水上桩基础施工平台方案.docx

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水上桩基础施工平台方案

水上桩基础施工平台、通行栈桥

施工方案

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水上桩基础施工平台、通行栈桥施工方案

一、施工方法

考虑到主线桥21#～27#墩位于水库中，本工程采用搭设水上工作平台、施工栈桥的方案进行施工桩基、墩柱、盖梁。

其优点是：

搭设简便、受力稳定、基本无污染。

二、施工工艺简要说明

1、施工便桥

沿桥线路中线修建，考虑栈桥宽6m，便桥顶面标高93.5m。

在水中打入直径为60cm，壁厚为1.2cm钢管桩，钢管桩纵向间距5m，横向间距4m。

下横梁采用I56a工字钢，纵梁采用I25a工字钢，间距0.8m。

面层采用I12a工字钢，间距0.25m。

桥面满铺10mm钢板。

2、施工平台

在水中打入直径为60cm，壁厚为1.2cm钢管桩，钢管桩间距为4m*（4.9m+4.9m+5.25m+5.25m+4.9m+4.9m）。

横梁采用I56a工字钢，纵梁采用I25a工字钢，间距0.8m。

最后在其上铺设10mm的钢板为面层。

每个墩位处的施工平台考虑6m*31m。

3、钻孔桩施工

采用12mm的钢护筒，利用45KW30T振动锤打入，护筒顶标高控制在93m-94m之间，冲击钻成孔，吊车安装钢筋笼，HB60输送泵灌注水下混凝土。

三、施工检算

1、钻孔平台的检算

（1）确定顶层横向I25a工字钢N1的根数

1-1断面

1）I25a工字钢受人群均布荷载：

3.5KN/m2×5m=17.5KN/m

2）钻机重80KN，锤重70KN，吊车重250KN，钢筋笼重25KN。

（考虑1.1的冲击系数和1.1的安全系数）

70*1.1*1.1=84.7KN,（80+25）*1.1=115.5KN,250*1.1=275KN。

汽车吊每个支腿传递下来的荷载为：

（84.7+115.5+275）/2=237.6KN

工字钢受力最不利情况，受力简图如下：

如图有：

Rmax=290.1KNQmax=281.4KNMmax=290.1KN*m

选用A3钢

〔σ〕=145MPa;〔τ〕=85MPa

I25a工字钢截面特性参数:

单位重38.1kg/m;A=48.5cm2b=11.6cmIx/Sx=21.7cm

d=0.8cmIy=280cm4Ix=5017cm4

Ix/Sx=21.7cmWx=401cm3

rx=10.2cmry=2.4cm

用需工字钢根数为：

n＝Mmax/（Wx〔σ〕）＝290.1×103N*m/（401×10-6m3*145*106N/m2）＝5根

取n＝7根满足要求

剪应力τ=Qmax*S/（I*d）/n=281.4/0.217/0.008/7

=23.16MPa<[τ]=85Mpa

经以上计算，上横梁布置每5.25m布置7根I25a×6m,间距0.8m。

全桥平台共需要960m,每米38.1kg,共36.576吨。

（2）底纵梁I56a工字钢N2检算

1）钻孔平台面部构造，上铺I12a工字钢做分配梁，面层用8mm钢板即可。

2）底纵梁I56a工字钢N2受力

横梁传递给底纵梁工字钢的最大支座反力:

290.1KN

则每根上横梁传递的荷载为290.1KN/7=41.5KN

按按单跨5.25m简支梁分析工字钢受力情况，计算简图如下：

由图有

Mmax＝182.1kN*mQmax＝145.3kNRmax＝145.3kN

I56a工字钢截面特性参数:

A=135cm2b=16.6cmd=2.1cmIx/Sx=47.9cm

Ix=65576cm4Wx=2342cm3Wy=1366cm3

rx=47.9cmry=3.18cm

需用工字钢根数:

n＝Mmax/（Wx〔σ〕）＝182.1×103/（2342×145）＝0.54根

取n=1根满足要求（每排钢管桩顶布置1根）。

剪应力τ=Qmax*S/（I*d）/n=145.3/0.479/0.021

=14.45MPa<[τ]=85Mpa

经以上计算，底纵梁布置2根I32a每根钢管桩顶布置1根。

3）局部集中受力计算：

（假设汽车吊支腿直接传递力至N2上）

当25T汽车吊在平台上吊放钻机时，按单跨5.25m简支梁考虑，汽车吊前支腿传递力考虑为：

84.7+115.5+275/2=337.7KN

后支腿传递力考虑为：

275/2=137.5KN

工字钢受力最不利情况，工作简图如下：

计算简图如下：

由图有

Mmax＝303.1kN*mQmax＝192kNRmax＝192kN

I56a工字钢截面特性参数:

A=135cm2b=16.6cmd=2.1cmIx/Sx=47.9cm

Ix=65576cm4Wx=2342cm3Wy=1366cm3

rx=47.9cmry=3.18cm

需用工字钢根数:

正应力σ＝Mmax/Wx＝303.1×103/2342＝129MPa<σ]=145Mpa

剪应力τ=Qmax*S/（I*d）/n=192/0.479/0.021

=19.1M[τ]=85Mpa

经以上计算，满足要求。

全桥平台需要360m,每米106kg，共38.16吨。

（3）钢管桩桩长的确定及承载力检算

底纵梁底设置钢管桩，钢管桩顶标高为93m。

由上计算知钢管桩顶受最大力：

P＝145.3kN

考虑结构安全，取单桩设计承载力为250kN，选用钢管外径D=600mm、壁厚t=12mm。

（I=95842cm4A=222cm2i＝（I/A）1/2＝20.8cm）

1）按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度

根据中国建筑工业出版社1999年版《实用桩基工程手册》P45618-3公式，打入桩的容许乘载力为

[P]＝1/2（U∑αi*fi*li+λARα）

αi、α——分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系数。

（αi、α土层埋深5米以下时取0.8，10米时取1）

打入桩均取1，λ——系数，砂类土当D/d≥1时λ=1A——桩底支承面积A=0.019m2

R——桩尖土的极限承载力

[P]——轴向受压桩的容许承载力（kN）

U——桩身截面周长（m）U=πd=3.14×0.6=1.884m

fi——桩侧土的极限摩阻力（kPa）

li——各土层的厚度（m）

根据深圳市南坪快速路一期7标《岩土工程勘探报告》及施工图，栈桥施工区域的土层主要为砾砂和砾质亚粘土，《岩土工程勘探报告》第9页有桩周土的极限摩阻力和桩尖土的极限承载力表，为计算方便统一取fi=80kPa，R=2000kPa（桩至少打入砾质亚粘土内）

钢管桩打入土层的最小深度计算如下:

li=（2[P]-λARα）/（U∑αi*fi）

=（250*2-0.8*0.019*2000）/（1.884*80*0.8）

=3.9m（以打入最小桩长为主控）

也可以按45KW30T振动锤每分钟打入土层深度不超过5cm进行双控。

2）按桩身强度检算单桩承载力

钢管桩按一端自由，一端嵌固的等截面压杆考虑受力简图见图

杆件长取15m

杆件长细比λ＝l0/i＝15/0.28＝54＜[λ]＝150

按长细杆计算，利用欧拉公式

临界荷载Pcr＝π2EI/（4l2）

＝π2×210×109×95842×10-8/4/15/15

＝2200kN

取安全系数nst＝5则

钢管桩容许荷载[Pcr]＝Pcr/nstr＝2200/5

＝440kN

P＜[Pcr]满足要求。

2、通行栈桥的检算

由于通行栈桥的承受的荷载与钻孔平台基本一致，且在工字钢的布置上跨度更小，因此其结构受力是偏于安全的。