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海上测风塔
1、基础施工
(1)桩基施工
海上测风塔桩基施工所需的船舶主要有打桩船、运桩船、抛锚船等。鉴于海上施工的特点,打桩船必须配备合适的桩锤,选用合适的施工工艺,尽可能提高沉桩效率,且应具有良好的可靠性。
打桩船沉桩的施工顺序为:起桩→立桩→插桩→锤击沉桩→停锤、移位→下一根桩起桩→搭设围囹。根据打桩船特点和施工环境,计划测风塔基础施工工期为:准备工作及抛锚1.0d,沉桩施工1.5d,桩支撑结构及托板焊接3.0d,钢平台安装及焊接2.0d,安装爬梯、护舷、护栏1d,临时设施拆除1d,参考相关海上施工经验取气候影响系数2.5,则1个测风塔基础的实际作业工期定为24d。
打桩船锤击沉桩约需20min/根,收锤阶段实测贯入度约为1.0cm。打桩过程贯入度变化规律与勘探地质分层较为吻合。
(2)施工船舶配合及安全控制措施
海上施工受风、浪、流影响较大,施工期间自航驳要运桩给打桩船,且要预防船舶与打好的桩发生碰撞。因此,各种船舶施工期间的配合需制定详细的作业计划和安全控制措施。
打桩船由拖轮运至施工点附近,采用八字形式抛锚,每个锚上设立浮漂。自航驳停泊在打桩船附近,由于外海作业受风浪影响较大,打桩船和自航驳间距保持在500m左右,自航驳亦设4根锚缆。
施打第一根桩时,打桩船抛锚至预定桩位,自航驳起锚,行至打桩船打桩架一侧,将打桩船上的2根缆绳固定在自航驳上,通过收紧缆绳,令两船紧紧相靠且使其中心线保持互相垂直;打桩船下放吊钩,开始起桩;钢管桩水平脱离运桩驳船并至一定高度后,松开系在自航驳上的缆绳,让自航驳回至原位,打桩船准备打桩。施打其余桩时,打桩船通过调节其4根锚绳远离已打好的钢管桩,同时起锚自航驳,按照前述方法起桩;自航驳离开后,打桩船再通过调节其4根锚绳靠近已打好的桩,重新测量定位,开始打桩。
(3)打桩检测
测风塔采用钢管桩基础,且桩较少(4根),施打过程不仅需监测桩身完整性,更要对桩基承载力进行分析判断。因此,加强基桩施工过程中的质量控制和施工后的质量检测,对确保整个工程的质量与安全具有重要意义。由于海上施工受到特殊的场地条件限制,无法也不可能像陆地的基桩那样进行各种静力载荷试验,只能通过基桩检测获得设计所需各项参数,控制施工质量。高应变法是在桩顶沿轴向施加冲击力,使桩产生足够的贯入度,实测由此产生的桩身质点应力和加速度的响应,通过波动理论分析,判定单桩竖向抗压承载力及桩身完整性。高应变动力检测不仅能够有效地确定海上测风塔桩身结构完整性,而且能快速判定桩的承载力,省工、省时,节约费用。本次桩基检测采用PAK高应变桩基检测仪检测。检测要求参照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003),考虑到被检桩并非竖直桩,有一定的斜度,同时参考了美国的ASTM高应变动力检测标准(ASTMD4945)实际提供各桩的轴向抗压承载力。检测前的钢桩桩顶的高度自水面起约为8m,检测用的力传感器和加速度传感器距桩顶约1m,打桩锤重128KN。
桩身应力主要以受压为主,最大压应力低于150MPa,在Q235钢材最大允许压应力控制范围内,对桩身不会造成屈服或破坏影响;除靠近桩顶位置接桩处阻抗反射较强外其它桩身位置完整性较好;通过CASE法和CAPWAP法分析,桩身承载力达到了3000kN,大于设计承载力(1970kN),既满足海上测风塔设计要求。
2、承台吊装及塔架安装
待桩打完后,在桩间搭设加固平台进行围囹加固。现场焊接桩间斜支撑、平台托板及加劲板,并严格控制托板标高。焊接工作结束后起重船就位,先将钢承台吊至安装位置上方50cm~60cm左右,缓缓下降,人工辅助控制承台位置,承台套管对准桩后下放使其就位,检查调整承台水平度,满足要求后焊接承台套管与托板,安装护舷与爬梯。
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