基于風(fēng)洞試驗(yàn)及預(yù)算定額研究的大練島高墩支架變更設(shè)計(jì)

李陽

摘? 要：福平項(xiàng)目大練島橋橋址區(qū)屬于典型的海洋性季風(fēng)氣候，受海峽上“穿堂風(fēng)”增強(qiáng)效應(yīng)的影響，形成一個(gè)“風(fēng)谷”通道，風(fēng)速進(jìn)一步加強(qiáng)集中，導(dǎo)致風(fēng)速大、頻次高，且現(xiàn)場(chǎng)腐蝕嚴(yán)重，導(dǎo)致施工條件惡劣，安全和質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較高。原設(shè)計(jì)預(yù)算中按照內(nèi)陸常規(guī)定額組價(jià)，而且采用萬能桿件搭拆定額，但后續(xù)發(fā)現(xiàn)費(fèi)用組成與設(shè)計(jì)圖紙不符合，而且嚴(yán)重偏低。通過對(duì)現(xiàn)澆支架進(jìn)行縮尺模型風(fēng)洞試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，原設(shè)計(jì)無法滿足現(xiàn)場(chǎng)安全、進(jìn)度等相關(guān)要求，項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)院及業(yè)主多次溝通，最終業(yè)主同意變更，同時(shí)項(xiàng)目部與設(shè)計(jì)院溝通，抽換了原預(yù)算的萬能桿件定額，變?yōu)殇摻Y(jié)構(gòu)定額，為項(xiàng)目贏得了最大效益。

關(guān)鍵詞：高墩支架;變更;鋼結(jié)構(gòu);減虧;定額

中圖分類號(hào)： U446.1?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A???????? 文章編號(hào)：2096-6903（2021）02-0000-00

1工程概況

原設(shè)大練島高墩支架計(jì)（D0-D23、D27-D31）公路梁支架量為16956噸，主要設(shè)置在大練島陸地上（如圖1所示）。支架寬度34.08m，跨度為9m、11.25m、12m，斷面設(shè)32片貝雷桁架，頂分配梁鋼管支架立柱采用Φ1000×12mm鋼管，縱向4排，鋼管支架平聯(lián)采用Φ400×14mm鋼管，斜撐采用Φ400×8mm鋼管，邊跨鋼管樁直接支撐于鐵路承臺(tái)上。鋼管樁頂部放置三拼56b工字鋼做橫梁;縱梁采用單層貝雷梁，貝雷梁橫向間距為90cm，每跨貝雷梁大約425片貝雷片;貝雷梁縱向頂部設(shè)置頂分配梁，頂分配梁采用25b槽鋼，間距為60cm（如圖2所示）。原預(yù)算采用定額QY-1011現(xiàn)澆梁門架式萬能桿件支架搭拆、QY-1012現(xiàn)澆梁門式萬能桿件1季度使用費(fèi)這兩個(gè)定額進(jìn)行預(yù)算，原設(shè)計(jì)共計(jì)16973萬噸，合計(jì)金額1475萬元。

2變更的必要性

（1）為應(yīng)對(duì)氣象、地質(zhì)條件，調(diào)整支架結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目2017年6月份開始與福建平潭氣象局合作，在我項(xiàng)目施工區(qū)域內(nèi)建立兩個(gè)測(cè)風(fēng)點(diǎn)，如圖3所示。

根據(jù)測(cè)風(fēng)點(diǎn)對(duì)2017年7月1日至2019年4月30日共669天的風(fēng)力情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)測(cè)量，并將形成的數(shù)據(jù)和大練站、浮標(biāo)站、潭城鎮(zhèn)進(jìn)行對(duì)比分析，見表1對(duì)比數(shù)據(jù)：

由上表統(tǒng)計(jì)看出，大練島特大橋測(cè)風(fēng)點(diǎn)F1825，風(fēng)力等級(jí)明顯比其他海上北東口水道特大橋、大練島洋坪頂測(cè)風(fēng)點(diǎn)等各測(cè)風(fēng)點(diǎn)風(fēng)力等級(jí)都大，具體原因是大練島特大橋位處兩山之間的低凹處，受穿堂風(fēng)影響，風(fēng)力較大，具體如圖4所示。

為確保工程按期建成，需要系統(tǒng)的考慮工程施工安全、質(zhì)量、資源配置、工效等因素，根據(jù)建設(shè)單位組織的高墩支架專項(xiàng)方案評(píng)審，對(duì)原計(jì)劃投入的鋼結(jié)構(gòu)數(shù)量及結(jié)構(gòu)作出較大調(diào)整。一方面由于受穿堂風(fēng)影響，風(fēng)力較大，作業(yè)天數(shù)少，為保證支架在季風(fēng)期安全使用，臺(tái)風(fēng)期（14級(jí)臺(tái)風(fēng)）不被破壞，項(xiàng)目部通過風(fēng)洞試驗(yàn)研究，對(duì)支架強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行分析計(jì)算，需對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊加強(qiáng)設(shè)計(jì)。而且項(xiàng)目通過靜載沉降觀測(cè)試驗(yàn)研究鋼管樁沉降范圍，證明鋼管本身變形在1cm左右，因此不能滿足支架基礎(chǔ)的規(guī)范要求，基于此設(shè)計(jì)院及業(yè)主建議改成鉆孔樁。

（2）原定額的不適用性;一方面原定額QY-1011門架式萬能桿件搭拆中無焊接工藝。而實(shí)際情況是連接后需要焊接以及在安裝過程中全部采用焊接拼裝。另一方面支架高度達(dá)到60m，采用QY-1011門架式萬能桿件搭拆已經(jīng)不能滿足現(xiàn)場(chǎng)安全性需要。

具體所套用的QY-1011費(fèi)用明細(xì)如圖5：（消耗萬能桿件0.09t，單位10t，損耗率9‰，定額中無焊接工藝）。

QY-1012費(fèi)用明細(xì)如圖6：（消耗萬能桿件0.25t，單位10t，反推周轉(zhuǎn)次數(shù)為40次）。

3具體做法

（1）為應(yīng)對(duì)特殊的海島惡劣條件，具體措施如下：

1）為保證支架在季風(fēng)期（8級(jí)風(fēng)以下）安全使用，臺(tái)風(fēng)期（14級(jí)臺(tái)風(fēng)）不被破壞，及現(xiàn)場(chǎng)施工需求，對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

2）根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50017-2003）第10.1.2條也指出：圓鋼管的外徑與壁厚之比不應(yīng)超過100（235/fy）=100（235/205）=114.6;由于支架使用年限在4年以上，為保證結(jié)構(gòu)的安全，管樁壁厚必須滿足規(guī)范要求并預(yù)留加厚量。

3）根據(jù)《海港工程鋼結(jié)構(gòu)腐蝕技術(shù)規(guī)范》（JTS153-3-2007）表3.10表明，鋼結(jié)構(gòu)單面腐蝕速度：大氣區(qū)（有養(yǎng)護(hù)條件）平均腐蝕速度0.05～0.1mm/a;浪濺區(qū)（有養(yǎng)護(hù)條件）平均腐蝕速度0.2～0.3mm/a，需對(duì)支架鋼管按照規(guī)范規(guī)定4年防腐標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行防腐涂裝。

4）由于橋址處地質(zhì)條件復(fù)雜，跨度大，荷載大，并且前期對(duì)支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了專家評(píng)審。為保證現(xiàn)場(chǎng)能夠安全施工，對(duì)支架基礎(chǔ)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)。

（2）為滿足人員、設(shè)備、梁部施工安全需要，調(diào)整了支架結(jié)構(gòu)，對(duì)高墩公路梁現(xiàn)澆支架進(jìn)行縮尺模型風(fēng)洞試驗(yàn)—固定模型天平測(cè)力邊界層風(fēng)洞試驗(yàn)研究，最終得出的支架結(jié)構(gòu)形式滿足人員、設(shè)備、梁部施工的安全需求，具體如下：

1）增加鋼管立柱、連接系及貝雷片桁架。橋址區(qū)氣象及水文條件惡劣，原設(shè)計(jì)跨中支架鋼管立柱為兩排，支架上部結(jié)構(gòu)為32貝雷桁架，無法保證棧橋在該區(qū)域的結(jié)構(gòu)安全，變更后將跨中鋼管立柱增加一排，整體支架立柱連接系增加，支架貝雷桁架變?yōu)?8-70（最小及最大寬度）片貝雷片以增加支架整體穩(wěn)定性。

2）支架基礎(chǔ)形式。原設(shè)計(jì)支架基礎(chǔ)采用鋼管樁，跨中鋼管樁入土深度>15m。因考慮支架施工及使用過程中所承受荷載較大，為保證支架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，支架基礎(chǔ)形式改為鉆孔樁，D0#-D8#為φ1m鉆孔樁;D8#-D19#為φ1.5m鉆孔樁。

3）根據(jù)建設(shè)單位評(píng)審后的支架施工方案如下：

總體結(jié)構(gòu)說明：現(xiàn)澆支架采用梁柱式鋼管支墩結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)D0#-D2#、D7#-D19#采用鉆孔樁基礎(chǔ)，D2#-D7#采用條形基礎(chǔ)。其中樁基位置處設(shè)置橫向系梁。D0#-D8#鋼管立柱采用φ720×14mm鋼管，邊墩鋼管之間連接系采用雙拼28b工字鋼、雙拼40b工字鋼、400鋼管。牛腿橫聯(lián)采用Φ400×10mm?？缰袖摴苤g平聯(lián)、斜撐采用φ400×10mm鋼管、雙拼40b工字鋼聯(lián)結(jié)。D8#-D19#鋼管立柱邊墩采用φ720×14mm，跨中鋼管立柱采用φ1200×14mm鋼管。邊墩鋼管之間連接系采用雙拼28b工字鋼、雙拼40b工字鋼、400鋼管。牛腿橫聯(lián)采用Φ400×10mm?？缰袖摴苤g平聯(lián)采用φ720×14mm鋼管聯(lián)結(jié)，斜撐采用φ400×10mm鋼管或雙拼工40b工字鋼聯(lián)結(jié)，程Z字形或八字形布置。邊跨橫梁采用三拼56b工字鋼，跨中橫梁采用雙拼H700型鋼，橫梁與鋼管樁交接處采用10塊厚16mm鋼板加強(qiáng)，從樁中心向兩邊分間距為24cm;承重梁采用321貝雷片組裝，D5#-D19#跨度為15m+7.6m+15m，D0#-D5#跨度為15m+9m+13.5m。各片桁梁之間采用花窗連接成整體，貝雷梁縱向頂部設(shè)置特制頂托便于拆除時(shí)落梁，一片貝雷梁上間距355mm、880mm、530mm、880mm、355mm，設(shè)置在貝雷梁上接近節(jié)點(diǎn)處，然后頂托上縱向放置150mm×150mm方木，在150方木上橫向放置100mm×100mm方木，縱向間距300mm，最后鋪設(shè)15mm厚竹膠板做底模。

（3）多次與設(shè)計(jì)院溝通，建議采用鋼結(jié)構(gòu)、軍用梁制作、安拆相關(guān)定額，鋼管樁、連接系等相關(guān)鋼結(jié)構(gòu)采用QY-1064（鋼結(jié)構(gòu)制作 一般焊接結(jié)構(gòu)）施工工藝為：調(diào)直整平、劃線下料、鉆孔、電焊、組拼。QY-1065（鋼結(jié)構(gòu)安拆）施工工藝為：鋪拆臨時(shí)腳手，桿件安裝、拆除。貝雷梁采用QY-1001（軍用梁安拆 便橋用 跨度≤30m）施工工藝為：搭拆人字扒桿，安裝絞車及埋設(shè)地壟，安裝支座墊木，組合鋼梁，架設(shè)鋼梁，調(diào)整鋼梁在平面上的位置，拆除鋼梁。其定額中所使用施工材料及方案與我項(xiàng)目施工的方案基本一致，建議運(yùn)用。最后盡最大可能按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際大型設(shè)備抽換其定額中的機(jī)械，具體定額如下：

（4）在變更定額的同時(shí)設(shè)計(jì)院原計(jì)劃采用周轉(zhuǎn)攤銷計(jì)算方式計(jì)算費(fèi)用，這樣總費(fèi)用將降低，項(xiàng)目部一方面以監(jiān)理簽認(rèn)的施工時(shí)間為證明材料，又提出一下三點(diǎn)原因：一是支架現(xiàn)澆梁連接系寬度每孔均不相同，而且拆除連接系時(shí)由于需要?dú)夂盖懈?，?dāng)材料發(fā)生周轉(zhuǎn)時(shí)，需要重新加工焊接制作，因此連接系制作按照施工設(shè)計(jì)量計(jì)算。二是支架鋼管樁由于支架高度不同，需制作對(duì)應(yīng)鋼管樁的調(diào)整節(jié)，所以鋼管樁制作按照周轉(zhuǎn)計(jì)算，調(diào)整節(jié)需要重新加工制作，按照設(shè)計(jì)量計(jì)算制作費(fèi)用。三是支架橫梁由于現(xiàn)澆梁寬度不同，需重新制作對(duì)應(yīng)長度的橫梁，按照設(shè)計(jì)量計(jì)算橫梁制作費(fèi)用。

4總結(jié)

高墩支架原設(shè)計(jì)1475萬元（其中大練島橋1235萬元，舍人宮橋240萬元）原設(shè)計(jì)參照內(nèi)陸標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，實(shí)際通過指導(dǎo)性施組及風(fēng)洞試驗(yàn)增加了工程數(shù)量，變更后公路梁支架量為26073噸，較原指導(dǎo)性施組增加9117噸。由變更前的萬能桿件定額變?yōu)殇摻Y(jié)構(gòu)定額，另一方面調(diào)整了鋼結(jié)構(gòu)攤銷次數(shù)，因此費(fèi)用加大，變更后總費(fèi)用5606萬元，增加金額4131萬元。平潭橋集氣候、水文、地質(zhì)等惡劣自然條件為一體，項(xiàng)目部因地制宜進(jìn)行變更，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效果。

參考文獻(xiàn)

[2] JTS153-3-2007.海港工程鋼結(jié)構(gòu)腐蝕技術(shù)規(guī)范[S].

Modification Design of Dalian Island High Pier Support Based on Wind Tunnel Test and Budget Quota Research

LI Yang

（China Railway Construction Bridge Engineering Bureau Group No.4 Engineering Co.， Ltd. Harbin Heilongjiang? 150056）

Abstract： the Dalian Island Bridge site of Fuping project is a typical marine monsoon climate， which is affected by the enhanced effect of "cross-strait wind"， especially in Dalian Island， which is affected by the topography， forming a "wind Valley" channel， and the wind speed is further strengthened， resulting in high wind speed and high frequency. And the site corrosion is serious， resulting in poor construction conditions， high safety and quality risks. In the original design budget， the price was set according to the inland conventional quota， and the universal rod erection and dismantling quota was adopted， so the cost composition was not consistent with the design drawings， and it was seriously low. On the other hand， the project and the University jointly carried out the scale model wind tunnel test on the cast-in-place support. Through the fixed model balance force measurement boundary layer wind tunnel test， the original design could not meet the site safety， progress and other related requirements The project department communicated with the design institute and the owner for many times， and finally the owner agreed to the change. At the same time， the project department communicated with the design institute through the special volume. After the change， in the cost group price， the original budget universal member quota was changed into the steel structure quota， which won the maximum benefit for the project.

Key words： high pier support;change;steel structure;loss reduction;quota