钢吊(套)箱下水施工技术

1.适用范围

适用于处于深水中的大桥桥墩承台钢吊 (套)箱 施工时，采取气囊法断缆下水的施工作业。

2.作业准备

2 .1   施工组织及劳动力配备

项目部全面负责组织、协调、管理钢吊箱下水的施工任务，组织专业的气囊下河施工队伍作业。建立质量、安全、工期的各项规章制度，利用网络技术，统一协调管理，确保安全、优质、按期完成。

2 .2 机械设备 及测量设备 配置

组织钢吊箱下河与水上运输机械、水上起重吊船、交通船舶、临时定位、专用气囊及配套设备等机械设备参加本项目的施工。

2 .3   施工用电

采取变压器和柴油发电机相结合的方式，总计 250KVA变压器1台， 630KVA变压器1台， 250KW 柴油发电机 2台。

3.技术要点

钢吊箱在岸上制造， 钢吊 (套)箱在重力作用下沿坡道下滑，入水后即有浮力作用；入水后悬出部分的重力矩和浮力矩都同时在增加，在重力矩和浮力矩相等时钢吊(套)箱达到自浮平衡条件。具体 施工内容包括：地垄施工、下水坡道处理、下水工况计算分析、气囊计算及布置、临时锚碇施工、气囊充气并清理支撑垛、断缆下水、下水稳定、临时定位、接高钢筒割除及托板打捞等内容。

3 .1 沉入水深度计算

底节钢吊(套)箱全高14.5m，双壁可提供浮力面积为394m2，下水自浮稳定后自重约2800t（托板脱落），此时吃水深度为7.11m，加上底龙骨高度，入水深度为7.6m。

钢吊 (套)箱下水时间段内日最高、 最低水位预测值详见图 1 。

 

图 1   水位变化曲线图

根据下水位置实测河床断面图和下水时间段水位变化，下水坡道末端 22m以外即可达到7.6m的自浮水深，河床水深、坡度满足下水要求。下水坡道断面详见图2 。

图 2   下水坡道示意图

3 .2   坡道计算

钢吊(套)箱总拼场至水中陡坎间的坡道距离约40m，根据气囊的承载特性及受力情况，要保证通过气囊的最大工作高度不小于0.3m，坡度调节必须分段进行，坡度由1：40逐渐调整为1：10。

3 .3   下水工况

3.3.1计算假定

(1) 钢吊 (套)箱自重荷载近似按照长度方向上均布，且忽略坡度影响。

(2) 钢吊 (套)箱箱体在下水至自浮状态倾斜角度不变。

3.3.2下水过程详见图3 。

图 3     钢吊 (套)箱下水示意图

 

3 .4 计算结果分析

由下水工况计算分析可得，在钢吊 (套)箱前端悬出50.5m前，钢吊(套)箱的浮力矩小于钢吊(套)箱自重的重力矩，在钢吊(套)箱前段悬出50.5m以后，钢吊(套)箱浮力矩大于重力矩，钢吊(套)箱需维持一定角度而利于下水，由于钢吊(套)箱动量巨大，冲滑时间短，钢吊(套)箱会保持初始角度冲入水中，不会因前端浮力增加过快而马上抬头，不致使尾部气囊局部受力过大。坡道水深满足安全下水要求 。

3.5    下水布置

3 . 5. 1 总体布置 见 图 4。

 

 

3 . 5. 2 气囊布置

⑴单 个气囊的承载力详见表 2 。

表 2   φ1.2m×15m气囊的承载技术参数表

注：表中 H（m）值为气囊的 工作高度，亦为箱体托板离地面的高度。

⑵ 气囊用量计算

气囊的工作高度H取为0.5m，下水的整体重量G≈3100t，取气囊个数n=60，则：气囊的安全系数K为：

K＝118n／G＝118×60／3100＝2.28＞K0＝1.2～1.4（常规情况）

考虑到箱体底部结构气囊受力不均匀，在计算时将单支气囊受力控制在150t以内。

⑶ 气囊放置、充气

钢吊(套)箱拼装完成，办理完各项签证手续后，拆除钢管支撑，在混凝土支墩间布置气囊。在直线段及部分圆弧段按每2.0m间距布置，对于与支墩矛盾的气囊，待支墩拆除后布置。钢吊(套)箱下两侧气囊对称布置。在圆弧段最前端10m范围不考虑布置气囊。

气囊在充气前，必须先布置好地锚及卷扬机等装置，将钢吊(套)箱锚固牢靠，使其在起顶后不向前滚动。气囊充气的顺序应尽量对称、分散，相邻的气囊分成两批次充气，当气囊充气至钢吊(套)箱起顶0.9m时，钢吊(套)箱脱离支承点约10cm，拆除混凝土支垛及钢支撑。钢吊(套)箱下共有188个支承点。支承点需清理干净，并精心平整地面，以免影响气囊的滚动。

3 . 6   辅助设施布置

3 . 6 .1托板

钢吊(套)箱托板采用20mm厚钢板，托板在钢吊(套)箱下滑过程中的作用是保证气囊工作平整及传力。为保证其工作性能须作如下处理：

 (1)钢管包边

 在气囊进出托板时，为不伤及气囊，不影响钢吊(套)箱下滑，需将外露边用建筑钢管包边并点焊牢靠。

 (2)临时限位

 托板在钢吊(套)箱下滑时须与钢吊(套)箱限位并固定，以避免钢吊(套)箱与托板间出现相对滑动。水平限位采用在托板上焊接卡板的形式与底龙骨翼缘卡定，范围为托板两侧钢吊(套)箱前半部40m，在钢吊(套)箱入水自浮后后端托板因失去气囊的支承而下落，在自重作用下逐个拉掉卡板，最后脱落。此方式有效保证了钢吊(套)箱在整体入水自浮后，实现托板的自动脱落。

 

图 5   托板包边示意图

3 . 6 .2地锚及后拉缆

(1)为控制钢吊(套)箱在气囊起顶后下滑运动，以及在滑道下滑的速度和大致方向，须设置后拉缆，后面控制拉缆下滑速度的拉缆设计拉力为2×100t，大于钢吊(套)箱自重的最大下滑分力。当钢吊(套)箱入水后，钢吊(套)箱下的20mm托板需由地锚卷扬机拉起回收。

(2)后拉缆控制采用地锚，地锚布置于钢吊(套)箱后侧，距钢吊(套)箱后端约30m。地锚为埋置式钢筋混凝土锚，共设2个，每个地锚设计水平拉力为100t，尺寸为：长5m，宽4m，深4m，顶与地面平齐，预埋钢板锚环。拉缆通过100t滑车组（10t卷扬机、五个行走十字滑车组）与地锚相连。钢吊(套)箱底龙骨上设置牵引固定点。

(3) 地锚验算：地锚布置如图 6 所示，

 

图 6   地锚计 算 简图

地锚倾覆稳定性验算

KM=M稳/M倾=P*b/（T*L）=5×4×4×2.4×2.5/（100/cos20* 2.73）

                       =480/290=1.65≥1.4

上拔力安全系数

KV=P/VT=P /（HT*tg20）=5×4×4×2.4/（100 * 0.364）

=192/36.4=5.27＞2

地锚因埋置较深，且该处地基为较密实土层和钢结构平台处理地基，此处不验算地锚抗滑稳定，该地锚满足设计拉力要求。

4.施工操作要点

4.1操作要点

4.1 .1起滑

(1) 气囊下河的所有准备工作就绪，具体下河日期要综合考虑当时的天气、风力及潮水位情况，应在风力较小、无雨水的天气下进行，并尽量选择高潮位时段。

(2) 当气囊完全托起钢吊 (套)箱，下滑道清理完成后，慢慢放松后拉缆，必要时在前端不断补充气囊，直至前面气囊到达水边。

4.1 .2 断缆、下滑入水

钢吊(套)箱控制下滑至水边线，后拉缆断缆，让钢吊(套)箱自由加速下滑，利用其惯性入水并向江中滑行一段距离，使钢吊(套)箱后端水深满足自浮吃水深度要求。在此过程中，由于钢吊(套)箱底板的孔被托板盖住，且后端8个圆孔已临时封闭，所以钢吊(套)箱内进水较慢，需要一定时间才能达到7.6m稳定吃水深度。

4.1 .3 稳定

钢吊(套)箱整体入水后，会在惯性、风力、水流作用下继续漂浮，同时底板内进水，钢吊(套)箱入水深度增大，达到稳定入水深度，为控制钢吊(套)箱不至继续漂浮，待命的拖轮及时靠近并栓绑，控制钢吊(套)箱使其稳定。

4.1 .4 托板回收

托板一端预留起吊钢丝绳和浮漂，在托板沉到河床后将其与地锚及卷扬机相连，托至近岸后，利用气囊拖拉上岸。

5.质量控制及质量检测

5 .1 钢吊(套)箱开始不滑移 控制措施

钢吊(套)箱在2.5%的拼装坡度若开始不能下滑，可通过调节气囊压力，来调整气囊的工作高度，从而改变钢吊(套)箱的下倾坡度，必要时，则准备采用装载机或拖轮挂钢丝绳牵引，直至钢吊(套)箱开始下滑。

当钢吊(套)箱被气囊抬起后清理支承墩时，应必须完全清理，不得有遗漏，地表之上的砼、砖等全部清退，专人检查，同时不能有尖锐物遗留，以免戳穿气囊。在边坡换填及平整时，亦应注意类似情况。

5 .2 钢吊(套)箱下水速度过快，冲滑太远 控制措施

在钢吊(套)箱下水前，设置柔性保险长缆绳，系结在水边准备的铁锚上，保险缆绳长度按照钢吊(套)箱安全距离确定，蛇行盘在水边空地上，利用铁锚控制钢吊(套)箱。并配备大马力拖轮附近待命。

5 .3 钢吊(套)箱在下冲阶段搁浅 处理措施

搁浅的主要原因可能有江边地基松软，下滑阻力大，无法加速下滑入水，以及江边处的水深不够 ,采取的处理 措施如下：

5.3.1当钢吊(套)箱因气囊滚动不便而停止在江边时，可通过江中的拖轮向江中拖拉，同时左右摇晃方式，使钢吊(套)箱入水并自浮。

5.3.2若上述处理方法无效，则采用在钢吊(套)箱前端注水，使后端翘起，减轻钢吊(套)箱后端对边坡的压力，从而减小向江中下滑阻力的办法促使钢吊(套)箱入水。

5 .4 钢吊(套)箱侧板漏水 处理措施

钢吊(套)箱侧板密封焊接质量不合格，或者钢吊(套)箱在移动、下水过程中结构局部受力过大，造成局部焊缝裂开，导致侧板进水，应备用水泵及时抽水，并补焊小隔仓或采用专用堵漏材料进行堵水。

6.安全

6.1项目经理是安全生产第一责任人，全面负责本项目的安全生产工作。为了确保安全管理目标的实现，项目部配备足够的安全管理人员，并建立如下安全管理机构，全面负责本项目的安全生产管理工作。

6.2建立、健全各级安全岗位责任制，建立各项安全生产规章制度和安全操作规程，建立相应的内部考核制度，责任落实到人。充分发挥各级专职安检人员的监督作用，及时发现和排除安全隐患。

6.3开工前要制订好安全生产保证计划，根据各施工阶段的特点，开列危险源清单，编制出针对性的安全技术措施。（包括施工用电、脚手架、起重吊装等专项方案）。安全技术措施要周密而有针对性，安全措施方案需经单位有关部门批准，并报安全监理审核。

6.4施工前，工地负责人必须向全体施工人员进行安全生产总交底，其内容应做到面广，突出重点。

6.5施工现场要有醒目的安全标语，安全警告标示牌和指示牌，消防器材分布图。大中型机具设备包括船舶要有安全操作规程。

6.6现场作业人员必须经过安全培训和岗前教育，合格后方可上岗，

特殊工种人员（车辆及船舶驾驶、吊车船司机、电工、焊工、架子工、起重工、指挥等）必须持证上岗。

6.7所有进入施工现场的人员必须戴好安全帽，作业人员必须穿戴与其工作相适应的个人防护用品。高处作业人员必须系好安全带，水上作业人员必须穿救生衣。

6.8施工现场的电气设备必须符合建设部《施工现场临时用电安全技术规范》（JG46-88），输电线路必须采用三相五线制和“三级配电二级保护”。  

6.9所有施工机具设备、施工用船舶、压力容器、机动车辆（包括外借设备）的进场，均要进行认真检查验收，填写验收记录。大型机械的保险、限位装置防护指示器等必须齐全可靠。

6.10高处作业严格执行JGJ80-91《建筑施工高处作业安全技术规范》进行施工，搭设施工脚手架时必须持有经批准的专项施工方案，并已进行过安全技术交底。架子搭设完毕应有专人验收，合格签字，挂牌后方可正式启用。

6.11脚手架操作平台等周边要按规定搭设防护栏杆和踢脚板，外侧和底面要挂设安全网。人行通道要满铺行走道板，并绑扎牢固。登高作业要走扶梯，严禁攀爬，严禁上下抛物。进行两层或多层上下交叉作业时，上下层之间应设置密孔阻燃型防护网罩加以保护。

6.12禁止在四级及以上大风天气抛锚定位。

6.13抛锚船抛锚后，必须尽可能地直线驶向定位船，使锚链、锚绳尽量顺直并予拉，以便锚缆均匀受力。

6.14抛锚时应注意锚绳走向及位置，不允许锚绳不顺直相互压接。

6.15抛设水下高压电缆时，应避免锚绳被其压住或锚挂坏电缆。

6.16抛锚前应测定锚位处水深，确定入水锚链长度，以防止锚链堆积在锚位处。

6.17在用拖轮控制溜放定位船时，有关锚缆之滑车组均应带劲，由其逐步控制溜放，当发现过锚缆有死弯或其它异常情况时，由拖轮尽力控制溜放或其它方法处理。

6.18浮运必须遵守航道、海事部门安排，在规定的封航时间内浮运，钢吊箱与前、后定位船系好后即可通知航道、海事，浮运完毕。

6.19应在抛锚处上、下游各510米处设巡逻示警船。

6.20在拖轮航行中应采用安全航速，留有避让余地，充分保证底节钢吊箱的安全浮运，另外定位船、临时定位船上应配备救生圈，船旁有救生小船。

6.21要有足够的通讯联络设备。

6.22严明各工作小组的工作职责及纪律，由专人统一指挥。

6.23严格检查锚绳、锚环、卡环、卡子、将军柱、滑车、绞关、卷扬机等所有受力构件机具的质量及工作情况，必须保证其能正常使用。

6.24已锚定好的定位船应设示警灯，并派人24小时值班。

6.25各工作拖轮及其它船只在锚区内行驶时应注意锚绳，防止缠绕事故发生。

6.26钢吊箱和定位船上，白天有红色示警旗，夜间有红色示警灯。

7.环保及文明施工

7.1文明施工措施

（ 1）成立文明施工领导小组和检查小组，对文明施工进行检查 指导。

（2）建立奖罚制度，对文明施工保持好的作业队和个人奖励，对不好的作业队和个人进行处罚。

（3）临时生产、生活房屋如办公室、员工宿舍、料库等房屋排列整齐，统一规划，生活区、生产区分区布置，按区设置围栏、配置门卫。

（4）生产区、生活区各人行道路、运输便道两侧安装照明路灯，各交叉路口安装指示牌。各作业工点根据施工需要配足照明设施。

（ 5 ）施工现场必须做到挂牌施工、管理人员佩卡上岗，各种材料堆码整齐，生活设施整洁文明；工地现场必须开展以创建文明工地为主要内容的思想教育工作。

（ 6 ）在施工过程中，始终保持现场整齐干净，清除所有多余的材料、设备和垃圾，拆除不再需要的临时设施，做好文明施工。

7. 2 环境保护

（1）保持办公室和宿舍等室内环境卫生，做到地上无痰迹、烟头、纸屑等。

（ 2 ）做好生活污水、垃圾的外运和排放工作，严禁直接弃入水中，影响环境。

（ 3 ）严格现场管理 ,严禁将各种油污及废料直接倒入水中。