吊箱下水方案

PAGEPAGE18武漢市xx長江大橋4#鋼吊箱制造鋼吊箱下河方案南京xxxx工程有限公司二零零八年十月一、工程概況鋼吊箱外形尺寸為56.7×34.95m，高16m，自重約2800t。吊箱壁厚2m，底主隔艙高4.5m，艙寬3m,底主隔艙在長度方向為3道連續(xù)艙壁，寬度方向有2道隔艙，高度也為4.5m高，艙寬3m。為加大下水時的浮力，防止下水過程中前端底隔艙進水，在下水端16m長度內(nèi)縱向底隔艙加蓋密封，底隔艙主要作用為在下水浮運過程中增加浮力、澆筑封底混凝土分塊和起到增加底板縱向剛度作用?？紤]到吊箱制作場及附近場地均為灘地，地基較差，無現(xiàn)成的下水滑道，以及結(jié)構(gòu)本身的安全性，采用氣囊支承、滾動前移整體縱向下水，即利用氣囊托起吊箱，依靠鋼吊箱自重分力下滑的方法使鋼吊箱前行，至水邊松掉后面控制拉纜加速下滑沖入水，整體自浮，最后用拖輪及錨碇控制鋼吊箱。二、鋼吊箱下水方案1.下河的工藝流程鋼吊箱下河的主要工藝流程如圖所示。鋼吊箱下河工藝流程圖吊箱移至水邊、斷錨繩、放滑入水吊箱移至水邊、斷錨繩、放滑入水拖輪綁定鋼圍堰放圍堰下托板、收錨，氣囊法回拉托板場地清理，進行下一步工作氣囊位置、數(shù)量調(diào)整近江側(cè)邊坡氣囊布置放松錨繩、吊箱起滑吊箱下氣囊布置、充氣拆除吊箱拼裝支承點近江側(cè)邊坡調(diào)整地錨埋設吊箱底節(jié)拼裝近江側(cè)邊坡?lián)Q填、平整施工準備后拉纜控制下吊箱前行鋼吊箱整體入水、自浮2、吊箱下水滑道布置2.1、吃水深度計算 底節(jié)鋼吊箱全高16m，雙壁及隔艙可提供浮力面積約為835㎡，下水自浮穩(wěn)定后，此時吃水深度為3.35m左右，加上底龍骨高度，入水深度為4.0m左右。2.2、地形及河床斷面情況原來的船廠的地面的坡度實際為1：25，根據(jù)下水公司的要求按下水公司提供的要求后更改為1：35，重新整理后的地基經(jīng)找平、壓實后滿足設計要求。根據(jù)下水位置實測河床斷面圖和下水公司提供的下河坡道要求，在下水前需對河床進行清淤處理以達到下水要求。實測河床標高圖鋼吊箱下水走道斷面圖對于圍堰前端的場地，由于江水的回落，圍堰前端到江邊的水口距離由原來的5m變?yōu)?0m。江水回落后的地基跟原來的地基的地基承載力有較大的差別，需對裸露的地基需進行重新處理，若因為天氣或時間等原因不能達到設計的承載力，現(xiàn)采用在水口以上20米范圍內(nèi)進行處理換填片石，上鋪黃沙的方式進行加強。達到氣囊滑道地基強度要求?，F(xiàn)場地基實測圖2.3、坡道計算鋼吊箱總拼場至水中陡坎間的坡道距離約50m，根據(jù)氣囊的承載特性及受力情況，要保證通過氣囊的最大工作高度不小于0.3m，坡度調(diào)節(jié)必須分段進行，坡度由1：35逐漸調(diào)整為1：18，然后調(diào)整到1：10。3、吊箱下水附屬設備的配備3.1、鋼凳鋼凳為圍堰制造臨時性結(jié)構(gòu)，由型鋼焊接而成的框架形結(jié)構(gòu)，底面貼一鋼板。鋼凳的作用在于支撐鋼吊箱以布置氣囊和增加與地面的接觸面積，保證地面在承壓時不會因為地面的承載力太低而導致地面下沉。3.2、托板鋼吊箱托板擬采用16mm厚鋼板，托板在鋼吊箱下滑過程中的作用是保證氣囊工作平整及傳力。為保證其工作性能須作如下處理：鋼管包邊：在氣囊進出托板時，為不傷及氣囊，不影響鋼吊箱下滑，需將外露邊用建筑鋼管包邊并點焊牢靠。托板包邊如圖所示。臨時限位：托板在鋼吊箱下滑時須與鋼吊箱限位并固定，以避免鋼吊箱與托板間出現(xiàn)相對滑動。水平限位采用在托板上焊接卡板的形式與底龍骨翼緣卡定，范圍為托板兩側(cè)鋼吊箱前半部40m，在鋼吊箱入水自浮后后端托板因失去氣囊的支承而下落，在自重作用下逐個拉掉卡板，最后脫落。此方式有效保證了鋼吊箱在整體入水自浮后，實現(xiàn)托板的自動脫落。3.3、地錨及后拉纜為保證吊箱在滑道能夠向前移動，并能控制吊箱下滑的速度和大致方向，需要在吊箱上設置前后拉纜，后面控制拉纜下滑速度的拉纜設計拉力為2x140t，大于吊箱自重的最大下滑分力（不考慮摩擦阻力）T=2800÷18=156t。當?shù)跸淙胨∑鸷?，吊箱下?6mm鋼墊板需由地錨配卷揚機用氣囊法拉起回收。后端控制拉纜的固定端設置地錨，地錨布置于拼裝吊箱的大堤側(cè)，與吊箱下的墊板中心相對應，共兩個，距吊箱約20m，根據(jù)受力要求，每個地錨需提供約140t的錨固力，按長6.5m寬6.5m深3m尺寸布置，地錨結(jié)構(gòu)為鋼筋砼埋置式，頂與地面平齊，錨力通過外露的錨環(huán)傳至錨體內(nèi)。后端控制拉纜通過兩臺120t滑車組（15t卷揚機、七門走十四滑車組）與地牛相連，在鋼吊箱底龍骨上設置牽引耳板，提供地牛牽引索的附著點，吊箱與托板之間應進行臨時的限位連接。分別如下圖布置。4、氣囊布置及充氣安裝4.1、氣囊的受力計算1.1φ1.2m氣囊的單個承載技術(shù)參數(shù)H（m）0.20.30.40.50.60.7φ1.2m×155m氣囊承承載力（t）16815113411810084注：表中H（m）值為氣囊的工作高度，亦為箱體托板離地面的高度。1關(guān)于氣囊用量的計算氣囊的工作高度H取為0.5m，下水的整體重量G＝2800t，取氣囊個數(shù)n=46，則：氣囊的安全系數(shù)K為：K＝118n／G＝118×46／2800＝1.93＞K0＝1.2~1.4（常規(guī)情況）由此可見，氣囊有1.9倍的富裕量，主要是考慮到箱體底部結(jié)構(gòu)局部強度的不均衡，通過更多的氣囊來分配箱體的重量，使局部的受力減小。由以上計算可知，選用46個氣囊是安全可靠的。氣囊按間距2.5m布置。2、吊箱下氣囊布置、充氣吊箱拼裝完后，在吊箱下的支承點間布置氣囊，在直線段及部分圓弧段按每2.5m間距布置一個氣囊，對于與臨時支點位置沖突的氣囊，待臨時支點拆除后布置，吊箱下兩側(cè)氣囊對稱布置。氣囊在充氣前，必須先布置好地錨及卷揚機等裝置，將吊箱錨固牢靠，使其在被頂起后不向前滾動。氣囊充氣的順序應盡量對稱、分散，相鄰的氣囊分成兩批次充氣，當?shù)跸湎碌臍饽页錃庵恋跸浔惶鹬?.8m高左右后，此時，吊箱脫離支承點約20cm，拆除鋼墊板下的砼柱及鋼結(jié)構(gòu)支承點。一個吊箱下共有188個支承點。支承點需清理干凈，并作地面平整，以不影響后序的氣囊滾動。吊箱底部氣囊布置如圖所示。吊箱滑移下水氣囊布置5、鋼吊箱下水過程鋼圍堰制作拼裝完成后，報檢經(jīng)有關(guān)部門檢查合格并簽證后，對圍堰滑移范圍內(nèi)的場地進行清理，保證無雜物尤其是可能戳破氣囊的尖銳物，掛好地錨鋼絲繩后，開始圍堰下水。5.1、起滑氣囊下河的所有準備工作就緒，如圖所示，具體下河日期要綜合考慮當時的天氣、風力及潮水位情況，應在風力較小、無雨水的天氣下進行，并盡量選擇高潮位時段。當氣囊完全托起鋼吊箱，下滑道清理完成后，慢慢放松后拉纜，必要時在前端不斷補充氣囊，直至前面氣囊到達水邊，如圖所示。圍堰下河氣囊準備5.2、斷纜、下滑入水鋼吊箱控制下滑至水邊線，后拉纜斷纜，讓鋼吊箱自由加速下滑，利用其慣性入水并向江中滑行一段距離，使鋼吊箱后端水深滿足自浮吃水深度要求。圍堰斷纜下滑入水5.3、吊箱穩(wěn)定鋼吊箱整體入水后，會在慣性、風力、水流作用下繼續(xù)漂浮，同時底板內(nèi)進水，鋼吊箱入水深度增大，達到穩(wěn)定入水深度，為控制鋼吊箱不至繼續(xù)漂浮，待命的拖輪及時靠近并拴綁，控制鋼吊箱使其穩(wěn)定。5.4、托板回收托板一端預留起吊鋼絲繩和浮漂，在托板沉到河床后將其與地錨及卷揚機相連，托至近岸后，利用氣囊拖拉上岸。三、人員組織配備對參與吊箱滑移下水的人員進行技術(shù)交底并明確分工，職責明確。鋼吊箱下河施工提前10~15天通知氣囊作業(yè)隊，以便做好準備工作。下水現(xiàn)場人員組織樣表見表所示。鋼吊箱滑移下水現(xiàn)場人員組織樣表序號職責備注(人)1現(xiàn)場總指揮12現(xiàn)場負責人23專職安全員44壓縮機操作人員員25卷揚機操作人員員46電工37鉗工28氣囊布放、鋼凳凳抽取309圍堰前端觀察人人員3設備主要有：高壓氣囊50條，充氣設備與之配套；15t卷揚機2臺，120t滑輪組2對，20t單門滑車4臺，Φ80主鋼絲繩6根，卸扣配套，脫鉤器150T兩臺。氣囊下河的所有準備工作在鋼吊箱拼裝完成之前做完，具體下河日期同時考慮當時的天氣、風力及水位情況。按預計，早晨7點開始吊箱內(nèi)穿放氣囊，6m3/min空壓機充氣時間一般7~8min/只，清理吊箱下支承點約3~4小時，自開始下滑至準備沖滑2小時，沖滑順利25秒。四、應急預案本項目鋼吊箱自重大，結(jié)構(gòu)不同于船只，氣囊法下河會存在許多不確定因素，現(xiàn)就可能出現(xiàn)的某些問題及應急措施計劃如下：1、鋼吊箱開始不滑移鋼吊箱在1：35的拼裝坡度若開始不能下滑，可通過調(diào)節(jié)氣囊壓力，來調(diào)整氣囊的工作高度，從而改變鋼吊箱的下傾坡度，必要時，則準備采用裝載機或拖輪掛鋼絲繩牽引，直至鋼吊箱開始下滑。當鋼吊箱被氣囊抬起后清理支承墩時，應必須完全清理，不得有遺漏，地表之上的雜物等全部清退，專人檢查，同時不能有尖銳物遺留，以免戳穿氣囊。在邊坡?lián)Q填及平整時，亦應注意類似情況。2、鋼吊箱下水速度過快，沖滑太遠在鋼吊箱下水前，設置柔性保險長纜繩，系結(jié)在水邊準備的鐵錨上，保險纜繩長度按照鋼吊箱安全距離確定，蛇行盤在水邊空地上，利用鐵錨控制鋼吊箱。并配備大馬力拖輪附近待命。3、鋼吊箱側(cè)板漏水鋼吊箱側(cè)板密封焊接質(zhì)量不合格，或者鋼吊箱在移動、下水過程中結(jié)構(gòu)局部受力過大，造成局部焊縫裂開，導致側(cè)板進水，應備用水泵及時抽水，并補焊小隔艙或采用專用堵漏材料進行堵水。4、吊箱在下沖階段擱淺擱淺的主要原因可能有江邊地基松軟，下滑阻力大，無法加速下滑入水，以及江邊處的水深不夠。應急措施按順序如下：①當?shù)跸湟驓饽覞L動不便而停止在江邊時，可通過江中的拖輪向江中拖拉，同時左右搖晃方式，使吊箱入水并自浮。氣囊作業(yè)隊在處理類似問題時經(jīng)常采用該方法。②若上述處理方法無效，則采用在吊箱前端注水，使后端翹起，減輕吊箱后端對邊坡的壓力，從而減小向江中下滑阻力的辦法促使吊箱入水。③在江中拋2只霍爾錨，在吊箱前側(cè)壁上開孔，吊箱內(nèi)設絞錨設施，通過錨力將吊箱拉入江中。六、吊箱下水各各工況的具具體分析計計算劉總：以下數(shù)據(jù)據(jù)為二橋處處圍堰下水水計算數(shù)據(jù)據(jù)：按圍堰堰長度80米，自重2900噸，下水水坡度為1：14.3計算。我處處圍堰結(jié)構(gòu)構(gòu)和二橋處處一致，長長度為566.7米，自重2800噸，高度度16米，下水坡坡度為1：18與1：10的過度區(qū)區(qū)。工況計計算分析請請劉總指點點吊箱箱體在下水水時必須盡盡量保持固固定的角度度，才能使使各氣囊受受力均勻，避避免因局部部受力增大大而使氣囊囊破壞。所所以箱體重重力矩必須須由浮力提提供等效力力矩，當?shù)醯跸渥陨砀「×Σ蛔慊蚧蜻^大時，需需要采取措措施使用浮浮箱增加浮浮力或吊箱箱內(nèi)灌水減減小浮力。根根據(jù)試計算算，在1：10的角度下下吊箱入水水，注明：計算中AA作用點指指變坡點H2的氣囊的的受力點；；吃水深度度約為h－0.6；吊箱自自重荷載近近似按照長長度方向上上均布，且且忽略坡度度影響。下水工況一：工況一時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表一懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用點（mm）增加浮力F2（t）吊箱縱向彎矩((t-m))15.50.492692113.572.00-8716下水工況二：工況二時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表二懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用點（mm）增加浮力F2（t）吊箱縱向彎矩((t-m))22.50.98290.47.3122.1700-12345下水工況三：工況三時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表三懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用點（mm）增加浮力F2（t）吊箱縱向彎矩((t-m))29.51.47286.29.8333.867.6150-9655下水工況四：工況四時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表四懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用點（mm）增加浮力F2（t）吊箱縱向彎矩((t-m))36.51.96294.05.8651.365.3150-7669下水工況五：工況五時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表五懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt)浮力F1（t）浮力作用點（mm）增加浮力F2（t）吊箱縱向彎矩((t-m))43.52.45217.470.01074.762.9150-2104下水工況六：工況六時各數(shù)據(jù)據(jù)分析如下下表：表六懸出長度度（m）吃水h（m）A點氣囊受力(tt)B點氣囊受力(tt