浅海区小型钢结构码头栈桥及平台施工工法 - 图文

2014年度参评三级工法 浅海区小型钢结构码头栈桥及平台施工工法

浅海区小型钢结构码头栈桥及平台施工工法

1、前言

新建渔限码头在大练乡渔限村西南，大练岛西南角处，既有渔限码头西侧，是保证大练岛内北东口海坛海峡特大桥、大练岛特大桥和舍仁宫大桥主要材料进场的生命枢纽。工程主要分为以下几个部分，码头桥台、码头引桥及码头平台。

渔限码头码头区域地质表层为砂层，砂层覆盖较浅，砂层以下为强风化基岩，基岩以凝灰岩、花岗岩为主，强风化岩下层为质硬的凝灰岩、花岗岩，质硬构造相对稳定。码头区基岩起伏较大，最大高差达4m。该海域潮型属正规半日潮，海峡内海流呈往复流形态，码头区域海床面地形从-2m渐变到-4.5。如退潮时，进行钢管桩施工，施工时间极短，无法满足基本的作业时间。如涨潮时，采用打桩船施工，满足施工作业面太小，不经济，施工时间短，无法满足施工要求。鉴于此种施工情况，在施工中，靠岸边修建桥台，自行设计制作了采用贝雷片和型钢组合作为钢管桩插打导向定位架，对钢管桩进行定位，以桥台为依托，利用75t履带吊携带振动锤进行钢管桩的插打，解决了海中栈桥施工难题，经总结形成本工法。 2、工法特点

2.1 施工不受潮水影响；

2.2 用贝雷片和型钢作为导向架及人工操作平台，施工安全可靠； 2.3施工速度快且能保证桩位的平面精度和竖直度； 2.4 预制桥面板，实现模块化施工； 2.5 钢结构材料可回收利用； 3、适用范围

本法适用于沿海地区海中栈桥及海中平台施工。 4、工艺原理

利用贝雷片与型钢组成的导向架进行钢管桩的插打，能保证钢管桩平面位置及竖直度准确，并且能变海上施工为陆地施工。钢管桩之间采用[25槽钢焊接连接系以保证桩与桩之间的稳定性，用2I56工字钢作为下横梁，下横梁上采用高强度321贝雷片组成的贝雷梁作为分配梁，采用预制钢筋混凝土板作为桥面板。钢管桩、下横梁、贝雷梁与预制桥面板之间联结，形成整体。保证栈桥及平台整体稳定性。利用75t履带吊依托已完成栈桥或桥台，进行钢管桩插打、钢管桩之间连接系焊接、下横梁安放、贝雷梁拼装以及桥面板铺设，组成一套有效的“钓鱼法施工工艺”。 5、工艺流程及操作要点 5.1 工艺流程

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施工准备 安装导向架 钢管桩运输 钢管桩定位 振动下沉钢管桩 单桩承载力工艺试验 检查竖直度及平面位置 钢管桩接长或切割 焊接钢管桩连接系 履带吊前移 桩顶超平 桩头处理 吊放下横梁 纵梁的运输与拼装 组拼贝雷梁 桥面板预制 铺设桥面预制板 安装防护栏杆

图1 工艺流程图

5.2 操作要点 5.2.1 钢管桩插打

1、导向架制作与安装

本工法导向架设计利用原栈桥及平台贝雷梁上直接搭设型钢导向架，本栈桥设计为9m一跨，钢管桩中心与贝雷梁连接中心在横桥向重合。在施工过程中，利用贝雷片的高抗剪性能，向前多拼装1组3m贝雷片。导向架由I16工字钢与[12槽钢组合而成（如图2所示），[12槽钢为钢管桩限位装置，整个导向架由吊车直接吊装到贝雷梁上面，贝雷梁与导向架用U型螺栓固定，使导向架与贝雷梁形成整体，提高其稳定性。贝雷梁间距90cm,有12组贝雷梁组成。在贝雷梁之间铺设模板，以便操作人员作业。在插打钢管桩过程中，调节[12槽钢限位器，控制钢管桩精度。

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2、钢管桩位

采用GPS在导向架上放样，通过调节[12槽钢限位器准确定位钢管桩。 3、振动下沉钢管桩 1）工艺性试验

在钢管桩正式开工前，应对钢管桩插打进行工艺性试验，确定工艺参数，指导后续施工。通过工艺想试验，得出振动锤施工的各项控制指标、贯入度。

2）振动下沉钢管桩

履带吊起吊连接振动锤的钢管桩，经测量定位后缓慢下放，钢管桩在自重下入土稳定，偏位满足要求后低档振动下沉，待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉。钢管桩下沉控制根据工艺性试验结果采取标高与贯入度双控，贯入度控制为主，以保证单桩承载力。打桩时，技术人员进行实时观测，记录钢管桩的入土深度及贯入度，做好相应的施工记录。

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图2 钓鱼法导向架

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4、钢管桩的接长与切割 1）钢管接长

码头引桥钢管桩从厂家购买成品，按照设计要求采用螺旋卷制工艺生产，需接长时按照以下工艺进行

①、接口清理：钢管桩对接前接口两侧的铁锈、氧化铁皮、油污、水分清除干净，并显露出钢材的金属光泽。

②、焊接：焊接为手工焊，按焊接工艺要求，焊接应控制走向顺序、焊接电流、焊缝尺寸。接头处加劲板必须保证焊缝密贴；每一焊道熔敷金属的深度或熔敷的最大宽度不应超过焊道表面的宽度,同一焊缝应连续施焊，一次完成。

③、焊缝清理及处理：焊缝焊接完成后，清理焊缝表面的熔碴和金属飞溅物，焊工自行检查焊缝的外观质量；如不符合要求，应补焊或打磨，修补后的焊缝应光滑圆顺，不影响原焊缝的外观质量要求。

④、焊接环境：湿度不宜高于80%。当焊接处于下述情况时不应进行焊接（除非采取有效措施改善）：+5℃以下；焊接表面处于潮湿状态，或暴露在雨、雪和高风速条件下；焊接操作人员处于恶劣条件下时。

2）钢管切割

当钢管桩需要切割时，采用氧气-乙炔方式进行切割。

5、钢管桩竖直度与平面位置检查 6、钢管桩连接系的焊接

由于钢管桩在沉放过程中与设计施工图存在偏差，平联与钢管桩之间的下料根据现场完成桩位实际距离控制，单排钢管桩施打就位后，开始平联的连接，平联采用[16mm槽钢。焊接时。所有的焊缝均要求满焊，严格控制焊缝质量。 5.2.2 横梁安放

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图3 钢管桩振动下沉

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横梁是由2I56a型钢构成，通过在钢管桩顶部开槽，将横梁放置在其内，横梁的顶标高+4.27m。2I56a型钢均在后场加工、现场安装。施工方法如下：首先在钢管桩上放出横梁轴线及下边线位置，实施钢管桩顶部开槽，起吊安装横梁，焊接连接板及加劲板。

5.2.3 贝雷梁组拼

2I56a横梁型钢安装完毕，在横梁型钢上测量放样定出贝雷梁位置。为吊装方便，贝雷梁在已经搭设好的码头引桥上拼装成9米一节，拼成四组双排贝雷片用支撑架拼成贝雷梁，用75t履带吊安装就位。贝雷梁的节点应放在枕梁上，然后各组贝雷梁之间再用支撑架联结成整体，全部贝雷梁安装就位后，用U型卡焊接固定在横梁上。

图4 横梁安放

河床 图5 贝雷梁组拼 5.2.4 桥面板铺设及防护栏安装 贝雷梁上铺设预制混凝土桥面板。贝雷片上弦杆与预制桥面板通过T型卡连接限位，在墩顶将U型卡与横梁连接。防护栏杆采用[12槽钢，高1m，间距3m焊接而成。

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5.2.5 码头平台钢结构施工

码头平台结构形式与钢栈桥结构形式相同，采用栈桥施工方法施工。 6、材料与设备 6.1材料

序号 1 2 3 4 材料名称 钢管 肋板 节点板 工字钢 斜撑 6 节点板 平联 斜撑 7 节点板 平联 斜撑 9 10 11 12 13 14 15 节点板 平联 卡板 贝雷片 90cm花窗 45cm花窗 2.7m砼预制板 3.6m砼预制板 型号 ?600×14mm 300×150×10mm 300×250×16mm I56a L=3.1m I56a L=10.8m I56a L=49.5m [25a L=2.95 600×450×16mm 2[25a L=2.2m [25a L=4.2 600×450×16mm 2[25a L=3.7m [25a L=5.52 600×450×16mm 2[25a L=5.2m 330mm×150mm×16mm 标准件 2700×1500×250mm 3600×1500×251mm 图6 预制桥面板板铺设

表1 材料表

单位 根 块 块 根 根 根 根 块 根 根 块 根 根 块 根 块 片 个 个 块 块 数量 260 1040 1040 18 26 26 434 1302 217 52 156 26 408 1224 204 1585 2976 372 2724 48 804 重量（Kg） 单重 合重 4 7 330 1116 5263 81 30 121 115 30 203 151 30 285 4 3671 7332 5932 29024 136829 35093 38435 26170 5986 4605 5274 61730 36132 58152 6150 6m连接花窗 4.5m连接花窗 3m连接花窗 备注

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6.2设备 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 机械名称 平板驳船 履带吊 振动锤 电焊机 平板运输汽车 柴油发电机组 汽车吊机 GPS 气割设备 表2设备表 规格型号 500t 75t DZA-90 DN25 25t GF-400 25t 数量 1艘 1台 1套 8套 2台 1台 1台 1套 6套

7、质量控制

7.1 工法遵循国家、地方(行业)标准、规范名称

1）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ TF50-2011） 2)《公路桥涵设计通用规范》 (JTG D60-2004） 3)《铁路桥梁钢结构设计规范》TB10002.2-2005 4）《水运工程钢结构设计规范》（JTS 152-2012） 5)《钢结构设计规范》(GB50017-2003) 7.2 关键部位及关键工序质量要求 7.2.1、平面控制网的测设技术要求与措施

本码头及引桥施工中采用GPS全球卫星定位技术、精密水准仪几何水准测量技术等施进行施工放样，确保测量精度满足施工质量要求。凡进场后的测量仪器都持有国家技术监督局认可的检定单位的检定合格证，并按照周期检查要求，强制检定。在使用过程中，经常检查仪器的常用指标，一旦偏差超过允许范围，应及时校正，保证测量精度。测量基准点要严格保护，避免撞击、毁坏。在施工期间，要定期复核基准点是否发生位移。测量观察点的埋设必须可靠牢固，严格按照标准执行。以免影响测量结果精度。 7.2.2、钢结构加工质量要求

钢结构采取在厂区内制造，以确保钢结构的制造质量符合设计要求，减少现场工作量，缩短安装工期。

质量检查人员应检查焊接工艺指导书的贯彻执行情况。如现场条件和规定条件不符时应及时反映、解决。

施工前着重检查焊接设备应处于完好状态，并应抽验焊接时的实际电流、电压与设备上的指示是否一致，否则应督促检查、更换。焊接材料应由专用仓库储存，按规定烘干、登记领用。当焊条、焊剂当班未用完时，应交回重新烘干。烘干后的焊条应放在专用的保温筒内备用。

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焊接环境温度5℃以上和相对湿度80%以下，方可正常施焊，当环境条件不满足需要时，可以采取局部预热的方法，创造局部施工环境。

现场焊接遇有雨天时一般应停止施工，若因进度要求需赶工时，除局部加热和防风外，整条焊缝需置于有效的防雨棚保护下方准施焊。

主控项目 合格质量标准 检查数量 表3 钢结构质量标准及检验方法

1 焊接材料进场验收 符合相关标准、规范 焊工经考试合格并取得合格证书，在其考试合格项目及其认可范围内施焊 按设计要求，设计不明确时按：hmax≥hf≥hmin，其中hmin=1.5*t1，t1—较厚焊接的厚度，hmax=1.2*t2，t2—较薄焊接的厚度。尺寸偏差0~4mm 合格质量标准 1/2全数检查 2 焊工证书 全数检查 3 焊脚尺寸hf 5处 一般项目 检查数量 1 焊缝表面缺陷 焊缝表面无裂纹、焊瘤等缺陷 焊缝外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡平滑，焊渣和飞溅物消除干净。 5处 2 焊接感观 5处 7.2.3、钢管桩施工质量的保证措施

振打钢管桩采用履带吊车配合振桩锤施打，履带吊停放在已施工完成的码头及引桥桥面，吊装导向支架，利用导向支架精确打入码头及引桥基础钢管桩。

确定桩位与桩的垂直度满足要求后，开动振桩锤振动，在振动过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，发现偏差要及时纠正。每根桩的的下沉应一气呵成，中途不可有较长时间的停顿，以免桩周土扰动恢复造成沉桩困难。桩顶铺设好贝雷梁及桥面板后，履带吊前移，进行插打下一跨钢管桩。按此方法，循序渐进的施工。

1）、钢管桩施工中的注意事项

所有钢结构的焊接，包括钢管桩的节段焊接、型钢的焊接以及各个连接件的焊接都必须在监理及相关质检人员的监督下进行合格检验，不可麻痹大意。

2）、钢管桩的连接注意事项

为加快施工进度，在每步工序投入两个班组不间断进行施工，按8小时工作制进行两班倒。钢管桩施打完成后，立即进行钢管桩的横向连接，焊接剪刀撑及钢管平联，夜间时应提前进行照明设施的安装，并设置一定数量的安全警示灯标志，防止过往船只碰撞。在涨潮及落潮的所有的施工应停止进行，并确保已经施工完的钢管桩进行连接固定，防止在潮水的破坏作用下，钢管桩在海床位置折断。

3）、潮水及台风影响作用下的注意事项

在施工水域范围内，以适当的距离立水尺，注意观察潮汐变化。考虑到潮水影响，为确保工程施工的安全，在大的潮水来临前1小时，应停止一切作业并尽快撤离到安全区域躲避潮水。

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如果受到台风的袭击，应尽早撤离所有施工机械和作业人员到安全区域，保证安全过度。

主控项目 合格质量标准 检查数量 表4 钢管桩质量标准及检验方法

1 材料进场验收 符合相关规范 全数检查 2 钢管桩垂直度 不大于1% 钢管桩数的10%，不小于3根 钢管桩数的10%，不小于3根 3 桩顶高程偏差 -50，+50mm 4 钢管桩平面 位置偏差 200mm 全数检查 5 钢管桩入土深度及停锤贯入度 按设计要求 全数检查

7.3、质量保证措施

1） 对栈桥结构进行专门设计，充分考虑栈桥施工及使用期间的最不利因素，确保栈桥的承载力和稳定性。

2） 开工前进行详细技术交底和安全交底，使作业人员做到心中有数，以杜绝安全事故的发生。 3）严格按照设计要求、钢结构施工规范施工。钢管桩沉桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠。

4） 在各区域施工时严禁遗落铁件，避免影响后续护筒下沉和钻孔作业。

5）按照规范和设计要求作业，服从现场监理的指令，积极主动配合搞好检查验收工作。 6）实行岗位责任制，技术、质检人员对各工序、各工种实行检查监督管理，行使质量否决权。 7） 加强设备的维修与保养，确保各机械设备的完好。

8）认真填写施工日志及各工序施工原始记录，作好交接班交底工作。 8、安全措施

1） 现场配备1名专职安全员负责安全工作，同时要求现场施工人员必须戴安全帽、穿救生衣。 2） 作业人员上岗前进行安全培训，特殊工种必须持证上岗。

3） 施工现场悬挂安全标志、配备安全网、救生设备等，严禁违章指挥、违章操作和酒后作业。配合海事、航道部门一起做好航道维护和航标设置工作。

4）严格限制通行车辆的荷载和车速（不得大于5km/h），并在两侧桥头显著位置设置限载和限速警示牌，在桥头设置值班岗亭，维护栈桥的正常运行。

5） 定期对栈桥各结构及连接点进行检查，对发现的问题及时进行维护，在栈桥上设置沉降观测点，定期观测栈桥的沉降变形情况。

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6）夜间施工要有足够的照明，在保证安全的前提下施工。

7）各种设备必须由专门的操作人员操作，严格遵从操作规程，需要的各种操作使用证件齐全，严禁无证作业。要求使用、维修人员熟悉机械设备性能，杜绝重大机损、机械伤人事故的发生。

8）施工现场的用电及点路（主要是箱变、电闸箱、电线接头等处）由专业电工负责施工并每周定期检查一次。

9） 在使用过程中密切关注海床面标高，如果海床冲刷超过设计量需要采取一定的措施，如抛石或抛装泥土的编制袋进行护桩。 9、 环保措施

1）项目部成立文明环保施工组织管理机构，并定期进行文明生产大检查，对不规范的施工行为予以纠正。

2） 制定完善的文明施工条例，目标明确，责任落实到人。实行奖罚机制。

3） 各种施工材料定点分区分类堆码整齐，各种标识牌清楚明了，特别是摆放到现场的半成品材料、构件决不可乱堆乱放，影响美观。

4） 制定能源管理具体办法并实施落实，健全机械设备管理办法，明确责任制的实施与落实，确保各种设备保持良好的性能和利用率。

5） 精心计划、合理安排每道工序，做到工完、料净、场地清。

6）施工人员全部佩戴上班牌，牌证上标明名字、职务和工种，特殊工种人员必须持证上岗。 7） 做好环境保护工作，施工期防止油污物质、生活垃圾掉入海中污染海水，选用环保性能较好的施工设备，噪声较大的工序尽量避开夜间作业。

8） 为保证施工场地整洁，安排专职于栈桥的清洁工，保证现场清洁、文明的施工环境。 9） 控制现场的各种粉尘、废气对环境的污染和危害。 10、效益分析

利用贝雷梁与型钢组成的组合式导向架，解决了海上施工所遇到的难题，变海上施工为陆地施工，加快了施工进度。同时预先预制钢筋混凝土桥面板，实现模块化快速施工，提高施工进度，节约工费70万元。具体效益分析如下表：

序号 项目 表5 效益分析表

项目优点 变还是施工未陆地施工，利用打桩船施工1根桩约效益分析 1 贝雷梁与型钢组合式导向架 7000元，履带吊施工1根桩平均为5000元，共300根 节省约60万元 2 桥面板预制 施工时，直接倒运铺设，加快施工进度， 节省约10万元 11、应用实例 码头引桥长90m，宽10.5m，顶标高6.0m。引桥排架共10 排，间距9m，每排3根桩，间距4.5m，全部采用直桩，桩基采用Φ600×14mm 钢管桩，通过[25槽钢焊接连接系，钢管桩之间连接成整体；

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2014年度参评三级工法 浅海区小型钢结构码头栈桥及平台施工工法

上部结构采用型钢结构，下横梁选用型钢2I56a，主纵梁选用321 高抗剪热浸锌贝雷片，贝雷片与连接花窗组成贝雷梁，桥面板采用预制钢筋混凝土板。码头平台平面主尺寸为72×49.5m，码头面顶标高6.0m，采用高桩梁 板结构。码头排架共17 排，全部采用直桩，除靠船桩和固定吊基础桩基采用Φ720×14mm 钢管桩外，其它桩基采用Φ600×14mm 钢管桩；上部结构与栈桥采用相同结构。设计使用年限为5年。

本施工工法应用于新建福州至平潭FPZQ-4标一分部中国铁建大桥工程局集团渔限村码头钢结构栈桥及平台施工。成功的解决了海上施工潮水、作业时间段、风大、浪高等难题。2014年4月21日成功通过了中铁建股份有限公司、铁四院、铁五院、福州交通建设集团、中铁大桥局、中铁武汉大桥工程咨询监理公司、中交武汉港湾工程设计研究院、中铁现代勘察设计院等组成的专家评审会组评审（后附福平铁路4标渔限码头方案评审会专家建议）。

图7 专家评审会专家建议

渔限码头钢结构栈桥及平台于2014年5月1日开工，与2014年8月1日完工。在施工过程中进行栈桥及平台监测，经监测数据整理分析，栈桥及平台无沉降、变形。栈桥及平台完全能满足设计使用要求。

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2014年度参评三级工法 浅海区小型钢结构码头栈桥及平台施工工法

上部结构采用型钢结构，下横梁选用型钢2I56a，主纵梁选用321 高抗剪热浸锌贝雷片，贝雷片与连接花窗组成贝雷梁，桥面板采用预制钢筋混凝土板。码头平台平面主尺寸为72×49.5m，码头面顶标高6.0m，采用高桩梁 板结构。码头排架共17 排，全部采用直桩，除靠船桩和固定吊基础桩基采用Φ720×14mm 钢管桩外，其它桩基采用Φ600×14mm 钢管桩；上部结构与栈桥采用相同结构。设计使用年限为5年。

本施工工法应用于新建福州至平潭FPZQ-4标一分部中国铁建大桥工程局集团渔限村码头钢结构栈桥及平台施工。成功的解决了海上施工潮水、作业时间段、风大、浪高等难题。2014年4月21日成功通过了中铁建股份有限公司、铁四院、铁五院、福州交通建设集团、中铁大桥局、中铁武汉大桥工程咨询监理公司、中交武汉港湾工程设计研究院、中铁现代勘察设计院等组成的专家评审会组评审（后附福平铁路4标渔限码头方案评审会专家建议）。

图7 专家评审会专家建议

渔限码头钢结构栈桥及平台于2014年5月1日开工，与2014年8月1日完工。在施工过程中进行栈桥及平台监测，经监测数据整理分析，栈桥及平台无沉降、变形。栈桥及平台完全能满足设计使用要求。

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