跨河桥梁拉森钢板桩导流围堰及栈桥施工方案有受力计算2.docx
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跨河桥梁拉森钢板桩导流围堰及栈桥施工方案有受力计算2
清河桥、台州河桥
河底护砌及导流围堰施工方案
目 录
附件：
施工平台（栈桥）承载力计算书
附图-01：
清河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图
附图-02：
清河桥河底护砌二期导流栈桥、围堰平面布置图
附图-03：
台州河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图
附图-04：
台州河桥河底护砌二期导流栈桥、围堰平面布置图
清河桥、台州河桥
河底护砌及导流围堰施工方案
一、工程概况
清河桥桥面宽度60m，基础采用钢筋砼灌注桩、承台，下部结构及上部采用钢结构。
台州河桥桥面宽度45m，基础采用钢筋砼灌注桩、承台，上部结构采用钢筋砼预制构件、装配式结构。
二、河道现状
清河、台州河为城市主要河流，河道内长年有水，2013年5月之前刚刚完成河道清淤整治工程，根据河道管理部门的要求，河道内施工禁止使用土围堰。
清河桥位置处，清河宽180m、河底高程15.5m，两侧采用混凝土重力式挡墙护岸，挡墙顶高程18.5m，清河设计常水位18.5m，两岸大堤顶高程23.0m。
台州河桥位置处，台州河宽50m、河底高程15.5m，两侧采用混凝土重力式挡墙护岸，挡墙顶高程19.0m，台州河水位变化量较大，设计常水位19.0m，两岸大堤顶高程22.2m。
三、河底护砌
为防止水流冲刷影响桥梁基础结构及河道安全，根据水务部门要求，在桥区河道范围进行浆砌石护砌，砌筑厚度50cm，采用M10水泥砂浆砌筑。
清河桥护砌范围为桥梁中线上游50m、下游100m，台州河桥护砌范围为桥梁中线上游40m、下游60m。
四、栈桥及围堰设计
根据工程特点和施工需要，清河桥及台州河桥河底护砌均选用拉森钢板桩围堰，拉森钢板桩宽度40cm，依地质资料及经验确定拉森钢板桩长12m。
清河桥拉森钢板桩入土深度8m，外留4m，围堰顶高程平均19.5m，高出清河设计常水位1.0m。
台州河桥拉森钢板桩入土深度7.5m，外留4.5m，围堰顶高程平均20.0m，高出台州河设计常水位1.0m。
围堰形式采用双层拉森钢板桩，间距1.2m，水面部分中间采用铺设防渗布，并用编织袋装土填芯防渗。
拉森钢板桩每隔3m设一道横向拉杆，防止填土袋后上口撑开，拉杆采用Ф25钢筋制作。
在与原河岸挡墙接触面设置2块L型钢板，插入拉森钢板桩内，采用1cm厚钢板，尺寸短边1m、长边2m，短边紧贴挡土墙，内侧同样铺设防渗布、编织袋装土填芯。
里层拉森钢板桩在栈桥外侧0.5m处布置。
根据拉森钢板桩施工需要，设置施工栈桥。
为方便机械进出作业，栈桥高度基本与入河处原挡墙顶高程同高。
栈桥在河道护砌范围外0.5m处布置，桥面宽度6m，栈桥桩基采用Φ600（厚12mm）钢管桩，单根长度12m，入土约8m。
横向布置为每排4根钢管桩，间距2m，纵向布置间距5.5m。
管桩顶面横桥向架设36b型双拼工字钢横梁，每排桩布置1条，在其上方沿纵桥向架设36b型单拼工字钢纵梁，单拼工字钢横向间距为1m。
单拼工字钢纵梁工字钢架设完毕后，在其上铺设20mm厚钢板。
栈桥承载力计算书附后。
五、清河桥河底护砌栈桥及围堰布置
共分两期进行导流施工。
一期导流：
在河道两侧设置栈桥、围堰，中间导流，东侧围堰宽约76m，西侧围堰宽约69m，中间导流宽约35m。
清河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图附后（附图-01）。
二期导流：
将下游栈桥、围堰拆除，上游仅拆除围堰栈桥保留，中间顺河向栈桥、围堰保留并作为二期导流围堰使用；利用上游一期栈桥作为进场通道，进行中间横向栈桥、围堰施工。
清河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图附后（附图-02）。
围堰完成后采用水泵将堰内存水抽入河道内，在围堰内侧开挖一条底宽1m、上口宽2m、深1m排水沟，设置集水坑，采用水泵抽除渗水。
主要工程量：
浆砌石护底：
180*150*0.5=13500m3
拉森钢板桩围堰：
165*2+76*2+69*2+35*2=690m
钢管桩栈桥：
（165*2+63*2+70*2+35*2）*6=3996m2
围堰内抽水：
（68*165+76*165+35*165）*3=88605m3
排水沟：
165*2+63*2+70*2+29*2+159*2=972m
六、台州河桥河底护砌栈桥、围堰布置
共分两期进行导流施工。
一期导流：
以河道中心线为界，在河道一侧设置栈桥、围堰，另一侧导流，围堰、导流宽度各25m。
台州河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图附后（附图-03）。
二期导流：
将一期上下游端头处栈桥、围堰拆除，河中顺河向栈桥、围堰保留，在另一侧搭设栈桥、围堰与顺河向保留的栈桥、围堰连接。
台州河桥河底护砌一期导流栈桥、围堰平面布置图附后（附图-04）。
围堰完成后采用水泵将堰内存水抽入河道内，在围堰内侧开挖一条底宽1m、上口宽2m、深1m排水沟，设置集水坑，采用水泵抽除渗水。
主要工程量：
浆砌石护底：
50*100*0.5=2500m3
拉森钢板桩围堰：
115+25*2+25*2=215m
钢管桩栈桥：
（115+19*2+25*2）*6=1118m2
围堰内抽水：
（25*115+25*115）*3=17250m3
排水沟：
109+22*2+109+22*2=306m
七、与桥梁结构施工配合
清河桥在进行桩基、承台施工前，完成一期栈桥、围堰、抽水施工，在桩基、承台施工同时，完成河底护砌，全部完成后进行二期导流施工。
二期河底护砌、栈桥围堰的拆除在桥梁上部钢结构施工前全部完成。
台州河桥两侧装配钢筋砼结构梁与河底护砌、导流围堰一同施工，在中间钢筋砼结构梁安装前，完成河底护砌、栈桥围堰拆除。
八、栈桥、围堰施工方法
1、打桩栈桥施工方法
打桩示意图
钢栈桥施工采用逐孔振打钢管桩逐孔架设上部结构的施工方法施工。
栈桥上部结构采用50t履带进行架设。
（1）钢管桩施工
①钢管桩的加工与制造
栈桥钢管桩在厂家加工，每节长度为12m。
②钢管桩的运输
钢管桩构件运输最大长度12m，利用挂车运至施工现场。
每次运载钢管桩时根数要合适，并且用钢丝绳对钢管桩进行临时固定。
③振打钢管桩施工方法
振打钢管桩采用悬打法施工，用50t履带吊车配合振桩锤施打钢管桩。
悬打法采用履带吊停放在已施工完成的栈桥桥面，吊装悬臂导向支架，利用悬臂导向支架精确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，开动振桩锤振动，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。
桩顶铺设好型钢梁及桥面板后，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。
④振桩施工要点及注意事项
a.振桩开始时，吊装振桩锤和夹具与桩顶连接牢固,先利用桩的自重下沉，然后，开动振动锤使桩下沉。
b.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。
c.振动锤与液压夹具必须可靠连接，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，打帽易振坏，在振动锤振动过程中，如发现桩顶有局部变形或损坏，要及时恢复。
d.悬臂导向支架应固定，以便打桩时稳定桩身；但桩在导向支架上不应钳制过死，更不允许施打时，导向支架发生位移或转动，使桩身产生超过许可的拉力或扭矩。
e.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，及时牵引校正，每振1～2min要暂停一下，并校正钢管桩一次。
（2）栈桥上部结构安装
栈桥上部结构的安装采用50吨履带吊进行架设。
I36b双支横梁吊装到位后先与钢管桩焊接牢固，再吊装单支I36b纵梁并与I36b双支横梁焊接牢固，I36b纵梁与上部20mm厚钢板接触点焊接成整体。
（3）栈桥施工注意事项
①钢管桩施工中的注意事项
栈桥施工前先进行技术和安全交底,让每个操作人员明白栈桥设计意图和注意事项。
所有钢结构的焊接、型钢的焊接以及各个连接件的焊接都必须严格按要求施工。
（4）栈桥拆除
在拉森钢板桩围堰拆除完成后，进行栈桥拆除，本着先上后下，先河内后河边的原则拆除，采用人工配合吊车倒退式拆除。
钢管柱采用履带吊配合振动锤拔桩。
2、拉森钢板桩围堰施工方法
（1）打桩设备
采用打拔机或振冲锤进行施工。
（2）钢板桩围堰施工方法
①单桩逐根打入法施打钢板桩
先由测量人员定出钢板桩围堰的轴线，由一侧向另一侧施打。
准备桩帽及送桩：
打桩机吊起钢板桩，人工扶正就位。
单桩逐根连续施打，注意桩顶高程不宜相差太大。
②拔桩
在河底护砌全部施工完成后，进行钢板桩拔除，先拔内侧钢板桩，清除土袋，有浆砌石的完成浆砌石砌筑，再拔除外侧钢板桩。
先用打拔桩机夹住钢板桩头部振动1min～2min，使钢板桩周围的土松动，产生“液化”，减少土对桩的摩阻力，然后慢慢的往上振拔。
拔桩时注意桩机的负荷情况，发现上拔困难或拔不上来时，应停止拔桩，先振动1min～2min后再往下锤0.5m～1.0m再往上振拔，如此反复可将桩拔出来。
③拔桩时应注意事项
拔桩起点和顺序：
对封闭式钢板桩围堰，拔桩起点应离开角桩5根以上。
可根据沉桩时的情况确定拔桩起点，必要时也可用跳拔的方法。
拔桩的顺序最好与打桩时相反。
（3）钢板桩的施工中遇到的问题及处理
由于河床地质结构复杂，钢板桩打拔施工中常遇到一些难题，常采用如下几点办法解决：
打桩过程中有时遇上大的块石或其它不明障碍物，导致钢板桩打入深度不够，采用转角桩或弧形桩绕过障碍物。
钢板桩杂填土地段挤进过程中受到石块等侧向挤压作用力大小不同容易发生偏斜，采取以下措施进行纠偏：
在发生偏斜位置将钢板桩往上拔l.0m～2.0m，再往下锤进，如此上下往复振拔数次，可使大的块石被振碎或使其发生位移，让钢板桩的位置得到纠正，减少钢板桩的倾斜度。
钢板桩沿轴线倾斜度较大时，采用异形桩来纠正，异形桩一般为上宽下窄和宽度大于或小于标准宽度的板桩，异形桩可根据据实际倾斜度进行焊接加工；倾斜度较小时也可以用卷扬机或葫芦和钢索将桩反向拉住再锤击。
在基础较软处，有时发生施工当时将邻桩带入现象，采用的措施是把相邻的数根桩焊接在一起，并且在施打当桩的连接锁口上涂以黄油等润滑济减少阻力。
（4）钢板桩质量要求
钢板桩施打前必须进行选材，对有变形的进行矫正。
a、桩的垂直度控制在1%以内；
b、桩底高程误差控制在10cm；
c、沉桩要连续，不允许出现不连锁现象；
d、桩的平面位移控制在15cm以内。
九、安全、环保施工措施
1、为切实保证施工人员安全，树立“安全第一，预防为主”的思想，根据国家建设部颁发的安全检查评分标准制订具体措施。
2、建立安全保证体系，除企业已有的机构外，工地设立安全管理机构，工程项目设立安全小组、班组设安全员，形成一个健全的安全保证体系，工地的安全管理机构负责工地日常的安全工作，定期组织安全检查，对不符合要求的要及时发出整改通知，指导工程项目部和班组安全员的工作，对违章作业者进行批评教育和处罚。
3、优化安全技术组织措施，包括以改善施工劳动条件，防止伤亡事故和职业病为目的的一切技术措施，如积极改进施工工艺和操作方法，改善劳动条件，减轻劳动强度，消除危险因素，机械设备应设有安全装置。
4、机械操作人员必须持证上岗，各种作业人员应配带相应的安全防护用具及劳保用品，严禁操作人员违章作业，管理人员违章指挥。
5、施工中所有机械、电器设备必须达到国家安全防护标准，自制设备、设施应通过安全检验，一切设备应经过工前性能检验合格后方可使用，并由专人负责，严格执行交接班制度，并按规定定期检查保养。
6、严格执行各项安全操作规程，施工前要进行安全交底，每月定期进行安全教育，加强工人的安全意识教育。
7、现场施工用高低压设备及线路，严禁电线随地走，所有电掣应有门、有锁，有危险标志。
严格执行《施工现场临时用电安全技术规范》的规定，现场采用“三相五线”制供电，执行“一机一闸一漏电保护开关”制度。
所有电器设备及金属构架均应按规定设置可靠的接零及接地保护，施工现场所有用电设备，必须按规定设置漏电保护装置，要定期检查，发现问题及时处理。
8、加强安全教育和监督，坚持经常性的安全交底制度，提高施工人员的安全生产意识，及时消除事故隐患。
9、所有施工人员均应掌握安全用电基本知识和设备性能，用电人员各自保护好自用设备的负荷、地线和开关箱，发现问题及时找电工解决，严禁非专业电气操作人员乱动电器设备。
10、配电系统分级配电，本电箱、开关箱外观必须完整、牢固，防雨防尘。
11、多机作业用电必须分闸，严禁一闸多机和一闸多用，施工现场电缆、电线必须按规定架设，严禁拖地和乱拉乱搭。
12、各种机械要有专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查。
13、使用机械时，操作员要密切注意机上的仪器、仪表、指针是否超出安全范围，机体是否有异常振动及发出异响，出现问题应进行停电关机处理，不得擅离职守，隐瞒不报。
14、设备基础必须平稳、牢固，基本的锚固、支撑措施必须齐全，不得使用临时支撑，高大机械在多风季节前设缆风绳。
15、工长、安全员要坚持每天对现场进行安全施工的检查，发现问题要及时整改。
16、现场材料进场道路保持畅通无阻，排水畅通，无积水，场地整洁、材料堆放整齐，无施工垃圾。
17、施工期间定时对道路进行清扫并淋水降尘，控制粉尘污染。
18、与河道管理部门保持联系，掌握河道内水位变化，以采取应对措施。
施工平台（栈桥）承载力计算书（12根桩基）
一、单桩承载力验算
1、计算公式
Qu＝λsUΣqsuili
qsui、－桩周第i层土的极限侧阻；
li-桩周第i层土的厚度；
λs-侧阻挤土效应系数；
2、基本参数
参照设计图纸及《建筑施工手册第四版》可知：
qsu2=30kPa（粉砂）
l2=8m，λs=0.8
3、单桩承载力
Qu＝λsUΣqsuili
=0.8×3.14×0.6×30×8=361.73KN
考虑0.5的安全系数，单桩承载力为241.2KN
二、纵向钢梁受力计算
本施工平台分配梁上铺设单拼36#b工字钢，其计算跨径为5.5m。
取最不利情况做受力计算（7棵工字钢中5棵受力，最边两棵工字钢不受力），所以单跨单棵工字钢受力为：
70吨（整个施工平台）/2（两跨）/5（5棵工字钢受力）=7吨=70KN
（1）抗弯强度计算
1）跨中最大弯矩计算
Mx=ql2/8
l-计算跨径，l=5.5m
q-均布荷载，q=70/5.5=12.73KN/m
Mx=（12.73×5.5×5.5）/8=48.14KN·m
2）强度计算
Mx/Wnx≤f-----------------------------由《钢结构设计规范》中查得
Mx-最大计算弯矩，Mx=48.14KNm
f-钢材抗弯强度设计值，f=215N/mm2
Wnx－工字钢的截面抵抗矩，取920.8mm3
则：
Mx/nWnx=（48.14×1000）/920.8=52.28N/mm2（2）抗剪承载力计算
1）最大剪力
Vmax=0.5×q×l=0.5×48.14×5.5=132.39KN
l-计算跨径，l=5.5m
2）抗剪计算
Τmax=VS/Itw≤fv
V-计算截面沿腹板平面作用的剪力，V=132.39KN
fv-钢材抗剪强度设计值，fv=125N/mm2
S－36b工字钢面积矩541.2cm4
I-36b工字钢的截面惯性矩16574cm3
I/S=16574cm4/541.2cm3=31cm
tw-腹板厚度，取12mm
Τmax=VS/Itw=（132.39×1000）/（31×10×12）=35.59/mm2（3）型钢变形计算
5ql4/n384EI≤[f]--------------由《建筑施工脚手架实用手册》中查得
q-荷载，q=48.14KN/m
l-工字钢的跨径，l=5.5m。
E-钢材的弹性模量,E=2.0×105Mpa
I-截面惯性矩，由《建筑施工脚手架实用手册》中查得，其值为16574cm4
[f]-允许挠度，其值为L/400
5ql4/n384EI=[5×48.14×（5.5×100）4]/384×2.0×105×16574×104）
=1.73mm≤[f]=L/400=13.75mm
三、横向分配梁承载力验算
施工平台钢管柱上铺设双拼36b工字钢作为分配梁，其计算跨径为2m：
单跨横向分配梁上受力为70/2/3=11.7吨=117KN
（1）抗弯强度计算
1）跨中最大弯矩计算
Mx=ql2/8
l-计算跨径，l=2m
q-均布荷载，q=117KN
n-参与受力的型钢根数n=2
Mx=（117×2×3）/8=87.75KN·m
2）强度计算
Mx/Wnx≤f-----------------------------由《钢结构设计规范》中查得
Mx-最大计算弯矩，Mx=87.75KNm
f-钢材抗弯强度设计值，f=215N/mm2
Wnx－型钢的截面抵抗矩，取920.8mm3
则：
Mx/nWnx=（87.75×1000）/（2*920.8）=47.65N/mm2（2）抗剪承载力计算
1）最大剪力
Vmax=0.5×q×l=0.5×117×2=117KN
l-计算跨径，l=2m
q-均布荷载，q=117KN/m
2）抗剪计算
Τmax=VS/nItw≤fv
V-计算截面沿腹板平面作用的剪力，V=117KN
fv-钢材抗剪强度设计值，fv=125N/mm2
S－型钢面积矩
I-型钢的截面惯性矩
I/S=31cm
tw-腹板厚度，取13mm
Τmax=VS/nItw=（117×1000）/（2×31×10×13）=14.52N/mm2（3）型钢变形计算
5ql4/n384EI≤[f]--------------由《建筑施工脚手架实用手册》中查得
q-均布荷载，q=117KN/m
L-型钢的跨径，l=2m。
E-钢材的弹性模量,E=2.0×105Mpa
I-截面惯性矩，由《建筑施工脚手架实用手册》中查得，其值为16530cm4
[f]-允许挠度，其值为L/400
5ql4/n384EI=[5×117×（2×100）4]/（2×384×2.0×105×16574×104）
=0.037mm≤[f]=L/400=0.5mm
所以，本施工平台的桩基、纵向、横向分配梁的验算，均满足承载力要求。
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