深水长周期波海域大型作业平台装配式施工应用

申宇长 赵冬晓

摘 要：文章以印度洋某大桥主墩为例，介绍一种大型作业平台装配化施工工艺，主要从作业平台装配化施工方面进行阐述，从实际施工应用说明其在此类作业条件下的先进性和实用性，为以后类似工程提供参考。

关键词：顶模施工 搁置牛腿安装 平台运输

1.工程概况

本工程地处印度洋海域低纬度地区，主桥搭设钢栈桥及施工平台作为通道，变水上施工为陆上施工的方式进行施工。19#～23#墩共设置5个施工平台，施工平台由辅助作业平台及钻孔平台组成。

辅助作业平台平面尺寸为17.0×16.9m，下部结构设计为钢管桩，19#、23#墩钢管桩直径直径3200×25mm，20#～22#墩钢管桩直径直径3600×30mm，每个平台4根钢管桩，共20根。上部结构在国内加工为整体，远洋运输至现场整体起吊安装。

2.设计概况

辅助作业平台上部结构设计为装配式作业平台，作业平台采用4根直径为Φ2200×30mm钢管做立柱，平台顶部以3HN900×300型钢主梁、HN588×300mm分配梁、工20a次分配梁、10mm钢面板组成；立柱间通过直径为Φ1600×25mm平联连接，平联与主梁间设置Φ1200×20mm钢管为竖杆；立柱与横梁间设置Φ1400×20mm钢管为斜撑。桩施沉完毕后，作业平台上部结构施工采用整体吊装方式安装到位，上部结构Φ2200×30mm连接管与钢管桩通过肋板及浇筑混凝土的连接方式以增加结构的整体刚度。

3.施工应用

3.1钢管桩内顶模施工

钢管桩内底模由支撑牛腿，I12.6分配梁及1cm厚面板组成。底模結构具体安装步骤如下：

（1）在钢管桩上方设置临时通道及操作平台，将底模结构材料放置在操作平台上；

（2）在平台上对钢管桩内进行抽水，抽至牛腿位置下1m，安装抽风机对钢管桩内部进行通风；

（3）根据桩顶标高复测，标记底模牛腿焊接位置，然后按设计要求将牛腿与钢管桩焊接，在牛腿上方铺设双层工12.6分配梁，分配梁之间及分配梁与牛腿之间按设计要求进行焊接。

3.2搁置装置焊接

作业平台每根连接钢管上设置3个搁置点，用以在作业平台安装初就位时承受整个作业平台的重量。现场施工时，可利用作业平台φ1.6m的平联钢管焊设加劲钢板作为搁置点，其余位置采用2HM588焊接。其结构如图1所示。

（1）搁置牛腿位置确定

测量复测钢管桩顶口标高后，根据搁置牛腿对应位置的标高数据，反算出牛腿底标高，并在作业平台连接钢管上使用白色油漆做好标记，方便操作人员焊接。

（2）搁置牛腿安装

搁置点标高确定后，按对应的尺寸加工搁置板和搁置牛腿，并焊接成型。安装时在对应位置的平联钢管上焊设两个临时吊耳，通过手拉葫芦提升将搁置板及搁置牛腿安装焊接。牛腿焊接完成后，再按照图纸安装左右及顶面加劲板。

3.3导向切角设置

作业平台整体起吊安装时，由于起重船舶在涌浪的作用下摆幅较大，已施工的钢管桩平面位置也存在偏差，整体吊装对位困难。现场施工时，必须选择平潮窗口期进行平台的安装，同时在作业平台连接钢管底口设置斜向切口，切口高0.5m、宽0.5m，切割完成后采用16mm厚钢板进行封口加强，封口钢板内设置3块加劲板。切口的开口方向应与钢管桩的偏位方向相反。

3.4起重船抛锚定位

平台安装时，起重船舶的占位与钢管桩施沉时起重船站位一致，即船头朝向泄湖外侧，左弦靠近平台。船舶就位时，在距离平台100m以外的安全距离抛锚定位，然后通过绞缆移动船舶至指定的起吊位置，收紧缆绳进行起重作业。

3.5作业平台整体吊装

为了减小涌浪对起重船吊装稳定性的影响，应选择平潮起吊作业平台。人工牵引2台10t卷扬机的钢丝绳与作业平台的连接钢管通过10t卸扣拉紧，为便于调节作业平台的转角方向，钢丝绳采用交叉对拉的方式与作业平台连接钢管连接。

作业平台起吊后进行粗调，旋转大臂并落钩至钢管桩顶50cm左右的位置。作业平台起吊进行精调，通过起升及旋转大臂调整作业平台至钢管桩正上方。通过卷扬机紧松缆风绳调整作业平台的4根连接钢管的位置，缓慢落钩，将平台吊装到位。平台搁置在钢护筒上后，应检查每个搁置点的受力情况，若部分搁置点由于标高误差未能与钢护筒顶口贴紧，应使用相应厚度的钢板填塞缝隙。

3.6焊接连接钢板

3.6.1搭设操作平台

作业平台吊装到位后，转运25t汽车吊至平台上，作为施工时的起重设备。钢管桩顶口向下50cm处需设置施工平台作为连接板安装时的操作空间，平台宽1m，标高为+1.0m，由L75×5mm角钢支架、脚手板及φ48mm×3mm栏杆组成。利用前期焊接钢管桩底模的竖向爬梯作为人员上下的竖向通道。

3.6.2连接钢板安装

连接板根据平台安装后与钢管桩的实际间隙在现场对15块厚度为16mm的连接板下料；连接板与连接钢管焊接长度为1m；与钢管桩的连接长度为0.5m；连接板下料完成后，利用汽车吊通过φ20mm白棕绳将连接板吊装到位；作业人员站在操作平台上由下至上进行连接板的竖向焊缝焊接。

3.7钢管桩连接混凝土浇筑

混凝土通过登陆艇将搅拌车运输至拟浇筑的作业平台靠泊。混凝土装入料斗，使用汽车吊将料斗吊至连接钢管顶部的卸料口，通过φ200mm塑料导管入仓。根据汽车吊的起重能力，每斗混凝土≤2m3。由于混凝土运输及浇筑时间过长，为保证混凝土性能，混凝土缓凝时间需控制在6h以上。

3.8附属施工

附属结构施工主要为平台栏杆设置，其结构形式切割[10+I10立柱+φ48×3栏杆钢管，栏杆高1.2m，制成3m标准节段从国内加工运输到现场直接安装在分配梁上。其他附属结构按图纸要求进行施工。

3.9偏位超限钢管桩的处理

根据作业平台设计图纸思路，19#、23#墩钢管桩最大允许偏位量为30cm，20#～22#墩钢管桩最大允许偏位量为50cm，即钢管桩偏位超过上述范围作业平台上部结构就无法正常安装。钢管桩出现偏位超限的情况后，立即根据钢管桩平面位置的实测数据，对作业平台连接钢管进行改制设计，并召开专题会讨论，方案确定后及时绘制施工图纸。

4.装配式安装优点

4.1作业环境安全可靠

在安全方面，作业平台根据本工程的实际情况进行专项设计并制作安装，设计中最大限度的考虑了操作方便和机械设备方面的荷载。装配式作业平台安装前立柱、平联和主梁等构件均已经按照设计要求焊接完成，形成了一个安全的整体平台；装配式作业平台吊装到位后，由于提前已根据钢管桩高度将平台利用搁置牛腿垫平，平台的状态非常稳定，平台可立即投入前期使用。综上，该平台可保障施工人员的作业安全。

4.2起重船吊装次数减少

平台加工制作、搁置牛腿焊接均在场地内完成，无需占用起重船。

提前吊上平台的吊车与小型机具设备均已满足平台与钢管桩的连接板焊接和混凝土浇筑，无需起重船进行吊装作业。

平台加固所需材料以及小型机具设备均可用吊车吊上平台，同时平台上可堆放大量的施工材料与机具设备，完全可脱离起重船进行为其他提供更多的起重船使用时間。

4.3单个平台施工工期短

平台搭设只需要平台吊装及加固两个阶段：（1）钢管桩施沉的同时可进行封底平台搭设、作业平台加工制作与搁置牛腿焊接；（2）平台吊装到位即可进行机械设备和小型机具的吊装，连接钢板焊接的同时已完成连接板焊接的部位可进行砼浇筑。

5.结束语

综上所述，上述施工极大地缩短了单个平台的施工时间、施工方便，在长周期波海域减少了对于作业窗口的需求，保证了工期及安全，值得推广应用。

参考文献：

[1]曾敏敏.装配式临时架体的数字化信息模型研究[D].北京：北京交通大学，2010.

[2]刘伟.装配式临时架体的抗侧刚度及承载力分析[D].北京：北京交通大学，2009.