廣西首座水上混凝土攪拌站的施工控制分析

0 引言

蒼容潯江大橋1采用跨徑布置為 （55+520+520+ 55）m的三塔空間纜地錨式懸索橋結構體系2，大橋中塔位于潯江中央，塔高108. 9m ，中塔處水深達到 20m ，距離兩側岸邊約500m，且位于繁忙航道中央?？紤]到橋塔塔位的地形、地質、水文和環境等自然因素以及巖層情況，大橋索塔均采用群樁基礎，整體式承臺，其中中塔樁徑為3.5m 。中塔樁基礎、承臺及混凝土塔柱共需混凝土澆筑方量約 2.1×10⁴ t，混凝土用量大且交通運輸條件受限?？紤]到水上運輸的便捷性與經濟性，提出由水上施工改為陸上施工的建設思路，在中塔附近搭設廣西首座水上攪拌站[3平臺（6000m的雙120型），并提出水上攪拌站平臺施工控制關鍵技術，實現蒼容潯江大橋水上混凝土攪拌站的應用。

大橋中塔旁水上攪拌站平臺頂設計標高為 + 26.000m，平面尺寸為120.0m（橫橋向） ×50.5m 順橋向）。水上攪拌平臺結構自上而下依次為8mm花紋鋼面板 .114@300mm 縱向分配梁、I25a橫向分配梁、HM588/2HM588/3HM588主縱梁、2HM588/3HM588主橫梁、?630mm×8mm 平聯以及 ?1020mm× 12 mm/?1200mm×14mm 鋼立柱。型鋼構件材料均采用O235-B 鋼材，其彎、剪應力按照規范《鋼結構設計標準》（GB50017一2017）取值[4]。攪拌平臺布置圖如圖1所示。

圖1水上攪拌站布置示意圖

1施工工藝及重難點分析

1.1 施工工藝

中塔水上攪拌站平臺采用起重船 + 振動錘施工工藝，其相關鋼結構均在加工場加工處理，經檢驗合格后通過運輸船運輸至施工水域進行安裝。鋼立柱采用120t起重船配合 DZJ- 150振動錘沉設，就位后及時采用80t起重船安裝平聯、主橫梁、主縱梁、橋面結構及附屬設施?？傮w施工工藝流程如圖2所示。

圖2水上攪拌站平臺施工工藝流程圖

1.2 施工重難點

水上攪拌站平臺施工存在以下難點：

（1）入巖深度大。中塔區域水深達到20m，巖層主要為中風化巖加強風化巖，平臺部分覆蓋層較薄，且須打入強風化巖層 gt;3m_c （2）施工精度控制難。為避免影響后續鋼吊箱壁體寬度及預留操作空間，沉樁時需嚴格控制精度。（3）施工組織管理難。中塔位于潯江Ⅱ級航道中，水上攪拌站由于遠離岸邊，物料供應需避免影響既有航道的通航，物料運輸效率難以保證。

針對以上施工難點，提出了一套水上攪拌站供料運輸系統，以成熟的攪拌站物料傳送運輸皮帶系統施工工藝與項目部自行研制的水中攪拌站輸送上料裝置相結合，完全滿足水上攪拌站大方量混凝土生產的要求。

2水上攪拌站平臺施工控制

2.1攪拌站平臺施工控制

2.1.1 鋼立柱沉放

鋼立柱采用 ?1020mm×12mm 和 ?1200mm× 14mm 兩種類型鋼管。兩種類型鋼管均單節制作，通過運輸船運輸至現場，經120t起重船并配合振動錘沉設。鋼立柱通過起重船配合鋼絲繩進行起吊，通過全站儀測量引導鋼立柱到測量標定的樁位后下鉤，憑借自重入土穩定后，開啟振動錘振動下沉鋼立柱。振動時每次振動時間控制在 10～15min ，同時監控鋼管柱垂直度，確保鋼立柱施工精度。

2.1.2鋼材加工及安裝

（1）鋼管平聯。鋼立柱之間采用 ?630mm×8 mm鋼管平聯連接，連接接頭采用哈佛接頭形式，為了便于現場安裝，接頭根據實際情況分為兩片或多片。通過在鋼立柱頂部布設兩個3t的手拉葫蘆，用于調整平聯位置。安裝時首先將一片哈佛板與鋼立柱焊接，其次安裝平聯及其他哈佛板，實現鋼管平聯的安裝就位。

（2）主橫梁。主橫梁采用3HM588 × 300、2HM588 × 300.2HN700×300 型鋼三種形式。為了保證橫梁與鋼立柱之間連接的可靠性，通過在鋼立柱頂部開槽后將橫梁放置于槽內并通過焊接連接。雙拼型鋼之間采用間斷焊焊接，間斷焊每段焊縫長度 ?10cm ，間隔距離 ?30cm 樁頂位置區域滿焊。此外，橫梁上設置有用于增強穩定性的肋板，肋板焊縫皆為雙面連續角焊縫，焊腳尺寸gt;10mm 。橫梁安裝時配合全站儀測量其標高，確保其施工精度，便于縱梁安裝。

（3）主縱梁。主縱梁采用2HM588 × 300、HM588 × 300，1-11900×300 型鋼和321型貝雷梁四種形式。針對型鋼縱梁，在沿長度方向設置用于增強穩定性的加勁板，其標準間距為 1.2m ，縱梁與橫梁之間、前后跨縱梁之間均通過焊接連接。針對貝雷梁縱梁，通過履帶吊將貝雷梁的節點置于橫梁上并焊接限位器，以優化結構的傳力性能；相鄰貝雷梁之間通過剪力撐進行連接，貝雷梁下弦桿通過門式卡固定在主橫梁上。

2.1.3橋面及附屬結構安裝

2.1.3.1分配梁安裝

縱向分配梁采用工14a，橫向分配梁采用工25a?？v梁安裝完成后，按照圖紙間距鋪設橫向分配梁，橫向分配梁與貝雷梁之間采用卡板固定，然后按照間距鋪設縱向分配梁，兩層分配梁間采用焊接固定。

2. 1.3.2 面板安裝

面板選用8mm厚具有防滑措施的花紋鋼板，板與板之間預留3cm焊接縫。面板與縱向次分配梁采用跳點焊接，確保面板鋪設順平，局部不平處需進行磨平處理，確保行車順暢、安全。

2.1.3.3 附屬結構

欄桿：平臺兩側均設置欄桿，在完成面層鋪設后需及時進行兩邊安全護欄焊接。立柱采用工10，高1.334m ，橫桿采用 ?48mm×3.5mm 鋼管，通過＼$57mm套管將平聯固定在立柱上。欄桿立桿上貼反光紙或涂防銹油漆。

橡膠護舷：橡膠護舷采用橡膠護舷 （SASOO×1 000） ，通過配套螺栓與座板相連，座板與腹板焊接，腹板焊接固定在系/靠船樁側面連續布置，布置范圍應保證船舶在各種水位和不同吃水條件下的安全靠泊。設置標識標牌、警示燈、救生設施、爬梯、視頻監控等安全防護設施。

2.2攪拌站平臺仿真分析

2.2.1荷載工況及有限元模型

為分析攪拌站平臺的受力及變形特性，評估結構設計的安全性，基于有限元軟件MidasCivil建立攪拌站平臺有限元模型，重點分析其在空載度汛狀態及正常工作狀態下結構的受力及變形特性。其中有限元模型所有構建均采用空間梁單元進行模擬，如圖3所示。

圖3攪拌平臺有限元模型圖

攪拌站平臺重點分析工況如下：

工況1：空載度汛狀態，考慮自重、水流力、船舶荷載、最大風荷載；

工況2：正常工作狀態，考慮自重、拌和站支腿反力、抓斗吊荷載、車輛荷載、水流力、船舶荷載、施工人群荷載、工作風荷載。

為了評估攪拌站平臺的受力性能，考慮恒載與活載兩種荷載的組合形式，通過標準組合評價其剛度，通過基本組合來評價結構的強度及穩定性指標。其中標準組合 =Σ 恒載 活載，基本組合 =1.22 恒載+1.4∑活載。

2.2.2計算結果分析

2.2. 2. 1 工況1

在空載度汛狀態下，攪拌站平臺受力計算結果如表1所示。

表1空載度汛狀態下攪拌站平臺受力計算結果表

標準組合下，樁基出現反力117KN，最大豎向壓力為556.8kN，最大水平位移為 73.8mmlt;25000/200= 125mm ；基本組合下，結構最大組合應力為91.8 MPalt; 205 MPa ，最大剪應力為 17.5MPalt;120MPa

2.2.2.2 工況2

在正常工作狀態下，攪拌站平臺計算結果如表2所示。

表2正常工作狀態下攪拌站平臺受力計算結果表

標準組合下，樁基出現反力117KN，最大豎向壓力為2209kN，最大水平位移為 73.8mmlt;25 000/200=125mm；基本組合下，結構最大組合應力為111.3 MPalt;205MPa，最大剪應力為 83.2MPalt;120MPa

由以上計算結果可知，攪拌站平臺在各工況下的強度、剛度及穩定性均滿足規范要求。

3水上攪拌站平臺的應用

為滿足水上工程施工需求，本文提出了一種高效、高精度的攪拌站平臺施工控制方法。平臺采用鋼立柱作為主要支撐結構，通過全站儀精準定位，配合120t起重船及振動錘沉樁，并實時監測垂直度，確保沉樁誤差5mm 。鋼結構連接采用模塊化設計，平聯采用分片式哈佛接頭，結合手拉葫蘆微調定位，提高安裝效率。主橫梁采用槽口嵌固與間斷焊相結合，關鍵節點滿焊增強整體剛度[。縱梁系統通過加勁板（1.2m間距）提升穩定性，貝雷梁采用限位器、剪力撐及門式卡三重約束優化荷載傳遞路徑。橋面體系采用分配梁網格化焊接，防滑花紋鋼板跳點焊鋪設，并配套橡膠護舷和封閉式護欄，確保施工安全。

工程實踐表明，該方法在保證施工精度的同時，顯著提升了結構穩定性和作業效率。水上攪拌站的成功建設，解決了該大型水上工程的 2.1×10⁴ t混凝土的供求問題，極大地減少了混凝土運輸時間和成本，降低了工程造價，可為類似水上工程提供參考。

4結語

廣西首座水上攪拌站在蒼容潯江大橋的成功應用，適應了中塔區域深水裸巖不良地質、航道繁忙的復雜水域環境，解決了大型水上工程的混凝土供求問題，有效地減少了對二級引水保護區的水域污染，并極大地減少了混凝土運輸時間，提高了施工效率。本文提出了一種高效、高精度的攪拌站平臺施工控制方法，顯著提升了結構穩定性和作業效率，為今后建設大型水上工程提供了參考。

參考文獻

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