三江至柳州高速公路lk1+613融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案

三江至柳州高速公路融安融江大桥钢便桥及钻孔平台施工方案一、编制依据1、交通部公路桥涵施工技术规范2、建筑地基基础设计手册3、人民出版社路桥施工计算手册4、公路施工手册5、公路桥涵钢结构木结构设计规范6、两阶段施工设计图二、钢便桥主要技术标准1、设计荷载载重750KN施工车辆2、计算行车速度5KM/H3、N6M连续贝雷梁桥4、桥面布置净宽6M三、主要施工机具1、25吨吊车2台2、DZ60振动沉桩机（锤）2台3、铁锚4个4、40电焊机8台5、等离子切割机2台6、手拉葫芦12个（5T）7、5T卷扬机2台8、大货车2辆9、50装载机1台10、打桩船1艘四、工程概况融安融江大桥主桥跨越融江河床，水面宽约520M。工程起点桩号为LK1276，终点桩号为LK1950，桥梁全长674M，位于缓和曲线及直线上。主墩采用双柱多边形墩，过渡墩及引桥桥墩均采用圆柱式墩，桥台采用肋板式桥台，墩台均采用钻孔灌注桩基础。根据施工图纸及现场地形地貌并结合荷载使用要求，现场勘查、结合桩基平台施工需要，我部拟定在大桥两岸各架设钢便桥一座，钢便桥桥面标高为11900M。钢便桥规模为三柳高速岸架设钢便桥252M，融江岸架设钢便桥168M，钢便桥全长约420M，跨中125M为融江通航通道。钢便桥标准跨径为6M，桥面净宽为6米，桥位布置形式为钢便桥布置在新建桥梁下游，便桥中心与主墩平台中心墩净距离15米。钢桥结构特点如下1、基础结构钢管桩基础2、下部结构工字钢横梁3、上部结构贝雷架纵梁4、桥面结构装配式公路钢桥用桥面板5、防护结构小钢管护栏及铁丝网防护五、钢便桥设计文字说明1、基础及下部结构设计本桥位于融江中，水面宽约520米，主跨3墩和4墩水深约12米，边跨水深约8米。建成后的钢桥桥面标高按水面以上6米控制。水下地质情况普遍为卵石、粘土。钢便桥钢管桩基础布置形式单墩布置3根钢管（桩径53CM，壁厚8MM），横向间距25米，桩顶布置2根28CM工字钢横梁，钢管桩与钢管桩横向之间用20槽钢水平向和剪刀向焊接连接。为了增强便桥纵向稳定性，每间隔2个墩位设置1处加强排架墩基础（即单墩布置6根钢管桩，纵横向间距25米）。两岸桥台采用U型桥台。钢便桥施工钢管桩技术要求（1）严格按设计位置和标高打桩；（2）钢管桩中轴线斜率4305KN根据地质情况，A取值按3500KN/M2考虑，A取值见建设筑地基基础设计手册）满足承载力要求。式中RA单桩竖向承载力特征值U桩周长QS桩侧土的侧阻力特征值L土层厚度A桩底抵抗力影响系数A桩顶面积R极限承载力3、钢管桩在水平力作用下弯曲应力验算钢管外径D530，管壁厚8；最大水深12M，施工时钢管上水平撑和斜撑焊接到水面以下40M，则计算时只对80M水深范围内钢管桩的弯曲应力进行验算。考虑到风对钢管桩的冲击力远远小于水流的冲击力，所以只按水流冲击力对钢管桩进行验算。冲击力Q08A2/2G式中A为钢管桩阻水面积，A2RH0538042其中R为桩的半径，H为计算水深，取80米。为水的容重，10KN/M3，Q为流水对桩身的荷载，按均布荷载计算。为水流速度，水流平缓，试验推测20M/S，有Q08A2/2G084210KN/M3202M/S（2981M/S2685KN53钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为I（D4D4）/643145345144/64446728CM4W（D4D4）/32D3145345144/325316858CM3钢管桩入土后相当于一端固定,一端自由的简支梁,其承受的最大弯矩和挠度变形为MMAX9QL2/128（9685KN/M802M/1283083KNMMMAX/W3083KNM10316858106M3183MPA145MPA满足要求。FMAX000542QL4/EI000542685KN/M8004CM/21105446728CM416CMFL/400L2CM满足要求。式中E为钢材的弹性模量取E21105MPA。4、钢管桩稳定性验算1长细比计算L/I其中L为钢管桩的计算长度；根据一端固定，一端简支取1；I为钢管桩的回转半径。I为钢管桩截面惯性矩，A为钢管桩截面面积。A（D2D2）/4314053205142/41311CM2II/A185CML/I10800/185430查建筑力学钢管稳定系数09142计算稳定性P/A430500N/091413110MM23593MPA145MPA满足要求。注上式中P为竖向荷载，A为钢管截面面积。便桥从桥台起中间每隔两墩设一个加强墩（即2排3根，纵向间距25M，由于单排钢管桩布置已满足受力要求，双排加强墩钢管桩布置一定满足受力要求，这里不再验算。5、纵、横梁承载力验算1纵梁承载力验算恒载每米纵梁上承载Q11246/36346KN/M荷载960KN查施工手册静力计算公式M1MAX1/4PL025096061440KNMM2MAX1/8QL20125346621557KNMQ1MAX0505P1960960KNMQ2MAX05QL0534661038KNMMAX14401557145557KNMQMAX960103897038KNM允许弯矩MO6片08不均衡系数7882KNM3783KNM贝雷片单片允许弯矩7882KNM贝雷片截面模量WO357856片21471CM3强度验算MMAX/WO145557106/214711036779MPA210MPA贝雷片单片容许最大剪力R2452KN允许剪力Q6片08不均衡系数245KN1176KN即有QMAX97083KNQ1176KN由此可知MMAXMO、QQ，6米跨钢便桥纵梁用单层6片贝雷架架设安全。挠度验算贝雷片几何系数E205105MPA,IO250497CM4WO35785CM3按贝雷片几何特征表FMAXPL3/（48EI）960KN63/48205105MPA250497CM4614MMF12000/40030MM满足使用要求。由上可知钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。MMAXMO、QQ，6米跨钢便桥纵梁用单层6片贝雷架架设安全。（2）工字钢横梁计算模式分析钢管立柱单排3根横向间距为25M，因此按二等跨连续梁验算,计算跨径L25M,横梁承担6片贝雷片传递来的荷载。6个集中力按路桥施工计算手册进行验算，按照750KN车辆位于墩位时验算（考虑25安全系数）贝雷片自重34KN桥面横、纵梁自重985KNP1P/61103/618383KNMMAX0333P1L0333183832515304KNMQ13331333P149009KN横梁采用2根28A工字钢IX711414CM4，WX50315CM3，IXSX2462CM3,SX28896CM3,T85MM横梁强度验算MMAX/WO15304106/1006310315208MPA13188MPA剪应力QSX/IXT4900910328896103/14228281041705855MPA110MPA符合要求。挠度F1466P13/（100EI）146618383253/10020105271141414F14MM2500/4006符合要求。八、钻孔平台受力计算（一）3、4主墩平台1、为了满足水中墩台施工，在桥墩处搭设施工平台，平台高于水面2M，净宽100米，长18米，用4排30钢管桩排架，最大间距为38米，打入土中。横梁采用4根I25A工字钢，纵梁采用6根I25A工字钢，桥面板结构采用槽钢20槽钢（净距5）。2、平台钢管桩承受竖向荷载及桩长计算1钢管桩承受竖向荷载计算每个钢管桩承受竖向荷载有自重、人群、材料荷载及施工机械荷载，分别计算如下结构自重P1MG3000010N/300KN人群荷载35KN/M材料、施工机械荷载钻机200KN、混凝土及导管300KN，钢筋笼400KN。考虑实际施工作业，按照最大荷载组合布载，对最大跨进行计算。P2200300400KN435KN/M23842283KN每根桩承受的竖向荷载为P125（P1/28P2）125（300/282283）29876KN上式中安全系数125，浮力对结构受力影响不大,不予考虑。2钢管桩沉入深度计算桩入土深度L2P/AU式中P桩容许承载力，钢管桩采用振动沉桩，A为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取A1，U为桩周长，为桩周围土的极限摩阻力，根据地质情况取50KPA故L（229876）/（1031403050）127M实际沉入深度为不小于127米或座于基岩上。3、平台钢管桩承载力稳定性检算钢管外径D30，管壁厚8；在该平台处最大水深12米，施工时钢管上斜撑和平撑焊到从台面以下80米，则计算时只对60米水深范围内钢管桩的弯曲应力进行计算。风对钢管桩的冲击力远远小于水流的冲击力，不做验算,只按水流冲击力对钢管桩进行验算。冲击力Q08A2/2G式中A为钢管桩阻水面积，A2RH0306018其中R为桩的半径，H为计算水深，取60米。为水的容重，10KN/M3，Q为流水对桩身的荷载，均按布荷载计算。为水流速度，试验推测得，20M/S，则有Q08A2/2G081810KN/M3202M/S（2981M/S2528KN30钢管桩的惯性矩I、截面抵抗矩W分别为I（D4D4）/643143042844/6478236CM4W（D4D4）/32D3143042844/32305216CM3钢管桩入土后相当于一端固定,一端自由的简支梁,其承受的最大弯矩和挠度变形为MMAX9QL2/128（9528KN/M602M/1281337KNMMMAX/W1337KNM1035216106M3256MPA145MPA，满足要求FMAX000542QL4/EI000542528KN/M6004CM/2110578236CM420CMFL/40030CM满足要求。上式中E为钢材的弹性模量取E21105MPA。4、钢管桩稳定性验算1长细比计算L/I其中L为钢管桩的计算长度；根据一端固定，一端简支取1；I为钢管桩的回转半径。I式中I为钢管桩截面惯性矩，A为钢管桩截面面积。A（D2D2）/43143022842/4734CM2II/A103CML/I10600/103583查建筑力学钢管稳定系数08492计算稳定性P/A298760N/08497340MM24794MPA145MPA满足要求。式中P竖向荷载A钢管截面面积。5、纵横梁承载力验算1纵梁承载力验算模式分析钢筋笼、灌车、钻机分别为四点受力，单个支点P250KN。前支腿加强为6根I25型钢，取钻机前支腿进行受力验算。由于自重相对于荷载较小，忽略不计，跨径取最大跨径38米计算。在集中荷载作用下MMAX0278PL0278250382641KNMQLMAX（11670167）P（11670167）2503335KNI25力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130纵梁强度验算MMAX/WO2641106/2411281031095MPA13188MPA剪应力RQSX/IXT3335103139674103/30141104781981MPAR110MPA钻孔平台前支腿采用6根I25型钢受力满足要求。2桩顶横梁受力验算桩顶由4根I25A工字钢支撑最大跨径为38米，承受钻机、混凝土铁斗及钢筋笼叠加的力，钻机、钢筋笼和混凝土受力为200KN300KN400KN900KN（由左右侧桩顶横梁支撑），简化为相同支座承担的均布荷载，Q900/81125KN/M，MMAX0125QL2012511251442025KNMQLMAX0505QL11125384275KNI25A力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130横梁强度验算MMAX/WO2025106/160751031259MPA131885MPA剪应力RQSX/IXT427510393116103/2009410452381MPAR110MPA桩顶横梁采用4根I25A工字钢受力满足要求。（二）5过渡墩平台1、为便于水中墩施工，在桥墩处搭设施工平台，平台净宽80米，长180米，用3排30钢管桩排架，最大间距为4米，打入土中。横梁采用3根双拼I25A工字钢，纵梁采用每6根I25A工字钢，桥面板结构采用槽钢20槽钢（净距5）。2、平台钢管桩承受竖向荷载及桩长计算1钢管桩承受竖向荷载计算每个钢管桩承受竖向荷载有自重、人群、材料荷载及施工机械荷载，分别计算如下结构自重P1MG2500010N/250KN人群荷载35KN/M2材料、施工机械荷载钻机200KN、混凝土及导管300KN，钢筋笼400KN。考虑实际施工作业，按照最大荷载组合布载，对最大跨进行计算。P2200300400KN435KN/M2442285KN每根桩承受的竖向荷载为P125（P1/21P2）125（250/212285）3005KN安全系数125，浮力不影响结构受力，不予考虑。2钢管桩沉入深度计算桩入土深度L2P/AU式中P桩容许承载力，钢管桩采用振动沉桩，A为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取A1，U为桩周长，为桩周围土的极限摩阻力，根据地质情况取50KPA故L（23005）/（103140350）128M实际沉入深度为不小于128米或座于基岩上。3、平台钢管桩承载力稳定性检算平台钢管桩承载力稳定性验算同3、4平台，只以水深、水流、惯性矩有关，不再赘述。4、纵横梁承载力验算1纵梁承载力验算模式分析钢筋笼、灌车、钻机分别为四点受力，单个支点P275KN。前支腿加强为6根I25型钢，取钻机前支腿进行受力验算。由于自重相对于荷载较小，忽略不计，跨径取最大跨径40米计算。MMAX0278PL027827543058KNMQLMAX（11670167）P（11670167）27536685KNI25力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130纵梁强度验算MMAX/WO3058106/241131031268MPA131885MPA剪应力RQSX/IXT3668510313967103/30141104782179MPAR110MPA钻孔桩位处支腿采用6根I25工字钢满足受力要求。2桩顶横梁受力验算桩顶由3根双拼I25A工字钢支撑最大跨径为40米，承受钻机、混凝土铁斗及钢筋笼叠加的力，钢筋笼和混凝土受力叠加为200KN300KN400KN900KN（由左右侧桩顶横梁支撑），简化为相同支座承担的均布荷载，Q900/81125KN/M，MMAX0125QL201251125162250KNMQLMAX0505QL111254450KNI25A力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130横梁强度验算MMAX/WO2250106/2411281039331MPA13188MPA剪应力RQSX/IXT450103139674103/30141104782673MPAR110MPA故桩顶横梁采用3根双拼I25A工字钢受力较为安全。（三）边墩平台（6、7、8、9、10）1、为了满足水中墩施工，在桥墩处搭设施工平台，平台净宽4米，长18米，用2排30钢管桩排架，最大间距为4米，打入土中。横梁采用2跟双拼I25A工字钢，纵梁采用6根I25A工钢，桥面板结构采用20槽钢（净距5）。为保证钢筋笼下放的安全，采用在平台上设置龙门吊进行钢筋笼安装。2、平台钢管桩承受竖向荷载及桩长计算1钢管桩承受竖向荷载计算每个钢管桩承受竖向荷载有自重、人群、材料荷载及施工机械荷载，分别计算如下结构自重P1MG1800010N/180KN人群荷载35KN/M2材料、施工机械荷载钻机100KN、混凝土及导管300KN，钢筋笼400KN。考虑实际施工作业，按照最大荷载组合布载，对最大跨进行计算。P2100300400KN435KN/M2442035KN每根桩承受的竖向荷载为P125（P1/14P2）125（180/142035）2705KN上式中考虑安全系数125，浮力对结构受力有利，故不以考虑。2钢管桩沉入深度计算桩入土深度L2P/AU式中P桩容许承载力，钢管桩采用振动沉桩，A为振动桩对周围土层摩阻力影响系数，取A1，U为桩周长，为桩周围土的极限摩阻力，根据地质情况取50KPA故L（22705）/（103140350）115M实际沉入深度为不小于115米或座于基岩上。3、平台钢管桩承载力稳定性检算平台钢管桩承载力稳定性检算同上，钢管桩承载力稳定性只以水深、水流、惯性矩有关，在这里不再计算。4、纵横梁承载力验算1纵梁承载力验算受力模式分析钢筋笼、灌车、钻机分别为四点受力，单个支点P2705KN。前支腿加强为6根I25型钢，取钻机前支腿进行受力验算。由于自重相对于荷载较小，忽略不计，跨径取最大跨径40米计算。MMAX0278PL0278270543008KNMQLMAX1167061727053608KNI25A力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130纵梁强度验算MMAX/WO3008106/241131031247MPA13188MPA剪应力RQSX/IXT360810313967103/30141104782143MPAR110MPA钻孔桩位处支腿采用6根I25A型钢受力满足要求。2桩顶横梁受力验算桩顶由2根双拼I25A工字钢支撑最大跨径为4米，承受钻机、混凝土铁斗及钢筋笼叠加的力，钢筋笼和混凝土受力叠加为400KN400KN800KN（由左右侧桩顶横梁支撑），简化为相同支座承担的均布荷载，Q800/8100KN/M，MMAX0125QL2012510016200KNMQLMAX0505QL11004400KNI25A力学特征IX5023544,WX401883,SX232793,T130MMAX/WO200106/16071031244MPA13188MPA剪应力RQSX/IXT40010393116103/200944104523565MPAR110MPA故桩顶横梁采用2根双拼I25A工字钢满足受力要求。九、钢便桥及钻孔平台顺序为加快施工进度，钢便桥施工采用从两岸堤坝向河中的顺序进行，并在堤坝位置设置简易码头，考虑到主跨（7012570）M预应力混凝土量大，施工工期紧，施工中优先施工便桥及3、4墩，其它墩台钻孔平台紧跟的顺序组织施工。钢管桩采用长度为12米的平板车运输，在沉桩位置配合一台25吨吊车，利用吊车的主钩和副钩配合使用。施工首跨钢管桩沉桩在堤坝上进行，以后沉桩时吊车设置在已成型的便桥上。吊车副钩将平板车上的钢管水平吊起，移动到适宜位置，调整钢管桩使其竖直，再利用吊车主钩吊起的振动锤上的液压钳将钢管固定，并通过液压钳调整钢管桩的竖直度，钢管桩的平面位置通过全站仪放样确定，钢管桩入土深度通过钢管桩的桩顶标高和钢管桩的长度进行控制。每完成一排两根钢管桩沉桩后立即进行连接系施工，并进行横梁、纵梁及桥面系的施工。为防止桥面上材料和作业人员掉入河中，在便桥两侧设置钢管护栏。配备必要的安全防护设备及措施。十、钢便桥和钻孔平台的施工方法和步骤1、施工工艺流程（详见附图）2、施工方法和步骤1钢管桩的制作及吊装堆放钢管桩采用购置设计规格的钢管，利用驳船和汽车运至工地，再根据每一根钢管桩水中位置及水深来确定第一节的长度，不宜大于15米，并应考虑施工条件及地质情况。焊接和制作按公路桥涵施工技术规范的有关规定执行。管与管之间的连接采用槽钢水平向和剪刀向连接。钢管桩的吊运和堆放吊装采用两吊点，两个吊点距离桩顶的距离分别为桩长的1/5。陆地运送时采用拖板车，水上运送时采用驳船。连接好的钢管桩应堆放在岸边，便于吊装运输。不同类型和不同尺寸的桩，考虑使用前后顺序分别堆放。当桩需要长时间堆放时，可采用多点支垫。钢管桩的堆放层数不得超过3层。2插打钢管桩吊车就位后，在全站仪引导下进行定位，利用60KN振动锤夹具夹好钢便桥和钻孔平台施工工艺流程图测量定位钢管起吊振动下沉拔除钢管桩偏位钢管桩运输吊车就位横梁安装纵梁安装孔桩定位铺设桥面下一工序施工达到设计标高、桩顶处理管桩，起吊后放入导向架内，开启振动锤进行插打钢管桩，浮吊保持钢管桩处于垂直状态，在振锤的击振力作用下振动下沉。当桩灌入量小于5/MIN时，持荷5分钟，钢管桩无明显下沉时方可停止振动。当第一节在场地上预制好的钢管桩长度不够时，采用边打边接桩的方法使钢管桩的长度满足要求。钢管桩焊接时先在底节钢管上焊槽钢水平向和剪刀向连接，使钢管桩对接时比较容易。由于采用竖焊，所以一定要严格控制焊接质量，焊完后要检查焊接质量是否满足要求，对焊接不好、不牢固的情况要求重新焊接。3桩顶处理每完成一根钢管沉桩后，按设计要求确定桩顶标高，将钢管桩找平，对超出标高部分用氧焊割除，低于标高的桩按实际长度接长至桩顶标高。钢管桩顶找平后，在桩顶采用氧焊切割开槽工艺，开槽尺寸为高度28CM，宽度25CM，必须与周边满焊，并保证安装横梁水平。4焊接平撑及斜撑按便桥及钻孔平台布置图所示在钢管桩身焊接平撑及斜撑，钢管斜撑每隔一跨变换一下方向，使得每孔之间形成剪刀撑形式。5安装横梁桩顶采用氧焊切割开槽后，将工字钢横梁用吊车吊放至钢管桩桩顶，横梁根据设计平台采用工字钢放在桩顶的中心位置调整水平，检查后与桩顶槽口焊接。6安装纵梁（贝雷梁）横梁安装完毕后按间距（901209012090）安装贝雷梁纵梁，纵横梁相交部分采用钢筋制作成U型将贝雷梁固定在横梁上，为保证贝雷梁整体稳定性，每隔3米用槽钢焊成齿形将一跨上贝雷梁固定，在钻孔平台位置，靠近钢护筒侧纵梁严格按设计的位置安放，防止占据钢护筒净空。7铺装面板纵横梁安装完后，在纵梁上直接铺设事先设置好的桥面板，桥面板安装平整，中间不得有错台。便桥两侧及钻孔平台四周立焊120高的48钢管，每隔40高用48MM钢管围护起来，与钢管节点点焊。并在便桥和钻孔平台上设置夜间反光纸，引导和提示船只行进，保证施工安全。十一、施工防污染措施1、施工前项目部组建环境保护小组，设专职负责人。2、对所有参建人员进行教育，提高环境意识，把学习和教育宣传至施工始终，使所有员工明白环境保护的重要性。3、做好便桥搭设及使用过程中的杂物、垃圾的处理措施，集中将杂物、垃圾堆运至两岸，确保杂物、垃圾不抛入航道中。4、项目部定期派专人清理便桥上的杂物、垃圾。5、项目部环境保护小组定期开展环保检查，及时处理破坏环境的行为。十二、质量保证措施钢桥建成后承担施工车辆的运输