钢栈桥方案.docx

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钢栈桥方案

版本号：

A-20200224

广州港南沙港区近洋码头工程

水上钢栈桥专项施工方案

编制人：

审核人：

审批人：

中铁广州工程局集团有限公司

广州港南沙港区近洋码头工程项目经理部

一、编制说明1

1.1编制原则1

1.2编制依据1

二、概况1

2.1工程概述2

2.2自然条件3

2.2.1地理位置3

2.2.2气象4

2.2.3水文5

2.2.4地质构造6

2.3临时栈桥总体布置8

三、栈桥结构设计8

四、结构计算书9

4.1栈桥的计算9

4.2钢管桩验算13

4.2.1钢管桩稳定性计算13

4.2.2钢管桩承载力检算13

五、栈桥施工14

5.1施工流程14

5.2桥台施工15

5.3栈桥下部结构施工16

5.4栈桥上部结构施工18

六、栈桥的维护和保养19

七、栈桥的拆除20

八、栈桥施工质量控制21

九、栈桥施工安全管理22

9.1安全管理体系22

9.2安全控制措施24

十、环境保护措施30

十一、附图32

一、编制说明

1.1编制原则

（1）钢栈桥设计参数依据广州港南沙港区近洋码头工程3#泊位钢管-钢板组

合桩施工吊机、振动锤等作业要求。

（2）施工方案结合现场实际情况，采用可靠的设备、材料、工艺，确保栈桥

施工过程具有可操作性。

（3）施工方案结合3#泊位施工现场地质、水文、气象条件及工程规模、技术

特点、工期要求、工程造价多方面比选的基础上确定。

（4）整个设计计算、施工和使用过程要确保安全、可靠。

1.2编制依据

（1）近洋项目实施性施工组织设计、3#泊位钢管-钢板桩施工方案等；

（2）广州港南沙港区近洋码头工程水工标施工图；

（3）本工程现场考查情况与调查资料；

（4）《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）；

（5）《码头结构施工规范》（JTS215-2018）；

（6）《码头结构设计规范》（JTS167-2018）；

（7）《水运工程施工安全防护技术规范》（JTS205-2008）；

（8）《水运工程测量质量检验标准》（JTS258-2008）；

（9）本工程设计文件要求的其他规范、标准；

（10）国家和地方政府颁布的有关技术法规、规范及本工程所设计的其他有

关行业规范、标准。

二、概况

2.1工程概述

3#泊位码头前墙采用组合钢板桩—钢管桩系统，主桩采用Φ1422钢管桩（δ

=20mm），桩尖高程进入中风化泥岩层；系统辅桩均采用双拼AZ20-70（0δ=10mm）

钢板桩，桩尖高程为-15~-17m，进入粉质粘土层，桩顶高程为+0.4m。

3#泊位海

测和2#泊位轴线垂直交接，结构形式为组合管桩-钢板桩和沉箱结构交接，受2#

泊位沉箱基槽开挖放坡影响，边坡开挖线延伸至距2#泊位前沿55m左右，形成

水域，导致交接段3#泊位组合钢板桩需要搭设水上施工钢栈桥进行水上沉桩施

工。

同时2#泊位交接段开挖的缘故，交接段一定范围内的钢管桩入土深度较浅，

为保证后期基槽抛石、夯实，沉箱安装后交接段后方回填抛石棱体及回填砂对

组合桩的作用力，不会出现踢脚，为保证交接段沉桩施工期的稳定，交接部位

由8根钢管桩底部增加嵌岩，钢栈桥为嵌岩桩同样提供施工平台，本方案主要

针对栈桥设计、施工及拆除。

2.1-12#泊位和3#泊位交接段断面图

栈桥布置在组合钢管-钢板桩施工轴线外侧，距离钢管桩外壁50公分，栈桥

长60m，宽度8m，嵌岩桩段24m，跨度10.5m。

栈桥使用时间3.5个月，栈桥

主梁采用321型贝雷梁，材质为Q345。

桥面系：

横桥向I20b工字钢间距30cm

布置，1cm厚钢板铺面，材质Q235。

桩基础：

钢管桩直径φ630mm*8mm及φ

529mm*8mm；钢管桩所用钢管，材质Q235，采用钢板卷焊。

2.2自然条件

2.2.1地理位置

拟建钢栈桥位于广州市南沙区沙仔岛黄阁镇沙仔村东涌口下游岸侧，3#泊

位与2#泊位交接段部位，布置在3#泊位桩基外侧，栈桥外边沿距离钢管桩外边

沿50公分。

2.2.2气象

1、气温

据多年平均气温：

22.8℃

多年最高平均气温：

23.6℃

多年最低平均气温：

21.9℃

历年极端最高气温：

38.2℃（1994年7月2日）

历年极端最低气温：

1.2℃（1991年12月29日）

近年来年内日气温超过35℃的天数平均为15天

2、降水

平均年降水量：

1784.9mm

年最大降水量：

2412.4mm（2006年）

年最小降水量：

1219.6mm（1991年）

日最大降水量：

199.1mm（1993年6月16日）

近年来年内日降水量超过50mm的天数平均为9天。

3、雾

雾一般出现在春季和冬季，秋季偶有出现，5~11月一般无雾。

雾多发生于

凌晨，中午后逐渐消散。

近年来年内能见度低于1km的雾日天数平均为3天。

4、风况

地区常风向为ENE向，频率为15.9%；次常风向为E向及NE向，频率分别

为13.6%和12.4%。

强风向为ESE，实测最大风速为33m/s；次强风向是ENE向

及E向，实测最大风速为27m/s和25m/s。

1、潮位

为不正规半日混合潮型，珠江河口平均潮差为0.86~1.61m，最大潮差为

2.29~3.36m。

历年最高潮位：

2.29m（1989年）

历年最低潮位：

-2.06m（1968年）

历年平均高潮位：

0.71m

历年平均低潮位：

-0.90m

历年平均潮差：

1.61m

历年最大潮差：

3.39m

平均潮位：

-0.08m

平均涨潮历时：

5时45分

平均落潮历时：

6时45分

设计水位（珠江基准面）

设计高水位：

1.21m

设计低水位：

-1.50m

极端高水位：

2.38m

极端低水位：

-2.12m

2、波浪

影响施工区域的波浪主要为河道有限风区的风浪及过往船舶航行兴浪。

潮流属不规则半日潮流，基本上为往复流。

涨、落潮流的方向与河道平行，

流向较集中，水流与航道轴线的夹角一般为5°~15°，垂线平均流速一般在

0.19~0.87m/s之间。

2.2.4地质构造

根据广州地质勘察基础工程公司提供的《广州港南沙港区近洋码头工程施

工图阶段岩土工程勘察报告》资料显示，工程区岩土层自上而下依次划分为粉

质粘土层、淤泥及淤泥质土、淤泥混砂、砾砂混粘土、砾砂、卵石、粉质粘土

（坡积）、全风化泥岩、强风化泥岩、中风化泥岩，各层分布详见）

21粉质粘土、②2淤泥及淤泥质土、②3淤泥混砂、③1砾砂混卵石、

32砾砂、③3卵石、④1粉质粘土（坡积）、⑤1粉质粘土（残积）、⑥1全

风化泥岩、⑥2强风化泥岩、⑥3中风化泥岩，分别评价如下：

21粉质粘土，软塑～可塑状态，承载力建议值fak=100KPa，承载力

较低，且该层分布不连续，不宜作为基础持力层。

32淤泥及淤泥质土，流塑～可塑状态，承载力建议值fak=80KPa，该

层分布连续，有一定厚度，承载力低，压缩性高，为码头区主要软土层，不宜作为基础持力层。

43淤泥混砂，松散状态，多夹杂薄层淤泥或粘土，承载力建议值fak=100KPa，承载力低，分布不连续，不宜作为码头基础持力层。

51砾砂混卵石，松散～中密，该层多夹杂圆砾、卵石，层面较稳定，

承载力较高，承载力建议值fak=200KPa，但因厚度较薄，平均厚度2.23m

（0.30～5.00米），不宜作为基础首选持力层。

62砾砂，稍密～密实，该层多含砂质、卵石、碎石等，承载力较高，

承载力建议值fak=250KPa，可作为基础持力层，但该层在码头区揭露厚度

0.40m～3.60m，均厚度为1.47m，厚度较薄，不宜作为基础首选持力层。

③3卵石，中密～密实，该层承载力较高，建议值

fak=300KPa,钻孔

揭露平均厚度1.51m（0.30～2.80米），厚度较薄，不宜作为基础首选持

力层。

71粉质粘土（坡积），可塑局部为硬塑，承载力建议值fak=160KPa，

承载力一般，平均厚度2.84m（0.60～7.30米），厚度较薄，不建议作为

基础持力层。

81粉质粘土（残积），硬塑局部为可塑，承载力建议值fak=180KPa，

承载力一般，平均厚度6.70m（1.20～15.00米），层面稳定，层位连续，

且下部未有软弱土层，可作为沉箱基础持力层。

91全风化泥岩，硬塑～坚硬，该层分布不连续，多数钻孔缺失，承载

力建议值fak=200KPa，揭露厚度2.59m（0.60～8.00米）。

102强风化泥岩，半土半岩状，承载力建议值fak=250KPa，承载力较

高，揭露厚度2.59m（0.60～8.00米）。

113中风化泥岩，短柱状～柱状，承载力建议值fak=700KPa，承载力

高，揭露层厚3.62m（2.60～5.60米），未揭穿，层面稳定，为较好的桩基

础持力层。

本栈桥桩基以强风化为持力层，钢管桩长度不小于20m。

2.2-1钻孔桩位图

2.3临时栈桥总体布置

临时栈桥布置在3#泊位与2#泊位交接段部位，3#泊位桩基外侧，栈桥外

边沿距离钢管桩外边沿50公分，栈桥岸侧接开挖的剩余海堤，沿3#泊位前沿延

伸至3#泊位前端。

栈桥长60m，宽度8m，按9m一跨布置，纵梁采用贝雷梁结

构，栈桥端部24m局部加宽至10.5m。

根据设计图纸和基槽开挖后形成的断面现

场勘察，设计低水位为-1.5m，设计高水位为+1.2，钢栈桥顶面高程为+3m，桩

基础入岩。

临时栈桥采用吊鱼法施工安装。

整个栈桥前期用作钢管桩-钢板桩施工平台，后期用作嵌岩桩施工平台及混

凝土材料运输通道。

具体布置详见后附图。

三、栈桥结构设计

1、基础

采用梁柱式支架，每排桩位采用3根φ630mm×8mm钢管桩，钢管顶开槽后安

放2根I45b工字钢作横梁，横梁上布置贝雷片作纵梁。

为加强基础的整体性，

每排桥墩的钢管均采用18号槽钢加固成剪刀撑的形式连接成整体。

本栈桥也使

用少量的φ529mm×8mm钢管桩。

钢管桩所用钢管，材质Q235，采用钢板卷焊。

2、支架纵梁：

采用12片321型贝雷梁作为纵向主梁，材质为Q345，每跨

跨径为9m。

3、桥面系统：

横桥向I20b工字钢间距30cm布置，1cm厚钢板铺面，材

质Q235。

四、结构计算书

1、计算依据

（1）《公路桥涵设计通用规范》（JTGD60-2015）

（2）《码头结构设计规范》（JTS167-4-2018）

（3）《公路钢结构桥梁设计规范》（JTGD64-2015）

（4）《公路工程技术标准》（JTGB01-2014）

本钢栈桥采用空间分析软件MIDAS（迈达斯）进行计算。

2、栈桥荷载

恒载：

栈桥梁部贝雷片、桥面系槽钢、工字钢

活载：

130t履带吊荷载,履带吊起吊重量为20t的重物，计算荷载:

P＝130+20

＝150t，130t履带吊参数：

履带长度：

6.85m，宽度：

0.9m，履带中心距：

5.6m。

4.1栈桥的计算（按L=9M跨径简支梁计算）

栈桥桥面宽8m，计算模型按设置一道8m宽车道面，车辆荷载按130t履带

吊起吊20t重物，汽车荷载按1.3冲击系数，并考虑钢栈桥的自重，计算时按

三等跨9m连续梁桥计算，荷载组合为1.2*自重+1.3冲击系数*车辆荷载。

其计算模型如下：

桥面系1cm钢板组合应力图：

桥面系1cm钢板最大应力σmax=22.25Mpa<215Mp，满足要求。

a

I20b桥面系分配梁组合应力图：

I20b桥面系分配梁最大应力σmax=45.72Mpa<215Mp，满足要求。

a

贝雷梁组合应力图：

贝雷梁最大应力σmax=308.63Mpa<310Mp（aQ345材质），满足要求。

H588*300*12*20主梁组合应力图：

H588*300*12*20主梁最大应力σmax=19.14Mpa<215Mp，满足要求。

a

底承重横梁2I45b组合应力图：

底承重横梁最大应力σmax=70.71Mpa<215Mp，满足要求。

a

钢栈桥位移图：

栈桥最大位移fmax=7.265mm<9000/400=22.5mm，满足要求。

钢管桩底反力图：

钢管桩最大反力为629.9kN。

4.2钢管桩验算

4.2.1钢管桩稳定性计算

钢管稳定性计算考虑单根钢管轴力、钢管偏心受力及流水压力产生的弯矩。

单根钢管桩最大竖向力为629.9kN，按承载偏心5cm计算其稳定性。

2

直径630*8mm钢管截面面积：

15632.6mm2

计算长度：

l=10m，按一端固结，一端自由，取长度计算系数为2进行计算。

直径630*8mm钢管回转半径：

i=220mm

长细比：

λ=2×10000/220≈90；抗弯截面模量：

W=2400cm3。

查钢结构设计规范b类构件得轴心受压构件的稳定系数?

=0.621

钢管柱稳定性满足要求。

4.2.2钢管桩承载力检算

表3.2-1桩基础设计值统计表

土层名称

桩的侧阻力特征值

（kPa）

桩的端阻力特征值（kPa）

淤泥及淤泥质土

8

粉质粘土

40

强风化岩

50

根据地勘资料，河床底0~8m深基本上为淤泥及淤泥质土,8~20m深为粉质

粘土，20m以下为强风化岩。

承载力检算：

根据《码头结构设计规范》（JTS167-4-2018）

钢管桩抗压承载力设计值

yR--单桩轴向承载力分项系数，为1.5

η—桩端承载力折减系数，为0.85

根据施工设计图及地质勘察报告验算：

钢管桩最小入土深度为20m:

>629.9kN,满足要求。

五、栈桥施工

5.1施工流程

临时栈桥采用吊鱼法施工安装，即在岸上或在已完成的栈桥上采用50t履

带吊悬吊振动锤逐孔振沉钢管桩，其施工工艺流程如下。

5.1-1施工流程图

5.2桥台施工

本工程栈桥后方接至现有海堤上，接岸部位下部为桩基础，上部抛填块石，

1：

1.5，顶部浇筑C30钢筋混凝土，厚度30公分。

1、测量放样

测量人员根据施工方案图，放出栈桥和海堤交接点位，并做好标记。

2、桥台基底混凝土浇筑

（1）浇筑前，碾压整平抛填的块石棱体，表面用碎石找平。

（2）模板采用木模，钢钎固定位置。

（3）控制预埋件标高和平面位置，测量辅助。

3、台后填筑

（1）采用10～100Kg块石填筑，强度要求不小于30MPa，石料质地坚硬，不

易风化、无裂纹，表面的污渍及泥土予以清除。

（2）自下而上水平分层，逐层填筑，逐层压实。

（3）面层铺筑10cm厚砂卵石，碾压密实。

4、安全栏杆

在填筑后的路堤边设置安全栏杆，并悬挂警戒标示牌。

3.3栈桥下部结构施工

1、钢管桩的加工与制造

Φ630mm×8mm钢管桩每节长度为12m，构件单重为1473Kg。

每根栈桥钢管桩

由两节钢管桩加工而成，桩的接长与切割现场进行。

2、钢管桩的运输

钢管桩构件运输最大长度12.0m，利用平板车运至施工现场。

3、钢管桩下沉

钢管桩下沉采用悬打法施工，履带吊停放在已施工完成的栈桥桥面，吊起

振动锤，施打钢管桩。

钢管桩实际长度以设计桩长控制为主，振动下沉速度控制为辅。

根据施工

图提供的地质断面图，得到每排钢管桩所在位置淤泥层、土层、岩层等各层厚

度，预先拟定一个钢管桩的长度，计算侧阻力和端阻力，计算中考虑开口钢管

桩桩端土塞效应以及振动沉桩对软土层侧阻力的影响，乘上对应的折减系数，

然后再考虑安全系数，得到计算承载力，经多次试算后选择有一定富余承载力

的桩长作为设计桩长，根据计算，设计桩长在18～22m之间，持力层为全风化

或强风化。

在正式打桩之前进行试桩，试桩得到振动沉桩进入不同地质层的沉

桩速度，作为整个施工过程中振动沉桩进入各地质层的参考速度，以此作为对

设计桩长的校核。

在施工中可能遇到以下两种情况须增大长度，1、软土层太厚，在很长的一

段桩长范围内下沉很快；2、进入持力层后，下层速度有减小，但没有减小到参

考值（最后10击沉降控制在5mm击以内）/。

测量组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，发现偏差要及时纠正。

每根桩的的下沉应

一气呵成，中途不可有较长时间的停顿，以免桩周土扰动恢复造成沉桩困难。

桩顶铺设好工字钢、贝雷梁及桥面板后，50T履带吊前移，进行插打下一跨钢管

桩。

按此方法，循序渐进的施工。

沉桩施工要点及注意事项

Ⅰ、沉桩开始时，可依靠桩的自重下沉，然后吊装振桩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。

Ⅱ、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动锤方可插

打钢管桩。

Ⅲ、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。

Ⅳ、每根桩的下沉一气呵成，不可中途间歇时间过长，以免桩周的土恢复，继续下沉困难。

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决定，

一般不宜超过10min～15min。

Ⅴ、钢管桩之间的接头必需满焊，各加长加劲板也需满焊并符合设计的焊缝

质量要求。

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。

4、钢管桩间剪刀撑、桩顶分配梁施工

栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、桩顶

分配梁施工。

Ⅰ、在钢管桩之间的剪刀撑、分配梁根据设计长度在后场下料加工

Ⅱ、将钢管桩施工所需半成品运至施工栈桥墩位处

Ⅲ、用履带吊悬吊剪刀撑，到位后电焊工焊接剪刀撑。

现场技术员及时检查

焊缝质量，合格后进行桩顶分配梁架设。

3.4栈桥上部结构施工

1、贝雷梁的拼装

将需要安装的贝雷梁抬起，放在已安装好的贝雷梁后面，并与其成一直线，

两人用木棍穿过节点板将贝雷梁后端抬起，上弦销孔对准后，插入销栓，然后

再放下贝雷梁后端，插入下弦销栓并设保险插销。

贝雷拼装按组进行，每次拼

装一组贝雷（横向两排），每组贝雷长12m，贝雷片间用连接片连接好。

对于变

形、锈蚀严重的部件，禁止使用，现场拼装，必须有项目部施工员或技术人员

把关进行。

2、贝雷梁架设

履带吊单次吊装一组贝雷梁进行架设。

Ⅰ.在下部结构顶横梁上进行测量放样，定出贝雷架准确位置。

Ⅱ.将拼装好后的一组贝雷主桁片装车并运至履带吊车后面。

Ⅲ.贝雷每两片分为一组，50t履带吊车首先安装一组贝雷，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

组贝雷进行连接，依此类推完成整跨贝雷梁的安装。

3、工字钢的安装

贝雷梁上横向铺设I20a工字钢,间距30公分，工字钢与贝雷梁采用U型卡

连接。

4、面板的安装

桥面纵向铺设1公分钢板，钢板和工字钢焊接连接，最后安装护栏立杆、

护栏扶手和护栏钢筋以及涂刷油漆。

六、栈桥的维护和保养

1、栈桥架设完毕后由技术员进行一次全面检查。

发现质量或安全问题及时

组织人员进行补强或其他可靠的纠正措施。

2、在使用阶段，专门成立栈桥维护小组，每天派专人对栈桥的上、下部结

构进行检查，发现问题及时修补，并对特征墩位处进行覆盖层标高的复测，一

旦发现覆盖层减薄，应立即对钢管桩进行加固处理。

3、建立建全维护栈桥的管理体系，并做好维护记录。

具体的维护项目包括

以下几点：

①检查贝雷片连接处的销子、定位销的松动脱落情况，

②检查骑马螺栓松动情况，对螺栓、螺帽脱落的部位及时安装复原；

③检查警示灯、路灯线路及灯泡的完好情况，发现损坏的及时修复；

④为防止施工船只碰撞栈桥，在栈桥设置警示标志及夜间警示灯，避免发

⑤对栈桥面板和防滑钢筋发生翘曲或损坏的部位，及时修复或更换；

⑥对栏杆在施工过程中损坏部位及时修复，并对栏杆的警示漆不明显区段

⑦为了增加钢管桩的刚度、稳定性，钢管桩横向之间用剪刀撑或平联连接，

七、栈桥的拆除

根据栈桥“速建速拆、降低风险”的思想，在钢管桩-钢板桩施工完成后决定

（桥面板、贝雷梁）的拆除采用

钢管桩采取在未拆除的栈桥面上停放50t履带吊，

DZ90液压振动锤配合，逐孔拔出钢管桩的方法进行拆除。

临时栈桥拆除工艺流

桥面栏杆及其他安全设施采用气割法进行拆除，再用履带吊或人工装车运

拆除桩间连接拆除桩顶横梁拆除贝雷梁拆除桥面板拆除桥面栏杆

拔出

钢管

桩

在临时栈桥上堆放。

贝雷梁拆除前应先拆除贝雷梁上的限位板及其他固定设施，

然后卸掉贝雷梁支座处的连接销子，最后由履带吊将每组贝雷梁吊至运输车辆，

运输至后方场地。

贝雷梁拆除后即可拆除钢管桩顶的横向分配梁及桩间的型钢

连接系。

钢管桩拔除时必须先让桩身震动1～2min，使桩身周围的土层液化后，

再提升振动锤开始拔桩。

拔桩力必须逐渐增加，不可突然增大。

钢管桩拔除采

用一次完成，待拔除后将钢管桩直接运输至后方存放点，存放时注意桩身的稳

定性，防止钢管桩的滑移和滚动。

临时栈桥拆除过程中，现场施工人员必须配备相应的安全防护措施，佩戴

好安全帽、安全绳，穿好救生衣，特殊作业人员需持有相应工作许可证方可进

行。

八、栈桥施工质量控制

1、把好质量关

（1）推行工程质量“零缺陷”管理理念，实施精细化管理，杜绝质量事故发

生。

（2）建立严格的质量责任奖惩制度。

（3）每分部工程开工前，由总工程师组织技术骨干熟悉结构图纸，领会设

计意图，考察施工条件。

（4）专项方案一经批准，即在总工程师的主待下，层层交底，使全体技术

人员及操作工人明确技术标准、工艺流程及施工重点、难点，做到岗位分明，

职责明确。

2、把好测量关

配备齐全先进的测量设备，对每个工程结构进行测量控制。

所有测量仪器

在使用前到权威计量部门标定合格后方准使用，并定期按规定重新标定。

3、加强施工工序控制

工程质量是在生产过程中形成的，施工过程中的每道工序是形成质量的基

础，所以工序控制对保证工程质量符合设计规范至