钢栈桥及桩基平台施工方案

钢栈桥及桩基平台施工方案

一、工程简介

1、水文、地质

九龙江自北西向南东流入海洋，工程所在河段属感潮河段，处于九龙江下游潮流界范围内，工程河段水流运动形态主要受到上游径流和河口潮汐的双重影响。本河段潮流为往复式半日潮流。根据取水样分析，本标段地表水、地下水对混凝土无腐蚀性。设计中无通航要求，考虑到当地通航，中间在33#和34#之间设置通航，设计百年一遇最高水位5.44m。水下地质情况自上而下普遍为：软塑粉质粘土、硬塑粉质粘土、砂层、粗圆砾土。

2、钢栈桥施工结构设计

根据现场施工需要，拟采用施工钢栈桥。跨九龙江中港两端先采用麻袋垒填，并填砂以修筑施工便道，根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、结合桩基平台需要钢栈桥规模拟定为：桥梁全长约600，标准跨径为12米、桥面净宽均为4.5米。钢栈桥结构如下：

1、基础结构为：钢管桩基础

2、下部结构为：工字钢横纵梁

3、上部结构为：贝雷片纵梁

4、桥面结构为：装配式公路钢栈桥用桥面板

5、防护结构为：小钢管护栏

考虑到地方通航，在33#墩和34#墩之间设置通航位置。为保障施工期间通航安全，在通航道两侧各设置4根Φ600×8mm钢管桩防撞墩，防撞墩长度为6m，高度高出最高潮位2.5m以上，并设置明显的警示标志，夜间及雾天均设置警示灯。栈桥钢管桩入土深度原则：对于一般粘性土层钢管桩入土深度以进入强风化岩层表面深度进行控制，具体入土深度将根据提供的详细的地质资料数据结合实际情况进行确定，可以采用钢管桩的灌入度进行控制，灌入度最后90秒不得大于3mm。对钢管桩的桩底入土深度不足部分的钢管桩，采用水下砼护脚，并在钢管桩周围抛填砂袋等进行防护。

3、钢栈桥其他设施

为确保大桥施工中水、电的供应，栈桥上设置有电缆管道和自来水供水管道，

栈桥考虑采用防腐涂装保护措施，护栏的竖杆、扶手横杆刷上红白相间的警示反光油漆，防止水上船只过桥时对钢管桩的碰撞，并在通航孔位置设置。同时在栈桥两端设置交通岗亭，并派专人进行值班上岗，防止非施工人员上桥。

二、工程设计标准及参考资料

1、主要技术标准

①、计算行车速度：5km/h

②、设计荷载：载重500KN施工车辆

③、桥跨布置：n×12m连续贝雷梁桥

④、桥面布置：净宽4.5m

2、主要参考资料

①、交通部《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000

②、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《装配式公路钢栈桥使用手册》

④、公路施工手册

⑤、公路桥涵钢结构木结构设计规范

三、钢栈桥设计与施工

1、基础及下部结构设计

本工程位于河中，河面宽约600米，常水深约为5米，潮差约2米。建成后的钢栈桥桥底标高距离高水面约2米。

单墩布置单排3根钢管（桩径ф425mm，壁厚6 mm），横向间距2.0m，桩顶布置25cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。为了增强便桥纵向稳定性每隔4个墩布置1个排架桩支墩，排距3.0米。施打钢管桩技术要求如下：

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、钢管桩入土深度必须大于7m。

④、当个别钢管桩入土小于5m锤击不下，且用桩锤激振2分钟仍无进尺，必须现场分析地质状况，采取措施加强受力。

⑤、根据河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。

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4片国产贝雷片（规格为150cm×300cm），横向布置形式为：90cm+170cm+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、桥面结构设计

桥面采用装配式钢栈桥定型桥面板（故受力不做验算），单块规格为 4.5m ×1.5m，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50cm）。制作好的桥面板直接安放在贝雷片纵梁上，并用螺栓联结牢固。为安装桥面栏杆需要每隔3片面板间安装1根12cm槽钢。

4、防护结构设计

桥面采用小钢管（直径5cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面槽钢焊接)、高度方向设置两道横杆。

5、钢栈桥施工

钢栈桥拟采用从九龙江中港两岸分别施打。栈桥施工采用38t履带吊逐孔振沉钢管桩，逐孔架设上部结构的施工方法搭设栈桥，上部结构采用钓鱼法进行施工。安排一辆平板运输车分别进行钢管、桥面板等的运输。另在便桥中间设置错车道，以防止车辆受堵影响交通。

6、钢栈桥下部结构施工要点

1）、钢管桩的加工与制造

每根栈桥钢管桩分两节加工，根据现场实际情况进行节长调整，接桩在现场进行，接桩时避免接头处于局部冲刷线附近。

2）、钢管桩的运输

构件在出厂前标示上重量、重心和吊点的位置，以便吊运和安装。利用挂车运至施工现场。

3）、钢管桩下沉施工方法

采用悬打法进行施工，用38t履带吊配合振动锤施打钢管桩；履带吊停放在已施工完成的栈桥桥面，打入栈桥基础钢管桩，测量班确定桩位与桩的垂直度满足要求后，开动振动锤振动，在振动过程中要不断的检测桩位与桩的垂直度，

发现偏差及时进行纠正。每根桩施打时应连续，中途不可有较长时间的停顿，以免桩周围的土扰动恢复造成沉桩困难。桩顶铺设好贝雷梁继桥面板后，38t履带吊前移，进行插打下一跨钢管桩，以此进行循环。

4）、沉桩施工要点及注意事项

①、沉桩开始时，可以靠桩的自重下沉，然后吊装振动锤和夹具与桩顶连接牢固，开动振动锤使桩下沉。当最后下沉速度与计算值相距不多且振幅符合规定时，即认为合格，施工过程中采用设计桩长和灌入度进行双控。

②、每根桩的下沉一气呵成，不可中途间歇时间过长。每次振动持续时间过短，则土的结构未被破坏，过长则振动锤部件易遭破坏。振动的持续时间长短应根据不同机械和不同土质通过试验确定，一般不易超过10min～15min。

③、振动锤与桩头必须用液压钳夹紧，无间隙或松动，否则振动力不能充分向下传递，影响钢管桩下沉，接头也易振坏，在振动锤振动过程中，如发现桩顶有局部变形或损坏，要及时修复。

④、测量人员现场指挥精确定位，在钢管桩打设过程中要不断的检测桩位和桩的垂直度，并控制好桩顶标高。下沉时如钢管桩倾斜，应及时牵引校正，每振1～2min要暂停一下，并校正钢管桩一次。设备全部准备好后振桩锤方可插打钢管桩。

⑤、钢管桩之间的接头必须满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝厚度要求，经现场技术员检查钢管桩接头焊接质量合格后方可打设钢管桩。

7、钢栈桥上部结构施工要点

栈桥上部结构的安装采用38t履带吊进行架设。

1）、贝雷梁的拼装

将安装的贝雷梁抬起，放在已装好的贝类梁后面，并与其成一直线，两人用木棍穿过节点板将贝类梁前端抬起，下弦销孔对准后，插入销栓，然后再抬起贝雷梁后端，插入上弦销栓并设保险插销。贝类梁拼装按组进行，每次拼装一组贝雷（横向两排），每组贝雷长12m，贝雷片之间用连接片连接好，拼装在后场进行。

2)、贝雷梁架设

①、在下部结构顶横梁上进行测量放样，定出贝雷架准确位置。

②、将拼装好的一组贝雷主桁片装车运至履带吊车后面。

③、贝雷每两片分为一组，38t履带吊先安装一组贝雷，准确就位后先牢固捆绑在横梁上，然后焊接限位器，再安装另一组贝雷，同时与安装好的一组贝雷用贝雷片剪刀撑进行连接，依此类推完成整跨贝类梁的安装。

3）、型钢分配梁的安装

38t履带吊车安装工字钢横梁，并用骑马螺栓固定好。横梁的支点必须放在贝雷梁竖弦杆或菱形弦杆的支点位置，以满足受力要求。纵梁按间距安装，吊装到位后与工字钢横梁接触点焊接成整体，焊缝厚度满足设计要求。桥面纵向铺设面板，面板与工字钢横梁采用焊接，最后安装护栏立杆、护栏扶手和护栏钢筋以及涂刷油漆。

8、钢栈桥施工注意事项

现场施工中若发现抛石的面积不大、层厚不厚时，可采取抓斗进行抓取，清除表层结构物后，再进行钢管桩的振沉工作；若发现层厚较厚、面积较大时，可采取先抓取部分抛石后振沉钢管桩的方法。在栈桥施工时，还必须将钢管、牛腿、承重梁型钢、分配梁、桥面钢板全部焊接牢固，确保此段栈桥的整体稳定性，在栈桥施工期间加强施工观测力度，掌握栈桥在河床位置情况，待栈桥施工结束后以便采取有针对性的加固措施。

1）、钢管桩施工注意事项

钢管桩在平面定位时采用全站仪进行，平面位置偏差控制在三排桩80mm，单排桩50mm以内，垂直度控制在1%以内。

2）、钢管桩的连接注意事项

钢管桩施打完成后，应立即进行钢管桩的横向连接，焊接剪刀撑及钢管平联，夜间时应提前进行照明设施的安装，并设置一定数量的安全警示灯标示，防止国外那个船只碰撞。并确保已经施工完的钢管桩进行连接固定，防止在潮水的作用下发生倾覆。

3）、潮水及台风影响作用下的注意事项

在施工水域范围内，以适当的距离立水尺，注意观察潮汐变化。考虑到潮水影响，并确保工程施工安全。如果受到台风的袭击，应尽早撤离所有施工机械和作业人员到安全区域，已经施工完成的应采取一定的措施保证安全过度。

9、水中桩基施工方案

参照《ZA3合同段总体实施性施工组织设计》中3.2钻孔灌注桩施工方案、方法，在此不予详述。

四、钢栈桥各部位受力验算

1、贝雷片纵梁验算（按12米跨4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:4×4×2.75=44KN（每片贝雷2.75KN）(公路施工手册之桥涵下册P923)

单跨12米桥面板自重为:0.95×12×4.5=52KN(每平方约95kg)

纵梁受力验算分两部分叠加,一为一辆500KN车辆位于跨中时的集中力计算，考虑15%安全系数；二为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）；

q＝96/12＝8KN/m。

②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

＝0.250×575×12＝1725KN.m

M2max＝0.125ql2＝0.125×8×122＝144KN.m

Q1max＝(0.5+0.5)P＝1×575＝575KN

Q2max＝0.5ql＝0.5×8×12＝48KN

Mmax=1725+144=1869KN.m

Qmax=575+48=633KN

允许弯矩Mo＝4片×0.9（不均衡系数）×788.2KN.m＝2837KN.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＝3910×4片＝15640cm3

（见公路施工手册之桥涵下册P923）。

强度验算：

σ＝Mmax/Wo＝（1869×106）/(15640×103)

＝119Mpa<1.3〔σ〕=1.3×210=273Mpa

1.3为计算临时结构时钢材的提高系数。

（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）

允许剪力Q＝4片×0.9（不均衡系数）×245KN＝882KN.m

通过12米跨4片布置可知：

Mmax < Mo、σ<〔σ〕、Q<〔Q〕，因此12米跨钢栈桥纵梁可以用单层4片贝雷片架设。

③、挠度验算

贝雷片几何系数E＝2.05×105Mpa，Io＝283000cm4

Wo＝3910cm3

（取值见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P3和公路施工手册之桥涵下册P923）。

f

＝（Pl3）/(48EI)

max

=(575KN×12米3)/（48×2.05×105Mpa×283000 cm4×4）＝8mm

（公式见路桥施工计算手册）。

综上所述:钢栈桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。Mmax < Mo、σ<〔σ〕、Q<〔Q〕，因此12米跨钢栈桥纵梁可以用单层4片贝雷片架设。

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米，因此按二等跨连续梁验算，计算跨径L=2米，横梁均匀的承担4片传递来的荷载。4个集中力简化为2个作用于两跨跨中的集中力进行不利验算。按500KN车辆位于墩位时验算+贝雷片自重96KN。

P1＝P/2=596/2=298KN

Mmax＝0.188pl＝0.188×298×2＝112KN.m

Q=(0.688+0.688)P1=410KN

横梁采用两排2根25工字钢焊接组成。

横梁强度验算

σ＝Mmax/Wo＝112×106/（401.4×4×103）＝67Mpa<〔σ〕＝145Mpa

（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）满足要求。

支座处剪力：

τ＝Q Sx/（Ixt）

＝410×1000×230.7×1000×2/（5017×2×10000×13.0×2）

＝72Mpa＜[τ]=85 Mpa。

经验算符合要求。

挠度f=0.911Pl3/(100EI)=0.27mm。

f<2000/400=5mm符合要求（见路桥施工计算手册P765）。

综上所述横梁采用两根25cm的工子钢满足使用要求。

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，

中间1根受力最大为410KN，

钢管高度按入土7米，露出10米计算。

⑴钢管摩察力计算

根据设计图地质分析，取1-2米土层摩阻力50Kpa，2-7米砂层摩阻力80Kpa （见路桥施工手册）。

单根承载力N=0.425×3.14×2×50+0.425×3.14×5×80

=666KN

摩察力计算入土7米满足要求。

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

＝(√42.52+41.32 )/4＝29.6cm

截面面积:A=0.785(42.5*42.5-41.3*41.3)=78.5cm2

柔度λ＝ul/i＝2×10×102/29.2＝68

查表知纵向弯曲系数∮1=0.713

应力N＝410KN/78.5 cm2＝52MPa<0.713〔σ〕＝103MPa满足要求。

综上所述：墩位下部结构采用单排3根钢管立柱满足使用要求。

六、桩基平台布置

1、桩基及机械平台的面积布置大小取决于下部结构（桩基、承台、墩墙）的施工顺序，如采用流水施工：右幅施工过程（桩基钢筋笼安装、砼泵送浇筑、承台及墩墙施工）即可用左幅平台作为机械操作平台，右幅施工完毕后在平台侧向架设1个5.0米宽、10米长的机械平台作为左幅的操作平台即可；如采用平行施工：左右幅结构同时开始，就必须在架设桩基平台的同时在侧向架设机械操作平台，为保证整体稳定性操作平台与桩基平台连接在一起，宽度为6.5米、长度为25米。

2、桩基平台面积约为230m2，流水施工时机械平台为50m2，合计280m2；平行

施工时机械平台为162.5m2，合计392.5m2。

3、桩基及机械平台的结构形式均为：?425钢管桩基础、2根36型工字钢横梁、25型工字钢分布梁（间距60）、20型槽钢面板。

七、钢栈桥施工质量保证措施

钢栈桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢栈桥保质、保量和安全及时的完成，制定如下保证措施：

1、认真编制施工组织设计和分项工程施工技术方案，对班组进行全面的施工技术交底，保证严格按设计及施工技术规范要求施工。

2、钢栈桥由总工组织工程部门相关人员认真计算、校核，并报上级部门审批保证各项验算满足通行使用要求。

3、钢栈桥的施工严格按设计计算书指导支架施工，如现场地质状况无法按设计位置施工，项目部技术人员先现场分析、讨论，再将讨论结果上报驻地监理办及相关部门，以决定可行的施工方案。

八、钢栈桥施工安全保证措施

1、根据水文地质情况编制切实可行的施工措施。

2、每道施工工序要求必须征得监理和业主的同意方能进行下道工序。

3、针对河的特点，做为泄洪准备，除钢桩有足够的稳定外并加强和水利水文站的联系，一旦洪水来时，要做好清淤除障工作以利加快泄洪。

4、所有工程用电要有良好的接地装置，并加装漏电保护器。

5、对所有参与施工的人员，根据具体情况进行技术交底，技术交底时要强

调各项安全措施，使参与施工的人员做到“心中有数”。

6、工地所有施工人员，均要做到持证上岗，电焊焊接部位均要满足设计要求。

7、安装过程必须配备经验丰富且有上岗操作证的吊车司机，吊车吨位必须满足安装过程使用要求；安装钢管桩及冲孔时，必须定期认真检查钢丝绳、吊钩，如有损坏应立即更换；现场施工人员必须戴安全帽，船上施工人员必须穿救身衣，严禁赤膊穿拖鞋上班。