水中临时支墩施工方案雁栖大桥16页.docx

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水中临时支墩施工方案雁栖大桥16页

衡阳市雁栖大桥

水

中

临

时

支

墩

施

工

方

案

山东中宏路桥建设有限公司

衡阳市雁栖大桥项目部

二00七年四月二十五日

水中临时支架施工方案

根据2007年5月16日衡阳市政府驻耀江办组织各方协调会的会议精神，对按原七级航道编制的水中临时支架的专题施工方案进行了重新编制，以满足500吨以下的运输船只安全通过施工区域，具体方案编制如下：

一、工程概况

雁栖拱桥的跨度为105米，采用整体式桥面，桥面宽度为27.5米。

主梁采用单箱五室截面，拱肋采用单片拱肋，居中布置，矩形截面。

吊杆采用镀锌高强钢丝。

主墩采用V形墩身。

正桥主梁采用单箱五室整体式箱梁，C50砼。

箱梁顶板宽度为27.5米,底板宽21.45米,悬臂宽2.5米。

桥梁中心线处2.775米,悬臂端部梁高2.5米。

拱肋为钢筋砼结构，C50砼，单片桥面居中布置。

拱肋由外侧拱肋和内侧组成。

外侧拱肋跨度为121米，矢高24.2米。

内侧拱肋跨度为93米，矢高23.7米。

内外侧拱肋拱轴线均采用倒悬链线，拱轴系数m=1.5。

二、方案总体构思

根据设计技术交底的要求，蒸水河中通航属于七级航道的通航（招标时未说明该河是否通航），按七级航道规定，过往驳船准载一般在50吨以下，原有专题施工技术方案的支架布置可确保七级航道的准许船只通航要求。

现有蒸水河过往船只全部是载重500吨—800吨的超重、超宽、超高驳船。

为保障工程施工的安全及蒸水河中通航船只不受影响，2007年5月16日衡阳市政府驻耀江办的相关领导组织了各方协调会，根据会议要求，为保证砂石料船的利益，维持通航现状，确保500吨以下的船只通过水域临时航道。

然后在2007年5月30日衡阳市政府发改委组织了各相关职能部门的研究协调会，根据会议精神，为综合考虑各方面利益，蒸水河内通航船只限载300T，并按此通航要求作出水上临时墩及支架施工方案和预算。

三、临时支架设计

1、水中支墩

1.1、临时航道设计

为满足过往蒸水河中300吨以下船只的通航，对已有的按七级航道编制的临时支架方案进行了修改，调整了临时支墩的中跨支架跨径，对原有中跨临时支墩的专题方案进行了临时支墩加固设计，增设了临时航道，并采取了切实可行对临时支架的保护措施；临时航道的净通航宽度根据需要现调整为24.6m，以确保主桥临时支墩处临时航道的无障碍通航，具体布置祥见附图。

1.2、临时支架的设置

为保证临时支墩的刚度及稳定性，并根据通航要求及主梁、拱肋及各种支架的荷载的承重，水中临时支墩的材料级别采用Φ1200的螺旋钢管（七级通航原采用Φ500钢管）。

整个主桥共设6排钢管支架，靠近两承台处，采用两排钢管支架，每排4根。

为保证支架的稳定性，确保施工时支架的水平推移，在浇筑砼承台时，埋设牛腿，牛腿材料采用[40槽钢；靠近中间临时航道（中间临时跨）的两侧设4排钢管支架，每排支架设置为6根Φ1200钢管，支架两两连接成一墩，钢管支架之间用[20a槽钢连接形成一个受力体系，具体祥见附图。

为保证临时航道的通航要求，确保通航宽度及高度，增大临时支架的跨径，保证临时支墩的刚度及稳定性，计划对中间4排，即临时航道处24根钢管进行加灌C25砼，砼灌至墩顶即高程58米处左右，使临时墩身由空心变成实体，确保支架的刚度及工程施工的安全。

为保证临时支墩的承载力，根据蒸水河的现状，计划对钢管支架的基础采用C25砼Φ100的桩基础，桩身入土深度平均为11.5m，护筒采用Φ1200的钢护筒。

1.3、主要工程数量

Φ1200钢护筒576m

C25砼（加固砼）427.14m3

[20a槽钢连接系18.35t

桩基础C25水下砼314m3

钢筋14.2t

2、临时支架梁

2.1、采用拆装梁及分配梁

根据要求及现场实际情况，上部临时支架梁采用国防战备铁路军用拆装梁，该拆装梁可确保大跨径临时支架的受力要求，全桥共采用6片即18组军用拆装梁，在拆装梁上采用[40b分配梁以满足箱梁及拱肋施工时荷载要求。

根据军用梁标准套算，该拆装梁最大跨径可确保20----40m左右。

2.2、主要工程数量

军用拆装梁：

1184.39t

分配梁（Ι40b）：

454.263t

四、防撞墩布设

1、墩位布设

为保证通航船只及工程施工的安全，防止过往船只撞击临时支

墩；计划在靠近主跨临时航道的两侧布设临时防撞墩，整个施工区域通航部分共设置防撞墩20根，在临时航道（主跨临时墩）两侧各设置一排防撞墩，每排6根，进出口各端分别设置2根，另外在两个边跨靠近承台钢桩附近各设置两个防撞桩，以防止船只正向撞击临时支墩；详见图。

防撞墩采用Φ1200钢管桩，内灌注C25砼，砼灌注至防撞墩的顶高程56m左右，以保证洪水期间船只的安全，防撞墩的基础采用钻孔灌注桩，桩径为Φ1000，钢护筒为Φ1200的钢管。

另外，为了提醒过往船只是否超高超宽，在临时墩上下游各50米位置各设置了一限高限宽门架，并在防撞桩及门式架水面以上部分上设置为醒目的红色，以提醒过往船只的行驶安全。

2、主要工程量

防撞桩

钢护筒：

320m;重112.8T

C25水下砼：

456.242m3（包括C25灌注砼）

钻孔桩Φ1000：

230m

钢筋：

8.88t

门式架

钢护筒：

120m;重112.8T

C25水下砼：

456.242m3（包括C25灌注砼）

钻孔桩Φ1000：

230m

钢筋：

8.88t

六、施工方案

1、工、料、机安排

①人员

水中临时支架的施工安排施工人员约60人左右，其中技术工人（包括潜水人员，特种作业人员）30人左右，水上作业施工管理人员9人（其中施工负责人1人，技术负责人1人，技术人员3人，安全管理人员2人，质量安全人员1人），其他人员21人，充分配合水上作业施工。

②工程材料

水上临时支架的钢管由工厂加工，连接系所用钢材现场购买，砼采用商品砼，上部临时梁采用军用拆装梁，计划到各铁路局武装部的战备科租赁；由于本工程所用临时支架数量大，因该材料为战备物资，各路局备货较少，料源紧俏，租赁、修复费用较高，为保障工期，计划购买一部分军用拆装梁；分配梁所用材料为Ι40b，计划到长沙订购。

③机械设备

由于水上作业工作量大，现场需租用船只5艘。

水上吊机2台，具体如下：

400T平板驳船1艘

300T平板驳船1艘

或60T平板驳船2艘

60T机动船只1艘

15T混凝土锚2个

10T混凝土锚3个

振桩锤100T1个

导链葫芦3T、5T各2台

桩帽（根据桩锤尺寸加工）1个

钢丝绳Ф28、Ф21.5

水上汽车吊机25T1台

2、施工准备

在进行水上施工作业时，由项目部总工及安全技术负责人对施工班组进行安全技术交底，使每个施工人员具有安全操作意识和安全管理意识，并签定安全责任承包责任状，提高班组安全管理水平。

工程技术人员根据设计图纸做好临时墩位的测量、放线工作，并仔细勘测河床的基本情况,水中临时支墩将根据河床变化情况进行调整。

3、施工方案

①钢护筒

利用两个小平板驳船拼装钢护筒插打导向架，抛锚定位后，用水上吊机将钢护筒吊装起插入导向架内，然后用振桩锤将钢护筒打入岩层中。

每个临时墩的钢护筒插打完后，用型钢联成一个整体，以形成稳定结构，然后安装钻孔平台。

②、钻孔灌注桩

钢护筒安装完成后，在其周围用木桩及Φ500钢桩在水中安设排架，形成水中桩机平台，用Φ1000的旋转钻机反循环清水钻孔。

钻孔深度约11.5m左右。

设计临时支架桩基的底标高为32m，根据勘测，河床高程为43.5m左右。

钻至孔底后清孔，按设计图安装钢筋笼，用混凝土输送泵灌入水下混凝土，混凝土灌至46.0米高程钢护筒位置。

③、临时支架的安装

临时桩身浇注完成后，在桩顶砼处埋设（焊接）法兰，与上部水上钢管支架对接，焊接时注意施工焊缝的质量，以保证临时支架的安全；

临时钢管焊接后，用[20a槽钢对水上钢管支架进行纵、横向连接，以保证临时钢管支架的稳定性，钢管支架及纵、横向连接系完成后，靠近临时航道的4排支架24根钢管，进行砼钢管填芯，以保障支架的刚度和稳定性。

钢管支架加固、连接、填芯（灌C25砼）完成后，再进行上部拆装梁和分配梁的架设，军用拆装梁一般在南、北两岸的空地拼装，用400T或300T的平板驳船运输，水上吊机配合进行拼装，水上架设时，应做好水上作业区域的保护，对作业范围内的通航船只进行管制，军用拆装梁架设两组后，可随即进行分配梁的安设。

④、箱梁及拱肋施工简述

临时支架施工完成后，在临时支架上铺设方木，安设箱梁的底模、侧模，对主桥的钢管膺架进行分段预压，预压重量为砼结构物及临时支架（包括拱肋支架）所有重量的总和，预压完成后，根据预压数据结果，进行箱梁的第一次浇筑，整个箱梁共分4段浇筑（详见附图）。

箱梁浇筑完成砼强度达到设计张拉要求后，可对主桥箱梁进行纵、横向预应力张拉、张拉完成后，在箱梁之上进行拱肋支架的搭设和拱肋砼的浇筑。

⑤、临时支架的拆除

在主桥支架及拱肋完成后，进行主桥的体系转换，完成后再进行临时支架的拆除，拆除时可用水上船吊拆除，用驳船装运。

对于钢管内已灌砼的临时墩或临时桩（未灌注砼的钢管采用机械切割），需进行爆破拆除，水下临时桩部分需进行水下爆破，利用岸上卷扬机设备将爆破拆除后的钢桩拖至岸边，水下河床爆破物的清理采用水上挖机，配合水上吊机；驳船运输至岸边倾倒，挖机装至运输汽车运至渣土处理地。

为保证整个大桥建成后，过往船只的通航安全，计划对施工中遗留的临时桩清理至河床底，确保河道通航的畅通。

⑥、防撞墩

防撞墩的施工工艺与钻孔灌注桩的工艺相同。

⑦、施工操作

租用两个小平板驳船，其平面尺寸不宜小于4*8米，或租用一300T的驳船，在岸边利用此两个平板驳船按图拼装导向架。

另租用一400T大平板驳船。

25T汽车吊机通过码头、跳板开上驳船，以作为水上施工装吊起重机械设备；在400T驳船上预制四个混凝土锚，15t、10t锚各两个。

用机驳将400吨驳船推至设计指定位置，然后将混凝土锚抛入水中，以作各船舶定位的锚碇。

将导向船推至指定墩位，通过锚绳将其精确定位，精确定位点以导向架位置为准，用机驳将钢护筒从岸边倒至400T上，然后将A节与B节钢护筒对接起来，利用水上汽车吊机吊起插入导向架内，钢护筒在插入导向架的过程中要控制其垂直度，垂直度须不超过1%。

垂直度调好后，要用导向架将其限位，以防止其偏斜。

将100t振桩锤通过桩帽安装在护筒顶，电源接好后，采用点动的方式震动下沉，钢护筒在震打下沉过程中要经常测量其垂直度，以确保钢护筒不歪斜。

导向船每次定位后插打两根钢护筒，插打完后将导向架一侧连接杆件拆开，然后将导向船退出进行下一排钢护筒插打。

待一个临时墩的钢护筒全部插打完后，焊接钻孔平台，靠最上游的钢桩需用沙袋抛投防护，以防冲刷。

然后用Ф1.0米的循环钻机进行反循环清水钻孔。

每个孔钻到设计标高后，将钻渣清除干净，然后下钢筋笼，灌注C25混凝土至设计标高，详见图。

待每个墩的临时桩灌注完混凝土后，拆除钻孔平台，将C节、D节钢护筒拼接好，同时按设计图把斜杆和水平杆连接好，以使整个墩的钢桩形成一个整体，增强其稳定性。

在靠近承台的两排边桩位置，承台施工时的筑岛围堰填土有部分侵入到桩位，宜先将填土挖除，然后再进行钢护筒插打，以减少钢护筒插打时的摩擦力。

在靠近承台的两根钢桩用牛腿代替。

也即是在承台浇注过程中预先将型钢埋设好。

牛腿的详细结构另见牛腿设计图。

主梁和拱肋等施工荷载拟用铁路拆装梁形成排架形式来作为承重结构。

拆装梁下的支座支承形式拟用小型钢箱梁与钢桩焊接形成支承结构。

其详细结构另见拆装梁排架设计详图及细部结构连接图。

七、工期安排（如5.1日未能开工，其工期将顺延）

1、临时桩施工：

2007年5月1日—7月30日

2、承重排架安装：

2007年8月1日—2007年10月15日

3、上部结构施工：

2007年10月16日--2008年5月31日

（含支架、临时支墩拆除）

通航管制、引航时间

a）临时桩施工期间

①、②、③排桩施工期间

航道管制、引航2007年5月1日—5月31日

2007年7月1日—7月31日

④、⑤、⑥排桩施工期间

白天封航2007年6月1日—6月30日

b）临时墩上排架施工期间

两个边跨排架安装航道管制、引航

2007年8月1日—2007年9月15日

主通航跨排架安装白天封航

2007年9月16日—2007年10月31日

c）主梁、拱肋现浇期间

航道管制、引航

2007年11月1日—2008年5月31日

全天封航时间水位超过52.0米

八、安全措施

1、为保证水上施工人员的安全及过往船只的安全，在施工水上作业时，将派出专业水上安全人员配合海事局、航道局单位进行运输船只的管制，并租用专业巡逻船只进行巡逻；

2、在施工区域范围内，增设水上航标及水尺，确保过往船只能注意水位的变化；在水上施工作业期间，海事局和航道管理部门要加强航道管制，防止过往船只碰撞到施工船只或者临时墩保护桩甚至临时墩钢桩上，必要时要禁止通航。

当施工水位高于52.0m时必须禁止通航

3、为保证过往船只的安全，禁止超高、超宽的船只通行，在上、下游运输船只进入临时航道处50米范围内制作限高、限宽架，确保工程施工安全；

4、施工船舶四周须有围护，防止作业人员掉入水中，水上作业必须配备救生圈、救生衣；

5、水上作业要有明确的装吊信号，严格按照装吊作业操作规程施工。

6、所有水上施工作业船只夜间均须有警示灯，防雾灯等警示标志；

附临时墩受力计算单

临时支墩计算单

一．荷载自重计算

1．主梁自重：

主梁为等截面结构，总长L=127m，设计砼总量3920m3.两个主墩承台之间的净距为90.8m，本设计考虑临时墩支架受力总跨长为93m..

主梁砼总量分配：

两个主墩承台平面范围内：

L=2×17m、V砼=1012m3

临时墩支架范围内：

L=93m、V砼=2908m3

G=2908×2.6=7560.8T

折算每延米重：

q1=81.3t/m

2.拱肋自重：

拱肋设计砼总量为1475m3，两承台间净跨：

V=1235m3

折算每延米重：

q2=35t/m

3.支架分配梁等施工荷载总重：

临时墩范围内估算为1500t.

折算每延米重：

q3=16t/m.

二．临时墩设计

1．跨度设计：

考虑到Ⅶ级单向通航及施工需要，拟按三跨设计，中间主要通航跨计算跨径为32m，两个边跨计算跨径为20m.

以计算跨径32m为控制设计计算.

2．临时桩设计计算：

主梁为单箱五室横截面型式，桥面总宽27.5m、底宽22.5m，为使临时支架结构受力明确，拟设计双排桩，每排为6根Ø1.2m钢管桩。

①．每个临时墩上所需承受的荷载，以2＃墩③排桩计算：

F=（q1+q2+q3）×18

=（81.3+35+16）×18

=2381T

分布到每根桩的荷载：

F1=397T

假定荷载不均匀分布系数为1.3.即F1=516T。

②.根据设计勘测地质条件，临时桩须穿过7.0m左右强风化岩到达弱风化岩。

选定弱风化岩为临时桩持力层，其勘探设计技术参数建议值为[σ0]=900kpa,取Ra=8[σ0]=7.2Mpa

忽略桩周摩阻力，按柱桩计算即Ø1.0m灌注桩桩底承载力

P1=（C1A+C2Uh）Ra

=582T

即P﹥F1满足要求。

③.因河床覆盖层较薄，约为2.5m，同时考虑到工程竣工后，临时桩不宜露在河床以上，如桩内砼灌注太高又不便拆除。

根据此实际情况，桩内砼灌注高度只宜与河床略高。

由此砼在钢护筒内的高度按4.5m计算，实际施工时以不小于4.5米为原则。

而钢护筒上部的荷载只能靠钢护筒与护筒内砼的摩阻力来传至桩底。

因此需验算摩阻力是否能满足要求。

砼与钢护筒的握裹力：

握裹系数取τi=12T/㎡

即握裹力：

P2=A·τi=15.07×12=180.8T

显然:

P2﹤F1不能满足要求.须作技术处理。

借用中铁大桥局桥研院试验成果:

在钢护筒内每米高度范围内焊上一圈Φ20螺纹钢筋.经过试验.其摩阻力可达到1.0Mpa以上.在本设计中为安全起见.取τi=0.5Mpa=50T/㎡.同时,在施工中,钢护筒内每60cm高焊一圈Φ22钢筋.在此情况下计算握裹力:

P2’=A·τi=15.07×50=754T

P2’﹥F1满足要求。

后附临时支墩设计图。