圆木构架水上钻孔平台施工组织设计.docx

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圆木构架水上钻孔平台施工组织设计

2、地质情况

高程土质极限承力KPa极限摩阻力KPa-2.9～-5.9M粘土19040

四、工程特点及难点

1、作为施工人员行走和钻机的轨道，便道和水上平台是极为重要的工程，对安全和稳定性要求极高，施工环境均在水中，施工难度大。

2、便道和平台施工木桩基础均位于水中，在水中进行测量放样控制、定位、施工难度大。

3、沿路线方向有综合管线、燃气管道、自来水、光缆等位于道路两侧，施工时要为其留有一定的安全距离。

五、排架施工工艺

1.木桩的插打

木桩采用挖机打压的方法进行木桩的施工，木桩插打按最后的入土深度控制，通过桩承载力的计算桥木桩打入土层不小于3米，即可保证单桩承载力满足要求。

（见附后计算书）

打桩顺序按先岸边后水中，先浅后深的顺序施打。

每打完一根桩进行平面位置垂直度及高程的复测，对不满足要求的桩拔出重打。

相邻桩施工完毕，即横向联接加固，后续上部承重结构的安装。

2.木桩纵、横向联接本次设计用Φ16cm的圆木进行联接，耙钉加固各联接点。

3.木桩桩头处理

按平台设计标高将桩头割平，保证其在一个平面上，使各个桩均匀受力。

4.横梁的安装

横梁用25×30cm木方，加固仍采用耙钉，但是要保证耙钉的长度。

5.面板的铺设

面板采用厚5cm的木模板，横纵向用铁钉对梁进行加固联接。

六、平台设计说明

作业平台主要承载回旋钻机10t自重，钢筋笼4t，首灌砼5t及人员荷载。

根据现场条件和新设计的桩位，平台搭设最大长52m，宽4~8m，平台面高程为2.14m，平台面板采用5cm厚木板铺设，下铺25×30cm木方加固，横主梁采用25×30cm木方，纵横向间隔1m～1.5m用16cm的圆木加强连接，并连接主支架加固。

下部采用Φ20cm，4~6米长圆木桩作承力基础，木桩间距1米，为加强圆木桩承载能力及稳定性，相邻圆木桩之间用Φ16cm圆木做剪刀支撑及横系加强，每个平台两排木桩之间设置水平剪刀撑。

详见后附图。

七、受力计算

集中荷载:

旋转钻5吨，钢筋笼4吨，首灌砼5吨。

均布荷载：

人：

0.2吨/m2

5CM木板：

0.0054吨/m2

木方：

0.1吨/m2

1、主梁计算

根据木桩设计布置，纵横向主梁最大间距4m，以简支结构为计算模型，最不利荷载是集中荷载作用在2m处，同时有均布荷载作用。

集中荷载：

P=14T×10×1.4=196KN

①弯矩计算

Mmax=PL/4+qL2/8

L:

跨径为4m

经计算:

Mmax=202.1KN·M

δmax=M/W

W:

木方截面抗弯刚度W=I/y=3.125×106

δmax=64.67Mpa<[δw]=103Mpa

满足方木弯曲容许强度要求

②挠度计算

fmax=PL3/48EI+5qL4/384EI

E：

方木抗弯截面模量为1103Mpa

I：

25×30CM截面惯性矩取3.906×108mm4

经计算：

fmax=0.58mmf[容]=L/600=6.7mm

满足工方木容许挠度要求

2、承载力计算

木桩采用Φ20cm，长6m圆木，直接打入河床，根据经验及实地勘察，拟打入河床不小于3m深。

①承载力验算

单桩实际承载：

P=（196+3.05×3）/6=34.19KN

单桩最大承载:

[P]=（UΣλLiτi+λAδk）/2

U：

圆木周长0.628m

λ：

侧阻挤土效应系数，取0.6

LI：

桩在河床下第i层土中的长度

τi：

第i层土对桩侧的极限摩力（Kpa）

δk：

桩底端土的极限承载力（Kpa）

A：

木桩截面面积0.0314m2

[P]=（UΣλLiτi+λAδk）/2

=[0.628×0.6×3×40+0.6×0.0314×2200]/2经计算：

[P]=43.332KN

P＜[P]，满足承载力要求。

③定性检算

简支梁模型长度系数μ为1

木桩截面惯性半径i=I/A=2108/0.049=8.76cm木桩长细比λ=L/i=10/0.0876=114.16＞λp=59故而属于大柔度杆件。

临界应力cr=π2E/λ2=3.142×16272/114.162=12.31Mpa桩身抗弯刚度临界荷载计算：

P临=cr×πd2/4=12.31×3.14×2502/4=2261.29KNE:

木桩截面模量取16272Mpa

I:

木桩惯性矩取1.92×108mm4

经计算:

P临=603.98KN

P=26.03KN＜P临,满足木桩抗弯刚度要求

八、水中桩基施工

1、护筒埋设，根据现场施工具体情况，选用大护筒高5米，直径2.0米，壁厚为3mm；小护筒直径1.5米，护筒高出水面1米，深入河床2.0米。

2、回填，土质较好的粘土进行回填，沉降一段时间后再对其进行钻孔作业。

3、钻孔，开始钻孔时，加清水在护筒内打浆，待泥浆均匀后方开始钻进。

在达到设计孔深后，方可提钻。

4、钻进成孔，调整机位，对准新桩中心，进行钻进，钻进过程中注意孔位倾斜，钻头中心同桩位中心偏差不大于2cm。

5、清孔，钻孔达到设计标高后，经监理工程师验收合格后进行第一次清孔，采用换浆法。

6、钢筋笼在钢筋场地制作后，由钢筋笼运送平板拖车拉运至桩基位安放，由于水上平台限制，吊车不能直接到达平台上进行钢筋笼吊装作业，故吊车停放于现行通车路段进行吊装，在钢筋笼运送及吊装过程中做好道路封闭围挡及安全警示，并派专人于两头做好交通指挥工作，考虑到吊装安全和实际情况，每节钢筋笼长度限制在9米以内。

7、砼浇筑，因离岸边较远的采用汽车泵进行混凝土浇筑，汽车泵浇筑过程中，做好道路封闭围挡及安全警示，并派专人于两头做好交通指挥工作，汽车泵输送臂在收放过程中应朝向施工一侧，严禁在通车道路上进行。

在浇筑前泵管伸入桩基后，严禁摆动。

8、泥浆循环系统设置，每座桥设一个泥浆箱，泥浆箱为12m长集装箱改造，泥浆箱边上设置一处沉淀池，沉淀池直接在施工路基范围内开挖，深度1米左右，上口采用填筑围堰，沉淀池尺寸为4*4*2m（长*宽*深），多余泥浆由泥浆运送车每天进行清理。

9、钻机就位移位采用圆筒钢管，下枕木进行移动，但在水中平台上移动，因工作面较小，存在一定安全风险，应提前做好安全防护措施，同时小心谨慎，确保钻机及人员的安全。

施工工艺流程图

主要承力为横向18根钢管桩，单根摊销重量：

398.72/18=22.15KN；

导向桩采用υ60钢管桩，设钢管桩深土深度h米，根据沉桩承载力计算公式：

 ［ p］=0.5*（U*∑αi*li*τi+α*A*σR）得：

［p］——端桩轴向受压容许承载力（KPa）；

  U——桩的周长（m）,3.142*0.6=1.8852m li————承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度，m；τi——与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力，kPa；桩基下有淤泥质粉质粘土，根据路桥计算手册查得淤泥质粉质粘土取极限摩阻力 （15+30）/2=22.5 kPa；

σR——桩尖处土的极限承载力，kPa；根据路桥计算手册查得淤泥质亚粘土取桩尖极限承载力1000 kPa；

A——桩底横截面面积，m2；计算得：

3.142*0.3*0.3=0.28278 m2； 

αi，α——分别为震动沉桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力的影响系数，根据路桥计算手册查得取值0.7；

 22.15=0.5*（3.142*0.6*0.7*h*22.5+0.7*3.142*0.3*0.3*1000） 

计算得：

h≈5.0 m。

即钢管桩入土深度不得小于5.0m。

钢管桩顶高出水面1.5-2.0m。

三、施工方案 

1、施工场地平整及作业平台陆上桩基就位采用吊机或钻机自行移动，桩基施工前用推土机、挖机、压路机进行场地平整。

 钻机平台的安全验算：

 1.1荷载分析 

①钻机自重：

计算单台钻机自重取荷载：

P1= 20.18*10*1.4=282.52 KN；

 ②施工机具、人员荷载按规范规定：

P2=（2.5+1.5）*3*1.4=16.8 KN/m

（考虑双拼40a工字钢承重宽度最大3m） 

③双拼40a工字钢自重：

0.0676*2*10*1.2*31=50.3KN 

 1.2双拼40a工字钢的安全验算：

 ①双拼40a工字钢受力由钻机传递，40a双拼工字钢最大弯矩为：

Mmax=1∕8ql²=1∕8*16.8*3.77²=29.8KN﹒m 

支座处最大剪力设计值：

max=1∕2ql=1∕2*16.8*3.77=31.67KN

②初选截面平台所需的截面抵抗矩为：

W=Mmax∕[σw]=23.1∕145*10³=2.05*105mm³ 

查路桥施工计算手册附录三

I40a工字钢自重为0.6756KN∕m 

③截面验算梁自重产生的弯矩设计为：

Mg=1∕8*0.6756*2*3.77²=5.26 KN﹒m 

总弯矩值为：

Mx=29.8+5.26=35.06 KN﹒m 

弯矩正应力为：

σ=Mx∕Wx=35.06*106∕1.0857*106=32.29Mpa﹤145 Mpa 

满足施工要求。

1.3算钢管桩入土深度：

 钻机平台上考虑各种荷载总重P=282.52+50.3*2+3.3+12.3 =398.72KN主要承力为横向18根钢管桩，单根摊销重量：

398.72/18=22.15KN；

导向桩采用υ60钢管桩，设钢管桩深土深度h米，根据沉桩承载力计算公式：

 ［ p］=0.5*（U*∑αi*li*τi+α*A*σR）得：

 ［p］——端桩轴向受压容许承载力（KPa）； 

 U——桩的周长（m）,3.142*0.6=1.8852m li————承台底面或局部冲刷线以下各土层厚度，m； τi——与li对应的各土层与桩壁的极限摩阻力，kPa；桩基下有淤泥质粉质粘土，根据路桥计算手册查得淤泥质粉质粘土取极限摩阻力 （15+30）/2=22.5 kPa；

σR——桩尖处土的极限承载力，kPa；根据路桥计算手册查得淤泥质亚粘土取桩尖极限承载力1000 kPa； A——桩底横截面面积，m2；计算得：

3.142*0.3*0.3=0.28278 m2； 

αi，α——分别为震动沉桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力的影响系数，根据路桥计算手册查得取值0.7；

 22.15=0.5*（3.142*0.6*0.7*h*22.5+0.7*3.142*0.3*0.3*1000 

计算得：

h≈5.0 m。

即钢管桩入土深度不得小于5.0m。

钢管桩顶高出水面1.5-2.0m。