卡堆大桥钢栈桥设计方案.docx
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卡堆大桥钢栈桥设计方案
新建拉萨至日喀则铁路站前工程TJ6标段
卡堆钢栈桥施工方案
编制人：
审核人：
批准人：
日期：
编制单位：
中国葛洲坝集团股份有限公司拉日铁路指挥部
目录
一、设计依据…………………………………………………………………….1
二、设计条件…………………………………………………………………….1
（一）、投入钢栈桥的主要施工机械设备1
（二）、人员培训2
（三）、材料运输2
三、栈桥施工工艺………………………………………………………………2
（一）、主线栈桥结构设计2
（二）、栈桥其它设施3
（三）、栈桥计算（按L=12m跨计算如下）3
（四）、栈桥施工8
四、栈桥施工质量控制…………………………………………………………12
（一）、把好质量关12
（二）、把好测量关12
（三）、加强施工工序控制12
（四）、做好质量检查及记录13
五、栈桥质量验收标准…………………………………………………………13
（一）、下部结构（沉桩）13
（二）、上部结构14
（三）、焊接15
（四）、成桥检测16
六、栈桥施工进度计划…………………………………………………………16
七、组织保证措施………………………………………………………………17
八、质量保证体系………………………………………………………………18
（一）质量目标18
（二）质量保证体系18
九、安全保证体系………………………………………………………………19
（一）安全生产目标19
（二）安全保证体系19
（三）具体安全措施20
十、环境保护……………………………………………………………………21
（一）、原则21
（二）、措施21
一、设计依据
⑴《铁路路基设计规范》（TB10035—2006）及《铁路路基支档及结构设计规范》（TB10025—2006）；
⑵《新建铁路拉萨至日喀则铁路施工图路基工程设计详图集》（中铁第一勘察设计院集团有限公司）；
⑶《铁路路基工程施工规范》TB10202-2002；
⑷新建拉日铁路TJ6标段招投标文件。
二、设计条件
1、设计水位及高程
设计水位：
根据施工要求现场确定；
2、地质条件
参考《设计初步文件》
3、设计荷载
a、汽车荷载：
20t载重汽车，30t砼车
b、起吊机械：
25汽车吊最大起重量25T
50履带吊最大起弯矩1500KN*m
（一）、投入钢栈桥的主要施工机械设备
表一投入钢栈桥的主要施工机械设备表
序号
机械或设备名称
型号规格
数量
国别
制造年份
额定功率（kW）
生产能力
1
履带吊
QUY38
1
中国
2004
50T
2
汽车吊
QY25
中国
2005
25T
3
平板运输车
中国一汽
1
2003
4
振动沉桩机
DZ-45
1
中国
2004
5
发电机组
JS-400
1
中国
2004
300KW
6
电焊机
5
（二）、人员培训
管理人员和专业技术人员及作业人员从已完工项目调派（从事现场施工多年，有丰富的工作经验），并按计划规定的时间到达施工现场（进场人员名单见附表）。
在组织施工作业队伍时将会严格做好以下工作：
①注重素质。
施工劳力人员素质直接影响工程质量，施工劳力队伍素质审查要严把“四关”，即政治素质、道德纪律、身体条件和技术水平四个方面。
②注重教育。
教育是先导，只有适时耐心的教育，才能使施工劳力队伍的素质不断提高。
教育内容要有针对性，包括：
施工当地的政策、民风习俗教育、法制教育、作风纪律教育、文化技术教育等。
（三）、材料运输
本标段所需材料采用汽车运输，以材料供应商自行运输为主、分部自运辅助的方式。
各种材料的进货数量和时间，将按施工组织设计要求和现场实际及时组织货源。
三、栈桥施工工艺
（一）、主线栈桥结构设计
卡堆大桥钢栈桥设计根据施工现场总平面布置情况，栈桥全长27m。
布置在河道内主桥的右侧，为避免栈桥的平面位置影响卡堆大桥主体的施工，所以栈桥外边缘距离桥梁主线中心线13.8m。
本栈桥设计根据施工现场总平面布置情况，为方便水上墩柱施工，钢便桥桥面高于卡堆河汛期水位。
栈桥上承式桥面宽4.0m。
栈桥中心线离卡堆大桥主桥轴线一致。
栈桥两侧设栏杆，上部结构采用型钢结构。
栈桥采用Φ=8mm花纹钢板，每30cm布置一I20b纵向分配粱，上乘式栈桥主纵梁采用5组3000*1500普通型贝雷片，下横梁采用I45型钢。
桥墩采用桩基排架，每榀排架下设2根或4根630*8mm钢管柱，联系撑采用2*250槽钢。
（钢栈桥设计图见后附图）。
栈桥钢管桩入土深度原则：
对于一般粘性土层φ630mm钢管桩入土深度以进入强风化岩层表面深度进行控制，具体入土深度将根据提供的详细地质资料数据结合实际施工情况进行确定，可以采用钢管桩的贯入度进行控制，贯入度最后10秒不得大于3mm。
（二）、栈桥其它设施
为确保大桥施工中水、电的供应,栈桥上设置有电缆管道和自来水供水管道。
设置位置为栈桥边缘扶手横杆外侧。
栈桥考虑采用防腐涂装保护措施。
护栏的竖杆、扶手横杆要刷上红白相间的警示反光油漆，保障晚上施工时车辆行驶安全。
栈桥布置形式和截面形式见后附图。
（三）、栈桥计算（按L=12m跨计算如下）
卡堆大桥钢栈桥总宽4m，计算跨径为3+12m。
栈桥结构自下而上分别为：
φ630钢管桩、I45型钢下横梁、3000×1500贝雷梁、I20B纵向分配梁、8mm花纹钢板桥面。
单片贝雷（加强型）：
I=577434.4cm4，E=2.1×105Mpa，W=7699.1cm3
[M]=1687.5kn•m,[Q]=245.2kn
则EI=1212.7×106kn•m2
（一）、荷载分布
1、上部结构恒载（按4.5m宽计）
（1）160mm型工钢分配横梁：
91×4.5×20.496×10/1000＝83.9kn
（2）8mm厚面板：
36×3×0.008×7850×10/1000＝67.8kn
（3）“321”军用贝雷梁：
每片贝雷重443.5kg（含支撑架、销子等）：
443.5×72×10/1000＝319.3kn
（4）护轮木及人行面板：
（0.15×0.15×36×2+0.75×36×0.05×2）×5
＝21.6kn（木材密度:
5.0KN/m3）
（5）护栏:
（36×4+（36/2+1）×1.5×2）×3.47×10/1000=6.9kn
G1=83.9+67.8+319.3+21.6+6.9=499.5kn
2、动荷载
（1）汽-60级
（2）8m3混凝土搅拌运输车（满载）：
车重20t，8m3混凝土20t
（3）人群：
不计
G2=60×10=600kn
（3）动荷载分布图：
图1
考虑栈桥实际情况，同方向车辆设计间距大于12m，即一跨内同方向便桥桥内最多只布置一辆重车即只允许单车通过。
（二）支座最大反力计算：
车队载荷纵向分布图
图2
设定车队距离支点A的距离为a时，支座b点方力最大，对A点取距由∑MA=0
即：
R2×12-F3×（6+12+a）-F2×（a+12）-F1×a-q×12×6=0
则：
R2=（1800+8400+600a）/12
（1）
车辆按一个刚体考虑,设车辆的力矩平衡点距F2为b，由力矩平衡条件有：
F1×（12-b）=F2×b+F3×（6+b）则b=1m
（2）
即中间轮左侧1m处为力矩平衡点,说明车辆的中间轮刚好越过B点1m时,支座反力达到最大，则ａ应满足[０，13]。
由方程
（1）知，当a=13时，R2max=1500kn，由于荷载布置对称知支座最大反力R=R1max=R2max=1500kn
（三）贝雷纵梁内力验算
由于便桥是临时性建筑，主要载重车辆是混凝土车，并且满载时只允许单车通过，验算时荷载组合只考虑恒载+一辆汽-60级重车（布置在跨中，按简支计算）。
1、贝雷纵梁强度验算（荷载按照刚度分配，将作用力平均分配到每片纵梁上）：
M恒=
=
=900kn·m
由方程
（2）知当车辆中间轮越过中点1m时，M活将最大由
简支梁绝对最大弯矩公式为：
其中：
R=F1+F2+F3=600kn，L=12m，a=1m，Mk=100×（4-1）=300kn将其代入简支梁绝对最大弯矩公式中得：
M活大=1212.5kn·m
活载冲击系数按1.15及偏载系数1.2考虑，安全系数取1.2。
M活大=1212.5×1.15×1.2=1673.25kn·m
即Mmax=（M恒+M活大）×1.2=3087.9kn·m
截面最大应力
δ=Mmax/Wx=3087.9×103/7699.1×6×10-6=66.85MPa<[δ]=273MPa<可>
2、贝雷纵梁挠度验算
恒载：
=5×50×124/348×1212.7×106=0.012mm
活载：
600×123／48×1212.7×106=0.018mm
挠度叠加：
0.04mm
3、横向分配梁验算
将其中一根160mm工钢作为一个简支梁来验算，车轮宽度按30cm计算,每对车轮的着地面积为0.6×0.2（宽×长），则轴重的一半荷载由4根工钢承担，即一根工钢承重15t，采用8m3混凝土搅拌运输车满载荷载进行验算。
E=2.1×105Mpa，I=1127cm4,W=140.8cm3。
EI=2366.7kn•m2
便桥截面示意图
60t汽车横向尺寸图
可知车轮的横向移动范围：
车轮中线距护轮木0.3m---0.6m。
在此范围内：
横向重轮最不利位置（车轮正中距护轮木0.3m）图：
由图知可将结构验算简化为简支梁如下图：
对A点取距，∑MA=0
即：
R2×1.2-P×0.9=0得：
R2=28.125kn，R1=9.375KN
MC=R2×0.3=8.44kn
活载冲击系数按1.15及偏载系数1.2考虑，安全系数取1.2。
Mmax=1.15×1.2×1.2MC=14kn
截面最大应力
δ=Mc/W=14×103/140.8×10-6=99.4MPa<[δ]=170MPa<可>
工钢挠度验算：
37.5×1.23／48×2366.7=0.6mm
综上所述，便桥上部结构贝雷纵梁及横向分配梁能满足施工要求，是偏于安全的。
（四）、栈桥施工
本合同段栈桥，工程量不大。
卡堆大桥钢栈桥单个作业面施工。
栈桥施工均采用50t履带吊逐孔振沉钢管桩，汽车吊逐孔架设上部结构的施工方法搭设栈桥，上部结构架如型钢、桥面板等采用汽车吊在卡堆河滩进行安装。
①栈桥下部结构施工
a.钢管桩的加工与制造
钢管桩施工：
1、根据本工程的特点、土质情况、作业能力及作业环境，采用采用50t履带吊逐孔振沉钢管桩.
2、做好测量控制点的交接和核对工作，施工中使用全站仪定位桩中心，做好每根桩的定位工作。
3、钢管桩以标高控制为主，钻孔资料很近时的桩尖标高及沉桩贯入度为校核，当控制标高相差较大时，及时查明原因，报有关部门研究后另行确定。
4、每根栈桥钢管桩分节加工，每节长度为7.5～10.5m不等,接桩在现场进行，在振动进桩时避免接头处于局部冲刷线附近。
b.钢管桩的运输
钢管桩构件运输最大长度12.0m，构件单重为3t。
构件在出厂前标上重量、重心和吊点的位置，以便吊运和安装。
利用挂车运至施工现场。
c.钢管桩下沉施工方法
钢管桩下沉采用悬打法施工，用50t履带吊车配合振动锤施打钢管桩。
履带吊停放卡堆河滩，打入栈桥基础钢管桩，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。
（参见图3.4）
图3.150t履带吊振沉钢管桩示意
d.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，施工过程中采用设计桩长与贯入度法进行双控。
Ⅱ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。
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.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桩锤方可插打钢管桩。
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厚度要求。
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。
e.钢管桩桩顶分配梁施工
栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩桩顶分配梁施工。
履带吊悬吊纵梁或横梁到测量放样位置后安装并简易固定，电焊工按测量放样位置焊接，技术员检查合格后，将纵、横梁焊接在钢管上。
所有焊缝均要满足设计要求。
②栈桥上部结构安装
栈桥上部结构的安装采用38吨履带吊进行架设。
a.贝雷梁的拼装
将安装的贝雷梁抬起，放在已装好的贝雷梁后面，并与其成一直线，两人用木棍穿过节点板将贝雷梁前端抬起，下弦销孔对准后，插入销栓，然后再抬起贝雷梁后端，插入上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。
拼装在后场进行。
b.贝雷梁架设
结合50t吊机起重量，故单跨3排贝雷梁作为一组进行架设。
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用贝雷片剪刀撑进行连接。
依此类推完成整跨贝雷梁的安装。
c.型钢分配梁的安装
50t履带吊车安装I20b型钢横梁，并用骑马螺栓固定好。
I20b横梁的支点必须放在贝雷梁竖弦杆或菱形弦杆的支点位置，以满足受力要求。
纵梁[22.0按间距安放，吊装到位后与I20b横梁接触点焊接成整体，焊缝厚度满足设计要求。
桥面纵向分配梁与I20b横梁采用焊接。
最后安装护栏立杆、护栏扶手和护栏钢筋以及涂刷油漆。
③栈桥施工应注意的问题
在栈桥施工中，必须将钢管、承重梁型钢、分配梁、桥面钢板全部焊接牢固，确保此段栈桥的整体稳定性，在栈桥施工期间加强施工观测力度，待栈桥施工结束后以便采取有针对性的加固措施（初步确定栈桥加工方法为：
在钢管周围回填土来确保钢管底部的稳定；）。
栈桥施工工艺流程图
a、钢管桩施工中的注意事项
栈桥前期施工考虑到各个工种的熟练程度，在完成专业培训的同时，可在施工过程中适当摸索出一套行之有效的方法，随着工人操作的熟练程度，在确保工程质量和安全的前提下可逐步加快施工进度。
所有钢结构的焊接，包括钢管桩的节段焊接、型钢的焊接以及各个连接件的焊接都必须在监理及相关质检人员的监督下进行合格检验，不可麻痹大意。
钢管桩在平面定位时采用全站仪进行，平面位置偏差控制在双排桩80mm，单排桩50mm以内，垂直度控制在1%以内。
b、钢管桩的连接注意事项
为加快施工进度，我单位计划在每步工序投入两个班组不间断进行施工，按8小时工作制进行两班倒。
钢管桩施打完成后，应立即进行钢管桩的横向连接，焊接钢管平联，夜间时应提前进行照明设施的安装，并设置一定数量的安全警示灯标志。
c、施工过程中的不可预见因素的应对措施
考虑到该地区复杂的地质情况，在施工过程中可能会遇到钢管桩不能顺利振沉、钢管桩已振沉但承载力不够等不可预见的因素。
遇到类似的情况，在确保安全的情况下再采取必要的措施进行施工，决不蛮干、乱干。
四、栈桥施工质量控制
（一）、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，推行工程质量责任终身制。
③制定技术资料管理办法，严格按照《技术资料管理办法》要求进行技术资料的收集、整理、存档、做到及时、准确完整。
每项工程开工前，组织以总工程师为领导的技术骨干熟悉结构图纸，领会设计意图，考察施工条件，编制实施性施工组织设计。
根据工程施工特点，确定施工机械、材料，确定切实可行的施工方案，确定合理的施工进度，使所有资源的配制达到最优化。
实施性施工组织设计一经批准，即在总工程师的主待下，层层交底，使全体技术工人同操作人员均做到岗位明确，职责明确，技术标准明确，质量要求明确，操作规程明确。
（二）、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。
（三）、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关重要，可以及时发现缺陷并迅速予以排除，只有关健部位、关健工序的质量保证了，才能确保分项、分部工程质量。
每道工序均要精心组织施工，具体措施为：
由工程部实行图纸会审制度及技术交底制度，由质检部实行工序自检控制，负责每道工序的工艺技术自检。
对每道工序提出质量标准及控制方法和检查验收的内容，使每个施工人员和质检人员都明确工序质量目标，每道工序质量始终处于受控状态，用工作质量保证工序质量，从而确保工程质量。
（四）、做好质量检查及记录
质量记录是工程施工过程的原始反映，具有可追溯性，所以分部应重视技术人员对施工原始记录、试验、检测记录、施工日志等各类质量记录的形成、整理工作。
严格原始资料报送程序，使其有序进行，保证其完整性，及真实可靠性。
五、栈桥质量验收标准
（一）、下部结构（沉桩）
1、材料
沉桩采用钢管桩，材质为A3钢。
2、桩的制作
⑴.钢管桩制作时，纵向焊缝在任何一横截面内宜采用一条焊缝，最多不得超过两条。
若必须使用两条焊缝时纵缝的间距应大于300mm。
⑵.为了减少环缝的数量，管节制作长度不宜过短，一般不小于3m。
⑶.钢管桩的分段长度应根据运输条件、起吊能力、设计要求综合决定。
⑷.焊接钢管必须采用对接焊接焊缝，并达到与母材等强的要求。
⑸.卷管方向应与钢板压延方向一致。
⑹.卷制钢管前应根据要求将板端开好坡口，卷板过程中应注意管端平面与管轴线垂直。
⑺.管节外形尺寸的允许偏差如下表：
偏差部位
允许偏差
备注
外周长
±0.5‰周长，且不大于10mm
测量外周长
管端椭圆度
0.5‰d，且不大于5mm，（d为钢管直径）
指管端两互相垂直直径之差
管端平整度
2mm
管端平面倾斜
2mm
⑻.管节对口拼接时相邻管节的管径偏差如下表：
管径（mm）
相邻管节的管径偏差（mm）
测量方法
≤700
≤2
用两管节外周长之差来表示
≧700
≧3
同上
⑼.管节对口拼接时相邻管节对口的板边高差要求不大于2mm。
3、桩的储存、搬运和装卸
⑴.桩在吊运时应严格按照设计吊点起吊，其吊点偏差不大于5cm。
⑵.桩在搬运时，其支承点应与吊点位置相一致。
⑶.钢管在堆放时，钢管不能重叠堆放。
4、施工要求
⑴．沉桩
1）应采取可靠措施以确保管桩的垂直度，如：
导向架
2）钢管桩的垂直度应控制在±1%之内。
3）钢管桩的平面位置偏差小于5cm。
4）钢管桩的入土深度不小于设计深度。
⑵．桩的连接
桩的每一接头必须严格按照图纸要求，确保接头质量，使能低抗在沉桩过程中各种荷载产生的应力和变形。
接头处的环缝采取等强的坡口焊接
⑶．质量检验
沉桩检查项目
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法
1
桩位（mm）
双排桩
80
用经纬仪检查20%
单排桩
50
2
桩尖高程（mm）
不高于图纸规定
查沉桩记录
贯入度（mm）
小于图纸规定
3
倾斜度（mm）
1%
查沉桩记录
（二）、上部结构
1.范围
本节内容包括贝雷主梁、分配梁、桥面板、栏杆、附属设施等。
2.材料
（1）主梁采用“321”型军用贝雷，材质为16Mn，外表应无变形、无损伤、无磕碰，漆面良好。
（2）分配梁、桥面板等为I45型钢及钢板组成，均为工厂采购材料，工地加工制作。
3.制作
（1）I45型钢按设计要求截断,断面应平滑，下料长度按照设计要求，其偏差不大于±1cm。
（2）桥面板为工厂制作标准化模块，其加工尺寸偏差不大于±1cm。
平整度满足设计要求。
（3）栏杆为标准件，其制作应符合设计要求。
（4）小型构件的外形轮廓清晰、线条直须，无翘曲现象。
4.储存、搬运和装卸
（1）分类堆放，严格控制支撑点及堆码高度。
（2）搬运和装卸时应注意吊点位置，同时应避免磕碰，防止变形
5.质量检验
桥面板安装的允许偏差
项目
允许偏差（mm）
1
安装高
±15
2
轴线偏位
±10
3
相邻两板表面高差
2
表面平整度
5
栏杆的允许偏差
项次
检查项目
规定值或允许偏差
检查方法
1
平面偏位（mm）
4
30m或每4节段拉线检查
2
断面尺寸（mm）
±5
每100m用尺测量3个断面
3
竖直度（mm）
4
每100m用垂线检查3处
4
护栏接缝两侧高差（mm）
5
用尺量，每100m每侧3处
贝雷梁、型钢梁安装的允许偏差
项目
允许偏差（mm）
1
安装高
±10
2
轴线偏位
±10
3
相邻两梁表面高差
2
4
平面偏位
±10
（三）、焊接
1．主控项目
⑴．焊工必须经考试合格并取得合格证书。
持证焊工必须在其考试合格项目及其认可范围内施焊。
检查数量：
全数检查。
检验方法：
检查焊工合格证及其认可范围、有效期。
⑵．焊缝感观应达到：
外形均匀、成型较好，焊道与焊道、焊道与基本金属间过渡较平滑，焊渣和飞溅物基本清除干净。
检查数量：
每批同类构件抽查10%，且不应小于3件；被抽查构件中，每种焊缝按数量各抽查5%，总抽查处不应少于5处。
检验方法：
观察检查。
（四）、成桥检测
1 成桥检测要求
本栈桥不属于特大跨径桥梁或结构复杂的桥梁，只进行成桥后动荷载试验。
根据设计要求：
本钢栈桥进最大荷载为50T履带吊，但根据实际工程情况，在钢栈桥运行最大荷载为30T砼车（满载），因此试验方法为：
静载试验和动载试验。
静载试验为：
用两辆满载30T砼车在同一跨上停放，在停放前测量桥面标高，测量点选择如附图所示。
动载试验为：
用一辆满载30T砼车在钢栈桥上以20km/h时速行驶，用全站仪
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