小套箱定稿剖析.docx

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小套箱定稿剖析

第一章编制说明

1.编制依据

（1）胡惠元堤延伸段（昌南大道，罗谢公路-幽兰立交）道路工程BT项目合同及有关的技术参考资料。

（2）工程施工设计图纸。

南昌市胡惠元堤延伸段道路施工设计图纸第二册《抚河大桥工程》——2011年8月

（3）国家或行业发布的相关技术标准和规范；

a.《公路工程质量检验评定标准》——JTCF80/1—2011

b.《公路工程技术标准》JTGB01-2003

c.《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2011

d.《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》——JTJ025—86

e.《公路工程施工安全技术规范》——JTJ076—95

f.《城市道路工程施工质量验收规范》DGJ08-118-2005

g.《路桥施工计算手册》；

（4）施工前现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。

（5）我单位所拥有的技术力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果和多年类似工程的施工经验。

2.编制原则

（1）按照投资建设—回购（BT）项目合同中的各项条款要求，实质性响应业主的指令和要求。

（2）在满足要求的基础上力求技术先进、管理科学、经济实用的原则。

（3）根据工程实际情况，围绕施工重难点，合理安排施工顺序。

（4）坚持工程施工全过程严密监控，以科学的方法实行动态管理，灵活实施“动静结合”的管理原则。

（5）施工进度按照“突出重点，统筹优化，均衡快速，确保安质，确保工期”的原则进行安排。

（6）实施有效管理，通过对人员、设备、材料、资金、技术、方案、时间与空间条件的优化处置，确保实现成本、工期、质量、安全及社会信誉预期目标。

（7）做好环境保护，减少因施工对当地带来的一切干扰。

3.编制范围

本方案适于水压在7.5米即水位17.8米以下，水中所有承台、系梁施工。

包括53—66号墩，其中计算采用体积最大，水深最深，受力最复杂的水中主墩承台套箱作为模型，并进行详细的结构计算。

第二章工程概况

1.工程范围及规模

抚河大桥起迄里程为K0-659～K1+994.6，全长2653.6米,为全线控制工程，包含西引桥、主桥、东引桥三部分，其中东、西引桥又分为跨堤桥和引桥。

桥位处河面宽度约500米，规划航道等级为VIII-

（1）级。

主桥为55米+80米+80米+45米（左幅桥）、45米+80米+80米+55米（右幅桥）变截面悬浇连续箱桥，引桥为30米预应力连续小箱梁，跨重点（红旗联圩和长乐联圩）采用60米跨变截面现浇连续箱梁。

孔跨结构：

左幅桥5×（6×30m）+3×（5×30m）+（45+60+45）m+6×30m+（55+80+80+45）m+2×（6×30m）+（5×30m）+（48+60×2+35.6）m；

右幅桥5×（6×30m）+3×（5×30m）+（32+56+32）m+7×30m+（45+80+80+55）m+2×（6×30m）+（5×30m）+（36+60×2+36）m。

2.水中承台及系梁构造形式

水中主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅承台平面尺寸为12m×7.5m高2.5m。

承台底标高均为10.3m，除开此三墩54#—66#均设高1.5m，顶宽1.2m系梁，系梁底标高均为12.8m。

3.气候特点

桥区属亚热带湿润气候，气候温暖，雨量充沛，四季分明。

多年平均气温为17.5℃，7～9月为高温期，极端最高气温为43.2℃（7月），12月～翌年2月气温最低极端最低气温为-9.9℃（2月）。

多年均降雨量为1645毫米，最大年降雨量为2356毫米，最小年降雨量为1046毫米，最大日降雨量为208.9毫米，最大时降雨量为57.8毫米。

4.地质情况

沿线主要为养殖场地、渔塘、农田、沟渠等，地形起伏较大，场地高程为12.7～23.8m。

地貌单元属赣抚平原Ⅱ级阶地，部分为抚河Ⅰ级阶地。

自上而下的场地岩土层分述如下：

填土、淤泥、低依液限粘土、中砂、砾石、强风化泥岩、中风化泥质砂岩，微风化砂岩。

主墩桩基要求入微风化2m以上，其他墩桩基要求入中风化层5m以上。

自上至下覆盖层及岩层构成概况见下表。

抚河大桥地质构成统计表

序号

地质地层名称

层低标高（m）

图层厚度（m）

1

人工填土（Q4me）

14.02～19.21

0.70～5.10

2

淤泥质粘土

10.42～15.15

0.90～4.40

3

低（高）液限粘土

0.19～11.20

0.19～11.20

4

粉砂

9.29～11.21

1.00～2.50

5

细砂

-3.03～13.72

0.30～7.70

6

中砂

-2.91～16.75

0.80～7.80

7

粗砂

-9.00～10.33

1.80～14.30

8

砾砂

-12.30～5.20

1.00～12.60

9

圆砾

-11.28～10.34

0.90～12.80

10

全风化泥质粉砂岩

-9.18～-6.73

0.50～0.70

11

强风化泥质粉砂岩（E）

-5.83～-13.91

0.80～3.40

12

中风化泥质粉砂夹泥岩

-25.99～-13.37

7.00～16.00

13

微风化泥质粉砂夹泥岩

5.水文情况

场地水文地质条件较简单，地表水系发育，沿线有抚河水系，沟塘及水渠分布，场地地下水类型主要为空隙性潜水。

地表水主要分布沟塘、水渠、和抚河中，受大气降水和生活用水补给。

孔隙潜水主要分布于第四系砂类土及圆砾层中，含水丰富，埋藏较深，略具承压性，主要受赣江、抚河水下渗和侧向补给，稳定水位埋深1.5～11.3米，水位高程8.22～17.65m。

地下水对混凝土结构具弱腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。

地表水对混凝土结构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。

抚河大桥所在河段年最高水位主要受鄱阳湖洪水的顶托影响，每年4月～8月为主汛期，大桥基础和上部结构施工均需经历主汛期，抚河最低通航水位13.8米，最高通航水位19.96米，设计水位H1%=22.5米，H5%=21.3米，最大流速V=0.28m/s，施工期间河床一般冲刷1.8米，局部最大冲刷达2.12米。

综合各种因素，水中套箱采用11.3m高。

以保施工安全。

6.工程特点、难点、关键点

本工程抚河大桥共81个墩台，其中有13个（54-66）墩台位于抚河河道深水中，其中跨抚河K0+920～K1+856.9（53#墩～78#墩）936.9米水面需搭建水中钢栈桥。

54#-66#墩采用钢平台做桩基施工及钻孔作业平台，水中系梁（承台）均采用双壁钢围堰法施工。

7.施工内容

水中墩54--66#墩左右幅水中系梁及承台，主要采用双壁钢套箱围堰施工，双壁钢套箱围内空尺寸按系梁尺寸两侧各加宽50cm，施工期水位按17.8m考虑，系梁底标高12.8m，封底砼采用C30,厚度为2m，双壁钢套箱围伸入封底砼底至少1.5m，安全高度0.3m，制作高度为11.3m。

，每个系梁封底砼方量为72m3。

第三章施工总体安排

1.主要材料需求

水中系梁共计20根，考虑循环利用和总工期制约因素，每墩安排左右幅共用一个小双壁套箱，共制小套箱10个。

以确保工期。

一套11.3米高双壁围堰主要材料数量为：

名称

规格

单重kg

数量

合计kg

面板内

δ6mm

16872.96

1

16872.96

面板外

δ8mm

26966.4

1

26966.4

水平加劲肋

δ12mm

895.28

10

8952.8

水平角钢

L75*75*8

467.8

6

2806.5

竖向角钢（内）

L75*75*8

106.7

60

6404.1

竖向角钢（外）

L75*75*8

102.0

60

6122.3

隔仓板

δ10mm

1138.3

4

4553.2

隔仓劲板

δ10mm

314.0

4

2512.0

内撑

I32b

1617.6

4

3044.8

定位钢管桩

φ630*10

434.8

4

1739.2

合计kg

78718.26

2.施工主要设备计划

主要机械设备表

名称

型号

数量

汽车吊

30T

2台

履带吊

50T

2台

平板车

8T

1台

加长货车

20T

2台

材料船

200T

1艘

震动锤

90T

2台

混凝土运输车

9m3

6台

混凝土输送泵

75m3/h

2台

长臂挖机

21米臂

1台

电焊机

500型

6台

手拉葫芦

10T

24个

空气吸泥设备

1套

砼灌注设备

2套

潜水设备

2套

全站仪

徕卡1700/1800

2台

3.劳动力安排

承台套箱施工采取两班工作制，每个承台每班施工工人8人；吊装工人6人。

高峰期需要劳动力人数为20人。

4.施工进度计划

54#墩围堰施工：

2013.1.1～2012.1.10；

55#墩围堰施工：

20131.11～2012.1.20；

56#墩围堰施工：

2013.1.21～2012.1.31；

60#墩围堰施工：

2012.12.1～2012.12.10；

61#墩围堰施工：

2012.12.10～2012.12.20；

62#墩围堰施工：

2012.12.15～2012.12.25；

63#墩围堰施工：

2013.1.5～2013.1.15；

64#墩围堰施工：

2013.1.15～2013.1.25；

65#墩围堰施工：

2013.1.25～2013.2.5；

66#墩围堰施工；2013.2.20～2013.2.28

第四章系梁及承台双壁钢套箱围堰施工

1.双壁围堰结构描述

主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅水中承台，主要采用大双壁钢套箱围堰施工，套箱内空尺寸按承台尺寸，即12*7.5m,高度11.3m，内外壁宽1.25m。

围堰共设两道内撑，内撑结构布置为两层，上层在顶部，下层按承台顶以上1.5m，横撑均采用双I32b型钢，每层两道，共4道，横撑端设长2米双I32b型钢支垫。

内外壁板采用10mm厚钢板，内外壁板竖向加劲肋采用L75X50X6角钢，间距按不大于1m,内外壁横向加劲肋高度方向每0.75m一道，采用12mm*120mm钢板，内外壁水平方向采用L75X50X6角钢斜撑，高度方向每1.5m一道。

双壁钢套箱围堰周向分12块制作。

接头处制作成隔仓板形式。

其余54#-66#墩系梁套箱围堰按系梁尺寸做成12*3.2m,高度11.3m，周向分八块制作，其余结构和承台大套箱围堰一样，具体结构见详图。

2.施工工艺

2.1.工艺流程

双壁钢套箱分块构件制作→清理河床→打导向定位桩→安装钢套箱分块构件→焊接成型→钢套箱下沉落床→吹砂下沉就位→砂袋护脚→水下砼封底→砼待强→抽水加横撑→凿平清理→承台施工

2.2.施工准备

a桩基施工及检测完成后，拆除钢管桩-贝雷架平台，组织长臂挖机进场，将承台及周边2m左右范围内的河床扫平。

b根据本方案设计图纸文件，加工各构件，加工承台模板等，组织所需材料设备进场。

3.围堰施工

3.1施工准备

a机械、材料进场：

双壁围堰施工的主要施工机械为汽车吊、平板汽车、振动锤，清理河床用长臂挖机，抛砂阶段的运砂船、材料船等。

设备在进入施工场地前必须完成机械检修和报审程序，以免因机械故障影响施工工期。

b双壁围堰施工前，应对双壁围堰加工件进行检查、修整、组拼，避免施工时焊缝脱落，无法拼装等情况。

c打设定位桩在码道及栈桥上进行，主要施打设备为1套90t液压夹子振动锤及配套设备。

3.2双壁围堰制作

钢围堰高度方向分四段，除顶节长2.3米外，下部分三个3米节，周向分6块，长边分为2块。

分块在隔仓中部。

除隔仓劲板现场焊接外，其余部分按分块制作，要求尺寸准确，板面平整，焊接牢固。

3.3打导向定位桩焊接操作平台

定位桩用振动锤在长边侧各打4根，短边各打2根，并在定位桩上焊接操作平台、吊点等，定位桩用φ630*10钢管，单根长28m左右，每个承台共12。

系梁套箱长边各打2根，短边不打。

每系梁各4根。

3.4安装双壁围堰

用长平板车将分块件运至现场，先将底节在墩位处拼装焊接成整体，检查合格后用50t履带吊车整体吊入，用12个10T手拉葫芦悬挂在定位桩上，缓缓下放，当围堰口距焊接平台0.6m左右时，同样将第二节在墩位处拼装焊接成整体，检查合格后用50t履带吊车整体吊入，进行接口和隔仓劲板、隔仓水平斜撑焊接。

检查合格后，手拉葫芦缓缓下放，换吊点，边灌水边缓缓下放，当围堰口距焊接平台0.6m左右时，进行下节安装，依此类推。

直至落床。

详见步骤图。

3.5调准标高并砂袋护脚

当初次下床未达到标高时，用空气吸泥机吹砂下沉至设计标高。

安装好顶层支撑后，外侧脚部用砂袋护脚1.5米左右。

3.6封底混凝土施工

a概述

在双壁围堰施工中，封底砼不仅起隔水作用，还利用其作为系梁及承台施工时的持力层及施工平台，所以要求封底砼质量、均匀度良好，不能出现薄弱地方，以免引起漏水等问题。

封底砼质量的好坏直接影响到承台施工质量和工期。

封底砼标号为C30厚2m，一个主墩承台封底层总方量约180m3，一个系梁封底层总方量约72m3要求封底混凝土坍落度为18-22cm；初凝时间控制在8小时左右；和易性、泵送性能良好。

围堰封底采用水下灌注砼封底。

封底前，围堰内水位不应低于围堰外的施工水位。

潜水员应潜入水下，将井底浮泥清除干净，接触面应用水冲刷干净。

封底混凝土应连续均匀浇注，不得留有施工缝，浇注时导管口距河床面20cm左右以保证管口始终埋入砼中。

导管直径以25～30cm为宜，采用12套导管同时灌注，2个贮料斗，每个贮料斗开6个口，装有阀门。

在套箱顶设置贮料斗和导管支撑架，导管支撑架用32#工字钢制作，贮料漏斗支撑架用45#工字钢制作。

详见导管布置图。

灌注从两端向中部合拢。

分别按照1-6，7-8的顺序进行初灌封底。

灌注过程中应不断测量砼面标高情况，以控制导管口始终埋入砼中，初灌封底后，根据标高情况进行补灌。

达到设计标高。

待水下封底混凝土达到所需设计强度后，方可从围堰内抽水，加第二道支撑。

并检查封底质量，将浮将凿除，坑洞进行修补。

之后按干处施工方法施工承台。

b灌注设备

灌注设备主要包括泵送车1台、混凝土运输车3台，吊车2台。

灌注时间控制在3小时以内，每小时30m3左右。

4.双壁围堰施工质量控制和保证措施

4.1封底混凝土质量保证措施

封底混凝土采用运输两台泵机泵送。

为保证混凝土流动性并保证强度，坍落度控制18-22cm。

在护筒上和套箱内壁上作好标高标记，以利于现场测量混凝土面标高，保证混凝土面高度准确。

4.2构件加工质量保证措施

壁板及加劲肋板采用定尺材料，在地样上接宽后采用半自动切割机精确下料，角钢采用砂轮切割机下料。

对深度大于2mm的崩坑、缺口等缺陷应用砂轮将缺陷处修磨成宽深比大于4的圆弧形坡口补焊，补焊后用砂轮沿纵向修磨匀。

面板及肋板的对接缝采用全焊，面板与肋板及加劲角钢焊接采取交错焊。

单元件横纵骨肋焊接时应先焊纵肋，再焊横肋。

焊接时应特别注意焊接顺序，防止扭曲变形。

可从中间向两边对称焊，切不可对角焊。

围堰结构主要承载焊缝按Ⅱ级，构造焊缝按Ⅲ级。

钢围堰单元件主要尺寸允许偏差见下表：

编号

项目

允许偏差（mm）

1

平面尺寸D

±D/500

2

壁厚B

±6

3

高度倾斜

≤H/1000

4

平整度

≤L/1000

第五章双壁围堰结构验算

1、结构简述

水中54—66号墩系梁套箱采用和承台相同的结构单元和构造形式，（均由定制单元构成，可以共用）只是平面尺寸由12*7.5m改为12*3m以主桥承台套箱建模计算更具有代表性。

因此，本计算采用主桥悬浇段57、58、59#墩承台套箱做为计算结果更为安全，可靠。

主桥悬浇段57、58、59#墩左右幅水中承台，主要采用双壁钢套箱围堰施工，套箱内空尺寸按承台尺寸即12*7.5m,高度11.3m，内外壁宽1.25m。

围堰共设两道内撑，内撑结构布置为两层，上层在顶部，下层按承台顶以上1.5m，横撑均采用双I32b型钢，每层丙道共共4道，横撑端设长2米双I32b型钢支垫。

内外壁板采用10mm厚钢板，内外壁板竖向加劲肋采用L75X50X6角钢，间距按不大于0.75m,内外壁横向加劲肋高度方向每0.75m一道，采用12mm*120mm钢板，内外壁水平方向采用L75X50X6角钢斜撑，高度方向每1.5m一道。

双壁钢套箱围堰周向分12块制作。

接头处制作成隔仑板形式。

2、编制依据和参考资料

1）公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）

2）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）

3）路桥施工计算手册.人民交通出版社.2002

4）机械工程师手册.机械工业出版社.2004

5）Midas/Civil计算程序.Midas公司

3、计算工况及建模

工况为浇筑封底混凝土后抽水施工工况，荷载组合为自重、水压力。

建模时，面板采用板单元，加劲肋及斜撑等采用桁架单元。

边界条件为底部结点全约束。

4.验算内容

验算双壁围堰结构整体变形和面板应力，竖向及横向加劲肋最大组合应力和封底砼最大内应力。

利用MIDASCIVL软件建立模型如下：

模型图及总体位移图

从总体位移图可看出结构X方向最大位移为0.95mm,Y方向最大位移为3.7mm

面板单元应力图

从面板单元应力图看出结构最大组合应力为127MPa<[145MPa]

内撑桁架单元应力图：

从内撑组合应力图可看出竖肋最大组合应力为150MPa＞145MPa稍偏大属节点处局部，结构仍可使用。

C30砼板单元最大剪应力图

从C30砼最大剪应力图加看出最大剪应力为1.24MPa发生在板顶与钢围堰长边侧。

结论：

通过对结构建模分析结果分析，钢围堰整体安全可采用。