桥梁方案公路大桥栈桥施工方案浅水区采用型钢栈桥深水区采用上行式贝雷栈桥.docx

桥梁方案公路大桥栈桥施工方案浅水区采用型钢栈桥深水区采用上行式贝雷栈桥.docx

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桥梁方案公路大桥栈桥施工方案浅水区采用型钢栈桥深水区采用上行式贝雷栈桥

栈桥施工专项施工组织设计

一、工程概况

1.1栈桥概况

（1）上海长江大桥B7标栈桥桩号范围约为K19+238～K19+946，长693m，宽度为8m。

（2）B7标范围内栈桥需提供一个施工平台，满足安装500KVA变压器的要求。

（3）崇明岛侧浅滩区和堡镇沙浅水区河床面较高，水上施工设备无法施工，考虑陆地施工方案，采用履带吊配振桩锤吊打的型钢栈桥方案。

（4）深水区栈桥考虑水上施工方案以加快栈桥施工速度，为尽量较少水中墩数量，采用大跨径的贝雷栈桥方案。

（5）由于栈桥的使用时间较长，而本标段又位于长江口，属台风多发区，栈桥设计时应充分考虑波浪荷载的影响。

1.2拟建场地位置及地形、地貌

拟建场地位于上海市东北部长江南支的北港中段，两岸长兴岛、崇明岛陆域区地势均较平坦，但分布有较多的明浜和鱼塘，长兴岛地面标高约2.6～2.8m，大堤高程约5.8m；崇明岛地面标高约3.3～4.6m，大堤高程约5.9m。

水域部分由于受迳流和潮流的作用水下地形复杂，北港水域江底呈现南北两个水道，南水道宽约4.2公里,呈宽状“U”字型，水深16～18m，江底略有起伏，幅度约3～4m；北水道宽约800m，最大水深约16m。

江堤外普遍分布有潮滩，宽度约100～200m。

水下砂体较多，在近崇明岛北港北侧分布有一宽约2.7公里的暗砂（堡镇沙），砂体呈现NW-SE走向，与长江径流方向基本一致，砂体表面较平，最浅处水深仅几米，落潮时已露出水面。

拟建上海长江大桥场区地貌类型陆域和近岸处为河口、砂嘴、砂岛和潮滩地貌，水域为河床、江心暗砂地貌。

本工程辅通航孔区位于北港北水道，属河床地貌，5个墩位处水下泥面有所起伏，泥面标高-15.7～-7.1m；崇明岛岸堤外近岸潮间带为潮滩地貌，5个墩位处地（泥）面标高0.8～3.6m。

在辅通航孔边墩PM116与非通航孔PM117墩之间存在一个水下陡坡（最陡处坡度约为1：

3）。

1.3水文情况

拟建上海长江大桥场区位于长江口，河床宽而浅，暗砂众多，砂体呈流动状，河势多变，水域和航道不稳定。

在徐六泾以下，长江口呈三级分岔四口入海的格局。

即由崇明岛将长江分隔为南支和北支，南支又被长兴岛分隔为南港和北港，南港被九段沙分隔为南槽和北槽，北港被堡镇沙分隔为南、北两个水道。

本工程辅通航孔区位于北港北水道，崇明岛岸堤外区段位于潮间带。

长江口为中等强度的潮汐河口，口外正规半日潮，口内潮波变形，为非正规半日浅海潮。

根据本场址附近的长兴岛水文观测站的潮位资料，实测最高潮位5.88m，实测最低潮位-0.29m，平均高潮位3.30m，平均低潮位0.84m，平均潮差2.34m，平均涨潮历时4h45min，平均落潮历时7h40min。

长江口属大径流，中潮差的河段，受径流和潮流的双重作用。

受海岸、河槽的约束，进入工程区域潮流的运动形式为往复流，且落潮流历时长于涨潮流历时，落潮流流速大于涨潮流流速。

长江口水质中含沙量较大，泥沙来源主要为流域来沙，北港多年平均含沙量约0.5kg/m3，河床质中值粒径范围为0.0046～0.14mm。

本场区邻近长江入海口，水中含盐量较高，且含盐量与长江径流关系甚为密切。

1.4大风情况

桥位区冬季盛行偏北风，夏季盛行偏东南风。

地面（海平面lOm高）平均每年8级及以上大风日数东线有9~15天，有一半以上大风过程的持续时间不超过2.0h。

持续时间在12.0h以上的8级及以上大风出现频率较低，在7％以下。

工程区域东线一带30、50、100年一遇的地面最大风速分别约为30、33、35m/s，相应地区水面上的最大风速估计分别比地面上大2m/s左右。

1.5工程地质条件

地基土的分布与特征

辅通航孔区（包括崇明岛岸堤外50m跨径非通航孔区段）标高-141.40m以上深度范围内的地层按其岩性、地质时代、成因类型及物理力学性质指标上的差异，可分为15个工程地质（亚）层，自上而下分述如下：

①1层填土，层面标高3.11～3.60m，以粘性土为主，含碎石及植物根茎，主要分布在崇明岛近岸处，厚度0.00～1.60m。

①2层江底淤泥，层面标高0.80～1.40m，含有机质，夹粉细砂及粘性土团块，主要分布在近崇明岛浅滩区，厚度0.00～5.20m，辅通航区段受水流冲刷作用而变薄或缺失；

②3层灰黄～灰色砂质粉土，层面标高-11.00～3.60m，稍密状，含少量氧化铁条纹及少量粉砂、薄层粘性土，主要分布于本区段两端，厚度变化较大（最大厚约16.8m），在中间深槽区受切割变薄或缺失，该层在一定的水动力作用下易产生流砂和管涌现象；

④层灰色淤泥质粘土层，本区段沿线遍布，层面标高-15.90～-10.60m，流塑状，高压缩性，易触变和流变，厚度约为4.70～15.50m，夹少量薄层粉砂及少量贝壳碎屑。

⑤1-1层灰色粘土，本区段沿线遍布，层面标高-30.00～-18.40m，厚约4.00～13.30m，夹少量薄层粉砂，含少量未全腐蚀的植物残余，局部段含沼气，软塑状；

⑤1-2层灰色粉质粘土夹粉土，本区段沿线遍布，软塑状，层面标高-39.90～-30.50m，厚约5.60～14.30m，含少量钙质结核及贝壳碎屑，底部砂性较重，辅通航孔区中间段（墩位编号PM113～PM115）含较多沼气；

⑦1层灰色砂质粉土，中密～密实状，层面标高-46.30～-39.20m，厚度约14.80～31.70m，含云母，夹少量细砂、薄层粘性土，其中局部段夹厚约5.00～22.40m的⑦1t层可塑～软塑状的透镜体灰色粉质粘土夹粉土；

⑦2层灰色粉砂，密实状，层面标高-70.70～-56.90m，厚度约0.00～4.50m，夹少量薄层粘性土，含少量腐植质、云母屑。

在本区近崇明岛段缺失；

⑨1层灰色砂质粉土与粉质粘土互层，沿线除XK157孔附近缺失外均有分布，中密～密实（可塑～软塑），层面标高-73.20～-60.90m，厚度约0.00～11.50m，含少量砾石，土性变化较大。

⑨2层灰黄～灰色含砾粉细砂层，沿线均有分布，密实状，层面标高约-79.30～-72.20m。

厚度变化较大，局部未钻穿。

局部段夹有厚约0.80～1.90m、可塑～硬塑状的透镜体状灰～灰绿色粉质粘土（⑨2t层）；

⑾层灰色含砾粉砂，密实状，层面标高约-101.20～-96.60m，层厚35.20～38.90m，具层理，含云母屑。

夹薄层粘性土，含少量中粗砂及砾，局部段夹有厚约0.80～8.30m、可塑～硬塑状的透镜体状灰褐色粉质粘土（⑾t层）；

⑿层灰绿～草黄色粉质粘土，硬塑状，层面标高约-138.50～-134.10m，具层理，含较多贝壳碎屑、氧化铁条纹及钙质结核。

本次勘察仅辅通航区主墩处部分控制性孔揭露该层，至标高-141.40m未穿该层。

二、栈桥设计

2.1设计依据

（1）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》JTJ025-86

（2）《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000

（3）《海港水文规范》JTJ213-98

（5）《港口工程桩基规范》JTJ254-98

（4）《港口工程荷载规范》JTJ215-98

（6）《海港总平面设计规范》JTJ211—99

2.2栈桥的设计标准

（1）栈桥设计荷载

栈桥设计荷载按50t履带吊＋50t平板车相错车设计。

（2）波浪

按20年一遇水位＋20年一遇波浪组合设计。

2.3栈桥结构设计

2.3.1栈桥顶面标高拟定

栈桥顶面标高拟定为＋6.5m。

栈桥起点标高与崇明岛大堤顶面相同，为＋7.5m，设1.4%纵坡渐变至＋6.5m。

2.3.2栈桥结构形式拟定

崇明岛浅滩区和堡镇沙浅水区采用型钢栈桥方案，深水区采用上行式贝雷栈桥方案。

（1）型钢栈桥结构形式拟定

1）型钢栈桥跨径拟定

型钢栈桥钢管采用履带吊配振桩锤吊打，综合考虑履带吊工作半径、起吊能力，栈桥跨径拟定为9m。

2）型钢栈桥桥型、桥跨布置

根据桥区地形、地质条件，崇明岛侧浅滩区型钢栈桥分4联布置，桥面跨度8m，具体桥跨组合为8x9＋3x7x9＝261m。

3）型钢栈桥基础设计

栈桥基础采用钢管桩，分中墩、止动墩分别布置。

崇明岛侧栈桥中墩采用3根φ80cm钢管桩，壁厚10mm，桩距3m；止动墩采用6根φ60cm钢管桩，分2排布置，横桥向、顺桥向桩距均为3m。

钢管桩底部均支撑在地质条件较好的粘土层上，具体桩底标高见栈桥总体布置图。

4）栈桥上部结构设计

栈桥上部结构承重部分采用型钢，桩顶横梁采用2H45型钢，顺桥向承重梁采用H45型钢，布置间距90cm，横桥向面层分配梁采用I14型钢，布置间距40cm。

面板采用10mm厚钢板，每隔30cm焊金属防滑条。

型钢栈桥布置形式见图1.4.1、1.4.2所示。

图1.4.1型钢栈桥标准段立面图

图1.4.2型钢栈桥标准断面布置图

5）变压器平台设计

本工程栈桥有1座变压器平台，布置在崇明岛侧型钢栈桥终点，布置桩号为K19+675。

变压器平台布置在止动墩外侧，设2根φ60cm钢管桩与止动墩相连，具体构造见栈桥典型断面布置图。

6）栈桥桥头设计

栈桥桥头设砼桥台，布置在崇明岛侧大堤片石护坡上，栈桥桥头与大堤底面标高相同，将大堤顶防护墙开口8.5m，并增设防洪闸门，桥头布置见图2.6.1所示。

图1.6.1栈桥桥头布置图

（2）贝雷栈桥结构形式拟定

1）贝雷栈桥跨径拟定

贝雷栈桥采用水上船舶施工，为尽量减少水中墩数量以及结合贝雷梁的特点，贝雷栈桥跨径统一拟定为18m。

2）贝雷栈桥桥型、桥跨布置

崇明岛侧深水区贝雷栈桥分6联布置，桥面宽度8m，具体桥跨组合为6x4x18＝432m。

3）贝雷栈桥基础设计

贝雷栈桥基础平面布置与型钢栈桥基本相同，亦分中墩、止动墩分别布置。

钢管桩底部均支撑在地质条件较好的粘土层上，具体桩底标高见栈桥总体布置图。

4）贝雷栈桥上部结构设

栈桥上部结构承重部分采用贝雷，栈桥采用7片贝雷，分三组布置，中间一组由3片贝雷组成，贝雷间通过自制型钢花架连接，外侧每组由2片贝雷组成，以贝雷标准花架连接。

贝雷顶部次承重梁采用I28a型钢，通过骑马螺栓与贝雷连接，布置间距150cm，面层分配梁采用I14型，顺桥向布置，间距40cm。

面板采用10mm厚钢板，每隔30cm焊金属防滑条。

栈桥桩顶横梁采用2H45型钢，贝雷与桩顶横梁之间垫10mm橡胶垫，并通过型钢焊接成“门”型将贝雷下弦杆固定在桩顶横梁上。

贝雷栈桥布置形式见图2.4.1、2.4.2、2.4.3所示。

图2.4.1四跨一联栈桥立面图

图2.4.2五跨一联栈桥立面图

图2.4.3贝雷栈桥标准断面布置图

2.4栈桥结构计算

2.4.1栈桥计算荷载

栈桥结构的计算荷载主要有水平荷载和竖向荷载，其中水平荷载包括波流力、风载，竖向荷载包括结构自重、施工荷载。

（1）栈桥结构自重

（2）施工荷载：

50t履带吊＋50t平板车

（3）20年一遇风暴高水位时的波流力，按海港水文规范计算

（4）2年一遇风暴高水位时的波流力，按海港水文规范计算

（5）风载取1.0Kpa

2.4.2计算工况及荷载组合

（1）工况一：

台风期，栈桥整体稳定性计算

荷载组合：

（1）+（3）+（5）

（2）工况二：

栈桥栈桥使用阶段，50t履带吊和50t平板车错车

荷载组合：

（1）+

（2）+（4）

2.4.3栈桥计算

栈桥计算采用Robot空间有限元程序进行计算，选取具有代表性的型钢栈桥、贝雷栈桥各一联进行空间建模分析计算。

在栈桥范围内选取第四联型钢栈桥、水深最深的第六联贝雷栈桥，为确保计算准确，采用Sap2000软件复核。

计算模型见图2.4.3.1、2.4.3.2所示。

图2.4.3.1型钢栈桥模型

图2.4.3.2贝雷栈桥模型