水中系梁施工方案

1官沙大桥水中系梁施工方案一、施工概况描述：官沙大桥3#墩处在伦教大涌中，现阶段常水位2.3米左右，设计系梁顶标高为-0.3米，桩基施工采用水中搭设钢平台，系梁长17.485米，高1.6米，宽1.4米，重92吨。由于系梁在常水位标高以下，施工难度很大，现水中系梁考虑在平台上预制再吊装安放的施工方法。二、施工工艺：1、施工方法：先利用已经搭设好的水中钢平台作预制支撑平面，在平台面上生产出系梁，接着考虑吊放与安装，吊放系统从系梁两端位置分别各设置一个，在系梁头两侧打设钢管桩作竖向总体支撑，横桥向焊接两排工字钢作纵向支撑，在工字钢上顺桥向设计两排贝雷片，用花窗连接安放稳固，再在贝雷片上安装卷扬机，从两端吊放系梁。2、施工平面图：水上钢平台系梁系梁两端预制形状施工平面图2工字钢工字钢双拼截面钢管桩打设平面图系梁立面图、侧面图系梁尺寸17.485*1.6*1.43、施工顺序：在钢平台上放样系梁平面投影---铺设方木及底木模---钢筋加工、绑扎---立侧模板--预制系梁生产—拆模及养生----钢管桩放样---沉入钢管桩---管桩顶切口、焊接工字钢---拼装贝雷片及安放---安放卷扬机---切割钢护筒3口---起吊系梁---拆除平台面板及吊放系梁---系梁与桩基顶接头处钢筋绑扎---接口止水处理及密封（1）、在钢平台上放样系梁平面投影利用尼康DTM-352全站仪在钢平台上放样出系梁的尺寸，用墨线弹出系梁平面轮廓线。（2）、铺设方木及底木模板底模板采用2公分厚覆塑夹板，按系梁尺寸加工完成后，在平台面上铺设。（3）、钢筋加工、绑扎钢筋下料制作在在平台便桥上现场集中制作，然后运至施工平台按平台上系梁轮廓线绑扎。（4）、模板安装系梁两侧模板采用组合钢模板，系梁头用木模加工成内凹圆弧状。模板板面之间应平整，接缝严密不漏浆。组合钢模板根据系梁的尺寸事先拼制成大块，由吊车配合支立，支立成型并调整好中心、长度及角度后，模板内设置对拉拉杆，拉杆钢筋为Φ12圆钢，用螺栓锚紧，模板外侧面每隔两米左右设置斜向加固支撑，防止涨模。（5）、预制系梁砼浇注混凝土浇筑前对支撑、模板、钢筋和预埋件进行检查。模板如有缝隙，应填塞严密，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净，钢筋和预埋件有松动应重新加固。4混凝土采用泵送，通过泵车将砼输送到模板内。在混凝土浇注过程中，必须对每车混凝土做和易性、坍落度试验，合格后方能使用。混凝土应按照一定的厚度（大于30cm）、顺序和方向进行浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。在每层混凝土浇筑过程中，随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣。振动棒振动移动间距不超过振动棒作用半径的1.5倍；振捣过程中，振动棒与模板间距保持5～10cm，并避免碰撞钢筋，不得直接或间接地通过钢筋施加振动。必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆。（6）、拆模及养生模板在砼强度能保证其表面及棱角不致因拆模而损坏时拆除，本工程在砼抗压强度达到2.5Mpa时拆除侧模板。拆除模板时先用吊车把模板吊住，模板连接的螺丝拆掉后，先把模板水平向外移，等整个模板都离开立柱砼面一定距离后，再将模板向上缓慢移动，此时模板两头用绳子拉住控制模板移动方向。拆模后，及时检查系梁外观质量及几何尺寸，特别是端头影响系梁安装的部分，符合设计及规范要求后及时包覆塑料薄膜养护。（7）、钢管桩放样根据系梁的平面位置，考虑系梁两端吊放系统的宽度，计算钢管桩坐标，现场放样定位并绑缚标志。（8）、沉入钢管桩5根据现场放样坐标，利用45KW液压振动锤沉放钢管桩，振动过程尽量保证沉入时桩体的垂直度，沉入一段立即用水平仪配合全站仪复核管桩垂直度，发现偏差及时利用振锤校正。（9）、管桩顶切口、焊接工字钢割开管桩上口，在开口处焊接5mm钢板，利用两根I25b工字钢双拼焊接、安放作为管桩上纵向支撑主梁。（10）、拼装贝雷片及安放贝雷片为国产型（1500×3000mm），两片单排贝雷片用花窗、滑轮螺丝连接牢固形成整体安放在工字钢上作为横向支撑次梁，安放完毕要检查顺桥向尺寸、高程、平面位置。（11）、安放卷扬机慢速电动卷扬机型号为卷扬机：卷筒：ф220×790减速器：J2Q400-48.57-4Z电机：Y160L-6.11KW制动器：YWZ-200/25Z传动连接器：200制动轮内外齿形式轴承座用轴承：312卷扬机及钢丝绳选用：每台滑车起吊质量为50吨，每根钢丝绳受力为50/12t=4.17t，考虑一定的安全系数，钢丝绳选用6×37+1-ф17.5-170，钢丝绳破断力为18.95t。卷扬机选用8t即可。（12）、起吊系梁利用两台卷扬机（8个滑轮组、型号HQD8-80、额定起重重量为680T）吊放系梁，卷扬机固定在贝雷横梁上，安放前利用全站仪准确放样出系梁两端处卷扬机的平面位置，并且尽量保证吊点在系梁中轴线上。起吊钢丝绳型号：采用两头抬掉的方法，钢丝绳水平夹角为60度左右（见附图），吊绳距离梁端为0.207×15.685米处，钢丝绳兜住系梁端，在系梁底部两侧与钢丝绳接触面处焊接8×8角钢，保证吊梁时梁的受力点不受破坏，从而确保吊梁安全。（13）、切割钢护筒口待安装系梁两端桩基需凿毛至设计系梁底标高位置，桩头凿毛并清洗干净。在钢护筒在系梁安放位置割出U型切口（部分采用水下切割技术），其宽度比系梁宽度大10mm，底部比设计系梁底标高低5mm，用6mm厚白色橡胶垫包边，角钢压紧与护筒点焊固定，详图如图所示：橡胶垫钢护筒50*50*5角钢橡胶垫护筒外侧护筒内侧钢护筒封口橡胶条示意图（14）、系梁与桩基顶接头处钢筋绑扎系梁利用卷扬机缓慢下放至桩基顶位置时，将立柱钢筋与系梁7钢筋焊接牢固。（15）、拆除平台面板及吊放系梁将预制系梁吊离钢平台面约50公分高度时，拆除钢平台面板，启动两台卷扬机后，同时从两端吊放系梁。吊放过程中（16）、浇筑桩头混凝土系梁安装就位后观察U型垫条与梁身接触处是否紧密，如有些微小缝隙则用海绵塞紧。尽量安排在水位最低时段进行混凝土浇注施工，据观测每天早上8：30和傍晚18：00左右为水位最低时间，选择该时段浇注，可使U型缺口处的渗水量至最低。4、材料用量表：序号型号单位数量备注卷扬机台22.4米I25b工字钢根16D60cm钢管桩米200贝雷片1.5×3.0片88轮吊环滑车个25、结构受力验算：（1）、钢管桩受力计算①、单根钢管桩承载力计算：钢管桩直径为60cm，钢板厚6mm，钢管桩承受荷载：系梁总重8量92吨，两端支撑钢管桩数量为8根，考虑系梁、施工时荷载、贝雷片、工字钢、卷扬机等自重，取总荷载G=120t，则单桩实际承受荷载p=120/8=15t考虑1.5的安全系数，取p=15×1.5=22.5t（1）、地层为淤泥、砂砾和强分化岩[p]=1/2（Ulτp+AσR），不考虑桩端支撑力AσR=0τp为桩壁土的平均极限摩擦力，τp=1/l∑ni=1τIli（l为局部冲刷线以下有效长度，li为冲刷线以下各土层厚度）U为桩周长假设钢管桩入淤泥10米，根据地质图显示：为淤泥层、粉砂层，厚度分别为2.8米、7.2米，极限摩擦力为50KPa、85Kpaτp=1/l∑ni=1τIli=1/10（50×2.8+85×7.2）=75KPa钢管桩的容许承载力：[p]=1/2Ulτp=1/2×3.14×0.6×10×75=706.5KN，即[p]=69t22.5t，所以承载力满足要求。钢管桩长度根据实际地质情况、水的深度、高出平台面的高度，普遍取值为20米左右。②、钢管桩强度计算：A=1/4×3.14×（6002-5842）=14900mm4δ=G/A=229500/14900=15.4Kpa140Kpa③、钢管桩稳定性计算：按照轴心受压构件计算直径D=0.6，壁厚τ=0.008，面积A=1/4×3.14×（0.62-0.5842）9=0.0149I=3.14×（0.64-0.5844）/64=0.652×10-3m4回旋半径r=√I/A=0.2长细比λ=l/r=20/0.2=100压杠的折减系数ф=0.604（建筑力学表3-2）δ=N/ФA=22.5×10000/0.604×0.0149=25MPa200Mpa（2）、I25b工字钢弯矩、截面内力运算共有8根工字钢承受系梁、贝雷片、卷扬机、模板等静荷载和施工振捣、倾倒混凝土等动荷载G1=938.4+2.16+2+2+2=946.56KN每根工字钢承受荷载P=946.56/8=118.32KN工字钢纵向长度为1.5米，按均布荷载考虑：q=118.32/1.5=78.88KN①、工字梁强度检算Mmax=1/8ql2=22.2KN.Mδ=Mmax/W=22.2×106/282.402×103=78.6MPa［δ］=200MPa②、工字梁支点处剪应力验算支座处剪力Q=1/2ql=59.16KN剪应力τmax=QSx/Ixd=59.16×16.9/2500×0.009=44.4Kpa［τ］=85MPa③、刚度计算fmax=Pl3/48EIX=118.32×15003/48×2.1×105×5284×104（p10=0.00075mm＜L/600=0.0025mm（3）、贝雷片强度、刚度计算①、强度验算系梁两端贝雷片上承受总荷载：G2=938.4+50=988.4KN每一端承受荷载988.4/2=494.2KN采用4排单层贝雷架，即一侧双排单层贝雷架，按简支梁计算，跨径2.4米，贝雷片自重q=5KN/m，起重设备（卷扬机与滑车）荷载40KN，卷扬机额定起重荷载510KN，则有：M=1/4（P+q×1.2）l=1/4×556×2.4=333.6KN.MQ=1/2q0l=1/2×556×2.4=667.2KN［MO］=1576.4×2=3152.8333.6KN.M（《贝雷珩片手册》）［QO］=490.5×2=981667.2KN满足强度要求②、刚度验算fmax=5ql4/384EI=5×234.2×2.44/384×2.1×105×500994.4×10-6=0.9mm＜l/400=6mm6、卷扬机（8个滑轮组，16股绳）吊放验算：两头抬吊，吊点设置，吊放平面示意图：2.4q=5KN/mP=p1+p2=40+510=550KN1.211桩基桩基钢管桩钢平台预制系梁水中系梁预制、安装立面图卷扬机贝雷片（单位：米）工字钢系梁吊装图吊绳（夹角为60度）①、吊梁钢丝绳选择：钢丝绳容许拉力按下式计算：S=Sb/K1S---钢丝绳的容许拉力，KNK1-------钢丝绳使用的安全系数Sb=apgSb---钢丝绳的破断拉力，KN12a---钢丝绳荷载之间不均匀系数pg=0.5d2pg---钢丝绳的破断拉力之和，KNd----钢丝绳的直径，mm系梁自重G1=35.59×26KN/m3=925.3KN，两端起吊的总拉力为2T=925.3KN，T=462.7KN系梁每端钢丝绳实际承受的拉力为：Tcos30°=462.7×√3/2=400.7KN选用钢丝绳规格6×61，股（1+6+12+18+24），绳径77.5mm，丝径2.8，钢丝绳总断面面积2252.51mm2，验算其破断力：pg=0.5d2=0.5×77.52=3003.1KNSb=apg=0.8×3003.1=2402.5KNS=Sb/K1=2402.5/5.5=436.8KN400.7KN（6×61的钢丝绳a取值为0.8，K1取5.5的安全系数，参见《路桥施工计算手册》）即容许破断力满足要求。