大型圆筒安装施工技术

大型圆筒安装施工技术

作者：霍风铎 李建林

来源：《城市建设理论研究》2013年第22期

摘要：随着港口工程技术的发展，座底式圆筒结构由于具有施工速度快、造价低、受力条件好等优点，开始广泛应用于世界各地的码头及防波堤工程中。结合工程实例，介绍了座床式圆筒码头基床整平、圆筒吊装所采用的的方案及其实施步骤，并对该方案的优点进行了分析和总结。

关键字：圆筒、圆环形基床、吊装

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号： 1 工程项目简介

青岛海西湾造修船基地2#、3#码头及西南围堰工程青岛经济技术开发区。2＃码头全长660米，码头面标高（青岛大港高程）+5.8米，底标高为-9.0米，结构形式为钢筋混凝土圆筒重力式结构，下部为圆筒。3＃码头长600.441米，码头面标高（青岛大港高程）+5.8米。北段371.1米，底标高为-11.0米，结构形式为钢筋混凝土沉箱重力式结构。南段229.36米，底标高为-9.0米，其中104.9米为钢筋混凝土沉箱重力式结构，其余124.5米为钢筋混凝土圆筒重力式结构。 2 施工方案选择

青岛海西湾造修船基地2、3#码头工程中2#码头全部、3#码头局部采用座底式圆筒结构。座床式圆筒结构起步较晚，施工经验缺乏，国内在大园筒施工过程中吊装工艺和技术要求无工艺标准。因此，如何采用科学的施工工艺，有效地利用时间，加快圆筒吊装施工进度，对于整个工程项目的实施至关重要。 2.1 基床整平方案选择

原方案计划采用传统满基床整平施工工艺，考虑到按照整平规范中“墙身底面每边各加宽0.5m”的整平要求，单个圆筒基床整平范围应是一个由外径11.8m，内径7.2m组成的圆环。另外，圆环内小圆范围里不整平，不但能减少工作量，而且可以增大筒内抛石于基床之间的摩擦力。因此本着提高工效降低成本的原则，把环形的整平范围与潜水员习惯了的整平作业方式结合起来，经过反复地调查研究和认真计算，最后确定了“下直钢轨与刮道结合进行园环形基床整平”的圆筒基床整平方案。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

2.2 圆筒吊装方案选择

由于圆筒为无底结构，自身无法在水中漂浮，按照原方案计划采用500T起重船出运，圆筒运输采用1000T方驳，圆筒内挂浮筒，利用定位方驳安装的施工方案。考虑到施工水域限制，起重船、运输船、定位方驳等船只频繁交叉作业，存在安全隐患，同时圆筒自身稳定性较差，利用定位方驳安装难以保证施工偏差，同时如出现偏差需要起浮圆筒时，需要水下安装浮筒，工程量大，安全性差。为此计划采用直接利用500T起重船起吊、转移、安装的施工方案，减少现场作业船只数量及圆筒倒运次数，能够保证施工效率及安全性。 3 工艺实施(以一个圆筒为例) 3.1 机械设备、材料投入情况 表1 机械设备、材料表 3.2施工工艺流程 图1 施工工艺流程图 3.3 施工操作过程 3.3.1、圆筒安装前准备 1）圆筒吊装器具制作

圆筒是薄壁壳体受力结构，它仅能在半径方向及垂直方向承受起重力，因此需制作专用吊具，起重船的钢索挂在专用吊具上，通过吊具垂直起吊圆筒，使圆筒在起吊过程中仅受垂直起吊力及重力作用，以确保圆筒的起吊安全（见图2 圆筒吊装架立面图，图3 圆筒吊装架平面图）。

图2大圆筒吊装架立面图 图3 大圆筒吊装架平面图

吊装架制作前按照起重量计算承载能力，制作吊装架的材料选用Q235-B钢材，焊缝均为满焊，焊接完成后进行探伤检测，确保焊接质量。因吊装架使用环境易受海水侵蚀，故吊装架涂防锈底漆二道。下吊索选用6X61+1WR-60-1670钢索,展开周长L=19700mm；上吊索选6X61-84-1670钢索，起吊水平角不小于80°；圆筒吊孔横销轴采用直径为175mm的Q235圆钢制作，外侧设置挡圈，防止吊装过程滑落。 2）圆筒基床整平

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

本工程基床整平采用“下直钢轨与刮道结合进行园环形基床整平”的圆筒基床整平方案。用4根钢轨将每个圆筒基床整平范围围成11.5*11m的长方形，做为整平钢轨。采用全站仪进行长方形各角点的水上精确定位，并用垂球引至基床上，用水泥块进行做点，调整水泥块顶标高，抬上钢轨即形成整平用长方形轨道。然后，用全站仪进行圆筒中心定位，将30*30*40cm预埋有Φ50mm外露20cm钢管的水泥块埋放在中心点位置，将焊接而成的8.5m长刮刀，一端放在钢轨上，带有Φ63mm钢管的一端套在Φ50mm钢管上，事先在钢轨上用钢筋水平焊上整平范围的间距标记，潜水员推动刮刀以Φ50mm钢管为中心旋转，按照钢筋标记间的范围进行整平（见图4大圆筒整平工艺示意图）。 图4大圆筒整平工艺示意图 3.3.2、施工操作过程 1） 吊装器具安放

安放外侧吊笼：利用预制场塔吊安装外侧吊笼，吊笼中心位置对准吊孔垂线位置，吊笼挂于圆筒顶面；安装十字平台及内侧吊笼：将内吊笼悬挂在十字平台上，内推40cm，以便余出安装空间，内吊笼悬挂完成后必须采用定位销轴固定牢固，然后将安装销轴装入内吊笼固定牢固，用50吨吊机将十字平台吊至大圆筒上部对准吊孔位置定位；安装销轴就位：十字平台安装完成后，施工人员顺十字平台人孔下到内吊笼内，人工将安装销轴插入安装孔，外侧吊笼内的施工人员将挡圈套在销轴内插上固定销。下吊索采用4根直径60mm；19.7米长钢索，将下吊索用55吨卡环连接成环形，将环形钢索对折，两端挂于安装架上的一个Φ530mm直径的吊装管两侧，让钢索自然下垂，使其下垂的钢索形成的两个“u”齐平，即完成吊具组装。 2）圆筒起吊

起重船吊装顺序从3#码头开始按照浇筑成型时间起吊，待3#码头圆筒吊装完成后再进行西南围堰的圆筒吊装工作。因后方水深不足，为保证起重船安全，需要赶+3.0m以上高潮进行就位，然后将吊具移至待起吊的圆筒上方，根据起重指挥人员的命令将吊具降下，起重人员将下吊索固定于销轴上，将起重船上两根龙须缆十字交叉固定在圆筒的两个安装缝钢筋上，然后起重船在起重指挥人员的指挥下缓慢起吊，吊重到100吨时停止起吊，圆筒上的起重人员检查吊具各受力位置有无异常现象，如一切正常起重人员撤离圆筒同时将外吊笼用吊机拆下放到地面。施工人员全部撤离后，起重指挥人员在地面指挥起重船开始继续进行起吊，吊重到400吨时起重船停止起吊，起重人员检查台座与圆筒是否分离，如发现粘连，应马上进行处理直至分离。

3）起重船移位

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

起重船吊起圆筒后，由起吊位置向安装位置进行移位，起重船吊圆筒到安装位置后，根据测量在岸上所设安装里程标定位。 4）圆筒安装

安装初期采用全站仪测量前沿线位置控制圆筒前沿线偏差，另一台全站仪控制圆筒安装里程，由于圆筒特殊结构，圆筒前沿线直线部分只有5.08m，而圆筒直径为10.8m，因此圆筒的整体安装误差难以达到设计要求。为此经过研究采用控制圆筒两侧梯形牛腿的方法，控制精度大大提高，同时只需要一台全站仪即可同时控制前沿线及安装里程。

由于基床整平时采用环形基床，基床中间位置存在标高不足-9m ，未整平的情况，并且基床设有10cm倒坡，如一次安装不成功会对基床产生较大扰动，二次安装前需要进行复刮，对工期影响很大，会影响起重船的调配及预制场的施工计划。经过计算和实践，在圆筒坐底安装前，圆筒上口前沿线应超出安装线11cm，以便圆筒安装完成后向后倾斜。经过方案改进，不但提高了作业效率，从圆筒起吊到安装完成只需要90分钟，同时还大大增加了圆筒安装的一次成功率（图5圆筒安装示意图）。 图9 圆筒安装示意图

3.3.3、施工要点以及主要注意事项

1）专用吊具、销轴、吊索等须精心制作，确保吊索等长度，正式吊装前，进行试吊，检验吊具能否满足要求。

2）圆筒混凝土强度达到100%后方可起吊出运。

3）圆筒起吊时注意观察圆筒是否与台座分离，如有粘连，需要及时处理，严禁强制起吊。

4）安装时，当圆筒即将坐底时减慢落钩速度，测量人员随时观测，直至安装完成。 4 工艺实施效果

质量方面：采用500T起重船安装，利于圆筒坐底前的稳定控制，提高了一次安装成功率，经检测圆筒安装质量满足规范要求。

效率、成本方面：采用环形整平基床，减少潜水人员工作量，提高了基床整平速度；使用新方案后，减少定位船、及运输船，节约了成本。

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

安全、环保方面：采用新方案后，现场不存在船只交叉作业现象，消除了船只碰撞等安全隐患，同时消除因操作浮筒需要的水下作业，大大提高了施工安全系数。 5 结束语

大圆筒结构具有施工速度快、造价低、受力条件好等优点，但同时无法采用传统圆形沉箱出运、安装施工工艺。经过使用圆环形基床整平，起重船直接起吊、安装，测量梯形牛腿控制前沿线等方法，大大的降低了施工成本、大幅的提高了施工效率，为起重船安装大圆筒积累了施工经验。