36大直径薄壁插入式钢圆筒滚装装船施工工艺创新

大直径薄壁插入式钢圆筒滚装装船施工工艺创新 三亚钢圆筒制作运输QC小组发布人 高少磊2018年3月29日 目录 02 03 04 05 06 07 08 09 10 工程概况 三亚某人工岛 计划填海28 18平方公里 南护岸计划采用大型钢圆筒结构形式 钢圆筒沿人工岛南侧岸壁前沿线型布置 效果图 钢圆筒结构形式 南护岸结构形式 结构形式 钢圆筒结构护岸总长约9km 钢圆筒总计290个 直径30m 筒高25 39m 壁厚22mm 单筒重量500 800t 是国内目前制作 振沉直径最大的插入式钢圆筒结构 已有最大为港珠澳大桥工程直径22m钢圆筒 两个钢圆筒筒壁之间中心最短距离3m 钢圆筒之间采用副格连接 副格与钢圆筒之间采用榫槽连接如下图所示 副格舱海侧壁厚20mm 陆侧壁厚16mm 制表人 高少磊制表时间 2016年12月1日 APCD 编织节点板网格拼装施工工艺创新2016年获得 总公司一等奖 近几年QC小组获奖情况 大跨度预应力焊接球张弦网架位形控制2010年获得 总公司一等奖 天津市一等奖 国家级QC成果金奖 大跨度焊接球预应力张弦网架位形控制工艺控制2010年获得 中国施工企业二等奖 两项 大跨空间体内预应力钢结构施工新工艺2012年获得 中国建筑业协会一等奖 国家级 镂空曲面超薄全铸钢结构迎宾塔施工工艺创新2013年获得 国家级QC成果奖 二 小组简介 APCD APCD APCD APCD 钢圆筒装船施工重 难点分析 1 本工程体量大 工期紧 施工工序 施工范围众多 组织协调难度大 2 钢圆筒结构形式本体壁薄 体积 重量大 运输接触受力面较小 运输难度大 3 海边施工条件恶劣 大风浪天气多 水位变化快 钢圆筒装船难度大 4 钢圆筒船上就位精度要求高 海运工装设计难度大 海运模拟图 作为国内目前制作 振沉直径最大的插入式钢圆筒 为保证装船施工顺利实施 我们将课题选定为 大直径薄壁插入式钢圆筒滚装装船施工工艺创新 克服施工难题保证质量安全 节约工期降低成本 课题确定 节约工期降低成本 课题查新 在中国知网 专利检索及分析 万方数据平台进行检索查新 确保课题创新性 确认目标 分析结论 有能力解决关键技术难题 可以实现既定目标 1 技术支持 公司 工程局技术中心博士后科研工作站以及合作科研院校 如天津大学博士生导师常驻项目提供有力的技术支持 同时引入了仿真施工技术指导工程全过程实施 2 资金保证 公司高度关注 将此工程列入重点工程项目 在资金方面提供大力支持 施工精密仪器齐全 具备成功实施的条件 3 人员力量 公司在大跨 异形钢结构领域获得多项技术成果 培养了一批技术过硬 经验丰富的技术人员 其中 大跨空间钢结构预应力施工技术研究与应用 获得2010年国家科技进步二等奖 大跨度空间体内预应力钢结构施工工法 获得国家级工法 大直径薄壁插入式钢圆筒滚装装船施工工艺创新 小组利用头脑风暴法 集思广益提出若干施工方案 并利用亲和图提炼方案 制表人 樊云鹏审核人 石伟制表时间 2016年12月1日 浮吊装载 液压模块车滚装 滑移装船 气囊滚装 通过运用亲和图法提炼归纳出两种可行性方案 首先进行钢圆筒运输加固 确保其运输安全 其次用液压模块车运送钢圆筒至岸边 最后使用船吊吊装钢圆筒上船 优点 受环境因素影响较小 施工进度较快 工期短 缺点 需投入大型船吊进行吊装 费用高 吊装时对钢圆筒变形难以控制 安全隐患大 首先用液压模块车将钢圆筒运送至岸边 其次等潮水位置到合适高度 最后用液压模块车将钢圆筒滚装上船 优点 无吊装作业 不使用大型吊装机械 钢圆筒变形容易控制 地面运输成本低 安全可靠 缺点 受潮水高度影响较大 施工工期较慢 组织协调难度大 方案对比分析表 制表人 高少磊审核人 樊云鹏制表时间 2016年12月2日 从柱状图中我们明显可以看出方案二为最佳方案 并对方案二进行深化 制图人 高少磊审核人 樊云鹏制表时间 2016年12月2日 由于钢圆筒体量大且属于大型空间薄壁型钢结构 运输过程其稳定性差 易变形 因此采用加固方案为对其下部与液压模块车接触位置设置四道双层钢梁 钢梁下表面与钢圆筒下表面齐平 由于液压模块车的行进路线必须畅通 因此船上支墩选用钢圆筒象限的四处位置布置 使用经纬仪进行测量放样 确认钢圆筒位置及行车路线 使用油漆喷涂钢圆筒位置和道路线 岸边行车线对齐船上行车路线并喷涂油漆 最后进行支墩安装焊接 由于使用船舶进行运输 钢圆筒高33 35米 其在运输过程上的稳定尤为重要 因此选用加固方案经过计算的钢支撑进行加固 每个钢圆筒设置12道钢支撑 以确保运输过程的稳定 钢圆筒和船甲板设置支座板 用于和钢支撑连接 1 液压模块车同步稳定性SPMT在每个轴线内部装配了嵌入式的液压油缸 如遇到路面不平 某些轴系将失压或增压时 可通过油缸自动调节升高或降低 始终保持货物下平面水平 两台SPMT共用一个遥控器 可保证行进动作的同步性 2 钢圆筒稳定性从安全角度考虑 超宽和超高件运输的关键问题是稳定性 为确保稳性 我们放宽平板车的轮距 即通过横向组合 经研究 液压悬挂回路选用4点支承系统更有利 形成的装载区域就是口ABCD的面积 阴影区域 货物的重心落在平板车的承载区域内 可通过监视液压系统的压力表确保装载正确 2 钢圆筒稳定性根据规范 GUIDELINESFORLOAD OUTS0013 ND版 中第14 2 2条规定 运输稳定角必须大于7 才安全 计算公式稳定角tg L HH 21200 L 6300 tg L Htg 6300 21200 tg 0 297 17 经过计算侧向稳定计算图得出钢圆筒的稳定角为17 满足要求 可以确保钢圆筒稳定性 洋浦港码头为重力式沉箱码头 根据资料 洋浦港二期工程竣工报告 水工工程抗震设计规范 得到码头前沿活荷载为30KN 1 3 39KN 仿真分析计算结果得到液压模块车行进最大荷载82KN 39KN 无法满足码头前沿地耐力要求 我们采用采用单列车利用10张规格为6000 2500 20mm的钢板进行铺设 分载后液压模块车载荷35KN 满足码头承载力要求 使用专业模型计算软件MidasGen软件 建立结构模型 导入各种施工工况 按规范要求 输入荷载数据 对模型进行计算分析 检查结构的状态 以确保施工方案合理 安全无风险 模拟仿真分析 制作可拆卸活动式拼装胎架 预留液压模块车通行车道 液压模块车加固 钢圆筒内支撑梁安装 液压模块车分载板安装 码头前沿分载钢板铺设 码头 泊船连接刚跳板安装 船上支墩安装 钢圆筒滚装上船 海绑斜支撑安装 海上运输 钢圆筒拼装 运用5W1H方法进行对策制定 制表人 高少磊审核人 樊云鹏制表时间 2016年12月5日 运用5W1H方法进行对策制定 1 制作运输路线图 确认行走路线上无遮挡 无杂物 保证运输道路通畅 2 制作可拆卸活动式胎架 方便行车线路上胎架的拆卸与安装 实施效果 根据现场实际制作运输路线图 保证钢圆筒前进线路中物体高度不超过1 35米 并避免了制作胎架与运输路线重合部分重复制作安装 提高制作效率 以液压模块车和钢圆筒接触的四处为中心点 分别布置四道双层钢梁 钢梁与钢圆筒使用螺栓连接 使其可以重复使用 实施效果 1 优化支撑梁与钢圆筒的连接方式 减少后续重复制作 减少材料损耗 2 合理安排位置 增加钢圆筒与液压模块车接触面 减小集中应力分布 3 支撑梁重量4 5t 梁底标高与筒底标高相差不超过3mm 对液压模块车对接位置上部进行加固 使其形成一个整体 与钢圆筒接触位置设置分载板 分载板上下均铺设橡胶皮垫 使液压模块车能更安全的进行运输作业 实施效果 加强液压模块车统一运作能力 中部起拱高度小于150mm 加强接触位置的摩擦力 杜绝在运输过程出现滑移 作业前设置6张钢跳板 组成2条道路线 其强度经过计算 钢跳板的转动轴板与船舶夹板焊接 实施效果 连接码头与船舶 且刚跳板位移控制在30mm以内 确保了液压模块车能平滑度过 1 船上支墩制作安装船上支墩由630 25圆钢管上铺20厚钢板下铺3000 1000分载板焊接组成 保证预留车道情况下均匀分布在钢圆筒底部圆的四处象限位置 每处4个支墩 总计16个支墩 其强度经过验算 可以保证 对策五 船上支墩与绑扎斜支撑 2 绑扎斜支撑每个钢圆筒设置12道斜支撑 每道斜支撑由直径300的圆管和30厚的钢板焊接组成 布置位置为垂直于船长方向每侧布置4道 顺船长方向每侧布置2道 每两道间相互平行 实施效果 支墩顶部高差未超过5mm 斜撑均可重复利用 确保了海上运输时钢圆筒安全稳固 对策五 船上支墩与绑扎斜支撑 经计算 码头面离水面高度为3 5m时 为最安全的滚装时间点 结合实际测量数据及潮汐表对照 当潮高174时进行滚装作业 驳船根据甲板的水平及高度情况 及时调整水舱排水或压水 达到甲板基本水平 可保证2小时安全作业时间 实施效果 驳船与码头高差控制在100mm以内 确保滚装作业安全进行 171743 5 经现场运输施工 成功完成钢圆筒顺利装船的目标 每月可完成运输20 30个钢圆筒 完全满足振沉的需求 实践证明 滚装可保证钢圆筒的结构安全稳定性及外形尺寸 夹取钢圆筒均一次成功 目前已运输的钢圆筒全部顺利完成振沉 三亚某人工岛南护岸钢圆筒工程经过QC小组活动和工程实践 现已编织专项施工方案3项 已受理实用新型专利3项 专项施工方案3项 钢圆筒装船运输专项方案 船舶装载大型钢圆筒进出洋浦港作业方案 船舶装载大型钢圆筒进出洋浦港5 泊位工程通航安全保障方案研究报告 三亚某人工岛南护岸钢圆筒工程经过QC小组活动和工程实践 现已编织专项施工方