江阴钢栈桥施工方案.docx
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江阴钢栈桥施工方案
福州江阴港铁路支线工程西港特大桥
钢栈桥施工方案
中铁七局福州江阴港铁路支线项目部
二ＯＯ九年六月
钢栈桥施工方案
1、工程概况
西港特大桥位于福州江阴港铁路支线起点5.3公里处，距兴化湾海堤闸口约3公里，大桥起点桩号为DK6+161.55～DK7+220.22，由32跨32m简支T梁组成，全长1058.67m，轨顶设计高程为7.63m。
本工程的施工特点：
1，大部分墩体在水下水下施工，钻孔桩要在施工平台上作业，承台施工必须在钢套箱内完成，在整个施工标段施工难度最大、施工条件最差、技术难题密集。
2，大桥跨过海湾，桥下及周边都是当地村民开辟的养殖场，多养殖市场价值较高的海生品种，海域面积7000亩，海域水有流动性。
环保问题突出，每个墩必须设置一个储量为9m3的钢制泥浆池，必须随时监控泥浆池的储存状况，防止外溢污染海域，造成不必要的损失，随时准备外运。
3，施工周期最长，由于是水上作业，材料运输、设备运转都要靠栈桥通行，只能单线作业，流水作业不能形成，工作面难以全面铺展。
4，非常规施工，高空坠落、落水、触电、起重安装、车辆等安全隐患多多，必须加强安全管理，员工的安全教育、安全技术交底非常必要，安全措施要得力、落实到位，参与本工程施工的员工必须经过安全技术培训方可上岗。
因此，必须把本工程列为管理重点，投入精干力量，以本工程施工工期作为全线工期控制点，力争提前完成，为全线早日完成任务打下坚实基础，影响深远、意义重大。
2、工程水文地质情况
本工程所处地段属海洋平原区，地势平坦开阔，西港两侧多辟为养殖场，主要地层有：
Qm淤泥，厚度10~14m左右,σ0=40Kpa，fi=15Kpa。
；圆砾土层，厚度一般在5.0~8.0m左右,σ0=120Kpa，fi=50Kpa。
-19m以下为全风化~弱风化j3nb凝灰岩，σ0=180Kpa，fi=70Kpa。
基岩面起伏变化较大，松散堆积物中地下水为孔隙潜水，基岩中地下水未裂隙水。
地表水有海水和水塘，地下水和地表水对砼具有侵蚀性，化学侵蚀作用等级为Ⅲ~Ⅳ。
本地段不良地质不发育，特殊性岩土为淤泥。
本方案钢管桩埋置层均为流塑淤泥层，端承力非常小，主要考虑钢管桩的摩阻力承重。
3、水位及高程、气象
本施工地点属南亚热带气候带，冬季短暂，暖热湿润。
全年受西风带及副热带环流交互影响，季风气候显著，又因三面临海，海洋性气候尤为突出。
年平均气温19.7℃。
月平均气温最低值是10.6℃（1月份），最高是28.8℃（7月份），极端最高气温38.7℃，极端最低气温－1.2℃。
本地区雨量充沛，年降水量1348.8mm。
降雨量的季节分布很不均匀。
一般上半年雨量逐月增加，6月达最高峰，7月雨量突降，8月份出现次高峰，9月始雨量逐月减少，10月至次年2月份月平均雨量都在65毫米以下，11～12月为全年降水最少月份。
全年最多风向为偏北风。
沿海地区以东北风为主，北风次之，6～8月盛吹西南风，10月至次年4月盛吹东北风。
影响本区的台风大部分出现在6～9月间，8月份出现最频繁，其次为7月和9月。
台风影响范围广，且具有很大的破坏性。
受台风影响时，沿海风力均在8级以上，最大可达12级以上。
根据测量人员现场实测及调查，低潮时水面宽度810m，临水桩号为DK6+310~DK7+120，闸口外潮差7m左右。
由于附近海滩多辟为养殖场，潮差一般由海堤闸口人工调控。
闸口布置在江阴支线DK11+400处，根据过桥山垦区提供的水文资料，闸口内水位一般控制在0.00m，洪水期可涨到2.0m（30年一遇），低潮水位最低可降到-1.5m。
闸口外最低水位-3.0~+4.0m，最高水位5.0m。
该海域有等级较低的通航要求，当地居民养殖小船来往，应考虑在适当的地方设置低潮时净空高度为2.0m、宽度5m的过道。
低潮水位时的水深见下表
桩号
水深
换算地面高程
高潮水位2.0时水深
DK6+022
1.88~3.78m
DK6+060
3.78m
DK6+075
2.38m
DK6+290
0.36m
1.64m
DK6+310
0
0.86m
1.14m
DK6+340
0.5m
0.36m
2.5m
DK6+400
1.0m
-0.14m
3.0m
DK6+440
1.7m
-0.84m
2.7m
DK6+545
2.5m
-1.54m
4.5m
DK6+692
3.0m
-2.14m
5.0m
DK6+780
3.0m
-2.14m
5.0m
DK6+900
6.0m
-5.14m
8.0m
DK6+980
3.5m
-2.64m
5.5m
DK7+020
0
0.86m
2.0m
DK7+070
0.5m
0.36m
2.5m
DK7+080
2.69m
0.69m
DK7+120
0.0m
0.86m
2.0m
DK7+160
0.00m
2.0m
DK7+215.6
0.9m
1.1m
4、施工方法
为方便大桥的施工时施工材料、设备向水中墩运输，提高施工效率，我部拟在6#墩桩号DK6+360开始搭设栈桥，到32#台DK7+220.0范围搭设施工栈桥，栈桥总长度为860.0m。
布置一座双向车道钢栈桥。
栈桥平面布置具体见附图二。
栈桥的主要功能为：
混凝土浇筑，施工材料运输，设备的转运和人员的通行，避免频繁的水上倒运作业，提高施工效率，增加安全度。
栈桥桥面宽6.0m，在各个桥墩处桥面加宽到8m，作为20t轮胎式吊车作业的平台。
在大桥中部设置一段宽度15m、长度9m的平台作为车辆调头场地。
栈桥由支承桩、I56a横梁、贝雷架主桁梁、次梁、分配梁及面板组成。
支承桩为φ630×8mm钢管桩，排架间距根据桥墩的位置9m不等（共计340根桩）。
加上钻机平台钢管桩140根，合计480根。
考虑本工程施工栈桥长且桥上需要安装水管、电缆等设施，施工设备及工装构件均需要通过施工栈桥运输。
同时考虑潮汐和台风影响。
施工栈桥桥面初步设计宽度为6m，栈桥用贝雷梁拼制，基础为打入钢管桩基础，跨度9米，荷载需满足相关运输车辆和汽车吊等重要设备通行需要。
栈桥基础采用Φ630×8mmQ235a钢管桩，钢管间用2[12型钢平联作剪刀撑、管顶用2I25型钢作联系梁；钢管立柱与贝雷架之间设纵向斜撑，用1*2I25型钢联系；纵向主承重梁用3组每组2榀“321”交通战备贝雷片，I22工字钢、间距150cm作横向分配梁；桥面系采用[10型钢、间距30cm铺设纵梁；纵梁上部直接焊接δ=10mm钢板作桥面板，桥面板上焊接栏杆立柱。
桥面附属物有护栏、照明灯柱、电缆、水管等。
（见图）
施工流程：
钢管桩加工→振动锤沉入钢管桩→安装管桩联系梁→安装剪刀撑→安装贝雷片主纵梁→安装横向分配梁→安装桥面板→栏杆、防滑条、照明、管线等附属结构物安装。
栈桥施工采用50t履带吊机配合振动打桩锤施打桩基础，利用履带吊分块吊装至栈桥顶进行组拼后，在栈桥顶利用履带吊机完成打入桩的施工。
履带吊吊起振动锤及桩对位后进行施打到设计深度，依次完成打入桩施工。
每排钢管桩下沉到位后，进行桩之间的剪刀撑连接，增加桩的稳定性，钢管桩长度需根据现场尺寸下料。
下横梁I56a直接嵌入钢管桩内35～40cm。
在与主纵梁接触部分加焊加劲板，增强局部刚度。
贝雷梁梁部施工每跨主梁采用在施工场地内拼装按每组9m尺寸成型，运输到位后利用履带吊机吊装架设。
考虑到现场地形状况，栈桥的渔溪站端与海滩顺接，港湾端与海堤顺接，顺接端部考虑用片石浆砌桥台。
为保证栈桥整体稳定性要求，考虑钢管桩端进入淤泥层深度不小于17m。
4.2、钢栈桥施工准备
在栈桥施工前，将电源箱沿施工便道布置至施工现场，并将钢丝绳、卡环、电焊机、割刀、氧气、乙炔等材料准备到位。
在后场区设临时施工场地，供钢管桩、贝雷架堆存及型钢加工场地之用。
φ630钢管桩在现场分二节加工制作，底节钢管桩的底口加30cm的环箍。
（第一节长12m，第二节长13.0m两种规格），用加长车转运至现场。
贝雷架按桥跨长度整体拼装吊装完成，I56横梁、I25b次梁及I10分配梁按尺寸在临时加工场地进行加工后运至现场。
4.3钢管桩下沉
钢管桩采用500kN履带吊车配60型振动锤振动下沉，钢管桩轴线与振动锤轴线一致，然后开动60型振动锤击打到设计标高。
履带吊起吊连接振动锤的钢管桩，经测量定位后缓慢下放，钢管桩在自重情况下入土稳定，满足要求后低档振动下沉，待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉，至钢管桩露出土面长度为1.0m～1.5m时停振，在履带吊车配合下，焊接第二节钢管桩，钢管桩对接时测量控制其同轴度，采用同样方法下沉至-18m标高以下。
本栈桥设计桩长及入土深度通过计算确定，钢管桩入土深度不少于17m。
4.4、钢管桩焊接施工
φ630钢管桩与预埋钢板之间焊接牢固，焊接钢管时采用履带吊车吊装，人工配合，确保焊接后钢管桩的垂直度。
4.5、帽梁安装
钢管桩施打到位后，将6米长拼装好的I56a下横梁吊装就位，在钢管桩顶面标高+0.50m处，开设一道35～40cm的缺口，下横梁I56a直接嵌入钢管桩内，局部焊接牢固。
4.6、贝雷架架设
栈桥的主梁采用单层双排900mm贝雷架，每跨9米。
贝雷架分布位置如图所示，贝雷架之间用角钢连接牢固。
5、钢栈桥设计与验算
5.1、栈桥平面位置：
栈桥位于桥右边，桥面标高为+2.0m，桥面板为δ=10mmQ235钢板，纵向布置次肋[10，间距＠=300mm，横梁I22a＠=1500mm，纵主桁梁为3榀“321”贝雷梁，每榀间距＠=900mm，榀间距（中到中）＠=2100mm。
栈桥排架墩主承重梁采用φ630×8螺旋钢管，钢管立柱间距（中到中）为4.5m，打入淤泥层17m。
5.2、栈桥结构
栈桥排架跨度为9m，如遇到桥墩位置不方便施工可以适当调整跨度，在有通航要求的孔间桩距为4.5m，上面铺设I56a，可以提高净空1.1m。
为抵抗水流力和侧向风力，在排架墩立柱设δ=10m、高=100mm小抱箍，并设斜拉杆与栈桥排架立柱连接，两立柱间用［12焊接成剪刀撑加固。
栈桥最大活荷载为行驶50t履带吊或行驶8m3砼搅拌运输车。
50t履带吊作业时需在栈桥排架墩附近。
人群荷载可不考虑。
水流力计算按最大流速Vmax=0.5m/s计，风压考虑8.5级，按0.3KPa计，即30kg/m2。
5.2.1栈桥上构验算
主承重横梁I56a的强度验算：
按照加权平均数计算，左右两个贝雷骨架作用力中心线在钢管桩直径范围内，弯矩作用不明显。
a，荷载计算，最大跨度L=9m
9m跨贝雷梁重：
W贝=270×2×9/3×3=4860kg
横梁I22a重（单根长L=6.0m）：
WI22a=6.0×9/1.5×33.05=1189kg
纵向（顺桥向）次梁[10重：
WI10=6.0/0.3×9×11.25=2025kg
桥面板（δ=10mmQ235钢板）重：
W板=6.0×9×0.01×7850=4239kg
栏杆（φ48×3.5）及防滑条（φ=10mm）重：
W栏防=25×2×9=450kg
主承重横梁（排架盖梁）I56a自重：
q=106.3kg/m
活荷载50t履带吊：
W活=55000kg
集中荷载p=（4860+1189+2025+4239+450+55000）/3=22587kg=22.587t
b，下横梁受力简图：
c，求支座反力：
RA=RB=（22.587*3+0.106*6）/2=34.2t
d，计算弯矩：
中线一侧所有的力对中点求矩，得
M中=-34.2*2.25+22.587*2.12+0.106*3*1.5=28.6t-m=2860000㎏-㎝
e,强度计算：
查表：
I56a工字钢的惯性矩J=65600㎝4，抗弯截面模量W=2340㎝3。
理论重量106.3㎏。
截面积为133.4cm2。
毛截面对中和轴的面积矩Sx=1368.8㎝3，腹板厚度d=12.5㎜。
f=M/W=2860000㎏-㎝/2340㎝3=1222㎏/㎝2=122.2N/mm2≦[f]=215N/mm2，满足要求。
由于下横梁的承载应力远大于许用应力，横梁的稳定验算略。
f，抗剪计算：
I56a工字钢下横梁的抗剪计算：
许用剪应力[τ]=100Mpa。
根据下横梁的受力简图可以看出，在支座附近的剪应力最大，取该截面进行验算：
满足要求。
双拼I56a工字钢高宽比为h/b0=56/16.6=3.37＜6，稳定性满足要求，可不进行稳定验算。
水平横梁I22的强度验算：
取一米长度的荷载计算
a，荷载计算，最大跨度L=1.2m
纵向（顺桥向）次梁[10重：
W[10=11.25*20=675kg
桥面板（δ=10mmQ235钢板）重：
W板=6.0×0.01×7850=471kg
栏杆（φ48×3.5）及防滑条（φ=10mm）重：
W栏防=25×2=50kg
水平横梁（排架盖梁）I22a自重：
q=33.05kg/m
活荷载50t履带吊：
W活=55000kg
集中荷载p=（675+471+50+55000）/6=9369kg=9.369t（考虑车辆行走集中在一个断面，每边三根槽钢受力）
b，受力简图：
c，求支座反力：
RA=RB=（9.369*3+0.033*1.2）/2=14.07t
d，计算弯矩：
中线一侧所有的力对中点求矩，考虑中部三根槽钢受力，支座一点不受力，得
M中=-14.07*0.6+9.369*0.3+0.033*0.6*0.3=5.627t-m=562700㎏-㎝
查表：
I22a工字钢的惯性矩J=3400㎝4，抗弯截面模量W=309㎝3。
毛截面对中和轴的面积矩Sx=177.7㎝3，腹板厚度d=7.5㎜。
强度计算：
f=M/W=562700㎏-㎝/309㎝3=1821㎏/㎝2=182.1N/mm2≦[f]=215N/mm2，满足要求。
抗剪计算：
I22a工字钢下横梁的抗剪计算：
许用剪应力[τ]=100Mpa。
抗剪强度满足要求。
面板δ=10mmQ235钢板、纵向次梁[10及主桁贝雷梁，根据我局施工的多座施工栈桥经验，则验算略。
5.2.2栈桥桩基验算
a）自重荷载计算，最大跨度L=9m
9m跨贝雷梁重：
W贝=270×2×9/3×3=4860kg
横梁I22a重（单根长L=6.0m）：
WI22a=6.0×9/1.5×33.05=1189kg
纵向（顺桥向）次梁[10重：
WI10=6.0/0.3×9×11.25=2025kg
桥面板（δ=10mmQ235钢板）重：
W板=6.0×9×0.01×7850=4239kg
栏杆（φ48×3.5）及防滑条（φ=10mm）重：
W栏防=25×2×9=450kg
主承重横梁（排架盖梁）I56a重：
WI56a=（5.5+0.63+0.37）×106.27=691kg
单根钢管（φ630×12螺旋钢管）立柱重：
W板=（13+12）×3.14×0.63×0.008×7850=3105kg
活荷载50t履带吊：
W活=55000kg
单根立柱（桩）使用荷载
W=ΣWi/2+W管
=（4860+1189+2025+4239+450+691+55000）/2+3105=36959kg=36.959t
b）单根垂直承载力计算
水流力和风力作用由标高-0.5m的拉杆承担，即立柱（桩）无偏心力矩而增大单桩使用荷载，设计按摩擦桩计算，根据西港特大桥桥型图所示地质资料，在地表面~-14m之间为淤泥，σ0=40Kpa，fi=15Kpa。
在-14m以下为圆砾层，该层地基σ0=120Kpa，fi=50Kpa。
桩基的承载力较低，摩阻面积必须加大，每排考虑设置2根桩。
考虑使用φ630的钢管桩，单位摩阻面积为0.63*π=1.98㎡
摩擦桩承载力公式：
1/2×3.14×0.63×（14×1.5+3×5.0）=35.6t＜使用荷载=36.959t，不满足要求，需加大钢管桩埋置深度。
取埋置深度20m计算：
1/2×3.14×0.63×（14×1.5+6×5.0）=50.5t＞使用荷载=36.959t，满足要求。
安全系数p=50.5/36.959=1.37
考虑-3.9m以下的淤泥沉淀时间较长，在自重应力的作用下有可能处于可塑状态，摩阻力会增加，钢管桩底部坐落在圆砾层，其端部有部分承载能力，可以满足要求。
c）单桩压杆稳定验算
计算长度ln=25-19=6m=600cm
φ630×8钢管回旋半径r=
=
=22
长细比λ=
=
=27.27查表稳定系数ψ=0.922
σ=
=
=344.7kg/cm2
=34.47MPa＜[σ]=170MPa
5.2.3水平斜拉杆［6.3验算
a）工况分析
a、水位2.0m，即受水流力又受风力
b）工况b的水流力与风力计算
i.水位2.0m时的立柱所受水流力计算
水深H=2.0-（-6）=8m，相对水深影响系数n2值，
=
=12.7
n2=0.98，遮流影响系数m1，
=
=7.73，m1=0.81
即上游立柱（首迎水流）m1=1.0，下游立柱m1=0.81。
上游立柱水流阻力系数Cw上=Cw·n2·m1=0.73×0.98×1.0=0.7154
下游立柱水流阻力系数Cw下=Cw·n2·m1=0.73×0.98×0.81=0.58
则上游立柱所受水流力FW上=0.7154×
×8×0.63=4.14（KN）
下游立柱所受水流力FW下=0.58×
×8×0.63=3.36（KN）
ii.水位2.0m时贝雷梁及桥面梁板系所受风力计算
为简化计算，将桥面系板梁高即横梁高、次梁高面板厚拼入贝雷桁梁高即桁架高h=1.5+0.22+0.10+0.01=1.83m，桁架间距b按
=1.05m，
=
=0.574＜1.0，φ0=
为桁架的挡风系数，A0为桁架杆件和节点挡风的净投影面积，A=hl为桁架的轮廓面积。
按贝雷桁架3m节段进行计算
A0=3.0×0.1×2+0.08×（1.5-0.2）×3+8×0.08×
+0.11×3.0+0.0042×2.5=1.9315（㎡）
A=1.83×3.0=5.49（㎡）
则φ0=
=0.352
单排桁架的体型系数μst=φμs=0.352×1.3=0.4576，其中μs=1.3
n排平行桁架的整体体型系数μstw=μst
，式中η经查表得η=0.58，
则μstw=0.4576×
=0.723。
μz---风压高度系数，经查表μz=1.0，
w0---基本风压,查江阴地区w0=0.3KPa=30㎏/㎡
则风荷载标准值wk=μstw·μz·w0=0.723×1.0×0.3=0.2169（kN）
贝雷梁及桥面梁板系数所受风力Hw=wk·A=0.2169×9×1.83=3.57kN=357㎏
每排架立柱所受水流力和9m跨贝雷梁等所受风力之和
H=FW上+FW下+HW=4.14+3.36+3.57=11.07（kN）=1107㎏
经计算工况b承受水平力最大,是控制荷载。
则水平拉杆[6.3的
σ=
=
=131㎏/cm2=13.1MPa＜[σ]=170Mpa。
故选[6.3过于保守,选1级钢筋φ16～20即可。
5.3钢栈桥形成后即运营期的稳定分析
经过前面计算，每排架立柱所受水流力和9ｍ跨贝雷梁等所受风载之和的最大水平力H=1107㎏，此力由引桥排架墩外侧立柱设水平拉杆与栈桥排架立柱之I56ａ主承重横梁连接而平衡，且栈桥基础为钢管桩埋置深度有21m，故栈桥是稳定的。
6、栈桥主要材料计划
主要材料计划表
序号
材料名称
型号规格
单位
数量
备注
1
钢板
δ=10mm
t
474
2
槽钢
[10cm
t
198
3
工字钢
I22cm
t
149
4
工字钢
I56a
t
72
5
贝雷片
300*150*18cm
t
540
2002片
6
贝雷架连接片
宽45cm
t
40
800片
7
贝雷架连接片
宽90cm
t
30
485片
8
钢管
Φ630mm
t
668
6078m
9
圆钢
Φ10mm
t
12
用于栈桥面，机动车防滑
10
钢管
Φ50mm
t
3
用于钢栈桥两侧栏杆700m
11
螺纹钢
Φ20
t
11
用于钢栈桥两侧栏杆
12
剪刀撑
［12
t
14
用于两桩加固
13
水平撑
［25
t
15
用于两桩加固
14
纵向斜撑
［25
t
30
与贝雷片连接加固
合计
t
2256
7、机具使用计划
机具使用计划表
序号
名称
单位
数量
1
500kN履带吊
台
1
2
DZJ-60振动锤
台
1
3
200kN汽车吊
台
1
4
运输车
台
2
5
电焊机
台
12
6
全站仪
台
2
7
精密水准仪
台
2
8
对讲机
台
12
10t船舶
艘
1
9
250KW发电机
台
1
8、劳力资源计划
劳力资源计划表
序号
名称
人数
序号
名称
人数
1
技术主管
2
7
电工
3
2
技术员
4
8
起重工
4
3
质检员
2
9
电焊工
15
4
工长
2
10
普工
30
5
测量人员
5
11
其他人员
6
6
专职安全员
2
12
合计
75
9、施工进度计划
根据项目部生产情况，钢栈桥施工进度计划如下：
从2009年8月20日~2009年11月20日施打钢管桩，每天4根，共340根。
贝雷架架设和桥面板铺设安排从打桩开始即着手拼装，紧密配合打桩进度完成桥面铺设作业，交互延伸直至栈桥施工完成。
10、质量、职业安全健康保证措施
（1）严格按照栈桥设计要求、钢结构施工规范以及桥涵技术规范施工。
钢管桩沉桩偏位控制在设计范围内，以保证结构受力可靠，以及避免与工程桩位、承台冲突，栈桥施工每跨的各种构件安装可靠后，才能上重载。
（2）55T履带吊在栈桥上沉桩时，履带最前端悬臂处与下横梁的水平距离不得超过2.5m，吊车应居中，以保证栈桥和吊车安全。
（3）现场配备两名专职安全员负责安全工作，同时要求现场施工人员必须戴安全帽、穿救生衣，高空作业系安全带。
（4）作业人员上岗前进行安全培训，特殊工种必须持证上岗。
（5）施工现场悬挂安全标志、配备安全网、救生设备等，严禁违章指挥，违章操作和酒后作业。
严格在港监指定水域内施工，同时按照水上作业有关规定，协助海事、航道部门一起做好航道维护和航标设置工作。
（6）因栈桥为临时辅助结构，结构设计计算时未考虑撞击荷载，因此需设置严密的防撞措施，主要从制度、警示牌、教育培训等管理手段方面进行预防，并在施工侧距栈桥边线5m牵一道警界绳。
夜间设置航道警示灯。
（7）严格限制通行车辆的荷载和车速（不得大于5km/h），并在两侧桥头显著位置设置限载和限速警示牌，在桥头设置值班岗亭，维护栈桥的正常运行。
（8）定期对栈桥各结构及连接点进行检查，对发现的问题及时进行维护，在栈桥上设置沉降观测点，定期观测栈桥的沉降变形情况。
（9）本栈桥桥面标高与两侧自己施工的临时栈桥桥台顺接，相对防洪标准较高，但在运行过程中
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