特大桥施工便桥专项方案.docx
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特大桥施工便桥专项方案
佛山市禅西大道二期二标工程
（南乐特大桥19#-23#河中主墩）
便桥施工专项方案
河南高速发展路桥工程有限公司
禅西大道二期二标工程项目经理部
2010年7月10日
佛山市禅西大道二期二标工程
（南乐特大桥19#-23#河中主墩）
便桥施工专项方案
编制人：
审核人：
编制单位：
河南高速发展路桥工程有限公司（盖章）
日期：
2010年7月10日
佛山市禅西大道二期二标工程
（南乐特大桥19#-23#河中主墩）
便桥施工专项方案
一、设计说明
佛山市禅西大道二期工程（季华路至樵乐路段）接禅西大道一期工程（罗村至季华路段）终点，工程起点位于禅城区南庄镇交界处的东平水道大堤北侧，桩号K6+403.024,向南跨过东平水道，穿过南庄镇的榕洲村，跨过南庄大道和吉利涌，然后经过乐从镇的上华村和良教村，终止于顺德区乐从镇的樵乐路（S363），桩号K12+148，路线总长5.74km。
本项目是佛山市禅西大道二期工程（季华路至樵乐路段）C2S-02合同段，起点桩号为K8+020.4，终点桩号为K9+867.33。
沿线主要构造物为南乐特大桥。
线路向南穿过南庄镇的榕洲村，跨过南庄大道和吉利涌，于南庄大道北侧设置左右两条辅道连接南庄大道。
主桥（19#-23#）从南庄镇大堤北侧向南跨越吉利涌，吉利涌为ⅤⅠ航道，设计通航孔为2×30×6（m）。
19#墩位于北岸浅滩；23#墩位于南岸河堤内则，距离堤脚2.3~4.7m（斜交）；20#、21#、22#位于主河槽，为桥梁建成后的通航孔，河床面标高－2.88~－4.64m。
北岸大堤现状堤顶高程7.56m（规划堤顶高程7.85m）；南岸大堤现状堤顶高程8.49m。
两岸堤顶路通行净空：
北岸不小于5m,南岸不小于3.5m。
本线路距离珠江口不远，受涨潮退潮影响较大，潭州水道河面潮差约0.8m～1.2m；多年平均最高水位4.22m,多年平均最低水位-0.86m，常水位0.69m,流速2.18m/s。
汛期潮差较低，约为30cm左右。
由于20#~23#墩位于主河槽中，水深较深，为方便施工，决定采用“钢便桥+水上平台”施工方案。
钢便桥桥面全宽5m，每跨跨径9m，设于左、右幅中间。
根据施工期间维持正常通航条件，预留21#~22#墩之间为通航孔,通航矩形截面：
宽×高=30×6（m），因此，钢便桥分为北、南2座，北便桥从19#之前8m至21#，长度L1=总长-2个平台宽度=91.9-13.8-13.6=64.5（m）,南便桥从23#~22#，长度L2=48-1个平台+河堤=48-13.6+4.6=39（m）。
二、钢便桥施工设计
（一）、钢便桥材料及数量
1、钢便桥材料
钢便桥支撑柱为Φ80cm钢管桩，间距（中距）3.2m，材料为Q235，壁厚δ=8mm。
钢管桩间采用壁厚8mm的Φ37cm的平联钢管横向连接以加强稳定性，也可视河水回落深度用［20#槽钢按剪力杆焊接。
钢管桩内灌砂冲实，桩顶用δ=12mm的钢板封孔。
钢管桩顶用2I25a工字钢横联（焊接），用于支承贝雷纵梁，每根长6m,除2组贝雷梁间用［16#槽钢设剪力杆外，贝雷梁的外侧同样设置斜杆支撑。
纵梁采用贝雷梁，按“双排单层”截面形式布置，贝雷片标准件尺寸为300×150（cm），个别用于调整长度的尺寸为200×150（cm）或150×150（cm），采用厂家特制加工，也可用型钢现场焊接桁架调整长度。
横撑架采用标准件，宽度为45cm。
2组贝雷梁（单组为单排单层）之间用［16#槽钢设剪力杆，用I25a工字钢在贝雷片下弦设水平横联杆，剪力杆及水平横联杆按每片贝雷片节点间设置一道，以增强贝雷梁组间的横向刚度及稳定性。
钢便桥自下而上结构依次为：
Φ80cm钢管桩→2I25a工字钢下横梁→贝雷片纵梁→I25a工字钢上横梁（间距@25cm）→Q235钢板桥面（δ=12mm）。
贝雷纵梁支撑在2I25a工字钢上，并用［16槽钢按倒“U”型将贝雷梁下弦卡焊在钢管桩顶面上，倒“U”型的2侧竖杆与钢管桩外壁焊牢。
贝雷梁上弦横向铺设间距为@25cm的I25a工字钢，并用Φ20mm的骑马螺栓将I25a工字钢与贝雷纵梁锁紧。
其顶上纵向铺设一层厚1.2cm的Q235钢板作为行车道板并与I25a工字钢焊接固定。
2、钢便桥材料数量
钢便桥及平台材料数量详见下表。
材料名称
规格型号
数量
重量（t）
备注
钢管桩
φ80cm（壁厚为8mm）
2350m
371.3
不含损耗
横向平联钢管
φ37cm（壁厚为8mm）
790m
43.3
不含损耗
贝雷片
300×150cm
480片
144
贝雷销
φ50mm
960只
横撑架
B=45cm
260个
横撑架螺栓
1040只
工字钢
I36a
3800m
227.6
工字钢
I25a
1780m
68
槽钢
［20#
200m
4.5
槽钢
［16#
250m
4.5
A3钢板
厚1.2cm
850m2
66.7
上表中，平台行车部分铺δ=12mm钢板，其余满铺木板。
（二）、钢便桥布置
北钢便桥起点设置浆砌片石挡墙，宽度比便桥宽1m，挡墙背后填砖碴拉顺。
挡墙基础采用C25砼扩大基础、浆砌片石墙身、C30砼台帽。
基础长×宽×厚=7×3×1（m）。
要求地基承载力≮150KPa，如不能满足,应采取换填砖碴或施打松木桩进行复合地基处理。
松木桩尾部直径≮10cm，桩长4m，施打间距40cm，按梅花形布置。
南钢便桥设于河堤底级挡墙边，与底级挡墙面同高（h桥=4.77m）。
在下游河堤顶沿河堤内侧开设一条便道与钢便桥相接，便道采取硬化处理。
根据多年的平均最高洪水位4.22m，将钢便桥桥面标高设于4.75m，确保汛期正常使用和设备安全。
将钢管桩顶标高控制于3.0m，满足现时施工条件。
钢便桥布置详见“钢便桥施工方案图”。
1、钢管桩入土深度
根据地质钻探提供的资料，钢管桩桩底宜穿过淤泥层，进入强风化泥岩或弱风化泥岩作为持力层。
1）钢管桩长度的确定
根据地质钻探资料提供的强风化泥质岩极限摩阻力=100kPa，计算钢管桩入土深度如下表：
管桩入土深度表：
墩号
设计管桩顶标高（m）
河床面标高（m）
设计管桩底标高（m）
单根桩长（m）
备注
20
3.00
-8.70
-19.00
22
21
3.00
-7.5
-15.00
18
22
3.00
-5.5
-13.00
16
23
3.00
1.94
-8.94
12
合计
每墩8根
本表钢管桩底面标高设计参数作为施工参考值，实际管桩底面标高根据地质钻探资料及现场施工情况确定。
（三）、水上施工平台设计
如前所述，由于吉利涌河水较深，且施工期间预留通航孔，因此，20#、21#、22#、23#墩采用水上钢平台施工方案。
钢平台纵向长度17.5m（23#为14m），横向（左、右幅）总宽度：
23#：
B=39.1m。
钢施工平台主要材料采用Φ63cm钢管桩支承I36a工字钢主梁，在I36a主梁上铺设I25a工字钢分配梁，再在I25a工字钢上满铺厚3cm木板，形成水上工作平台。
钢管桩间距6m。
铺设I25a工字钢时，预留桩基孔位，形成“#”字形，“#”字尺寸比桩基钢护筒直径尺寸每边大10cm,振沉钢护筒时用软木于四边尖紧，防止移位。
钢管桩内灌砂充填密实，桩顶用δ=12mm钢板封孔，主梁工字钢与钢管桩顶采用焊接连结，分配梁与主梁交叉处，用Φ20mm骑马螺栓连结，骑马螺栓配套的钢板厚度δ=12mm，宽度6cm。
平台周边用Φ50mm钢管和Φ20mm钢筋焊接临时护栏，护栏高1m。
平台行车部分铺δ=12mm钢板，其余满铺木板，确保水上作业安全。
（三）钢便桥及平台施工机械
钢便桥及平台的钢护筒振沉以及贝雷梁的拼装等采用水上浮吊船进行。
浮吊船采用在200T平板船上固定安装25T汽车吊组成。
钢便桥及平台施工主要机械设备表
序号
设备名称
规格及型号
单位
数量
备注
1
振动锤
DZ40A
台
1
激振力284KN
2
振动锤
DZ90A
台
1
激振力570KN
3
浮吊船
200T
台
1
4
汽车吊
25T
辆
1
5
工程材料船
100T
艘
1
兼交通船
6
电焊机
LHF-400
台
3
7
手拉葫芦
5～15T
台
15
8
发电机
300KW
台
1
9
钢浮箱
600×300×200（cm）
只
2
振动锤参数表
项目
单位
DZ40A参数值
DZ90A参数值
电动机型号
YNZ40-6-W
YNZ90–6–W
电机功率
KW
40
90
偏心轴转速
r/min
1100
1050
偏心力矩
N·m
210
460
激振力
KN
284
570
空载振幅
mm
7.6
10.3
允许拔桩力
KN
160
240
质量
Kg
3500
6200
电源（100m内）
KVA
125
250
外形尺寸
A
mm
1150
1368
B
mm
1325
1530
H
mm
2050
2500
施工便桥钢管桩采用DZ40A振动锤；施工平台桩基钢护筒采用DZ90A。
（四）钢便桥及平台施工方法
A.施工顺序
1.整体施工顺序
北岸：
（19#后）便桥→20#平台→便桥→21#平台
南岸：
23#平台→便桥→22#平台
2.每跨便桥施工顺序
采用水上浮吊从岸边→河中间逐跨施打与拼装完成。
施打钢管桩并焊接横联→钢管桩内灌砂→钢管桩顶铺焊钢板→安装桩顶工字钢横梁→安装纵向贝雷梁→安装上层工字钢二次分配梁→铺设车行钢板→临时护栏。
3.平台施工顺序
施打钢管桩并焊接横联→钢管桩内灌砂→钢管桩顶铺焊钢板→安装桩顶短工字钢横梁→安装贝雷片主梁→安装上层工字钢二次分配梁→铺设车行钢板及平台木板→临时护栏。
B.施工方法及技术要求
1.钢管桩采用Q235钢板卷制而成，每节长4×1.5=6m。
为增强钢护筒的整体刚度，确保其在振沉时不变形，在钢护筒底端、顶端及每节接口的外壁采用厚10mm宽20cm的钢带环绕焊接加强。
图B-1钢护筒设计图
2.钢护筒加工时，应确保每条焊缝的焊接质量，加工质量应符合《钢结构加工规范》要求。
3.钢护筒加工制作技术指标：
a．内径偏差Δφ＜±15mm；
b．椭圆度（两垂直方向内径差）ΔD＜±10mm；
c．长度偏差ΔL＜±15mm；
d．所有纵、环焊缝均须符合二级焊缝的要求，焊接评定按国家现行《建筑钢结构焊接规程》执行。
4.对接完成的钢护筒节段，为加强其刚度，确保其在运输和起吊过程中不变形，在护筒的内部两端及中间按照5.0m的间距采用型钢或小钢管设置“米”字内支撑。
5.施工钢便桥钢管桩采用DZ40A振动锤，施工平台桩基钢护筒采用DZ90A，施打入土时，采用双夹点将管壁夹牢进行振沉。
6.采用在平板船船尾焊接“#”形定位架并设导向架，导向架长度≮5m,并利用上下游抛八字锚定位，锚重1T。
钢管桩从船尾的“#”字形空间穿入，着床后用手拉葫芦于4个方向拉紧，复测定位准确后分节振沉并接长续振，直至达到计算标高或满足收锤标准。
收锤标准以钢管桩不再明显下沉为准。
7.锚碇采用拖船按计算角度拖抛并收紧。
靠航道一侧不允许超越预留通航孔边线。
8.振沉时，一边振沉一边收紧手拉葫芦，并注意观测钢管桩的垂直度，发现偏差较大应立即停止，采取可靠措施纠偏后才能继续施打。
9.振沉时，汽车吊松绳速度应同步，防止振空锤损坏扒杆。
10.钢管桩平面中心桩位控制（允许）偏差为5cm，（施工桩位钢护筒允许偏差2cm）,倾斜度≯1%。
三、水上平台作业安全事项
本河段为施工期间维持通航河段，主要航行船只有砂石船及其它货船，水上作业时应注意做好水上安全措施，确保水上作业安全。
1.水上施工方案确定后，应上报河道、河岸各管理部门批准才能进行水上作业；
2.由航道部门设置航标灯，引导船只安全通过；
3.所有参加水上作业人员应进行水上作业安全教育才能上岗；
4.水上作业开工前，对所有参建人员进行技术交底和安全操作交底；
5.设安全员全天候在便桥及平台上值班，监督作业人员遵守水上作业规定，纠正违章行为，指导安全作业，确保人员安全；
6.所有便桥、平台临边，均应设置牢靠的防护栏；
7.所有作业人员均应穿救生衣；
8.施工船只应遵守航道、航行、水上作业等规定，不允许随便占用、穿越航线；
9.大吨位或航速较快的船只通过时，水浪较大，应停止浮吊船起吊作业；
10.任何情况下，浮吊船均应抛锚收紧，防止船体自由颠簸对河道设施的破坏；
11.浮吊船向便桥、平台靠近时应慢速，尾锚应收紧慢放，防止碰撞平台；
12.任何情况下，浮吊船停止作业时，汽车吊应将扒杆收回正常停车状态；
13.严禁浮吊船一边移位，汽车吊一边作业；
14.严禁浮吊船利用钢管桩作为捆绑缆绳移位、定位柱、或锚泊柱；
15.如遇雷雨等恶劣天气、六级以上大风，浮吊船应停止作业，台风期间，浮吊船应靠岸抛锚；
16.洪水期间，应安排人员测量钢管桩处的冲刷情况，如冲刷严重，应采取抛片石、砂包进行防护，防止钢管桩底脚悬空发生倾倒；
17.值班人员应注意观察河面上漂浮物的漂流状态，如发现大体积漂浮物对平台有可能造成威胁的迹象时，应采取引流等措施，防止对平台造成撞击；
18.钢便桥只允许一辆10m3砼运输车或25T汽车吊通过，但汽车吊和砼运输车或其它车辆可以同时分别在两个平台上作业；
19.钢便桥限速8km/h；
20.晚上，钢便桥及施工平台应按要求设置警示灯；并提供满足晚上施工条件的照明灯光；
21.严禁向河里、航道乱扔物件，危及航行安全；
22.钢便桥上严禁堆放任何物料；平台上堆放物料时，应按限载执行，并分散堆放，确保平台安全；
23.定期或不定期对钢便桥和平台进行检查，发现缺陷及时维修、更换；
24.临时用电的电器设备，应由持证电工安装，严禁乱拉乱接，经常检查电路，防止发生漏电事故；用电线路应架空架设；
25.施工用泥浆不允许洒漏在平台上，防止人员滑倒。
四、文明施工与环境保护
1.材料、设备按规划点堆放；
2.材料、设备堆放应采取防潮、防雨、防晒措施；
3.材料、设备堆放要稳固，防止倾倒危及施工人员安全；
4.每一工点完工后，应及时清理场地，做到工完场清；
5.做好材料标识，方便取用管理；
6.泥浆应用泥浆船运到指定地点倒弃，严禁将泥浆直接排入河内；
7.严禁向河里倒弃生活垃圾，污染水源环境；
8.便桥与平台拆除后，应及时进行河床清理，恢复河床、岸上地形原貌。
五、工期计划
南乐特大桥河中主墩20#~23#工期计划表
序号
工程项目
工程量
完成时间
日历天
（d）
备注
1
材料准备
1项
2010.07.20—2010.07.29.
10
2
设备进场
1项
2010.07.25—2010.07.31.
7
3
南岸便桥平台
41m
2010.08.01—2010.08.20.
20
4
北岸便桥平台
94m
2010.08.20—2010.09.15.
25
六、钢便桥计算书
（一）、计算依据
1.1、《建筑结构静力计算手册》（第二版—1999年版）。
1.2、《公路桥涵设计手册基本资料》（人民交通出版社—1997年版）。
1.3、《桥梁施工百问》（人民交通出版社—2003年版）。
1.4、《钢结构设计规范》（人民交通出版社—2003年版）。
1.5、《路桥施工计算手册》（人民交通出版社—2001年版）
（二）、结构形式
Φ80cm钢管桩→2I25a工字钢下横梁→贝雷片纵梁→I25a工字钢上横梁（间距@25cm）→Q235钢板桥面（δ=12mm）。
（三）、计算参数
3.1、荷载：
公路I级，汽超-20级，车辆荷载550KN，车速10km/h，冲击系数1.3。
3.2、水流速度2.18m/s，漂流物自重10KN，考虑冲击力，不考虑风荷载。
3.3、计算跨径按9m计算，宽5m（计算宽度5m，悬臂各0.5m），便桥顶面标高+4.75m。
3.4、贝雷片主梁力学特性
贝雷架选用国产321型贝雷桁架片，高度 1.5m，每单片长度 3.0m。
每片每延米 1KN/m（包括配件）。
单排单层不加强贝雷架的容许弯矩为 [M]=788.2KN.m。
单排单层不加强贝雷架的容许剪 [V]=245.2KN，销子剪力550KN。
惯性矩：
I=250500cm4。
3.5、钢材力学特性：
型钢：
[σ]=210MPa，[τ]=120MPa，E=2.1×1011N/m。
Q235钢板：
[σ]=140MPa，[τ]=75MPa，E=2.1×1011N/m。
（四）、结构计算
4.1、Q235钢板与I25工字钢点焊计算
4.1.1、计算说明
目前，我国对汽车制动力没有系统的计算公式，只是对桥梁进行大量的最大制动力试验得到一些经验数值。
《铁路规范》规定：
行车速度100km/h，制动力按照垂直静荷载的10%计算。
《公路桥梁》规定：
行车速度100km/h，对于1-2车道，制动力按照布置在荷载长度内的一列汽车队总重量的10%计算，但不小于一辆车重的30%。
550KN汽车按照10km/h制动行驶，其制动力一般小于自重的10%，即最大为55KN。
桥面钢板尺寸为1.8m×6m×0.012m，出于安全考虑，制动力影响2块钢板，每块钢板受力为：
N=55/2=27.5KN。
4.1.2、材料力学性能参数及指标
235钢板：
[σ]=140MPa，[τ]=75MPa，E=2.1×1011N/m。
4.1.3、计算模型
一片钢板共有20条焊缝，一条焊缝长116mm（即I25工字钢的翼板顶面宽度），焊缝高hf=12mm（即钢板厚度）。
焊条用E50型，钢板为Q235钢板，根据GB50017-2003有关规定，角焊缝抗拉和抗剪强度设计值fw=200N/mm2。
I25a工字钢顶面宽b=116mm，采用角焊缝，每根焊缝长度为工字钢顶面宽度。
4.1.4、承载力检验
N/（0.7×hf×ΣLw）
=27.5×103/（0.7×0.012×20×116×10-3）
=1.41×106N/m2=1.4N/mm2
4.2、I25a工字钢上横梁
4.2.1、计算说明
荷载按公路-I级，550KN汽车行驶，冲击系数1.3，则汽车后轮单侧最大力为：
P=1.3×140/2=91KN，受力面积60cm×20cm，计算按两根工字钢同时承受单轮力。
I25工字钢：
间距25cm，单位自重相对车辆荷载忽略不计。
按照单跨简支梁计算。
4.2.2、材料力学性能及指标
I25a工字钢：
间距25cm，计算跨径L=3.2m，悬臂0.9m，单位自重0.3808KN/m。
E=2.1×1011N/m，Ix=5017×10-8m4，Wx=401.4×10-6m3，d=8×10-3m，Sx=230.7×10-6m3。
4.2.3、计算模型
I25a工字钢间距25cm，计算跨径L=3.2m，悬臂0.9m，最不利情况考虑，由Q235钢板传力至I25a工字钢，3根I25a工字钢受力，集中荷载按单跨受弯构件计算，按照汽车—超20级最不利轮轴加载计算，最不利轴载为140KN，3根工字钢共同承担，即每根工字钢受力为47KN。
受力模型如下：
最不利情况考虑，集中荷载P最大弯矩为：
Mmax=32.9KN.m
则σ=Mmax/W=32.9×1000/（0.0004014×3）
=82MPa<[σ]=210MPa（满足条件）
考虑最不利情况，剪力验算：
Qmax=47KN，则：
（满足条件）。
B、刚度计算
由《公路桥涵设计手册》P215第一项第三行，有：
集中荷载P跨中最大饶度为：
fmax=PL2×b1/（24EI）+PL2×b2/（24EI）
=4.2×10-4m4.3贝雷片纵梁计算
4.3.1计算说明
便桥采用横向4片贝雷片作为管桩上的承重结构，每排管桩上2片贝雷片间用花窗联接，组成贝雷梁，计算跨径按纵向管桩距离9m计算。
4.3.2材料力学性能及指标
贝雷架选用国产321型贝雷桁架片，高度 1.5m，每单片长度 3.0m。
每片每延米 1KN/m（包括配件）。
单排单层不加强贝雷架的容许弯矩为 [M]=788.2KN.m。
单排单层不加强贝雷架的容许剪力 [V]=245.2KN，销子剪力550KN。
惯性矩：
I=250500cm4。
因汽车—超20级长15m，前轴重30KN，中轴重120KN，后轴重140KN，中轴和后轴的轴间间距为1.4m，前轴距中轴3m，中轴距后轴尽距7m；而便桥跨径为9m，所以按照最不利布载时，
（1）后轴作用在便桥中心时，
（2）前轴和中轴作用在便桥上时，分别按简支梁偏安全计算如下：
（1）后轴作用在便桥中心时：
（2）前轴和中轴作用在便桥上时：
从以上可以看出，弯矩最不利情况为后轴作用在便桥中心时，剪力最不利情况为后者，则：
Mmax=532KN.m< [M]=788.2KN.m
Qmax=149.3KN<[Q]=245.2KN
所以贝雷梁受力满足要求。
4.4钢管桩局部冲刷计算
钢管桩与水流切线夹角为α=450，考虑到水中桩位处边坡平缓，取角度50，边坡系数m=ctg50=11.43，地基表层为淤泥，容许不冲刷流速为
=0.2m/s，计算水流速度V=2.18m/s，
则冲刷深度：
4.5钢管桩承载力计算
4.5.1基本计算参数
地质力学性能如下：
地质名称
极限摩阻力（KPa）
地质名称
极限摩阻力（KPa）
淤泥
15
亚粘土
30
淤泥质亚粘土
20
砂砾
70
粗砂
40
全风化砂岩
70
每个墩位两根钢管桩作为便桥的承重基础，按照摩擦桩计算。
钢管桩间距3.2m，直径φ80cm，由12mm厚的Q235钢板卷制而成，管内填砂密实。
4.5.2荷载计算
55t汽车最不利作用在每根钢管桩上的荷载：
621/2=311KN；φ0.8m钢管桩自身荷载（最长14m）：
16KN；考虑系数1.2（上面计算时已经考虑系数1.3，这里不计钢管桩水中部分浮力）。
根据经验公式计算单桩竖向承载力
，所取参数均取最不利情况。
打入桩桩底处土为粘性土，取其极限承载力
=500KPa（考虑最不利状态，液限>1），打入土层取淤泥质粘土，极限摩阻力
=20KPa，φ80cm钢管桩承载力P=1.2×（311+16）=392KN，设计按照400KN考虑，淤泥厚3m，淤泥质亚粘土厚1m，粗砂厚7m，粗砂下为砂砾。
所以，淤泥的摩擦力为：
打入砂砾的深度为：
所以选择桩的持力层为
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