摘要：面对工程的高标准、严要求，通过分析施工特点、难点，选择合适的浮吊船，研发梯形空心构件深水安装专用吊具及测量控制系统，合理的组织安排施工，较好的完成了梯形空心构件水下安装任务。
关键字：梯形空心构件水下安装、专用吊具及测量控制系统
长江南京以下12.5米深水航道二期工程仪征水道整治工程位于镇江市世业洲西侧。本工程头部潜堤、SL1丁坝、SL2丁坝采用空心构件混合堤结构，采用“抛石基床+空心构件”结构型式，下部采用1～200kg抛石基床，抛石基床整平后上部进行空心构件安装。空心构件单件最大重量约171t，尺寸为：顶宽2.0m，底宽6.0m，高6.0m，壁厚0.6m，长4.94m，安装缝宽为6cm，抛石基床顶标高-4.85~-13.60m。本文主要简述空心构件水下安装工艺。
1、施工特点、难点
根据现场作业条件，结合工程结构形式，空心构件安装具有下列特点、难点：
（1）本工程空心构件为大型预制构件，单个重达171t，需采用大型起重船进行安装，且安装均位于水下，按照+3m水位高程计，梯形空心构件安装最大水深达到16.6m，安装完成后构件顶部距水面还有10.6m。根据2015年洪季实测，施工区域最大流速达到1.82m/s，且水流流向比较紊乱，梯形空心构件水下安装难度大。
（2）本工程梯形空心构件安装基床沿轴线方向有0.9%的坡降，构件安装设计缝宽为6cm，允许偏差±3cm，构件安装控制难度大，安装精度要求高，且构件位于水下，检测难度较大，需要开发、应用水下安装定位和检测方法。
（3）本地区夏季强热带气旋和台风影响频繁，雷暴天气多。冬季及春初施工受北方寒潮影响大，寒潮大风天气导致现场风浪较大，影响构件安装精度，同时空心构件安装有效作业时间短，构件数量多，影响施工工期。
2、船机设备选择
本工程施工区域水深较深，梯形空心构件均位于水下，安装为没顶安装。为了保证安装的质量和进度，需要选择合适的浮吊船和安装施工工艺，并积极研究开发新型实用的吊具和水下测量检测技术。
2.1 浮吊船选择
梯形空心构件单个最重为171t，安装区域水深最大近17m，施工单位选用“航工起7＃”浮吊船进行安装。起重船为250t双钩，为方便空心构件安装时采用风绳转动构件对构件方向、位置进行调整，采用专用吊具将双钩变为单钩，可满足构件安装的需要。
2.2梯形空性构件专用吊具及测量控制系统
针对本工程施工区域的工况条件及梯形空心构件安装的要求，施工单位专门研发一套梯形空心构件深水安装专用吊具及测量控制系统。吊具总长20.3m，由两部分组成，上部为框架结构的吊架，长为11m，下部为4个对称的吊钩，长9.3m，吊钩与上部的框架铰接连接。吊钩2个为一组，顶部通过液压油缸相连，在浮吊船上通过液压控制吊钩的开合，从而完成构件挂钩和水下自动脱钩的操作。
吊具上部框架结构设置成可拆卸结构，采用2米一节，通过法兰连接，以适应不同的水深。
为了保证构件水下精确测量定位，设计专用的测量架，用于安装测量定位和检测仪器。测量架由一个基础底座和两侧外伸测量杆组成，布置在吊架两组吊钩之间，采用4根铁链与吊架软性连接。测量架基础底座通过底部的两根插销安装在梯形空心构件顶部，底座上安装有一台水下倾斜仪。两根外伸测量杆伸出水面，顶部各安装1台GPS天线，测量架下游侧安装两台带有清水箱的水下摄像机。倾斜仪、GPS定位系统组成控制系统，连接至浮吊船上的控制电脑中，通过控制软件实时显示梯形空心构件实际位置与设计位置的偏差情况，并通过水下摄像机能显示空心构件与上一构件的缝宽、错牙等，对测量定位系统进行校核。
为减小水流对测量杆的晃动引起的测量误差，测量杆采用直径φ300镀锌钢管制作，同时增加斜撑提高测量杆刚度。测量杆设置成两节，通过法兰连接，水深较浅时可拆除一节，减小测量杆自由端长度。
图1 专用吊具示意图
3、梯形空心构件安装
3.1第一个构件安装
1）为了保证安装的精度，第一个梯形空心构件选择在水流流速比较小的时候进行安装。安装前根据潮汐变化情况，做好各项准备工作，浮吊船将第一个梯形空心构件从运输船上吊起，在控制软件的指导下移动至安装位置，在水流变缓后将梯形空心构件下放至接近基床位置，保持构件底部悬空20cm左右，然后通过GPS控制软件微调船位及收放吊架两侧的缆风绳调节悬挂在水中的梯形空心构件的姿态和位置，待梯形空心构件位置准确无误并稳定后，缓缓下放构件，使之平稳的放置在基床上，避免对基床形成冲击。
2）为了验证测量控制系统的准确性，第一个空心构件安装时在洲头架设一台全站仪，并在GPS测量杆上设置标尺，安装棱镜，通过全站仪对空心构件安装位置进行校核，如全站仪与GPS测量控制系统测量结果较为一致，可以说明GPS测量控制系统精度满足要求。
3）头部潜堤基床有0.9%的坡降，安装时空心构件落底将是基床高的一侧先落底，基床低的一侧有可能悬空，此时如GPS监控软件上显示位置正确，但完全松钩后构件还会向低的一侧倾斜，这样安装实际缝宽会偏大。因此空心构件着底后吊钩慢慢卸力，当吊钩上受力在构件重量的一半时再通过测控系统及全站仪检测安装的精度，看构件有无偏移，如安装的偏位在允许范围内，则可完全松钩完成安装。如偏位较大将构件缓缓吊起重新进行调整，直至安装精度合格后，才能脱钩，以保证安装的质量满足要求。
4）水下脱钩通过浮吊船上的液压油泵控制2对吊钩张开，将吊具吊起。脱钩时应注意，确定吊钩离开构件后，才能将吊具吊起，以防吊钩挂在构件上，造成构件的移位。
3.2后续构件安装
第二个构件紧贴上一个构件进行安装，构件之间接缝宽度为6cm，通过GPS定位系统将第二个构件的位置参数输入电脑，按第一个构件的安装方法进行安装。为防止构件之间发生碰撞造成损坏在构件侧面粘贴两道厚1cm的胶条。同时采用在测量架上安装的水下摄像机对构件接缝的宽度进行可视化测量和校核，如安装的偏差较大，将构件缓缓吊起重新进行调整。
4、结语
通过研发梯形空心构件深水安装专用吊具及测量控制系统，同时选择合适的浮吊船，选择水流流速较小的施工时间，经过周密的施工组织安排，梯形空心构件水下安装质量优良。
论文作者:周永康
论文发表刊物:《防护工程》2019年第5期
论文发表时间:2019/6/19
标签：构件论文; 梯形论文; 测量论文; 水下论文; 浮吊论文; 吊钩论文; 吊具论文; 《防护工程》2019年第5期论文;