水上施工平台

水上施工平台是指為了進行橋樑基礎水上施工而搭設的作業場地。固定式水上工作平台是一種常見的結構形式。

基本介紹

• 中文名：水上施工平台
• 外文名：Water construction platform
• 定義：橋樑水上施工而搭設的作業場地
• 方法：主要有4種
• 套用：水上施工
• 學科：船舶工程

概念

水上施工平台是指為了進行橋樑基礎水上施工而搭設的作業場地。固定式水上工作平台是一種常見的結構形式，而寬闊水域施工平台具有其特殊性：

(1)平台要受流波力作用，當考慮風暴潮影響時，這種作用十分強大。

(2)在潮差較大的地區，因為要考慮平台作業面避受波浪影響，以及為了鑽孔和水下混凝土封底施工等需要，內部應保持足夠的水頭，平台頂面高程比一般平台要高。

(3)因為遠離陸地，平台既是生產基地，又是生活基地。因此平台面積比一般平台大很多，結構受力也較複雜。

(4)因為受風浪潮的影響，平台搭設十分困難，是採用常規的插打鋼管樁方法，還是採用其他施工方法，須在自然條件、技術和成本方面進行比較。

(5)平台設計應調查和掌握水文、水力環境，這是關係到技術、安全和成本的重要問題。

(6)在無遮蔽海洋惡劣的自然條件下，採用江河中常用的支架或船舶施工方法有時無法進行，必須建造與自然條件相適應的、穩固可靠的海上施工平台。

平台結構形式

根據水深、地質情況、波浪力的大小及承包商設備條件，目前形成水上施工平台的方法主要有4種，即：插樁平聯法、護筒支承法、導管架圍堰法、浮運預製結構法。

平台適用範圍

插樁平聯法

適用於水深小於20 m，河床覆蓋層較深，土層較鬆軟，流速一般不大於3 m/s的地方。採用插打鋼管樁的方法形成平台基礎，即先打樁，再焊接樁間平、立面支撐結構，形成空間桁管結構，再安裝上層平台分配梁形成作業平台。這種施工方法受風、浪、流速的影響非常之大，支撐焊接工作異常困難，不僅質量難以保證，而且工期長、風險大，而支撐的焊接工作只能在風浪面以上進行，其相應平面剛度較差，要滿足施工荷載及波浪力作用，必須加大結構、延長工期、增加投資。

護筒支承法

鋼護筒是鑽孔樁成孔所用的臨時結構，也可以作為平台基礎結構的一部分，來承擔外力。護筒支承法適用條件與插樁平聯法基本相同，但水深可深一些，覆蓋層可略淺一些。

在許多情況下護筒支承法與插樁平聯法共同形成平台，外圍為鋼樁、內部為鋼護筒，以增加平台豎向和水平抗力。有時還需要布置一定數量的斜樁來承擔水流、波浪、風及船隻意外撞擊產生的水平力。

導管架圍堰法

適用於水深20 m以上，覆蓋層很淺或基本無覆蓋層，流速快、波浪力大的地方。簡易的方法是將平台的平、立面支撐預先焊成空間桁管結構，在墩位處先打上若干定位支承樁，將桁管架運至墩位吊裝至定位樁上焊接固定成臨時平台，再插打其餘平台支承樁，焊接成空間平台結構，這種方法同樣只能在波浪面以上作業，而且剛度較差、定位精度差，造成桁管架安裝也相當困難。因此，借鑑海上石油鑽井平台的建造經驗，結合施工具體要求，開創性地設計了導管架與浮箱結構(吊箱圍堰)相結合的施工方案，即先在工廠用鋼管焊接成整體式空間桁管結構，將桁管架運至墩位吊裝就位，直接沉放到海底初步定位，再在豎向鋼管中插入定位樁，並施打人海底足夠的深度，形成橋墩承台一端的施工平台，再在橋墩承台的另一端同樣用桁管架組成施工平台，而後將雙壁鋼套箱浮運至墩位，用海纜絞錨牽引至已施工完成的平台間臨時固定，最後在套箱中插打鑽孔樁鋼護筒至設計高程，形成導管架浮箱施工平台。本方法施工時間短，平台面積大，生產與生活區為一體，結構剛度大，抗風浪、抗潮流、抗撞擊能力強，結構安全性高。

浮運預製結構法

適用於水深20 m以上的地方，對河床覆蓋層厚度要求不高，能夠抵抗較大的波浪力，目前國內已經做到了水深64 m以上。浮運預製結構既可以是鋼結構，也可以是鋼筋混凝土結構，甚至可以是其他新材料結構。浮運預製結構是國外在跨海峽橋樑施工中喜歡採用的方式之一。

平台結構荷載及設計

平台結構荷載包括以下各項。

(1)平台結構自重：包括基礎支承結構、聯結系、分配系和面板等。

(2)施工荷載：包括平台上施工機械、材料、人員等荷重，吊裝設備應考慮衝擊係數。

(3)波浪力：通常按20年(或30年)一遇洪水(或風暴潮)高水位時的波浪力，參照《海港工程水文規範》(JTJ 213—98)計算。

(4)水流力：通常按5%頻率垂線平均流速，參照《港口工程荷載規範》(JTJ 215—98)計算。

(5)風載：按平台設計最大風速進行計算。

對上述荷載進行組合計算。目前常套用空間有限元分析計算軟體建立模型，進行空間分析計算。計算模型須考慮平台基礎沖刷影響，沖刷深度依據水文條件，通過水工模型試驗、經驗公式進行分析確定。