钢栈桥设计与施工方案.doc

栈桥设计与施工方案钢栈桥设计与施工方案1.工程概况1.1工程范围颗珠山大桥起点桩号为K29+387.929，终点桩号为K31+047.929，全长1660m，桥跨组合为750m+(50+139+332+139+50)m+1250m。主桥斜拉桥部分总长610m，两侧过渡孔长度分别为50m，主桥长710m，采用双塔双索面叠合梁结构。主塔和锚墩基础为钻孔灌注桩。其中引桥为等高度预应力混凝土连续箱梁，下部结构墩身采用矩形薄壁空心墩，基础采用钻孔灌注桩和钢管桩。1.2地理位置颗珠山大桥位于东海大桥港桥连接段，东接颗珠山岛，西连小城子山港区，距上海市南汇区芦潮港约30km，其主桥跨越最深处约-40m的深槽。1.3施工环境条件1.3.1 水文特征桥位区所处海域的潮汐主要受东海前进潮波控制，潮汐类型属非正规半日浅海潮型，每个潮汐日有两次涨潮和两次落潮的过程。最高高潮位（20年一遇）：3.48m平均高潮位（20年一遇）：1.86m最低低潮位（20年一遇）：-2.86m平均低潮位（20年一遇）：-1.34m极值波高（20年一遇）：4.96m1.3.2 气象特征桥位区位于亚热带南缘，东亚季风盛行区，受季风影响东冷夏热，四季分明，降水充沛，气候变化复杂。气温：多年平均气温15.8，历年最高气温37.5，历年最低气温7.9，最热的月平均气温27.0，最冷月平均气温6.0。降水：多年平均降雨量1100mm，降水日数为134天/年。风况：实测最大风速35.0m/s（风向NNE），风力大于7级大风天数65.8天/年，风力大于8级大风天数30天/年，风力大于9级天数约为3天/年。雾况：雾日数相对集中在春季35月和12月份，平均雾日数3050天。寒潮：寒潮年平均3.6次，最多5。1.3.3 地震基本烈度本工程地处于地震活动相对较弱的地区，有史以来，无地震破坏的纪录，历史和现代地震对场区最高影响烈度为五度，场址区未发现活动断层。从场址区地质、地球物理场和地震活动性综合分析，未发现足以确定5级以上潜在震源的依据。本区基本烈度定为6度，作为重要结构按7度设防。1.3.4地质情况拟建港桥连接段颗珠山大桥西起颗珠山岛，东至小城子山西并与侧港区后方高架相接。总体来看，勘察区第四纪松散堆积层的层位、岩性特征和长江三角洲平原区相仿，其堆积厚度受基地起伏和水动力条件控制。颗珠山岛小洋山岛段：该段区域受周围蒋公柱岛、金鸡山、等影响，水动力条件复杂，第四纪松散堆积层的成因、岩性特征相应较复杂。口门和颗珠山底部为残留的晚更新世（Q3）坡洪积相及残积相的粘性土、砂性土、粘性土混砂砾和砂砾混粘性土。残留厚度受基地起伏控制，在口门两侧和颗珠山残留厚度相对较薄，中部残留厚度较大（揭示最大厚度为45.8米）；其上在原水流流速相对较缓部位，一般残留部分Q3冲海相的粉细砂或陆相堆积的褐黄灰色粘性土层；再向上即为全新世（Q4）堆积的灰黄灰色淤泥质粘土、淤泥质粉质粘土、粉细砂、粉砂夹粉质粘土夹粉砂等；目前在流速相对较缓部位，表部堆积了现代（QR）淤积的灰黄色淤泥。1.3.5通航（本桥无通航要求）2.方案选择颗珠山大桥位于东海大桥港桥连接段，东接小洋山岛小城子山港区，西连颗珠山岛，在施工过程中除受大风限制和台风侵袭外，还受雷暴、大雾、高温及严寒气候及潮汐等恶劣自然条件的影响。一年中海上平均有效施工作业天数仅为180天左右，严重地限制了本工程的正常作业。如能充分利用东西两侧陆地施工的优越性，变水上施工为陆地施工，则不仅可克服部分不利自然因素，而且还具有以下优越性：减少水上大型设备的投入。避免水上拌和砼，确保了工程质量。延长有效的作业时间，工期得到了保证。降低了施工安全风险。综上所述，我公司拟分别在东、西两侧引桥岛上搭设钢栈桥直达主墩位置，栈桥基本平行于桥轴线布置。2.1栈桥构造2.1.1东侧栈桥结构东侧栈桥起点桩号为K30+327.929，终点桩号为K31+047.929，全长720m，栈桥宽6.0m。栈桥与东侧靠岸上生产区工作平台相连。栈桥利用引桥墩施工平台进行错车。纵向沿桥轴线右侧布置。栈桥设计为贝雷栈桥，基础均采用钢管桩。对于河床标高大于-13.0m的采用120.0cm钢管桩，其余为80.0cm钢管桩；栈桥均为上承式结构，桥面宽度为6.0m。钢管桩平面布置：120cm钢管桩纵向布置为2排，间距3.0米；每排2根，间距4.5米，钢管桩间采用30cm钢管联结。80.0cm钢管桩纵向布置为2排，间距3.0米；每排3根，间距3.0米，钢管桩之间采用导管架作为钢管桩横联，导管架构造见附图。桥跨组合东侧栈桥共分为栈桥共分13联，共39孔，3孔或4孔一联，各联桥跨组合如下：第1、2联为3孔18m一联：2318m=108m第3联为4孔18m一联：418m=72m第4联至第13联为3孔18m一联：10318m=540m断面布置栈桥标准断面宽为6.0m。钢管桩桩底标高为保证钢管桩具有足够的的承载能力和抗拔能力，钢管桩穿过淤泥层底部位于承载力较好的粘土层或砂层上，具体桩底标高见附图。2.2.栈桥整体稳定措施栈桥的抗冲刷措施根据招标文件提供资料和现场调研情况，栈桥桥墩设计考虑了冲刷影响，按照局部冲刷23m考虑；另外，栈桥设计时，钢管桩之间设有钢管平联（水深超过13米用导管架作为钢管桩横联），并在钢管桩内填砂、桩顶封砼，以提高整体稳定性。在实施和使用阶段，派专人负责测量各墩位处冲刷深度，并采取抛石、抛砂袋等措施进行冲刷防护，确保栈桥整体稳定及钢管桩的入土深度满足使用要求。栈桥防船撞措施为了减少船撞的损失，靠近海侧栈桥上部采取3孔一联，栈桥在桥梁墩位处与钻孔施工平台连成一体，以增加栈桥的防撞能力及方便车辆错车。栈桥抗海潮、台风措施为了增加钢管桩的刚度、稳定性和抗海潮、台风能力，采用在钢管桩内填砂、桩顶封砼。钢管桩之间用平联或导管架连接，并将桩顶型钢横梁与钢管桩施焊固结成整体。为增加栈桥整体稳定性，在墩位处与钻孔平台连成整体。2.3栈桥验算详细计算书见附件。2.4.栈桥施工栈桥施工采用逐孔振沉钢管桩逐孔架设上部结构的施工方法。计划开展2个工作面，包括1个水上工作面和1个陆地工作面。对于东侧靠陆地栈桥采用50t履带吊车振沉钢管桩，对于深水区域采用打桩船施打钢管桩；栈桥上部结构采用50t履带吊或浮吊进行架设。2.4.1栈桥施工工艺流程栈桥施工工艺流程详图2.41。 图 2.412.4.2钢管桩插打及横向连接对于东侧靠陆地侧采用50t履带吊悬吊90kw振动沉桩机振沉钢管桩。钢管桩运输利用施工驳船将钢管桩从钢管桩加工厂运送至施工现场。测量放样后振沉钢管桩按设计位置放出钢管桩位置，误差控制在5cm以内，振沉钢管桩。对于深水区域采用打桩船施打钢管桩。靠岸边河床覆盖层较薄，岩层埋藏较浅，为保证钢管支架的稳定性及承载力，需设置锚桩。设置锚桩施工程序如下：利用200t浮吊下放导管架，再用吊机插桩；安装小型钻机施工锚桩，进一步稳定基础。由于东侧水深较大，钢管桩裸露部分较长，为增加其抗弯刚度，故拟在河床标高大于-13.0m的栈桥基础采用导管架形式。导管架施工由拖轮将运送导管的驳船拖至施工现场靠近浮吊，浮吊下放导管架，下放结束后插打定位桩。钢管桩横向钢管平联和管内添砂钢管桩振沉完成后，利用50t吊车或浮吊配合人工及时将钢管桩的横向钢管平联焊接，在桩顶用2I45型钢连成整体。同时在钢管桩内添砂密实，以增加钢管桩的刚度。2.4.3贝雷片纵梁架设采用50t履带吊或浮吊架设贝雷纵梁。2.4.4栈桥面板铺装在已架设好贝雷纵梁区段安装横桥向H350分配梁，分配梁与贝雷的连接采用“U”形卡。横向分配梁安装好以后，在其上部铺设I12a的纵桥向分配梁，面板铺设在纵向分配梁顶部，每块面板间设置5cm的伸缩缝，用于防止因温度变化而引起的桥面翘曲起伏。2.4.5栏杆及警示灯安装栈桥栏杆采用45的无缝钢管制作。栈桥栏杆设置两层栏杆，每3m设置一道竖向支撑，支撑穿过桥面钢板焊接在横向分配梁上。栈桥栏杆通过粉刷不同颜色油漆以区分禁吊区和非禁吊区，并在栈桥栏杆上设置航道警示灯和夜间行走路灯。2.4.6栈桥的维护保养由于栈桥需使用时间较长，必要的维护是维持栈桥使用寿命的有力保障。我部将定期对栈桥进行全方位的检查和修善，以确保栈桥的使用安全性。具体的维护项目包括以下几点：量测栈桥钢管桩的冲刷情况，对于冲刷过大的位置采用抛砂袋、片石的办法进行维护；检查贝雷片连接处的销子、定位销的松动脱落情况，检查U形卡螺栓松动情况，对螺栓、螺帽脱落的部位及时安装复原；检查警示灯、路灯线路及灯泡的完好情况，发现损坏的及时修复；对栈桥面板和防滑钢筋发生翘曲或损坏的部位，及时修复或更换；对栏杆在施工过程中损坏部位及时修复，并对栏杆的警示漆不明显区段进行重新油漆。2.5.栈桥施工计划安排2.5.1有效工作时间确定根据招标文件和现场调研情况，影响栈桥施工作业的不利自然条件因素主要包括不利的气象因素和不利水文因素。不利气象因素主要有大风、雾、大雨、雷暴以及高温和严寒天气条件；不利水文因素主要为波浪，潮位及海流对施工作业影响相对较小。经分析，拟定有效作业天数为50t履带吊车悬吊施工取250天/年，水上船舶作业取180天/年。2.5.2单孔栈桥施工周期分析利用50t履带吊悬吊施工周期分析利用50t履带吊从栈桥头向水中施工时一孔栈桥施工平均需用有效作业时间为2.5天，则施工时间为2.5365/250=3.7天。分析如表2.5-1： 表2.5-1序号工序时间（h）备注1准备工作3人员、材料、设备2钢管桩振沉14含测量放样及纠偏时间3平联焊接或导管架安装64牛腿、桩顶承重梁焊接5含测量放样及调平时间5贝雷梁、横梁及分配梁铺设186桥面板铺设107栈桥栏杆等附属工程4部分附属工程可推后施工有效工作时间合计（小时）60h利用水上船舶施工周期分析利用水上船舶施工时一孔栈桥施工需用有效作业时间为2天，则施工时间为2365/180=4天。分析如下表2.5-2： 表2.5-2序号工序时间（h）备注1准备工作3人员、材料、设备2钢管桩振沉12含测量放样、移动及纠偏时间3导管架安装24牛腿、桩顶承重梁焊接6含测量放样及调平时间5贝雷梁、横梁及分配梁铺设12含运输材料时间6桥面板铺设87栈桥栏杆等附属工程4部分附属工程可推后施工有效工作时间合计（小时）47h2.5.3栈桥施工进度计划工作面划分栈桥施工计划同时开展5个工作面，其中东侧栈桥开2个作业面，西侧栈桥开1个作业面：东侧栈桥第一工作面：第1跨至9跨162m，采用50t履带吊施工。东侧栈桥第二工作面：第10跨至40跨558m，采用打桩船及浮吊施工。施工进度计划栈桥施工总工期为135天，5个工作面平行施工，各工作面工期如下：东侧第一工作面：第1跨至9跨栈桥施工，3.7933.3天。按照40天编排计划。东侧第二工作面：第10跨至40跨栈桥施工，314124天。按照130天编排计划。2.5.4人员、机械、材料计划人员配置栈桥施工由于施工现场较长，需同时开展多个工作面。计划东侧栈桥施工共配备各类工种120人。钢栈桥主要材料数量钢栈桥主要材料为钢管、贝雷、型钢及钢板，由于场地限制，将根据现场施工进度及时安排进场。主要机械设备及进场时间见表2.5-1。表2.5-3序号项目名称数量进场时间进场方法150t履带吊1台2003年4月陆运转水运2200t浮吊2艘2003年4月水运3施工驳船(1000t)2艘2003年4月水运4拖轮2艘2003年4月水运5打桩船1艘2003年4月水运6振桩锤2台2003年4月陆运转水运3.质量保证体系3.1建立健全工程质量管理机构和质量保证体系建立以项目经理为工程质量第一责任人的工程质量管理机构（见图3.1-1），和以项目总工程师负责的工程技术、质检、试验、测量监控四位一体的质量保证体系，严格施工过程中的质量控制；同时为质检、试验、测量体系配备职业道德良好、工作态度认真、责任心强和技术水平高的工程技术人员，从人员素质上确保工程质量。质量管理机构见下图图3.1-1 质量管理框图质量保证体系测量监控体系施工控制网是施工测量的重要组成部分，全桥的施工控制网在开工前经提交，在监理工程师的协助下对控制网进行全面复测，为了满足施工要求，在进入上部结构关键部位施工监测施工时，对原控制网进行加密建网、严格平差，保证施工要求和施工精度。施工测量严格按照规范操作，定期检校仪器，保证仪器良好，作好施工观测记录，填好相应的测量成果资料，确保施工测量程序有效进行，保证产品质量。试验检测体系项目经理部设检测中心，下设试验室，并配备与其相适应的仪器、设备保证满足于工程试验需要。试验室严把施工材料进场关，任何结构用材，进场前必须携带厂家出具的产品质量合格证，在施工现场抽检合格并取得监理工程师签证批准后，方准进场。严格执行试验规程，使每项工程开工前有标准数据，以充分反映结构物内部质量状况。质检体系施工过程中每完成一道工序，现场施工技术人员必须填写相关记录表格，并和项目质监人员一起进行自检，自检合格之后请监理工程师一起进行检查，检查合格后对相关记录进行签证。检查时项目质监人员对监理工程师提出的问题和建议都有具体处理意见