構(gòu)受力的要求。在布置棧橋相鄰兩跨位置的工況中，滿載汽車所在的橋跨中重載車輪位置，為荷載作用下的最大彈性位移，在中間貝雷片和下縱梁接觸位置為最大應(yīng)力，130MPa<[σ]=210MPa，最大樁頂反力為267920N，滿足結(jié)構(gòu)受力要求。上部鋼棧橋結(jié)構(gòu)受力安全。

將267920N作為樁基計(jì)算控制力，由于鋼管樁的樁尖面積很小，可以將樁底的承載力忽略，計(jì)算樁周摩擦阻力。μ表示樁周長(zhǎng)，τi表示各土層和樁壁的摩阻力系數(shù)，Li表示巖土層的厚度，[P]表示單樁摩阻力，單樁的計(jì)算公式為[P]=1/2（μΣLi×τi）。根據(jù)施工位置的地質(zhì)情況可知，在鋼棧橋的支架位處土層，分別為卵石、粉砂巖、泥質(zhì)粉砂巖。強(qiáng)風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖極限摩阻力為100kPa。卵石層的樁周極限摩阻力為200kPa。組合載荷比較多，考慮到載荷分項(xiàng)系數(shù)，對(duì)單樁最大承載力進(jìn)行計(jì)算，按照最大反力進(jìn)行折減，系數(shù)為0.9。則p=361.7kN。樁身周長(zhǎng)1.661m，不考慮樁端阻力，插打鋼管樁，需要入巖深度不低于1.5m。在實(shí)際施工操作中，通常以60t振動(dòng)錘振，或者在振入速度上比每分鐘0.05m低，到鋼管樁振不進(jìn)底層為主，保證鋼管樁的穩(wěn)定性。計(jì)算可得鋼管支撐最大反力為267.92kN。

3 水工鋼平臺(tái)施工

3.1 棧橋施工

設(shè)計(jì)從河岸到河中為棧橋施工的方向，但受具體條件限制，采用50t履帶吊機(jī)逐跨架設(shè)的方式進(jìn)行施工，直到棧橋終點(diǎn)。施工時(shí)，將一跨螺旋鋼管樁振沉后，立即搭設(shè)棧橋上部構(gòu)造。隨后履帶吊機(jī)到達(dá)搭建好的一跨，同樣方式繼續(xù)施工，反復(fù)建設(shè)，完成棧橋的施工。

3.2 鋼管樁下沉施工

所有的鋼棧橋進(jìn)入時(shí)，都要通過已經(jīng)搭好的棧橋和便道。便道和棧橋連接起橋臺(tái)，50t履帶吊車進(jìn)入橋臺(tái)后，或者在已經(jīng)完成的棧橋端部位置。采用平板拖車，將鋼管樁和震動(dòng)錘運(yùn)送到吊車的后部。將震動(dòng)錘吊起，夾住鋼管，到設(shè)計(jì)施工位置，開始進(jìn)行鋼管樁震動(dòng)，直到下沉到設(shè)計(jì)的深度位置。在此過程中，無法安裝導(dǎo)向器，主要是因?yàn)榇驑段恢门c吊車距離最短12m。在施工中要注意，不能追求速度，要重視垂直度的要求。震動(dòng)下沉是完全依靠履帶吊車對(duì)垂直度進(jìn)行調(diào)整。

3.3 棧橋上部結(jié)構(gòu)安裝

棧橋結(jié)構(gòu)包括橋面板、橫向分配橫梁、貝雷片縱梁、型鋼主承重橫梁、鋼管樁基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)跨徑為12m。用吊車將縱梁吊到設(shè)計(jì)位置，然后安裝分配梁，再使用工字鋼布置分配橫梁，最后鋪上面板，焊接橋面分配橫梁和鋼面板。鋼棧橋從開始到終點(diǎn)都為貝雷棧橋，用0.9m的支撐架將兩片貝雷片連接起來。拼接完成后吊出安裝，連接支撐架。

3.4 下部結(jié)構(gòu)施工

完成棧樁基礎(chǔ)鋼管樁施工，要立即進(jìn)行樁頂縱橫梁施工、樁間的平聯(lián)等。鋼棧橋橋頭設(shè)電焊機(jī)，電焊線懸掛到施工的鋼管樁位置。施工人員運(yùn)輸?shù)戒摴軜段恢?。焊接橫梁和小縱梁、牛腿和小縱梁、牛腿和橫梁、牛腿和鋼管樁等，檢查合格后，完成棧樁下部結(jié)構(gòu)。

結(jié)語(yǔ)

總之，水工鋼平臺(tái)施工要根據(jù)設(shè)計(jì)操作，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力計(jì)算要科學(xué)合理，依據(jù)設(shè)計(jì)情況進(jìn)行精確計(jì)算，為施工提供依據(jù)，施工中要注重加強(qiáng)安全保障，合理使用各種施工工具，確保施工的安全順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

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