钢平台搭设与拆除施工技术

钢平台搭设与拆除施工技术

林文聪林志煌

中交三航局漳州液化天然气接收站项目防波堤工程项目经理部福建漳州363105

摘要：本文通过11#泊位系缆墩施工，介绍钢施工平台的设计方案和施工技术，并对主要结构进行受力计算，验证设计方案的可行性，为施工安全提供可靠的保障。

关键词：设计方案；施工方法；钢管桩设计

1工程概况

1.1工程简介

各岩土层地基容许承载力表

本工程为厦门港海沧港区11#液体化工泊位工程，有一个系缆墩分项须施工，系缆墩顶面高程为7.5m，系缆墩承台高3.0m，平面尺寸为16m*16m，布设在11#泊位与12#泊位之间。基础采用为9根?1800mm的灌注桩，间距6.0m。为系缆墩施工方便，需进行施工平台搭设，施工钢平台采用“钢管桩+工字型钢”的结构型式。

1.2地质状况：

地勘报告表明，该施工区域岩土层自上而下主要分为：①3砂混淤泥、②1中粗砂、①1淤泥、①3砂混淤泥、②4粗砾砂、④强风化岩、⑤中风化岩以及层中分布的少量流泥、中粗砂、淤泥质粘土、粉细砂及粉土等薄层或透镜体。

2施工钢平台设计方案

钢平台桥长18.6m,宽19m，顶高程为+7.96m。施工平台基础钢管桩采用φ630mm*8mm钢管桩，双排布置，排距2m，间距按3m*3m布置；安装工2@I36b工字钢作为横梁；纵梁采用I36b工字钢，间距0.52m；纵梁上满铺[20b槽钢作为面层。详见图1-1平台断面图。

3钢施工平台施工方法

3.1施工流程

钢管桩制作→钢管桩施工（打入、接桩）→焊接桩顶钢板→2@I36b双拼工字钢横梁制安→I36b工字钢纵梁制安→横向联接剪刀撑、水平撑→[20槽钢铺面→结点联接检查。

3.2主要施工方法

根据地质情况，初步确定钢管桩的长度，进行试打，然后根据试打结果确定不同区域的钢管桩加工长度，有效减少割桩工作量。

3.2.1钢管桩沉桩

（1）钢管桩定位及标高

在钢管桩施工作业前应对测量控制点的交接和核对提前做好，施工中钢管桩位置放样使用GPS定位。钢管桩以最终贯入度控制为主，桩尖标高为辅，当控制标高和贯入度相差明显时，及时检查分析其原因。

（2）钢管桩插打顺序由岸侧向海测进行，逐跨核验。

①插打前，每根钢管桩上应采用白色粉笔作好长度刻度标记线，以便显示桩的入土深度。②起吊下水时宜用自重下沉，待桩身有一定稳定性后，采用振动下沉。③打设过程中，应严格控制桩位及垂直度，如桩位及垂直度不满足应及时拔起重新插打，严禁使用顶、拉桩头的方法进行纠偏。④在插打过程中，若发生以下情况，应立即暂停：a、贯入度发生急剧变化；b、桩身振动时有严重回弹或突然倾斜；c、振动设备振幅有异常现象。

3.2.2双拼36b工字钢横梁施工

每一跨钢管桩施打完毕后，应按设计标高修平钢管，并焊上钢板，用2@I36b双拼工字钢横梁对钢管桩进行横向连接，如工钢长度不够时应在钢板上预留工钢搭接的尺寸，使搭接的支撑位置全部落在钢管范围内。

3.2.3I36b工字钢纵梁安装

I36b工字钢纵梁安装施工现场拼装后安装，I36b工字钢纵梁安装后，及时采用[20槽钢焊接纵横水平撑、剪刀撑，以加强整体稳定性。

3.2.4I20b工字钢分配梁、[20槽钢施工

I36b工字钢纵梁安装，然后利用履带吊依次安装I20b工字钢分配梁梁、[20槽钢、花纹钢板。一跨安装完毕后，进入下一跨施工。

3.3施工重点和难点

（1）施工平台区域靠近12#泊位（化工码头），电焊及气割作业安全尤为重要。施工过程中，将采取如下措施：

①在临近施工范围的12#泊位码头及引桥安装彩钢板围挡，隔离火源。②与相关单位建立联动机制，建立通讯录和微信群，互通施工和装卸船等信息。装卸船期间停止电焊及用火作业，确保用火安全。③与12#泊位业主沟通，加强周边管道的检查和维护，确保管道密封。④字钢对拼、钢管桩加工等作业远离12#码头，降低安全风险。

（2）钢平台沉桩区域位于码头抛石基床范围，钢管桩难以穿入抛石层。为保证钢管桩承载力和整体稳定性，采取如下稳桩措施：

①钢平台基础钢管桩采用预制砼基础，尺寸为1.0*1.0*0.4m，钢管桩埋置于砼基础内。采用震动锤施打，使得钢管桩连同砼基础搁置与抛石基床顶面上，共同承载上部荷载。②为加强钢管桩水平稳定性，在钢便桥区域采用长臂挖机抛2m厚海砂，埋置钢管桩。③钢管桩上纵向2@I36b工字钢采用全平台通长的型式，将所有钢管桩连成整体，加强稳定性。

4工钢横梁、钢管桩验算

4.12@I36b工字钢横梁

钢管桩横向间距为3.0m，按左右侧履带同时作用于相邻二等跨梁考虑，计算跨径为8.63m。

（1）恒载

[20槽钢自重荷载=0.2577*8.63*1/0.4=5.56KN/m；I20b工字钢纵梁自重荷载=0.311*8.63/0.45=5.96KN/m；2@I36b工字钢横梁自重荷=2*0.577=1.154KN/m

恒载q1=1.2*（5.56+5.96+1.154）=15.21KN/m。

（2）活荷载

2@I36b横梁跨径为3.0m，履带中心间距为3.54m。按最不利情况考虑，左右履带集中荷载近似作用于相邻跨跨中。集中荷载F=600*1.4/2=420KN。

（3）受力计算

①弯曲应力：M=M恒+M活=0.07*ql2+0.203*fl=0.07*15.21*3*3+0.203*

420*3=265.36KN.m；σ=M/W=265.36*103/(2*919*10-6)=144.37MPa＜215MPa（满足要求）

②剪应力(VB右)：Q=Q恒+Q活=0.625*ql+0.688*F=317.48KN；

τ=Q/A=317.48*103/(2*83.68*10-4)=18.97MPa＜125MPa（满足要求）

③刚度计算：f=f恒+f活=0.192*ql4/100EI+1.497*FL3/100EI

=(0.192*15.21*103*34+1.497*420*103*33)/(2*100*2.1*1011*16500*10-8）=2.5mm＜3000/400=7.5mm（满足要求）

4.3钢平台钢管桩受力分析

（1）单桩活载

施工平台单边履带纵向搁置在单桩上为最不利位置。考虑纵向前后跨，单桩活=600*1.4/(2*2)=210KN；单桩静载q2=10.02*7/3=23.38KN；单桩荷载q=q1+q2=210+23.38=233.38KN

（2）钢管桩自重为1.23KN/m，G=1.23lKN

（3）钢管桩钢管桩暂按支承桩设计，桩底端支承土按粗砂砾层考虑，则钢管桩承载能力容许值按以下公式计算：

P=λSUΣτiLi+λPAσR式中：U——钢管周长，为1.98m；A——验算截面处桩的截面面积，为0.312m2；λS——侧阻挤土效应系数，取λS=0.5；τi——各土层对桩侧的极限摩阻力（Kpa）；Li——桩在最大冲刷线以下第i层土中的长度；λP——桩底端闭塞效应系数，对于敞口钢管λP=0.8λS；σR——桩底端支承土的承载力（Kpa）取500KPa

根据设计图地质结构分析，钢管桩座落位置地质情况为：

①砂混淤泥，取土层侧摩阻力55Kpa，层厚0∽2.0m取1m；②淤泥，取土层侧摩阻力0Kpa，层厚0∽11.1m取5.5m③砂混淤泥，取土层侧摩阻力55Kpa，层厚0∽1.2m。取0.6m；④粗砂砾，取土层侧摩阻力130Kpa，层厚0∽1.3m，取0.7m

钢管桩入土深度：钢管桩以支承桩进行设计，钢管桩单桩竖向极限承载力：

则单桩承载力容许值P=239.61<233.38+1.23L。

支承土层为粗砂砾层时，单桩承载力难以满足要求承载力要求，而且粗砂砾层厚度较薄。因此，钢管桩应打穿粗砂砾层，支承在强风化或中风化层上。

（4）钢管桩强度计算

钢管桩最大轴向力=233.38+1.23*39.7=282.21KN；钢管桩截面积：A=137cm2；则桩应力σ=20.60Mpa<〔σ〕＝215Mpa，满足要求。

（5）钢管稳定性验算

按强风化岩面为自由长度计算起点，该处钢管最大自由长度为L＝38.7m（根据勘测资料从中风化岩面标高最低在-31.5，取-31.5～+7.2）。按照路桥施工计算手册表12-2公式，则钢管稳定容许应力：

[σ]ω＝φ[σ]＝0.254*140＝35.56MPa

式中：φ——压杆稳定系数；λ＝νL/i＝1*38.7/0.22027=175.69；ν——压杆的长度系数，该处取ν＝1；L——压杆的自由长度，该处L=38.7m；i——压杆对轴的惯性半径，该处i=0.22027；

[σ]—压杆材料的容许应力，钢管＝140MPa。查《钢结构设计规范》得，φ＝0.254。则单根钢管的稳定容许压力：[P]＝[σ]ω·A＝487.19kN>282.21KN，满足要求。

5施工平台拆除方案

施工平台待灌注桩施工完成后拆除，拆除步骤与搭设步骤相反，拆除流程如下：桥面板拆除→桥面横梁及纵梁拆除→双拼工字钢横梁拆除→剪刀撑、水平撑拆除→钢桩拔除→完成拆除→设备材料撤场

首先拆除桥面钢板、拆除桥面纵梁、横梁，进行逐段拆除。采用气割法将钢管桩与工36横梁的联系割除，水中钢管桩均采用振动锤进行拔除。

6结语

通过平台搭设施工以及后续灌注桩施工过程的使用，充分证明设计方案的可靠性。同时作为危险性较大的分项工程，为确保工程结构和施工人员的安全，受力验算和专家论证会等环节显得至关重要。

参考文献

[1]《港口工程桩基规范》（JTS167-4-2012）.

[2]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）.