钢栈桥、桩基平台、钢护筒、钢围堰专项施工方案

第1页共22中国中铁电气化局集团公司*******铁路项目部南溪大桥钢栈桥、桩基平台、钢护筒、钢围堰施工专项方案编制：审核：批准：中国中铁电气化局集团公司*****铁路项目部2010年08月20日第2页共22目录一、工程概况二、钢栈桥施工方案1、设计标准及参考资料2、钢栈桥结构特点3、钢栈桥施工文字说明4、钢栈桥受力计算书5、钢栈桥施工工艺流程及主要方法三、桩基施工及机械操作平台施工文字说明及计算书四、钢护筒制安方案五、钢围堰施工方案六、施工质量保证措施七、施工安全保证措施八、水上施工应急预案九、附件：各施工方案图纸备注：以上施工方案、方法为我司以往施工经验，妥否?请贵局审核！公司网址：一、工程概况龙海港尾铁路支线南溪大桥主跨上部结构为砼悬浇挂蓝施工、下部构造位于江中施工受江水影响，南溪大桥主墩水深约7—8m、江水最高水位为+4.95m、河床面高程为-2.67m、构造物（承台）底高程为-7.98m,覆盖层自上而下地质情况普遍为：素填土（1—2m)、淤泥质粘土（2—3m）、粉质粘土（8—15m)、细砂层（3—5m)、中粗沙层等。为保证南溪大桥水中主墩施工需要必须架设一座经济实用又安全的钢栈桥。根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、结合桩基施工平台和承台钢围堰施工需要同时考虑通航要求我部架设的钢栈桥规模为：钢栈桥分南北两岸架设桥、单侧桥长各约75m；钢栈桥标准跨径不超过12米、桥面净宽均为6米；桥面设计高程+7.5m（以贝雷梁底露出最高水位50cm控制）;桥位布置形式为：钢栈桥布置在新建桥梁上游，栈桥边缘与承台砼边缘净距离3.0米（具体考虑承台钢围堰施工及钢筋模板操作空间需要调整，由贵局定）。桩基施工平台与机械平台的布置应满足桩基施工和承台钢围堰施工需要。二、钢栈桥施工方案1、主要设计标准及参考资料1—1、主要设计标准①、计算行车速度：5km/h②、设计荷载：载重500KN施工车辆第4页共22③、桥跨布置：n12m连续贝雷梁桥④、桥面布置：净宽6m⑤、桥面高程：+7.5m1—2、主要参考资料①、交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000②、人民交通出版社《路桥施工计算手册》③、交通部交通战备办公室《装配式公路钢桥使用手册》④、公路施工手册⑤、公路桥涵钢结构木结构设计规范2、钢栈桥结构特点如下、基础结构为：钢管桩基础、下部结构为：工字钢横梁、上部结构为：贝雷片纵梁④、桥面结构为：装配式公路钢桥用桥面板⑤、防护结构为：钢管护栏3、钢栈桥施工设计文字说明3—1、基础及下部结构设计钢栈桥钢管桩基础布置形式：单墩布置3根钢管（桩径ф426mm，壁厚7mm），横向间距2.5m，桩顶布置2根32cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用12cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。为了增强栈桥纵向稳定性，每隔3个墩位设置1处加强排架墩第5页共22基础（即单墩布置6根钢管：横向间距2.5米、排距3.0米）。打钢管桩技术要求：①严格按设计书要求的位置和标高打桩。②钢管桩中轴线斜率1％L。③钢管桩入土（进入粉质粘土层）深度必须大于8m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ45桩锤激振2分钟仍无进尺为准。钢管桩的清除：河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。3—2、上部结构设计桥梁纵梁各跨跨径均为12m。根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层6片3组国产贝雷片（规格为150cm×300cm），横向横向布置形式为：90cm+120cm+90cm+120cm+90cm，贝雷片纵向用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。3—3、桥面结构设计桥面采用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车—80级，故受力不再做验算），单块规格为6m×1.26m，桥面板结构组成为：5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用螺栓联结。3—4、防护结构设计第6页共22桥面采用钢管（直径4.8cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向4.5米1根立柱、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。4、钢栈桥各部位受力验算根据《路桥施工计算手册》表8-9规定：在计算临时结构时，钢材容许应力可取1.30的增大系数。4—1、贝雷片纵梁验算（按12米跨6片贝雷片验算）①荷载计算钢栈桥承受荷载为汽车500KN单跨12米贝雷片纵梁自重为:4×6×2.75=66KN单跨12米桥面板自重为:1.1×12×6=80KN(每平方约110kg)纵梁受力验算分两部分叠加,1为壹辆500KN车辆位于跨中时的集中力计算，考虑25%荷载安全系数；2为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）q＝146/12＝12.2KN/m②纵梁受力验算纵梁最大跨径12米,以500KN汽车位于跨中时按简支梁进行验算(查路桥施工手册静力计算公式):M1max＝0.250PL＝0.250×625×12＝1875KN.mM2max＝0.125ql2＝0.125×12.2×122＝220KN.m第7页共22Q1max＝（+0.5+0.5）P＝1.0×625＝625KNQ2max＝0.5ql＝0.5×12.2×12＝73KNMmax=1875+220=1945KN.mQmax=625+73=698KN允许弯矩Mo＝6片×0.8（不均衡系数）×788.2KN.m＝3783KN.m（贝雷片单片允许弯矩见公路施工手册之桥涵下册P1088）贝雷片截面模量Wo＝3579×6片＝21474cm3（见公路施工手册之桥涵下册P923）强度验算：σ＝Mmax/Wo＝（1945×106）/(21474×103)＝90Mpa1.3〔σ〕=1.3×210=273Mpa1.3为计算临时结构时钢材的提高系数允许剪力Q＝6片×0.8（不均衡系数）×245KN＝1176KN通过12米跨6片布置可知：MmaxMo、σ〔σ〕、Q〔Q〕，因此12米跨钢桥纵梁可以用单层6片贝雷片架设③、挠度验算贝雷片几何系数E＝2.05×105Mpa，Io=250497cm4Wo＝3579cm3（取值见贝雷片几何特征表）fmax＝（Pl3）/(48EI)=(575KN×12米3)/（48×2.05×105Mpa×250497cm4×6）＝第8页共226mmL/400=12000/400=30mm满足使用要求（公式见路桥施工计算手册）综上所述:钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。MmaxMo、σ〔σ〕、Q〔Q〕，因此12米跨钢桥纵梁可以用单层6片贝雷片架设。4—2、工字钢横梁计算受力模式分析：钢管立柱单排3根横向间距为2.5米，因此按二等跨连续梁验算，计算跨径L=2.5米，横梁承担6片传递来的荷载。6个集中力按路桥施工计算手册P763-5图进行验算。按500KN车辆位于墩位时验算（考虑25%安全系数）+贝雷片自重146KN。P1＝P/6=771/6=128KNMmax＝0.333pl＝0.333×128×2.5＝106KN.mQ=(1.333+1.333)P1=341KN横梁采用2根32工字钢Ix=11080cm4,Wx=692.5cm3,Sx=400.5cm3,t＝15.0mm横梁强度验算σ＝Mmax/Wo＝106×106/（1385×103）＝76Mpa〔σ〕＝188Mpa剪应力τ＝QSx/（Ixt）＝341×1000×801×1000/（22160×10000×30）＝41Mpa＜[τ]=110Mpa经验算符合要求。挠度f=1.466Pl3/(100EI)=0.76mm第9页共22f＝2500/400=6mm符合要求（见路桥施工计算手册P765）综上所述横梁采用2根32cm的工字钢满足使用要求.4—3、钢管立柱受力验算受力模式分析:500KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力，单排3根钢管中中间1根承受的荷载最大，由工字钢横梁传递而来。因此单根钢管受力:P=Q=341KN钢管高度按入土8米，最大水深7米计算（以426mm钢管来验算）⑴钢管摩察力计算根据设计图地质分析，取进入淤泥质粘土3米（£=15kpa、σ=60kpa）、进入粉质粘土层8米（£=45kpa、σ=150kpa）（见南溪大桥地质钻孔图）承载力N=0.426×3.14×3×15+0.426×3.14×8×45=541KN（尚未计闭口桩桩底承载力）摩察力计算入土8米满足要求，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ45振动锤激振2分钟无进尺时终孔。⑵计算露钢管稳定σcr设钢管桩一端固定，一端自由的压杆钢管桩截面惯性半径i＝(√D2+d2)/4＝(√42.62+41.22)/4＝14.8cm截面面积:A=0.785(42.6×42.6-41.2×41.2)=92.1cm2（见路桥手册P730）柔度λ＝l/i＝7×102/14.8＝48第10页共22（L按水深7米计算自由度）查表知纵向弯曲系数∮1=0.828应力N＝341KN/92.1cm2＝38MPa0.828〔σ〕＝120MPa满足要求综上所述：墩位下部结构单排3根∮426钢管立柱满足使用要求。5、钢栈桥施工工艺流程及主要方法5—1钢栈桥施工工艺流程：钢管桩加工制作—吊车就位—振动锤与钢管桩连接—测量定位—振动下沉钢管桩—钢管桩间联接系焊接—桩顶钢板及分配梁安装—吊车纵向安装贝雷梁—装配式钢桥面板安装—栏杆安装5—2主要施工方法、钢管桩施工：钢管外径426mm、壁厚7mm、Q235钢。钢管桩对接时加竖向拼接板，钢管桩焊接成型后外型尺寸（外周长、椭圆度、纵轴线偏差应满足质量要求）。钢管桩在起吊、运输和存放过程中，应尽量避免由于碰撞等原因造成的管身变形和损伤。施工时用25吨汽车吊吊DZ45振动锤夹紧钢管桩进行施工，施工过程应保证钢管垂直度，当钢管桩入土达到2m左右时方可连续沉桩，下沉过程中应及时检查钢管倾斜度，发现倾斜应及时采取措施调整。、桩间联接系及桩顶横梁安装第11页共22桩间联接系的安装时为了增加横向钢管桩之间的刚性，使之受力均匀。每排钢管桩插打完成经检查合格后，应及时焊好桩间联接。桩顶联接与钢管桩之间用扩大钢板联接，然后在钢板焊接工字钢横梁。、贝雷纵梁及桥面安装在桩顶横梁上测量出每组贝雷梁的准确位置后，用吊车安装贝雷梁就位，纵梁安装到位后横向、纵向均焊接定位挡块及压板，将其固定在横梁上。纵梁安装完成后在上面安装整体装配式钢桥面板及栏杆。5—2主要施工设备及人员配置栈桥施工计划投入施工作业人员12人。拟投入以下施工设备：吊车1台、装载机1部、DZ45振动锤1台、发电机1台、电焊及气割设备5套。钢栈桥进场后按3天完成两跨的施工进度安排。三、桩基施工及机械操作平台施工文字说明及计算书1、桩基及吊车平台的结构形式均为：钢管桩基础、工字钢横梁、工字钢分布梁、钢板面板。桩基施工平台采用ф42.6cm的钢管跨径控制在6米以内（以避开桩基护筒和钢围堰施工为原则）、工字钢横梁为2I36型、工字钢分布梁为I25型（间距40cm）、面板为1cm钢板。桩基础施工平台及机械操作平台的布置以满足桩基及承台围堰施工需要为原则，本说明仅示结构布置原则，因为平台是按面积计价，太大就浪费了，进场后由双方技术人员详细布置。第12页共222、桩基平台施工验算钻机自重按100KN、钻锤自重按650KN计算，首灌砼按导管埋深1米计算重量123KN，导管和砼铁斗按100KN计算重量，钻机成孔施工锤重和浇筑砼铁斗自重不会同时发生。因此钻机验算以最大荷载323KN验算。受力模式分析：钻机由前后两个支腿支撑（前后支腿距离为6米）、每个支腿又由左右两个支点支撑（间距为4米），单个支点P=80.75KN。前支腿加强为4根I25型钢取钻机前支腿进行受力验算。跨径取最大跨径6米计算。Mmax＝0.278PL＝0.278×80.75×6=135KN.mQ1max＝（1.167+0.167）P＝1.334×80.75