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风电基础施工方案

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更新时间: 2021年01月01日
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风电基础施工方案 一、项目基本情况 河北省唐山乐亭菩提岛海上风电场300MW工程示范项目位于《河北省海上风电场工程规划》中的一号场址,地处唐山市京唐港与曹妃甸港之间的乐亭县海域,东经118°45.1′-118°51.3′,北纬38°55.2′-39°3.9′之间。风电场不规则形状,南北长在5.7-11.2km之间,东西宽约7.8km,场址范围面积约为68.2km²。场址水深约7-28m,场址中心距离岸线约18km,西侧距离曹妃甸港区东侧锚地最近约4.8km,南侧距离京唐港至天津新港习惯航路中心线最近约3.6km,东侧距离海上油气田约4.5km,场址距离曹妃甸港约20km,距离京唐港约26km,交通运输方便。 海上试验风场的试桩工作已于2016年5月4日开工,随着项目的推进海上升压站、陆上220kv送出线路、220kv海缆/35kv海缆的敷设工程将依据工程建设进度陆续开工。预计于2017年实现首回路共计6台风机并网发电,2018年底前实现整体项目建成投产。 二、水文、地质条件 1、地质情况 本工程地质由上至下依次为: 海床面:-17.5m~-21.9m, 淤泥:海床面~-27m, 粉砂:-27m~-28.1m, 粘土:-28.1m~-30.8m, 粉砂:-30.8m~-35.5m, 粉质粘土:-35.5m~-38.0m, 粉砂:-38.0m~-46.3m, 粉质粘土:-46.3m~-54.0m, 粉土:-54.0m~-57.5m, 粉质粘土:-57.5m~-60.0m, 粉砂:-60.0m~-66.0m, 粉质粘土:-66.0m~-68.0m, 粉土:-68.0m~-74.0m, 粉砂:-74.0m~桩尖标高 2、潮位 工程场区设计水位值 单位:m 要素 平均高潮位 平均低潮位 设计高潮位 设计低潮位 50年一遇高潮位 50年一遇低潮位 1985国家高程基准 0.324 -0.386 1.016 -1.077 2.589 -2.877 三、施工准备 沉桩施工前根据设计图纸要求和现场条件,绘制沉桩平面顺序图,校核各桩在允许偏差范围内是否有相碰情况存在,合理布置沉桩顺序。 1、施工现场调查 为充分做好前期准备工作,首先开展施工现场的地形地貌、地质条件、水文、气象等自然条件的调查研究,为制定合理的施工工艺、计算施工效率、编制施工进度计划提供科学的依据。 2、办理各种施工手续 开工前,协助甲方单位办理水上、水下施工作业许可证及航行通告等有关手续和事宜。 3、技术准备 (1)熟悉设计文件内容和与本工程有关的各项技术标准和规范,同时根据施工需要,做出补充施工详图,做好图纸会审记录。 (2)根据调查的资料、设计文件及业主提出的要求,编制好实施性的施工组织设计。 (3)对业主提供的测量控制点,进行复测校核并建立本工程施工控制网和施工基线。 (4)施工前对各施工人员进行技术培训、安全培训。 (5)根据设计文件和施工组织设计,逐级作好技术交底工作。 4、作业队伍和管理人员的准备 (1)从从事类似工程施工人员中挑选有高度责任心、有丰富的类似施工经验的优秀项目管理人员、施工技术人员和各类施工人员进驻项目经理部。 (2)从长期和我单位有劳务合作关系的劳务队伍合作,抽调部分劳动力,作为从事施工的普通工人。 (3)根据施工进度需要,施工人员可从福建及天津等地调入施工现场。 (4)待合同协议书签订后,立即进行人员的调遣,先行人员3天内到达现场,建设生活和工程用房,接通通讯、电力和供水系统,确保施工设备、材料、生活用品的及时供应。 5、物资准备 (1)开工前落实委托钢管桩制作工作。 (2)落实工程所需的钢筋、水泥、型钢等各种材料的供应情况,在接到中标通知书后马上进料、制作。 (3)对当地钢筋、水泥、砂、石等材料的产地、产量、质量、运输方式及单价作进一步了解,尽早落实供应商,签订供销合同。 6、施工船机设备准备 (1)制定施工设备使用的最优方案,采用先进的施工设备投入施工。根据工程量、结构特点、施工需要等具体情况选择施工设备并合理布置。 (2)待合同协议书签订后,根据工程进度的需要,各种船机设备在该分项工程施工前,分批调遣进场,确保船机性能处于良好状态,决不因设备的调遣而影响施工进度。 (3)施工船机设备调遣进场之前做好检查维修,建立船机设备技术性能和维修保养档案,使船机设备总能处于良好状态,保证施工顺利进行。 (4)备足设备易损件、配件,加强施工船机设备的日常维修和保养,充分利用施工间歇做好设备的日常保养,使船机设备经常处于良好状态,保证施工顺利进行。 四、钢管桩采购和运输 1、钢管桩采购 钢管桩制作委托曹妃甸某钢管公司生产,选择时应根据钢管桩的长度重量等参数,钢管桩加工厂需要选择:(1)有能够加工95m桩长的场地。(2)有能够起吊150t重量的起重设备(3)有出运码头。(4)有防腐施工能力。 成品钢管桩装船前施工单位应对钢管桩进行数量及质量进行严格的验收,并提交完整的产品出厂质量合格证书方可进行装驳作业。 (1)钢管桩制作技术要求: 由于钢管桩较长且厚度分别为30mm (桩顶标高~-45m)、25mm(-45m~-55m)和22mm(-55m~桩尖标高),单根钢管桩分三节制作,然后进行焊接。 ① 钢管桩分节制作 钢管桩采用卷制直焊缝型式,材料为Q345C。采用双面埋弧自动焊,埋弧自动焊不能到达的部位采用手弧焊,必须按设计要求开设焊接坡口,确保焊透。 钢板放样下料时,根据工艺要求预放切割、磨削刨边和焊接收缩等的加工余量。钢板卷制前,清除坡口处有碍焊接的毛刺和氧化物;钢板放样下料用自动火焰切割机进行,并按图纸要求开好相应坡口。钢管节卷制在大型三辊卷板机卷制。 管节纵焊缝采用双面埋弧自动焊,先焊内纵缝,后焊外纵缝。外纵缝焊接前对内焊缝的焊根进行清根处理,铲除焊根处的熔渣和未焊透等缺陷,露出焊接面金属光泽,再行施焊。清根采用碳弧气刨工艺,辅以电动砂轮修磨。 ② 钢管桩拼装 钢管段坡口处理,组对前清除坡口内及其附近30mm 范围内的铁锈、油污、水气、杂物。并对钢管桩拼接段按规范要求开好过渡坡口。在专用台座架上进行。管节组对时,在任一截面内只有一条轴向接缝(不包括加强箍的轴向接缝)。管节组对检查合格后,进行定位点焊。环缝采用双面焊接,先焊内环缝,后焊外环缝。外环缝焊接前对焊根进行清理,采用碳弧气刨工艺,辅以电动砂轮修磨。 (2)钢管桩防腐要求 钢管桩防腐采用防腐涂料和牺牲阳极两种方式进行,其中防腐涂料在制桩时进行,牺牲阳极防腐在打桩后水下进行焊接。防腐蚀涂料分两种材料,800μm 改性环氧树脂漆(-3.4m~(-25.0m~-29.0m)),800μm 玻璃鳞片漆(-0.5m~-3.4m),牺牲阳极采用铝合金阳极。 2、钢管桩运输 (1)装船前应对钢管桩进行数量及严格的质量验收,并由生产厂家提交完整的产品出厂质量合格证书方可进行装驳作业。 (2)钢管桩的运输采用2000t方驳,主要根据桩的长度选择运桩驳,需要选择长度不小于90m的驳船。驳船采用自航驳还者由拖轮拖带均可。 驳船上配备符合要求的锚系设施。严格按照装船通知单规定的顺序装驳,做到先用的后装船,后用的先装船。 (3)驳船装桩时,桩底下应布置通楞,并均匀放置,楞木顶面置在同一平面上;桩身两侧垫楔形木块,桩外侧焊接槽钢侧向限位,装完桩再用钢丝绳及紧张器将桩固定在运桩驳的甲板上,钢管桩之间及钢管桩受力处均垫上土工布,防止防腐涂层被破坏。 五、沉桩施工工艺流程 5.1施工部署 钢管桩试桩工序安排:本工程共布置2根试验直桩,试验桩布置在风机中心位置,2根试验直桩布置在2台样机内。试沉桩时,应先沉ZZ1号试桩,沉桩成功后可试沉第2根试桩。然后根据设计沉桩顺序施工其他沉桩,沉桩完毕后进行平台搭设,截除桩头,清除桩芯内泥土至-35.0m,再浇筑桩芯C30微膨胀芯混凝土;桩芯混凝土灌注完成并满28天后,进行桩基检测试验。 5.2水上沉桩工艺流程 施工准备→钢管桩施打→钻孔平台搭设→成孔→下放钢筋笼→下放导管→浇筑水下混凝土→桩基检测 5.3 主要施工工序及方法 1、施工船舶设备 我公司计划投入的主要大型船机设备有:打桩船、砼搅拌船、拖轮、方驳等。 主要施工船机设备表 机械名称 额定功率(kw)或 容量(m3)或吨位(t) 数量 备注 打桩船 打桩最大能力108m(考虑水深) 1艘 打钢管桩 驳船 2000t甲板驳 1艘 钢管桩运输 搅拌船 150m3/h 1艘 混凝土拌合 拖轮 2944kw 1艘 拖运打桩船 锚艇 764kw 1艘 船舶起锚、下锚 交通船 1艘 运送工作人员 (1)投入的打桩船 计划投入打桩船进行钢管桩沉桩施工,要求施工船动作灵活,满足承台类群桩施工;能够抵抗较大风浪,具有比常规的打桩船作业时间更长的优势。 (2)投入的打桩锤 考虑到本工程钢管桩桩长较长,为确保钢管桩能顺利打入预定的深度并满足施工效率要求,拟选用目前打击能量最大的D-200型德国制造筒式柴油打桩锤进行施打或者选用BSP CG370型液压打桩锤。BSP液压锤作业清洁,无废气排放。 由英国生产的BSP CG370打桩锤与替打连接在一起,不需再另外加工替打,锤垫也是英国配套生产的高分子材料。 BSP CG370液压锤主要技术性能表 型号 最大 能量(kNm) 冲程 (mm) 总长 度(m) 最大冲程时冲击次数(次/min) 冲击 频率 (次/min) 基本 重量(kg) 基本 长度(mm) 工作 压力(bar) 工作 流量(L/min) BSP CG370 370 200~1500 8.375 32 1~100 34650 6930 250 650 D200柴油打桩锤主要技术性能表 型号 最大 能量(Nm) 爆炸力(KN) 最大冲程时冲击次数(次/min) 冲击 频率 (次/min) 柴油锤质量(kg) D200 682000 5400 32 36-52 53680 (3)投入的砼拌和船 计划投入150m3/h的砼拌和船拌制砼,通过船用HG40型砼输送布料机泵送混凝土入模。 (4)投入的多功能驳船: 临时夹桩、钢平台的安装、拆除计划投入2000t方驳+200t起重船进行作业。 2、施打钢管桩 (1)沉桩施工工艺流程 (2) 打桩船驻位及沉桩顺序 本工程施工采用的打桩船具有全回旋的特点,施工过程中我单位将充分利用该船这一特点,尽量减少锚缆布设次数达到节约时间及节约征海面积。沉桩顺序参照设计要求。 (3) 沉桩定位 打桩船沉桩定位,采用“海上远距离GPS打桩定位系统”来实现。 该系统由两台GPS流动站及三台测斜装置以RTK方式实时控制船体的位置、方向和姿态,同时配合两台固定在船上的免棱镜测距仪测定桩身在一定标高上的相对于船体桩架的距离,由此可推算出桩身在设计标高上的实际位置,并显示在系统计算机屏幕上。通过与设计坐标比较,进行移船就位,直至打桩船就位偏差满足要求后,下桩开打。 桩身的垂直度由调整起重船钩头位置和通过在船舷设置液压调平装置,调整钢桩的垂直度以满足设计要求。 操作要点: ① 开机前,应切断GPS电源,等电脑启动正常后,再接通、开启GPS电源,这样能保证系统的正常运行。 ② 注意操作界面上的“ LRK”字母的大小写、间距差和指针的倾斜角,以识别GPS的锁定情况。 ③ 选择“精确模式”时一定要注意测距仪是否正常工作,否则会产生桩位的较大偏差。如果测距仪不能正常工作时只能选择“标准模式”。 ④ 界面上的“均高”数据是指测距仪红点的高程,可作为标高控制的依据。 ⑤ 采取二次开GPS(既第一次定位后关闭GPS,再重新开启GPS),如两次的桩位数据偏差情况一致,则可以下桩,或者事先在打桩船上测放两个点,并计算出船正位下桩状态下这两点的理论坐标值。实际打第一根桩时,定位后,用GPS背包测出这两点的坐标,据以推算出桩位坐标,若桩位偏差满足要求,则可下桩。 ⑥ 根据GPS天线高可推断桩船的其他高程。 (4)打桩船锚缆布设 根据施工区域的潮流情况,各承台沉桩期间,打桩船横流抛八字锚及前后穿心锚,根据承台的桩位特点,沉桩以横流、顺流相结合的方式沉桩。 吊桩时装桩方驳和打桩船长边轴线与水流方向保持45夹角,桩吊起后方驳立即调整为顺流状态,以减少船体迎水面,避免走锚。 (5)沉桩施工 1、吊立桩就位 打桩船移至运桩方驳前,用大小钩去挂在桩上事先配好的钢丝扣,钢桩预制涂防腐层前据施工要求焊制吊耳环。大小钩水平起吊钢桩离驳,移船就位,同时掂小钩起大钩,使桩竖直靠在龙口前,解掉小钩去挂稳桩配扣,使桩竖直进入龙口,扣牢下背板,桩顶带上替打,收紧锚缆,在测量定位的控制下,移船至桩位处于允许偏差的范围内,经校核桩位无误后,压锤沉桩,压锤后应仔细观测桩身变化,及时进行调整,确保下桩正位率 2、锤击沉桩 锤击时应确保桩锤、替打和桩处于同一直线,替打应保持平整,避免产生偏心锤击,锤击应连续,沉桩过程应加强观察,防止发生意外,桩尖进入持力层后,每下沉10cm记录一次锤击数和锤的落距,并严格按设计根据试桩确定的控制停锤标准。 3、沉桩施工操作技术要点: ○1打桩船打桩前要认真核对桩的规格型号,检查桩身的外观质量。 ②根据对地质资料的分析,沉桩施工时有可能遇到溜桩土层,桩基达到该土层时,应开低档减小锤击能量,避免产生溜桩。 ③钢管桩沉桩后,在沉桩区两端设置警示标志,夜间设置警示灯。 ④考虑到本工程所处海域潮流流速、风浪大,沉桩尽量选择流速、风浪较小的时候进行,原则上流速大于2m/s、风速大于6级、波高H>1.2m时停止沉桩。 ⑤为适应远离岸线开敞海域条件下沉桩,应安排专人收听气象预报,以便及时转移避风,事先对所有船舶的锚缆、锚机、锚重进行检查,必要时进行局部改造和增加备用数量。 ⑥开锤前应检查锤、替打与桩是否在同一轴线上,避免偏心锤击,造成桩顶变形。 ⑦桩自沉、压锤、开锤过程中不得移船校正桩位避免造成桩变形。 ⑧打桩时若发生抖动,应暂停锤击待桩身稳定后方能继续锤击。 ⑨沉桩过程中随时注意检查桩锤、替打和桩架龙口,发现问题及时处理。 ⑩严格执行沉桩停锤标准,沉桩施工中如出现贯入度反常、桩身突然下沉、过大倾斜、移位等现象,均应立即停止锤击,及时查明原因,采取有效措施。 ○11做好打桩记录。 (6)临时夹桩施工 为确保已施打完成的钢桩保持稳定,沉桩后及时对承台钢管桩进行夹桩加固处理,以抵抗风浪和便于桩头切割等后续工序施工。考虑到工期因素,夹桩和钻孔平台相结合,沉桩完成后即进行平台主梁搭设,主梁搭设完成后,用型钢将抱箍两两相连,兼作测量标高和桩头切割等作业平台。 (7)沉桩质量标准: 本工程沉桩停锤标准以标高控制为主,有关沉桩控制标准待通过试桩结果再行确定,施工过程中遇到异常情况及时同设计进行沟通。 钢管桩沉桩实测项目 项次 项 目 规定值或允许偏差 检验方法和频率 1 桩尖高程(mm)或最后贯入度(mm/击) 符合《规范》要求 查沉桩记录 2 设计标高处桩顶平面位置(mm) 直桩250mm,斜桩300mm 用GPS定位 3 倾斜度(斜桩) <1% 吊线用钢尺量或用斜仪检查,抽查10%,且不小于10根 (8)沉桩施工船机配备 沉桩施工船机配备表 序号 船机设备名称 需用数量(艘) 用途 1 打桩船 1 打钢管桩 2 2000t方驳 1 钢管桩运输 3 多功能驳船 1 钢管桩夹桩加固 4 2944kw拖轮 1 拖运打桩船 5 1764kw拖轮 1 拖运方驳、多功能驳 6 764kw起锚艇 1 船舶起锚、下锚 7 交通船 2 运送工作人员 (9)沉桩施工效率分析 本工程共需沉工程桩36根,9根群桩为一组,共4组,根据类似工程的打桩经验,每个有效作业日可以沉桩?根,则需?个有效工作日才能完成。综合考虑气象、海洋环境、地质条件等外界因素对工程施工的影响,完成全部桩基所需施工工期为?天。 3、钻孔平台搭设 施工平台采用钢抱箍支撑系统,抱箍两侧加焊牛腿,在中间直桩和8个工程斜桩各安装一个1米高的钢抱箍,拧紧螺栓后由抱箍和钢桩产生的摩擦力转化为对上部结构的支撑力。平台顶面高程的确定依据《海港平面设计规范》规定E=H+h+η+Δ=4.8米(H为设计高水位,本设计为1.016,h为平台上部结构高度,暂取0.2米,Δ为波峰以上至平台上部结构底面的富裕高度,暂取1m,η为波峰面高度,本设计暂取2.589m)主梁是由双拼[40a构成,成扇形布置,直接搁置在钢抱箍的牛腿顶上,并在斜桩上设置三角支腿加强对主梁的支撑。三角支腿是在距离斜抱箍下缘0.8m的位置架设另一个小抱箍, 型钢一端焊接在抱箍顶面板上,另一端和主梁焊接,和主梁焊接时需加10mm厚钢垫板,三角支腿也采用双拼[40a。 (1)抱箍及主梁施工 钢抱箍在加工厂完成后运到现场。为了增加摩擦力,提前用801胶将橡胶板粘在抱箍上。施工时先在桩上放出抱箍顶标高线,方驳吊机吊起抱箍套进钢桩,基本到标高后用倒链将抱箍挂在桩顶,吊车摘钩,然后用倒链进行微调,抱箍到达预定标高后将抱箍拧紧锁死,9个大抱箍都上齐以后,开始吊装主梁。 (2)次梁施工 主梁安装完毕后,在其上测量放样定出次梁位置,相邻两片梁之间中心距离为0.8m,次梁采用[40a型钢。次梁架设时对称进行施工,和主梁进行焊接固定。 (3)铺设木方 次梁架设完成后,进行铺方施工,木方用10#铁丝两端固定在次梁上,钻机移动到相应桩位时,临时拆除该处木方,钻孔完成后及时补齐。 (4)平台标高调整 根据设计相关要求,首先进行灌注桩施工,待桩基检测完成后进行承台施工。要求平台标高和桩顶标高平齐为+4.0m,试桩检测时要求平台标高约为?m,而承台底标高为-0.5m。因此施工平台设计首先考虑承台底面高程,然后根据相应标高用液压千斤顶对平台进行升降操作。 平台标高调整采用9台液压千斤顶进行升降操作。千斤顶布置在封口的钢圆筒上,通过扁担梁和抱箍相连,调整至相应标高后紧固抱箍: ①用5mm钢板对所有钢管桩进行封口,封口后根据实际情况架设两根[40a型钢,作为千斤顶的支撑系统。 ②将位于最大行程的千斤顶架设在型钢上,并在千斤顶上铺设2.5m长双拼I36a型钢,型钢间距5cm。 ③将带有挡板的HPB400型材穿过双拼I36a型钢中心。 ④调整HPB400型材至适当位置,下端和抱箍焊接固定。 ⑤松开所有抱箍螺栓,千斤顶回油,缓慢进行下放操作,放至标高后,紧固抱箍螺栓。 4、灌注桩施工 4.1钻机选择 根据本工程的具体情况,对试桩(直桩)采用冲击钻机冲孔,投粘土造浆,正循环清孔工艺成孔。孔冲至设计桩底标高,清至泥浆比重等各种参数满足施工规范后,下钢筋笼及浇注水下混凝土。 (直桩)钻机性能参数表 序 号 项目名称 单 位 备 注 1 钻机型号 JK-8 2 最大钻孔直径 m 2.0 3 最大钻孔深度 m 70 4 主机功率 kW 55 5 最大提升能力 kN 160 6 绞车提升能力 kN 80 7 主机重量 T 10 8 钻头重量 T 6 Φ1.6m钻头 9 钻机尺寸 长×宽×高 7.6X2.2X8.5(施工状态) 对斜桩采用选用ZJD-2800反循环钻机,该类钻机具备以下优点: ①全液压无级变速,减少钻杆和钻具冲击损伤; ②钻压可依据工况调整并自动钻进,确保钻孔垂直度和孔径精度; ③可自动加压钻进,用于钻斜孔; ④可倾斜动力头,实行快速拆装钻杆; ⑤悬挂式动力头和可倾斜机架,可快速提放钻具及钻杆。 (斜桩)全液压钻机性能参数表 序 号 项目名称 单 位 备 注 1 钻机型号 ZJD2800 2 最大钻孔直径 m 2.8 3 最大钻孔深度 m 150 4 主机功率 kW 165 5 最大提升能力 T 11O 6 机架导向架倾斜 度 25 7 动力头倾斜 度 45 8 动力头转速及扭矩 转/分 0-8 吨.米 18 转/分 0-28 吨.米 6 9 整机尺寸 米 4.0X3.81X7.00 10 单机重量 吨 28 4.2灌注桩成孔施工 (1)冲击钻(直桩)成孔 1.1钻机就位:在钢桩顶找出钢桩中心点,做到钻机塔架头部滑轮、钢丝绳和桩位三点在一条直线上, 钻机机身必须牢固, 保证施工过程中不位移、不倾斜。 1.2.开孔造浆:调整钻头中心和钢桩中心点重合后方可开始施工,加入粘土、水进行造浆。 1.3.冲击成孔:造浆完毕后,可进行正式钻进。钻机用绞车、钢丝绳提放锤头冲击成孔,冲孔时应注意落锤高度,正常以1-1.5m为宜,开始冲程较小,随后逐步加大冲程。由于本次施工难度大,质量要求高,为确保钻进顺利进行,应根据地层情况随时调节泥浆性能,遇有探头石时应特别注意,以免造成偏孔,若有偏差应及时调整。 1.4.沉渣处理、换浆:在钻进至设计深度后,采用泥浆循环泵或捞渣筒来进行排渣处理,同时进行换浆,使泥浆比重达到1.1~1.2左右。 (2)液压钻(斜桩)成孔 当钻机就位后调节钻机底座和钻架液压杆,使钻杆和机架的斜度与钢管桩斜度相同,对中后即可开钻。 钻进时采用清水气举反循环钻进,配用滚刀牙轮钻头和Φ320mm法兰式钻杆,法兰连接处采用O型密封圈密封,在钻杆中间加上扶正器,每根桩总共加3个扶正器,防止钻孔倾斜面下垂而影响钻进效率,保证钻孔斜度与钢管桩外孔径斜度一致。在土中钻进时应采用快速低压钻进,在砂、卵石夹层中钻进时钻压应稍增加,关键要加送风量,使颗粒较大的砂卵石悬浮起来。在岩层中钻进时,必须加大钻压,减低钻速。 钻杆两侧配有送风管,空气压缩机的压缩空气通过安装在钻杆上的送风管,送至钻杆底部,高压气与泥浆混合,在干钻杆底口形成一种密度小于泥浆的浆气混合物,浆气混合物因其比重小而上升,在钻杆底端形成负压,下面的泥浆在负压的作用下上升,并在气压动量的联合作用下不断补浆,从而形成流动,因为钻杆内的面积大大下于钻杆外壁与桩壁间的环状断面积,形成了流速、流量极大的反循环,携带沉渣从钻杆内反出,排出桩外。 钻孔时,可根据钻机的抖动情况及循环水的颜色来判定土层情况,比如:钻进过程中钻机平稳,循环水位黄褐色的泥浆水,可判定钻头仍在土层中;当钻机出现轻微的抖动,循环水带有灰绿色,泥浆变稀,则说明钻头已进入强风化花岗岩层岩芯呈砂砾状,手捏易散;钻机抖动较大,循环水为青灰色、灰白色或灰黄色,岩芯呈块状、柱状则钻头肯定已进入中风化花岗岩层。 为确保主动钻杆与被动钻杆始终处于一轴线,应不断调整导向器的位置,具体操作时主要是操纵副卷扬机,调整导向钢丝绳的松紧度。 (3)清孔 成孔达到设计深度后,先进行检测,满足要求后方进行清孔。采用二次清孔,清孔采用气举反循环工艺清孔。现场准备空压机,一根管道连接空压机送至孔底,通过空压机使孔底沉渣上翻,再注清水使沉渣溢出。清孔时以一清为主,二清为辅,尽量确保一清达到效果,如一清沉渣仍大于设计要求,则进行二次清孔,清孔后孔底沉渣严禁大于3cm。 斜桩清孔,要将导管进行处理,制作一个导向包,保证导管清孔和灌注混凝土时导管居中,同时防止刮到钢筋笼。 为方便导管的安放,底节导管长度采用3.8m,其余均采用2.65m长的标准节,导管外径为Φ250mm(壁厚8mm),导管接头为粗螺纹连接,斜孔中需加设导管导向器,导管导向器加工成一锥鼓形,导向器采用δ=3mm薄铁皮加工,固定在导管上。导管导向包根据安装位置不同,其外径宜比钢筋笼小10cm左右,60m左右的钻孔最底端导向器距离导管底口12m处布置即可,往上每隔20m加设另一个导管导向器,导管导向器外径比钢管桩内径小10cm左右,导向器表面必须平滑无毛刺,以免卡住钢筋笼。 4.3钢筋笼制作及安装 钢筋笼的制作场地设置在岸边,由于桩基的钢筋笼长度不大,因此在陆地加工时,拼装成完整的钢筋笼,钢筋笼制作完成后运输船运至现场,由浮吊安装钢筋笼。 ①钢筋笼的加工和制作必须满足规范和设计要求,箍筋与主筋之间必须点焊牢固;钢筋笼主筋连接采用直螺纹套筒连接。 ②选择采用由专业保护层生产厂家制作的混凝土保护层垫块,混凝土垫块每间隔2M呈梅花形布置。垫块强度和密实性不低于钻孔桩砼强度。该保护层垫块生产工艺先进,外形美观,强度高。 ③下放钢筋笼时使用单股双道钢丝绳,当钢筋笼安装完毕后,将固定在钻机顶端的钢丝绳解开,卷扬机把孔内钢丝绳拉到孔上。 ④斜桩钢筋笼制作时,应设置上下导向坡,下口内收,上口外放。同时将加强箍外置防止下导管时卡到钢筋笼。 ⑤由于钢筋笼为半笼,采用上部定位比较困难,为防止钢筋笼在浇注混凝土时上浮,在钢筋笼底Φ20的加强筋上焊上Φ14的钢筋网,靠砼的重力将钢筋笼压紧。 4.4砼浇筑 ①砼采用施工能力150m³/h搅拌船自拌,并报请监理及业主审批;砼严格按照监理审批的配合比进行配料。 ②砼浇筑用的导管在使用之前,按照实际使用节数和长度进行试拼,并进行压水试验,试验压力不应小于工作压力的1.5倍。 ③首灌料必须待料斗灌满砼后再打开塞子,靠砼的自重和向下的冲力将孔内的泥浆翻出,避免导管堵塞。 ④做好砼浇筑记录。 ⑤钢筋笼下放时,在笼顶系一根细绳,栓至孔顶,浇筑砼时如细绳有松跨现象,需放慢砼浇筑速度,并减小导管在砼中的埋深,根据设计要求必须始终保证导管口埋入混凝土1.0m以上,以使混凝土浇筑密实。 ⑥随时注意测量砼的浇筑标高,防止导管埋管或将导管提出砼面的事故发生; ⑦按规定要求,桩芯顶部混凝土2.0m高度混凝土应采用振动棒进行振捣密实,每根桩至少留置2组标准试验块。 ⑧首批灌注砼的数量: 混凝土浇筑时首批砼用量须由桩长计算定,根据V≥πD2(H+ h+0.5 t)/4+ πd 2(0.5L-H- h )/4计算确定。 式中:V:首批砼所需数量(m3) D:孔直径(m),取1.6m; d:导管内径(m),取0.25m; L:钻孔深度(m),取37.53m; H:导管初次埋置深度: H=1.0m h:导管底端至钻孔底间隙,取h=0.4m t:灌注前孔底沉渣厚度(m),取0.03m; 计算得V=37.74 m3 ⑨砼浇筑前复查孔深及沉渣厚度,砼浇筑一次完成 ⑩对成孔后的护筒桩尖标高进行校核,以准确计算钢筋笼加工长度及砼浇注面的控制标高。 4.5质量检验标准 钻孔质量标准 序号 项 目 允许偏差 检验数量 单元 测点 检 验 方 法 1 钢筋笼顶标高 ±50 mm 逐件检查 1 用钢尺或水准仪测量 2 孔纵轴线偏差 ≤40 mm 1 用经纬仪或拉线用钢尺测量两方向,取大值 3 孔深 满足设计要求 1 用测绳测量 4 孔径 满足设计要求 1 用钢尺测量 5 嵌岩深度 满足设计要求 1 用测绳测量 6 沉渣厚度 ≤50 mm 1 用测绳测量 7 倾度 ≤1% 抽查10%且不少于3根 1 吊线测量 钢筋笼制作质量标准 序号 项 目 允许偏差 序号 项 目 允许偏差 1 主筋间距 ±10mm 5 搭接双面焊长度 ≥5d 2 箍筋间距或螺旋间距 ±20mm 6 搭接单面焊长度 ≥10d 3 钢筋笼径 ±10mm 7 焊缝宽度 ≥0.8d 4 钢筋笼长度 +100mm 8 焊缝厚度 ≥0.3d 六、承台施工 6.1施工流程 施工工艺流程见图: 3.2 钢吊箱制作与安装 3.2.1钢吊箱制作 钢吊箱结构由侧壁、钢底板和桁架梁三个部分组成,承台钢吊箱侧壁分8个单片拼装而成,每个单片均为整体平面(无拼缝),钢吊箱高度5.3(承台高度)m。 钢吊箱侧壁主要采用2[28a槽钢、[28a槽钢、[10a槽钢与8mm厚钢板以及12mm加强肋板、等组成,具体结构见钢吊箱壁体展开平面图(3-1): 3-1 钢吊箱壁体平面展开图 3-2 挑梁连接布置图 钢吊箱支撑结构采用两层挑梁,上挑梁与侧壁连接,下挑梁放置于钢管桩桩顶,具体结构见钢吊箱挑梁连接布置图(3-2): 钢吊箱底板主要由框架梁“工25a”、主梁工25a、次梁“角铁75”组成,承台钢吊箱底板上预留钢管桩孔洞,钢吊箱底板与桩拼接处采用夹设橡胶条作为止水措施,具体结构见钢吊箱底板详图(3-3)。 3-3钢吊箱底板详图 钢吊箱制作委托专业钢结构加工单位加工制作。先按单片在台架上制作完成,在基地内拼装成型。按图纸要求下料,加工精度满足设计要求,拼装缝平整度误差控制小于3mm。侧壁各单片、侧壁与钢底板均采用螺栓连接,桁架梁牛腿与侧壁采用焊接。采用定制橡胶条拼缝止水,确保结构不漏水、不渗水。根据实测桩位,各边适当放大15~25cm进行钢底板桩位割孔。 钢吊箱制作时,为增加钢吊箱的周转次数,套箱外侧与海水接触面均采取防锈防腐处理,钢吊箱内侧模板涂脱模剂,保护钢板防腐。 钢吊箱出运前,套箱上标明安装方位。钢吊箱吊装采用八点吊(吊点设置在钢吊箱壁体上)。吊装所用钢丝绳规格、角度、吊高等均要满足安全、强度要求。钢吊箱在曹妃甸某码头组装完毕后,利用方驳上运抵施工现场,采用200t起重船整体吊装。 3.2.2钢吊箱安装 (1)桩顶处理 沉桩完成后,用GPS测出设计桩顶标高,而后割除桩顶至设计标高,使桩顶形成一个水平面,以利于钢吊箱的安装定位。截桩后测定桩顶偏位,以供钢底板割孔。 (2) 钢吊箱测量、安装定位 钢吊箱底板开孔的测量控制:采用GPS的RTK模式实测桩基的竣工偏位及桩顶标高,经监理复核认可后,交下一道工序进行钢吊箱模板的底板开孔。 钢吊箱安装的测量控制:以钢吊箱钢梁主梁边线为控制,在桩顶上放出钢吊箱安装定位的标记,并在桩顶上焊接导向板,以使安装钢吊箱时顺着导向板方便就位。 钢吊箱采用整体吊装,起重船高潮位进位,吊箱低潮位安装就位,并及时完成连接加固工作,与钢桩形成整体刚性连接。吊装钢吊箱时承台钢吊箱采用八点吊。起重船进位前,先在承台另一侧进位一艘多功能驳,船上配备发电机及配合安装所用的机具、材料等;起重船吊运钢吊箱至机位,在高平潮进位、抛锚;然后起吊钢吊箱徐徐转向至承台桩位上方,调整安装方位,带紧二根缆风绳,起重工指挥就位下放钢吊箱;为了更精确就位,采用边安装、边测量调整,逐步焊接导向板及限位板的办法。若钢吊箱中心偏位及其倾斜度不符合规范及设计要求时,应及时予以调整,最终满足要求。 3.3 封底混凝土施工 3.3.1 承台封底钢筋混凝土施工 封底混凝土设计为C30混凝土,厚度为80cm,封底混凝土内钢筋根据施工现场情况确定,一次浇筑完成。由于承台混凝土在设计低潮位以下,施工时应乘低潮位进行施工,浇筑过程中保证浇筑速度大于潮水上涨速度,并保持混凝土在水位以上进行振捣,底层混凝土初凝前不宜受水淹没。 按照设计要求,承台结构混凝土(高度4.5m不考虑封底混凝土)需要一次浇筑完成,需要增加封底混凝土与桩基的握裹力措施:封底砼中间高度设置剪力键,采取在每根钢管桩四周焊接4根Ⅰ16工字钢,每根工字钢长3m,下部焊接3块18 mm厚的钢板作为支撑牛腿,每块焊接板均采用双面直角焊。通过工字钢下的焊接钢板承受上部现浇混凝土、侧模板及封底的自重,封底中配筋用于承受荷载引起的弯矩。封底混凝土配筋自行根据实际情况确定。 3.3.2 拉杆、挑梁拆除 待封底混凝土达到设计强度80%后,割除拉压杆、拆除桁架梁。 3.4风机基础锚栓安装 3.4.1基础螺栓预组装 将基础螺栓按照正式图纸所示,将六角螺母和锥形螺母按照正确的位置和尺寸进行预组装。组装时务必保护好热缩套管。 3.4.2浇筑模板预组装 严格按照装配图纸组装浇筑模板,组装时注意各套模板组件中的钢印符号或标志,按顺序配套组装。在组装完毕后要测量其圆周度,并按照图纸确定对应吊点的螺栓孔,画上明显记号。 3.4.3锚固环预组装 锚固环的组装尽量选择在硬化过且相对较平整的地面上进行,本工程临时码头后方场地已经做好硬化处理,可直接用作组装场地。组装时将锚固环按照首尾相接的顺序,大致平放在支撑物上(支撑物可为方木等,高度应在30-40cm以上,以保证能在下方布置千斤顶)。 使用连接板将锚固环首尾连接并固定。将组装好的锚固环用千斤顶顶起。千斤顶的布置位置为锚固环连接处。千斤顶与锚固环的接触面应避开螺栓螺母的安装区域,同时千斤顶与地面之间应布置垫板,防止沉降。最后使用水平仪将锚固环调平。在锚固环调平后,在四个对角螺栓孔处(与浇注模板起吊位置对应)做好记号。 3.4.4浇筑模板定位 在锚固环做好记号的位置安装四组(八根)地脚螺栓,在保证能够紧固螺栓的前提下,锚固环上下表面的六角螺母尽量往螺栓端头布置,为后续安装吊具螺杆留出富余调节量。 将浇筑模板水平吊起,同时系扣导向绳。浇筑模板吊至锚固环地脚螺栓上方后,通过导向绳将标有的记号的螺栓孔的相临孔对应安装好的四组地脚螺栓,然后落下模板使螺栓穿入螺孔,并在模板上方安装锥形螺母,此时不需要完全紧固,只保证螺母完全旋入。 3.4.5安装起吊块 在标有记号的螺孔位置,插入螺杆,并将四只起吊块安装到四组螺栓上,接着完全紧固锥形螺母。此时螺栓只固定上端,下端应能正好对准对应的螺栓孔。最后将吊带或者钢索移至起吊块上,使得吊点始终在吊块上,防止浇筑模板受力越来越大造成损伤变形。 3.4.6安装地脚螺栓 使用吊车将浇筑模板提起。提升高度以保证吊钩完全受力,但浇筑模板不触碰四个未完全旋紧的锥形螺母为准,并使用导向绳进行牵引固定(使用导向绳的目的是减少定位螺杆的损伤,浇筑模板受力会越来越重,发生偏移损伤螺杆。此时提起浇筑模板的目的是防止模板受力越来越重,避免四组定位螺杆受轴向应力变形)。 将剩余地脚螺栓上端全部插入浇筑模板,但只保证浇筑模板上端锥形螺母旋入,不需完全旋紧(目的是保证螺杆有足够的余量对准锚固环螺孔,一般情况下可保证螺杆下端插入螺孔)。 剩余螺杆全部安装完成后,调节四组定位螺杆的下端螺母与其他螺母一致,将浇筑模板连同螺杆缓缓放下直至完全贴合到锚固环,紧固所有螺母。 3.4.7锚栓笼安装 锚栓笼组装完成后通过方驳运至施工机位处,利用方驳吊机组吊装。锚栓笼找正和固定措施如下: ① 在侧模顶部每90度的位置上焊接一拉环,用拉绳将上锚板与拉环连接在一起,调整四个方向的法兰螺栓,使上下锚板垂直对齐,用经纬仪测量垂直度,共测量4个点,每90度一个点,使上下锚板中心对齐,允许偏差5mm。 ② 测量垂直度后再调节上下锚板的水平度,测量尼龙螺母处上平面上内外8个点的水平度,通过调节尼龙螺母和临时钢螺母使上锚板上平面达到设计标高,保证浇筑前上锚板8个点的水平度不大于1.5mm。找正后用酒精喷灯将热缩管分别封堵在上下两端的螺栓和PVC套管上。 ③ 整体找正后用4根钢筋将锚板的上锚板与预埋板焊接,加强锚栓组合件的整体刚度。并在4根钢筋交叉处焊接牢固。 ④混凝土浇筑前要对上锚板的水平度进行复测,水平度检验合格后方能继续浇筑。 3.4.8混凝土浇筑时注意事项 ① 混凝土浇筑过程中应注意保护锚栓笼,用塑料布将上锚板及锚栓上部全部包好,避免浇筑时上锚板和锚栓受到污染或损坏。 ② 混凝土振捣时会对上锚板水平度有所影响,混凝土下料时不能直接冲击锚栓组合件,在组合件的两侧下料。振捣棒不能对着锚栓组合件进行振捣应用导流的方式。对于上锚板的水平面在混凝土浇筑过程中应随时监控调整,混凝土浇筑完成上锚板水平度应保持不大于2mm。 3.5承台钢筋混凝土施工 3.5.1钢筋的制作及绑扎 3.5.1.1钢筋的加工 (1)钢筋的表面应洁净、无损伤,使用前应将表面的油渍、漆皮、鳞锈等清除干净,带有颗粒状或片状老锈的钢筋不得使用。 (2)钢筋应平直、无局部弯折。钢筋材料采用HPB300和HRB400,钢筋使用前按《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002(2011版)的相关规定进行检验。 (3)钢筋的形状、尺寸应按照设计的规定加工。加工后的钢筋,其表面不应有消弱钢筋截面的痕迹,钢筋的下料长度可根据实际情况进行调整。 (4)钢筋的弯制和端部的弯曲应符合设计图纸要求。 3.5.1.2钢筋安装 (1)钢筋的规格、直径、根数、间距等应符合设计的规定。 (2)对多层多排钢筋,宜根据安装的需要在其间隔处按照设计图纸的要求设立一定数量的架立钢筋,架立筋应均匀布置。 (3)当钢筋过密影响到混凝土浇筑质量时,应及时与设计人员协商解决。 3.5.1.3钢筋的搭接 (1)按照设计要求,钢筋应按100%的绑扎率进行绑扎。 (2)直径大于22的钢筋采用机械连接,连接点拉拔要求满足规范要求,且经试验验证。受力钢筋机械接头应相互错开,在任一接头中心至35d的区段内,受拉钢筋接头面积百分率不得大于50%。机械接头应达到Ⅱ级以上标准。直径≤22mm的钢筋采用搭接连接,钢筋的搭接长度按施工规范的要求执行。 (3)受力钢筋搭接接头应相互错开,在任一接头中心至1.3倍搭接长度(搭接长度为35d)的区段内,受拉钢筋接头面积百分率不得大于25%,受压钢筋接头面积百分率不得大于50%. (4)钢筋搭接焊接时,焊接长度需满足有关规范的要求,并单面焊不小于10d,双面焊不小于5d,钢筋焊接位置应错开摆放。 (5)钢筋的摆放应避开锚栓。 3.5.1.4保护层控制 (1)承台主筋的混凝土净保护层厚度为:基础底面、侧面、上表面过渡段外侧100mm;基础内部连接件周围、预埋型钢短柱周围及防滑坎为50mm。为确保钢筋的保护层厚度满足设计要求,底面和侧面的外侧钢筋表面应设置混凝土垫块,保护层厚度应严格按照图纸执行,保护层不得有绑扎钢筋的铁丝伸入,保护层厚度的误差应在0~+5mm之内。 (2)为保证保护层内混凝土的匀质性,侧面主筋至模板之间应单独布料,同时浇筑承台混凝土时应加强振捣控制,确保浇筑质量,尤其是底层主筋范围内、侧面保护层范围内混凝土更要密实。 3.5.2承台混凝土的浇筑 3.5.2.1混凝土浇注 (1) 混凝土浇注准备 a.仔细检查模板、支架、钢筋、预埋件的紧固程度和保护层垫块的位置、数量等,并指定专人作重复性检查,以提高钢筋的混凝土保护层厚度尺寸的质量保证率。 b.检查相关机械、电气设备的完好性,并做好备用方案,防止机械、电气事故造成浇筑中断。 c.检查泵管、支架的固定情况,指定专人巡视检查。 d.制定浇筑工艺,明确结构分段分块的间隔浇筑顺序(尽量减少后浇带或连接缝)和钢筋的混凝土保护层厚度的控制措施; e.承台混凝土采用泵送进行浇筑施工。 (2)浇注混凝土规定及质量要求 a.在炎热气候下,混凝土的温度不宜超过30℃;避免新浇混凝土受阳光直射,尽可能安排在傍晚浇筑而避开炎热的白天。 b.切割钢护筒时注意保护护筒内壁上焊接伸入承台的钢筋。 c.为保护层内混凝土的均匀性,侧面主筋至模板之间应单独布料,同时浇注承台混凝土时应加强振捣控制,确保浇注质量,尤其是底层主筋范围内、侧面保护层范围内混凝土更要密实。 d.混凝土浇筑采用泵车进行浇注,浇筑混凝土要连续进行。当因故间歇时,其间歇时间应小于前层混凝土的初凝时间。当允许间歇时间已超过时,按浇筑中断处理,同时应留置施工缝,施工缝处预埋钢筋或型钢。 e.在浇筑混凝土过程中或浇筑完成时,如混凝土表面泌水较多,须在不扰动已浇筑混凝土的条件下,采取措施将水排除。继续浇筑混凝土时,要查明原因,采取措施,减少泌水。 f.浇筑混凝土期间,设专人检查支架、模板、钢筋和预埋件等稳固情况,当发现有松动、变形、移位时,应及时处理。 g.施工过程中注意保护不锈钢定位筋上的尼龙1010管,确保尼龙管不破损。 h.混凝土振捣采用插入式振动棒进行,振捣棒要快插慢拔,振捣棒要插入下层混凝土5cm~10cm,移动间距不超过其作用半径的1.5倍,与模板保持间距5~10cm。对每一振动部位,必须振动到混凝土密实为止,密实的标志是砼停止下沉、不再冒气泡、表面呈现平坦、泛浆;同时应避免振动棒碰撞模板、钢筋及其他预埋件。施工中严格把关,避免漏振、欠振、过振,确保墩身混凝土内实外美。 (3)混凝土原材料控制 通过绝热温升试验和试拌成功混凝土配合比有效控制混凝土温度,绝热温升控制在35。C以内。 为减少单位水泥用量,降低水化热,延长混凝土初凝时间,承台混凝土原材料必须作好原材挑选和原材的预控技术措施: 水泥:水泥水化热是承台混凝土的主要温度因素,因此,应选用水化热低和凝结时间长的水泥,本次大体积承台混凝土封底混凝土强度为C30,上部为C45高性能海工砼,抗冻等级F300,故选用低热硅酸盐42.5#水泥。水泥为散装水泥,要求散装水泥温度不可过高,新进场水泥温度过高时,严禁使用,根据拌合站实际情况,交替使用水泥灌存水泥。 粗骨料:选用配置混凝土强度高、抗裂性好的碎石,考虑到选用大粒径石子可节约水泥用量(在相同抗压强度和坍落度的情况下),进而可以降低水泥水化热,承台混凝土碎石可以选用5~31.5mm的连续级配碎石。 另外,骨料要求洁净无杂质,特别要求是含泥量,含泥量过大会影响混凝土的强度,还会增加混凝土的收缩,因此,在施工中应严格控制,要求砂中含泥量小于2%,石子中含泥量小于1%。石子、砂子堆场必须有遮阳措施,尽量减小原材的温度,以控制混凝土的搅拌温度。 外加剂:采用外加剂以减少水泥用量,从而为降低承台混凝土的温升开创条件。为方便混凝土布料施工和控制水泥水化热,拟采用缓凝减水剂外加剂,目的是延缓水泥水化热的放热速度,推迟温度峰值的时间,并减小放热总量和温度峰值,从而减小和避免混凝土因温差而引起的温度应力裂缝;承台施工时,根据气温变化,适当调整缓凝外加剂掺量,充分发挥其延缓初凝的效果,以方便混凝土浇捣施工,不致形成施工冷接缝。另外,选择缓凝减水剂必须与水泥品种相匹配,缓凝减水剂的掺量可以模仿当时施工气温状况,根据混凝土强度、坍落度以及混凝土初凝时间等要求进行混凝土试验试配确定。 外掺剂:考虑主要以增强内部密实度、控制水泥水化热、降低温度和温差为主,在承台混凝土的级配中要尽量减少水泥用量,除了选择骨料和缓凝减水剂等能减少水泥用量之外,在保证混凝土抗压强度和坍落度的同时,可以掺加适量的粉煤灰来降低水泥用量和水化热。 水:夏季施工时,为充分降低水温,蓄水池采取遮阴措施,适时测量水温。 3.5.2.2混凝土浇注过程控制 1、承台上部混凝土采用C45高性能施工砼,由于承台结构尺寸较大,在夏季施工时砼浇筑应在一天中气温较低时进行,同时应对拌制砼使用的原材料进行覆盖,避免阳光暴晒;控制分层浇筑的砼厚度在30cm以内。 2、混凝土施工时,应进行搅拌测温并记录,混凝土搅拌测温记录包括大气温度、原材料温度、出罐温度、入模温度等。 3.5.3承台混凝土的养护 3.5.3.1 冷却水管布置方案 水管的布置型式需要综合考虑实际施工过程中的多种因素来确定。在确定冷却水管布置型式前,必须提前对该类型水管冷却效果进行严格仿真计算分析,根据仿真计算结果得出合理的冷却水管布置方案。 ⑴承台冷却水管布置方案 根据《大体积混凝土温度应力及防裂技术措施》第五章采取降温措施后的温度场和温度应力仿真分析结果,冷却水管的平面布置形式如图3-1所示,立面布置形式如图3-2所示(单位:mm)。 冷却水管材料采用DN32导热性能良好的PE-RT聚乙烯地采暖专用管。冷却水管平面布置间距为0.9 m,立面布置间距为1m共4层,按平面螺旋线形式布设,每层冷却水管长度为165-175m,水管之间采用热熔焊接连接,且每层为一组各设置进水口和出水口,各自组成一个独立的冷却水管循环系统,进水口均布置在承台中间,出水口均布置在承台外围。 3.5.3.2通水要求 ⑴冷却用水采用常温海水作为冷却水。 ⑵冷却水管布设后进行通水试验,防水管道漏水、阻水。 ⑶保证冷却水管口有足够的压力,流量宜控制在2.5m3/h左右,该范围内的流量可使得冷却水管内部形成紊流,从而带走更多的热量。 ⑷在混凝土终凝后4h左右用水泵抽水进行循环水冷却,混凝土降温速率控制降温速度不宜大于2℃/d。混凝土降温速率如超过2℃/d,则应暂时停止通水。 ⑸通水时间约为3~10天,具体通水时间需根据混凝土内部温度变化情况来确定。 ⑹严格控制进水温度,在保证冷却水管进水温度与混凝土内部最高温之差不超过25℃条件下,尽量使进口水温最低。 ⑺通水完成后,可采用同标号水泥浆封堵冷却水管。 ⑻承台混凝土采用淡水养护,在套箱内承台顶面设置4 m3蓄水箱用于储存淡水,承台套箱模板未拆除时采用蓄水养护,拆除后采用覆盖土工布潮湿养护,养护天数不少于14d。 3.5.4、硅烷浸渍 (1)钢吊箱拆除后对承台表面混凝土进行清理,清除表面浮皮、油污等杂物,修补好破损部位,不得存在空鼓、疏松现象,喷涂硅烷防护剂的修补混凝土不少于16d,施工可采用辊涂、密封喷枪等方式。施工工具可采用密封喷枪、滚筒和刷子。如使用刷子或滚筒施工,应当重复涂抹,直到表面润湿。大面积施工建议使用低压喷涂方式,这样可以减少材料的损耗。如采用连续循环的泵送系统,应注意喷枪的压力不能超60~70kpa, 并防止水进入设备的任何部位。 (2)对于垂直面,应采用连续喷涂技术、自最低处向上进行,达到饱和浸渍,经处理区域应至少有5秒钟的“光面”效果;对于水平面或接近水平的表面,应采用连续喷涂技术达到饱和浸渍,使表面饱和浸渍,经处理区域应至少有5秒钟的“光面”效果;对底面喷涂,应采用连续喷涂技术喷涂,经处理区域应至少有5秒钟的“光面”效果。 (3)潮差区应在落潮过程中潮位低于海平面时,拆除模板时开始喷涂硅烷。喷涂硅烷应在下一次高潮之前,掌握好潮讯期,尽量提供混凝土表层表干时间,同时又要保证硅烷浸渍后能够固化的时间,防止硅烷还未能反应固化就被潮水冲走。如允许采用喷灯、烤灯等烘干方式,可采用该方式加速混凝土干燥及硅烷固化过程。 (4)使用量:最小喷涂率应由试验确定,每遍至少300ml/m2,应在二遍以上,第一遍至少喷涂两层以上。喷涂层数应由预喷涂试验确定,建议喷涂三层以上,第二层应在第一层喷涂后表层未干前,第三层喷涂应与前一层喷涂间隔不少于6小时。潮差区施工每层应在每次最低潮位时施工。 (5)养护期:大气区施工后24h内不湿水自然风干,3天完全固化即可产生最佳的防水防腐护效果,7天后可钻芯取样。如有潮差区部位施工,潮差区取样时间应该在14天以后。 4.主要工程设备使用计划 主要设备使用表 序号 机械名称 型号规格 数量 来源 1 电焊机 8台 自备 2 钢筋切断机 GQ-40 2台 自备 3 钢筋弯曲机 2台 自备 4 钢筋套丝机 2台 自备 5 履带吊 QUY70 1台 自备 6 汽车吊 25t 1辆 自备 7 砼拌和船 150m³/h 2条 自备 8 自航驳 2000t 1条 自备 9 起重船 200t 1条 自备 10 空压机 3L-10/8 4台 自备 11 发电机 300KW 2台 自备 12 GPS S750 2台 自备 13 经纬仪 T2 2台 自备 14 水准仪 NA28 2台 自备 15 插入式振捣棒 Φ70 6个 自备 (2)其他施工设备、用料使用计划 序号 材质 规格 单位 数量 1 钢丝绳 φ=24 m 100 2 绒绳 φ12 m 200 3 卡环 16t 个 8 4 卡环 5t 个 8 5 卡环 2t 个 12 6 振捣棒 φ40 个 4 7 总电闸箱 个 8 8 分配电闸箱 个 8 9 探照灯 个 4 10 碘钨灯 个 8 七、牺牲阳极和J形管安放 1、总体施工安排 本工程总体施工顺序根据避让承台上部结构施工等影响水下焊接的工序为原则,灵活确定施工顺序和施工部位。施工中注意避让主体工程施工的船舶,避免交叉作业,不影响承台主体施工。拟投入两组潜水员进行水下施工,施工时间全部为白天,每天施工8-10小时。 牺牲阳极安装 2、牺牲阳极施工流程 2.1施工前准备 牺牲阳极块进场后,将牺牲阳极块堆放在项目部场地适当位置进行存放。潜水设备和焊接设备全部放置在工作船上,连接调试相关设备,确保设备的正常安全运转。 在阳极到场后,进行外观、化学成分等项目检查,质量检查结果符合有关标准要求后,对阳极焊角的精度进行检查校正。检查校正的方法为:用水平尺将阳极的焊角进行贴核,检查两焊角的贴合间隙,间隙应不大于2毫米,超过2毫米必须进行校正。 对阳极焊角的精度进行检查校正在陆地上进行,只有检查校正合格的阳极才能在海上安装。 2.2钢桩清理 为保证焊接质量,对焊接点位置的海生物等用钢丝刷进行清除,焊接位置有防腐层用水下电焊烧除,直到露出光洁的钢桩表面。注意防腐清除的面积不要太大,刚好满足焊接要求为宜。 2.3阳极的下放定位 牺牲阳极码放在承台或作业船上,作业时,将牺牲阳极块吊放到小舢板上,用小舢板穿梭钢管桩之间进行阳极吊放。根据设计图纸要求,把事先计算好长度的阳极吊绳的一端固定钢桩顶部或围绕到钢桩上,另一端固定在阳极焊腿上,然后从作业船上放下去,使阳极到达预定位置。阳极下放安装时,要预先计算好下放绳的长度,确保阳极安装标高误差在允许范围内。 竖直阳极下放示意图 水平阳极下放示意图 2.4水下绑扎阳极 阳极下方完成后由潜水员水下绑扎阳极,调整阳极位置后用绳子绕阳极和钢桩捆绑,保证阳极上下焊脚紧贴钢桩。 阳极绑扎 (1)焊接设备调试 焊机选择大直流逆变,400A或500A为准;空载电压80V以下,焊接电压在35~40V之间。绝缘性能良好,正极接把线,负极接地线。把线上装有闸刀,地线连接牢固,焊条采用水下焊条。 (2)水下焊接 潜水员下水后,首先对绑扎的阳极进行检查,若不合格,应先进行调整,合格后才进行焊接。焊接通常自上而下进行,焊道与焊条应有一定的角度,平面向下15~20度,竖面倾斜25~35度,焊接电流调至在160~180A间。 在开始引弧或焊接中途引弧时,引弧点通常提前10mm左右,待电弧引燃后,立即向焊接方向的反方向移到焊接点;灭弧时,不要马上移开焊条,应在停焊位置稍停等灭后离开。 竖直阳极水下焊接 水平阳极水下焊接(钢桩阳面) (3)焊接后的检查 潜水员焊接结束,应对焊接结果进行检查,要求两个焊脚、四条焊缝,焊缝饱满,连续平整,无虚焊,焊接牢固可靠。每条焊缝满焊,合格后转入下一个程序,未达到要求的需进行返焊,直至达到技术要求。 (4)水下录像及电位测量 焊接完成后,对焊接的阳极焊缝以抽检的方式进行水下录像检查,录像比例为牺牲阳极块总数量的5%~10%,录像位置由建设单位代表或监理工程师指定。 阳极焊接完成7天内全部达到-900mv以上(相对Cu/CuSO4参比电极),工程竣工阳极电位检测相对Cu/CuSO4参比电极保护电位范围为-850至-1100mV(由于测量值与所选用的参比电极有关,因此在记录中要注明参比电极的类型。) 水下录像检查 3、J形管安装 3.1、挖泥和护底施工 挖泥范围为沿电缆走向长度10m、宽度5m的区域,开挖放坡为1:2。利用方驳吊机组改装的抓斗进行开挖,开挖深度需保证J形管安装顺畅且J形管水平段埋入泥下不少于两米,J形管水平段下有厚度为0.5m的抛石(10~20kg/块)护底,即开挖深度不小于2.5m。 3、2抱箍安装 根据设计图纸的要求,抱箍分别安装在 J 形管法兰的上下 500mm 处及弯点上方 500mm 处。其中 ASY1、ASY2 安装 3 个抱箍,ASY3、ASY4安装 5 个抱箍。 首先抱箍吊装至工作船,当工作船到达指定位置后,根据图中尺寸,制作相应长度的吊绳,同时在钢桩顶部安装临时抱箍,该临时抱箍作为临时吊点使用。临时抱箍内壁安装有橡胶衬垫,防止将原钢桩涂层刮坏。然后在水上将需要安装的抱箍套在钢桩上,并跟临时抱箍上的吊绳固定,用临时加长螺栓将抱箍拧上固定,但并不紧固,使抱箍可以在重力作用下往下滑动(见下图 1)。 图 1 安装临时抱箍,在水面上安装大抱箍 然后在水面操作吊绳将该抱箍吊放至要求位置,注意抱箍需缠上布条,防止抱箍在下放的时候将钢桩上涂层刮花,当抱箍到达指定位置后,再将该布条移除。然后两名潜水员下水进行水下安装。然后根据设计图纸的要求,调节抱箍的安装角度,使之满足要求,然后左右两边各安装两根固定螺栓,但并不拧紧,使抱箍暂时抱在钢桩上,至 J 形管安装完成后,安装剩余的螺栓。当所有螺栓安装完成后,撤去吊绳及临时抱箍,抱箍安装完毕(见下图2)。 图 2 下放大抱箍,潜水员水下固定 3.3、J 形管对接 根据设计图纸要求,ASY1、ASY3 安装 2 根 J 形管,ASY2、ASY4安装 3 根 J 形管。 其中ASY1、ASY2共两段(I段和III 段), ASY3、ASY4共三段(I段、II 段和III 段)。J 形管 I 段预埋在混凝土承台内部,II 段与 III 段在码头上提前进行拼接。 J 形管将分段安装,由于 I 段已经在混凝土承台预埋,本次水上作业对于 ASY1、ASY2 将直接安装 III 段,对于 ASY3、ASY4 机位将安装陆上拼接完成的 II、III 段。 首先将水上安装段用方驳吊机组起吊,吊绳配合吊至安装位置处,然后安装人员将该管段与 I段通过螺栓连接法兰固定,然后调节大抱箍角度,使 J 形管刚好位于抱箍上小抱箍的平台上。然后安装固定J 形管用的小抱箍,拧紧螺栓。需要注意的是 J 形管喇叭口的朝向要跟设计相符,J 形管安装完成后,拧紧大小抱箍上所有固定螺栓,现场施工应时注意潮汐变化保证安全。 3.4抛护底块石 采用方驳吊机组配抓斗定点抛石,抛石规格为10~20kg/块,厚度为0.5m,潜水员水下进行整平。 3.5、安装J形管 ①、与墩台上电缆保护管安装、拼对 用起重机将组装好的J形管和大抱箍一起吊顺放至墩台内J形管Ⅰ段下方,施工人员用螺栓将J形管Ⅰ段与J形管剩余部分间的法兰连接紧固。 ②、将大抱箍一与钢桩固定 潜水员使用水下焊接将大抱箍一与钢桩连接接牢固。 ③、安装大抱箍二 潜水员在吊机配合下水下安装大抱箍二,将大抱箍一与大抱箍二之间用螺栓连接紧固。安装完成后将J形管水平段内的穿管绳固定好,以备后续穿线施工时使用。 3.6、安放石笼、回填 J形管安装完毕后检查所有连接螺栓紧固性,检查完毕后潜水员配合方驳吊机组安放石笼作为护管回填物,面层为厚度1.5m的土工格栅装块石(30~100kg/块)的防冲层,抛填范围为沿电缆走向长度10m、宽度5m的区域。 3.7、质量控制要点 1、阳极安装施工控制要点: 序 号 工程 名称 控 制 内 容 标 准 管理 手段 检查 频数 1 阳极进场 1. 阳极外观尺寸; 2. 阳极现场取样做化学成分复检。 工作面无氧化渣、毛刺、飞边等缺陷允许有长度不超过50mm、深度不超过5mm的横向细裂纹存在,但不允许有裂纹团存在; 允许有铸造缩孔但其深度不得超过阳极厚度的10%,最大深度不得超过10mm; 检查阳极出厂合格证;专人抽检阳极块外观质量 逐件检查 牺牲阳极的长度偏差为±2%,宽度偏差为±3%,厚度偏差为±5%,直线度偏差不大于2% 用分度值1mm的尺测量外形尺寸; 抽查数量不少于总数的5%,且不少于3件 每个牺牲阳极的重量允许偏差为±3%,但总重量不应出现负偏差; 磅秤称量单个阳极重量。 抽查数量不少于总数的5%,且不少于3件 化学成分检测 报送试验室做复检 抽查数量不少于总数的1.5%,且不少于1件 2 阳极下放定位 1. 阳极下放前进行焊脚调整; 2. 严格控制下放标高,利用做好的下放绳下放。 下放标高应符合设计要求和规范规定 自查并记录 逐件检查 3 阳极焊接 1. 阳极摆放准确; 2. 焊角与钢桩间距控制; 3. 焊缝长度控制; 焊角与钢桩间距不能超过2mm;焊缝长度不能短于8cm 水下录像检查 总数的不少于5%,且不少于3件 4 保护电位 钢结构的电位达到有关规范及设计规定的电位值 当钢结构采用碳素钢或低合金钢时,相对Cu/CuSO4参比电极保护电位范围为-0.85~-1.1V(由于测量值与所选用的参比电极有关,因此在记录中要注明参比电极的类型)。 可以使用硫酸铜参比电极直接测量 阳极块焊接完成7天左右,对所焊接的钢桩进行一次电位检测 2、J形管安装施工控制要点: 1、挖泥时要计算好开挖深度,保证J形管安装顺畅。 2、水上安装J形管时要保证J形管顺直度,减少与承台内J形管Ⅰ段拼接时产生误差,保证法兰拼对质量,抱箍安装位置根据实际情况进行微调,应避开钢管桩上阳极块座距离不小于30cm。 3、J形管Ⅰ段、Ⅱ段和III 段法兰拼接时所有螺栓要连接紧固。 4、大抱箍一与钢桩焊接要牢固,焊接长度满足重量要求。 5、组装大抱箍一与大抱箍二时螺栓连接紧固。 6、安放石笼要注意保护J形管外防腐层,避免刮蹭外防腐层。
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