中铁十九局钢栈桥钢钢平台护筒吊箱套箱专项施工方案要点.docx

1、中铁十九局钢栈桥钢钢平台护筒吊箱套箱专项施工方案要点1 湄洲湾港口铁路支线罗屿特大桥 钢栈桥、桩基平台、钢护筒、钢板桩、钢套箱、钢吊箱施工专项方案编制： 审核： 批准： 中铁十九局集团有限公司湄洲湾港口铁路支线项目部2012年05月09日一、自然特性与工程概况二、钢栈桥施工方案 1、设计标准及参考资料 2、钢栈桥结构特点 3、钢栈桥施工文字说明 4、钢栈桥受力计算书 5、钢栈桥施工工艺流程及主要方法3、桩基施工平台施工文字说明和计算书4、钢护筒制安方案5、钢板桩围堰施工文字说明6、钢吊箱围堰施工文字说明7、钢套箱围堰施工文字说明8、施工质量保证措施九、施工安全保证措施十、水上施工应急预案十一、

2、附件：各施工方案图纸一、自然特性与工程概况1、自然特性1）地质：桥址位于罗屿海峡，水深520m，桥位处从河床往下分别为：流塑淤泥平均厚度在3m左右、淤泥质土、粉质粘土、全风化混合岩、强风化混合岩、弱风化混合岩。2）水文：属规则半日潮类型，两次高潮的高度基本一致，但低潮位有日不等现象，两次低潮的高度略有差异。潮汐周期约为12小时25分，涨潮时间相对较短，落潮时间相对较长，两者相差1小时10分钟左右。3）水文地质：对钢结构具中等腐蚀性。4）气象：工程区域一年四季均有灾害性天气发生，主要灾害性天气有台风、浓雾和高温、暴雨等。对大桥施工影响的主要是台风和大雾。 2、工程概况湄洲湾港口铁路支线罗屿特大桥

3、桥址位于罗屿海峡，水深520m，线位横跨桥位处海面宽约740m。罗屿特大桥大桥上部结构为预应力砼梁、下部结构为钻孔灌注桩基础。桩基及下部构造施工受海水影响：海水实测常水位+ 2.86m、最高潮水水位+3.92m、浪高0.6m，大桥施工受海水影响地段（DK3+449DK4+179）全长约740m。为保证罗屿特大桥纵向道路通行和水中桩基施工需要、考虑在海中架设一座经济实用又安全的钢栈桥和多座桩基施工平台。根据现场勘查并结合荷载使用要求，拟架设的钢栈桥规模为：钢栈桥桥长约740m（在桥梁中部每隔250米设置一道伸缩断缝、宽度为5cm）、桥宽6.0m、桥面高程拟定为+6.6m;桥位布置形式为：钢栈桥布

4、置在新建桥梁上游。钻孔平台及墩身操作平台沿栈桥的右侧修筑：钻孔平台长12.0m、宽12.0m；支栈桥操作平台长12m、宽6m。根据下部结构承台施工需要1#7#墩拟采用钢板桩或者钢套箱围堰施工（钢板桩围堰平面尺寸为8.08.015m、钢套箱围堰尺寸为8.0m8.0m9m）；8#22#墩拟采用钢吊箱围堰施工、尺寸为10.0m10.0m12m。2、钢栈桥施工方案 1、主要设计标准、参考资料和验收标准 11、主要设计标准 、计算行车速度：5km/h、设计荷载：单跨载重500KN重车（备注：桥梁施工过程最重车辆为10m3砼罐车、其自重和砼重为350KN，经过施工控制相邻跨单跨12米最多通行一部罐车）、桥

5、跨布置：n12m连续贝雷梁桥、桥面布置：净宽6.0m、桥面高程：+6.6m、500KN要技术指标:前轴压力100KN、后轴压力2200KN 轴距4+1.4m、排距2.3m、后轮着地宽度0.6m 12、主要参考资料 、交通部公路桥涵施工技术规范JTJ0412000、人民交通出版社路桥施工计算手册、交通部交通战备办公室装配式公路钢桥使用手册、公路施工手册、公路桥涵钢结构木结构设计规范、罗屿特大桥设计说明、总体平面布置图 13、主要验收标准 钢栈桥和钢平台架设完毕后以施工过程实际经受的最大荷载来进行通行验收，即以一辆10m3容积的砼罐车（总重量约350KN）来回通行来检验栈桥和平台的稳定性和安全性，

6、同时布置观测点观测钢栈桥和桩基平台沉降和位移变形。 2、钢栈桥结构形式如下、基础结构为：钢管桩基础、下部结构为：工字钢横梁、上部结构为：贝雷片纵梁、桥面结构为：装配式公路钢桥专用桥面板、防护结构为：钢管护栏 3、钢栈桥施工设计文字说明31、基础及下部结构设计 钢栈桥钢管桩基础布置形式： 根据罗屿大桥桥位所处实际地质和水深情况，钢栈桥桥墩基础采用两种形式布置：、水深在510m以内的栈桥桥墩采用426mm、壁厚7 mm的钢管桩基础（横向布置3根、间距为3米、横向联接件采用10槽钢）、桩顶布置两根32cm工字钢横梁；每隔3孔设置一排制动墩、采用双排6根钢管桩、排距为3米；（原则上设置在钢平台范围内）

7、、水深在1020m范围的栈桥桥墩采用800mm、壁厚8mm的钢管桩基础（横向布置2根、间距为5.5米、横向联接件采用14槽钢）、桩顶布置两根45cm的工字钢横梁；每隔3孔设置一排制动墩、采用双排4根600mm的钢管、排距为3米；、基础覆盖层遇到飘石层或基础极难施工打入的（入土深度小于6倍桩径的）采用426mm、壁厚7 mm的钢管、双墩布置4根管桩排架基础。管桩与管桩之间用14cm槽钢水平向和剪刀方向牢固焊接。32、上部结构设计桥梁纵梁各跨跨径均设计为12m、实际施工过程因为地质或施工条件限制跨径会有所不同但均不应超过12m。根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层三排6片贝雷片（规格为

8、150cm300cm）、横向横向布置形式为：90cm+120cm+90cm+120cm+90cm 90；贝雷片纵向间用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。33、桥面结构设计 桥面采用交通部交通战备公路用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车80级），单块规格为6.0m1.26m，桥面板结构组成为：5.5mm厚印花钢板、12.6cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用螺栓联结。34、防护结构设计 桥面采用钢管（直径3.0cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2

9、米，栏杆纵向5.0米1根立柱、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。4、钢栈桥各部位受力验算根据路桥施工计算手册表8-9规定：在计算临时结构时，钢材容许应力可取1.30的增大系数。41、贝雷片纵梁验算（按12米跨6片贝雷片验算）、荷载计算钢桥承受荷载为500KN重车（后轴压力2200KN轴距4+1.4m、）由于车速控制在5Km以内、故考虑安全和冲击系数为15%、P=575KN。单跨12米贝雷片纵梁自重为:462.75=66KN单跨12米桥面板自重为:1.11126.0=80KN(每平方约111kg)、受力模式分析 单跨12m按两等跨连续梁计算内力和变形 纵梁受力由两部分叠加：一部分为壹

10、辆500KN重车双排后轮位于跨中时的集中力计算（此时双排后轮按单排集中力P最大取值575KN进行不利验算）另一部分为单跨栈桥自重产生的均布荷载（按长度方向）q146/1212.2KN/m、纵梁内力及变形计算弯矩验算： (查路桥施工手册静力计算公式P763页):M1max0.203PL0.203575121400KN.mM2max0.096ql20.09612.2122169KN.mQ1max(0.594+0.094)P0.688575395KNQ2max（0.563+0.063）ql0.62612.21291KNMmax=1400+169=1569KN.mQmax=395+91=486KN允许

11、弯矩Mo6片0.85（不均衡系数）788.2KN.m4019KN.m允许剪力N6片0.85（不均衡系数）245KN1249KN（贝雷片单片允许弯矩及剪力见公路施工手册之桥涵下册P1088）强度验算：贝雷片截面模量Wo39106片23460cm3Mmax/Wo（1569106）/(23460103)67Mpa1.3=1.3210=273Mpa（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）挠度验算贝雷片几何系数E2.05105Mpa、Io283000cm4、Wo3910cm3（取值见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P3和公路施工手册之桥涵下册P923）集中力影响的挠度计算：fmax1=1.497

12、（Pl3）/(100EI)=(575KN12米3)/（1002.05105 Mpa283000 cm46）=4.3mm 均布荷载影响的挠度计算：fmax2=0.912（ql4）/(100EI)=(0.91212.2KN/m12米4)/（1002.05105 Mpa283000 cm46）=1mm 纵梁允许挠度f= L/400=12000/400=30mm经荷载受力验算: Mmax Mo、QQ、fmax f，故12米跨钢栈桥纵梁主梁采用单层6片贝雷片架设满足使用要求。 421、横梁计算（双拼32cm工字钢横梁）1、 荷载计算 当载重500KN重车后轮位于墩位时横梁承受最大应力，应力由重车本身和桥

13、面自重叠加： P=575+146=721KN2、 受力模式分析：钢管桩立柱单排3根横向间距为3.0米，故横梁按二等跨连续梁验算内力和变形、计算跨径L=3.0米，横梁按均匀的承担6片贝雷片传递来的荷载。集中力受力计算简化为具有相同支座荷载的均布荷载计算。q=721/6=120KN/m3、 横梁内力及变形验算：横梁采用双拼32工字钢其力学特性如下： （ Ix=11080cm4、Wx=692.5cm3、Sx=400.5cm3、t15.0mm）承受弯矩和剪力计算：（公式见路桥施工计算手册P762页）跨内最大弯矩：Mmax0.125ql20.1251299145KN.m跨内最大剪力： Q=(0.625+

14、0.625)q1=468KN横梁强度验算：Mmax/Wo145106/（692.52103）105Mpa1.3188Mpa剪应力验算：Q Sx/（Ixt） 4681000400.510002/（1108021000015.02） 56Mpa1.3=110Mpa挠度验算f=0.521ql4/(100EI)=2.2mmf3000/400=7.5mm经荷载受力验算: 、QQ、fmax f，故桩顶横梁采用双拼32cm工字钢满足使用要求（此时基础采用3根426mm钢管桩）。422、横梁计算（双拼45cm工字钢横梁）、荷载计算 当载重500KN重车后轮位于墩位时横梁承受最大应力，应力由重车本身和桥面自重叠

15、加： P=575+146=721KN2 、受力模式分析：钢管桩立柱单排两根横向间距为5.5米，故横梁按简支梁验算内力和变形、计算跨径L=5.5米，横梁按均匀的承担6片贝雷片传递来的荷载。集中力受力计算简化为具有相同支座荷载的均布荷载计算。q=721/5.5=131KN/m3 、横梁内力及变形验算：横梁采用双拼45工字钢其力学特性如下： （ Ix=33759cm4、Wx=1500.4cm3、Sx=887.1cm3、t18.0mm）承受弯矩和剪力计算：（公式见路桥施工计算手册P741页）跨内最大弯矩：Mmax0.125ql20.12513130.25496KN.m跨内最大剪力： Q=0.5q1=3

16、61KN横梁强度验算：Mmax/Wo496106/（1500.42103）165Mpa1.3188Mpa剪应力验算：Q Sx/（Ixt） 3611000887.110002/（3375921000018.02） 52Mpa1.3=110Mpa挠度验算f=5ql4/(384EI)=11mmf5500/400=13.7mm经荷载受力验算: 、QQ、fmax f，故桩顶横梁采用双拼45cm工字钢满足使用要求（此时基础采用两根600mm钢管桩）431、钢管立柱受力验算（水深510米以内426mm、壁厚7 mm的钢管桩基础） 、荷载计算及受力模式分析:载重500KN的车辆位于墩位处时钢管承担最大作用力、

17、作用力由工字钢横梁传递而来的最大剪力。 因此单根钢管最大受力:P=Q=468KN 、426mm、壁厚7mm钢管受力验算（最大水深10米、入土8米）钢管桩承载力计算（钢管桩设置桩尖为闭口桩按摩擦力和基底承载力叠加验算） 钢管穿过打入粉质粘土取约6米、全风化层约2米计算，根据地质钻孔资料粉质粘土层极限摩阻力50Kpa、全风化层极限摩阻力80Kpa、基底承载力300 Kpa根据钢管桩设计和施工手册：钢管直径小于800mm，可按闭口桩同时考虑计算基底承载力临时结构单根钢管桩承载力计算为N=Uailii+A=0.4263.14506+0.4263.14802+0.210.213.14300=656KN钢

18、管桩稳定性cr计算钢管桩杆件按两端绞结受力模式验算钢管桩截面惯性半径 i(D2+d2 )/4(42.62+41.22 )/414.8cm截面面积:A=0.785(42.642.6-41.241.2)=92.1cm2 柔度l/i10102/14.867查表知纵向弯曲系数1=0.720应力N468KN/92.1cm250MPa0.720100Mpa经过验算：在水深510m、入土8米采用单排3根426mm、壁厚7mm钢管满足使用要求。432、钢管立柱受力验算水深1020米范围600mm、壁厚8 mm的钢管桩基础 、荷载计算及受力模式分析:载重500KN的车辆位于墩位处时钢管承担最大作用力、作用力由工

19、字钢横梁传递而来的最大剪力。 因此单根钢管最大受力:P=Q=362KN 、钢管受力验算（最大水深20米、入土8米）钢管桩承载力计算钢管穿过打入粉质粘土取约6米、全风化层约2米计算，根据地质钻孔资料粉质粘土层极限摩阻力50Kpa、全风化层极限摩阻力80Kpa、基底承载力300 Kpa根据钢管桩设计和施工手册：钢管直径小于800mm，可按闭口桩同时考虑计算基底承载力临时结构单根钢管桩承载力计算为N=Uailii +A=0.63.14650+0.63.14280+0.30.33.14300=950KN钢管桩稳定性cr计算钢管桩杆件按两端绞结受力模式验算钢管桩截面惯性半径 i(D2+d2 )/4(60

20、2+58.42 )/420.93cm截面面积:A=0.785(6060-58.458.4)=148.7cm2 柔度l/i20102/20.9395查表知纵向弯曲系数1=0.550应力N361KN/148.7cm225MPa0.55077Mpa经过验算：在水深1020m范围、入土8米采用单排两根800mm、双排4根钢管满足使用要求。（备注说明：在基础钢管桩实际施工过程由于各个地段地质情况复杂会有个别极难打入情况时，管桩终孔高程应以DZ60振动锤持续激振2分钟激振两次以上进尺小于20mm时终孔；如果入土深度小于管桩6倍直径时采用设置双排加强墩基础。） 5、整体支架在水流压力作用下的侧向稳定性 计算

21、模式：取单跨12米长6米宽钢栈桥作为一段模块计算。 结构模式：水深16米、两根800mm钢管柱基础、双45工钢横梁 施工验算：单跨模块在水流压力作用下侧向推力产生的倾覆力矩和单跨模块在自重作用下产生的抗倾覆力矩。钢栈桥桥面高程+6.6m(在最高水位之上)，流速取1.5m/s，验算取钢管桩和河床的接触点为研究对象。（见路桥施工计算手册175页）倾覆力矩：M1倾覆-水流作用在钢管桩上产生的抗倾覆力矩：M1/-贝雷片、工字钢桥面系重量产生的M2/-钢管桩重量产生的M3/-钢管桩抗拔力即承载力产生的流水压力P0.8Arv2/（2g）（g9.81m/s2，r10KN/m2）（见路桥施工计算手册 P175

22、）M10.841101.52/( 29.81)8 300KN.mM1/（24片2.75+79）3435KN.mM2/0.83.14160.00878.5375KN.mM3/36131083KN.mM倾=300 KN.mM抗435+1083+751593KN.mM倾1.3（安全系数）900 M抗，故钢栈桥整体在水流作用稳定、满足使用要求。6、 钢栈桥施工工艺流程及主要方法 61钢栈桥施工工艺流程及技术要求： 钢管桩加工制作吊车就位振动锤与钢管桩连接测量定位振动下沉钢管桩钢管桩间联接系焊接桩顶钢板及横梁安装吊车纵向安装贝雷梁装配式钢桥面板安装栏杆安装打钢管桩技术要求：严格按设计书要求的位置和标高打

23、桩。钢管桩中轴线斜率1L，不大于20mm。钢管桩入土深度必须大于8m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ60桩锤激振2分钟进尺小于20mm为准。 62主要施工方法 、钢管桩施工： 钢管有三种规格：一种是外径426mm、壁厚7mm；一种是外径600mm、壁厚8mm；一种是外径800mm、壁厚8mm；均为Q235材质。钢管桩对接时加竖向拼接板，钢管桩焊接成型后外型尺寸（外周长、椭圆度、纵轴线偏差应满足质量要求）。钢管桩在起吊、运输和存放过程中，应尽量避免由于碰撞等原因造成的管身变形和损伤。施工时用履带吊车吊DZ60振动锤夹紧钢管桩进行施工，施工过程应保证钢管垂直度，当钢管桩

24、入土达到2m左右时方可连续沉桩，下沉过程中应及时检查钢管倾斜度，发现倾斜应及时采取措施调整。 、桩间联接系及桩顶横梁安装 桩间联接系的安装时为了增加横向钢管桩之间的刚性，使之受力均匀。每排钢管桩插打完成经检查合格后，应及时焊好桩间联接。 桩顶联接与钢管桩之间用扩大钢板联接，然后在钢板焊接工字钢横梁。、贝雷纵梁及桥面安装 在桩顶横梁上测量出每组贝雷梁的准确位置后，用吊车安装贝雷梁就位，纵梁安装到位后横向、纵向均焊接定位挡块及压板，将其固定在横梁上。 纵梁安装完成后在上面安装整体装配式钢桥面板及栏杆。 63主要施工设备及人员配置 栈桥施工计划投入施工作业人员20人。拟投入以下施工设备：履带吊车1部

25、、汽车吊车2部、装载机1部、DZ60振动锤1台、电焊及气割设备8套。 64钢栈桥的拆除 待施工完罗屿大桥下部结构后，因海事管理和材料回收要求，钢栈桥所有材料必须拆除，拆除过程履带吊车逐跨后退拆除钢栈桥各个部位构件（钢管桩、横梁、纵梁和桥面系）。钢管桩的拆除采用振动锤先振松钢管桩后靠吊车提拔力一起拆除每根钢管桩。3、桩基施工平台施工文字说明和施工验算1、 桩基平台结构文字说明罗屿特大桥下部结构为钻孔灌注桩基础、为满足桩基及后续承台、盖梁施工需要、钻孔平台长度为12.5m、宽度为12.5m，操作和行走平台长12m、宽6m。 钻孔平台的结构形式均为：钢管桩基础、工字钢横梁、工字钢分布梁、槽钢面板。桩

26、基施工平台采用426的钢管（长度方向布置4根间距为4.0m一跨、宽度方向布置4根间距为4.0m一跨）、工字钢横梁为2I32型、工字钢分布梁为I22型（间距40cm）、面板槽钢。2、桩基平台施工验算：21 、平台22工字钢分配梁验算其力学特性如下：（Ix=3583cm4、Wx=325.8cm3、Sx=189.8cm3、 t12.3mm）荷载计算：按一辆载重10m3的砼罐车重量为350KN（考虑安全和冲击系数15%后重量修正为402KN）后轴位于工字钢分配梁跨中进行最不利验算（此时重车后轮平行于工字钢长度方向），根据轮胎着地宽度此时后轴重量至少由三根工字钢同时承担 受力模式分析：后轴两排轮子重量估

27、算为201KN、后轴前后两轮各承担100.5KN，按单跨跨径4.0米、承担两个集中力N=100.5KN进行不利验算 承受弯矩： Mmax0.278PL0.278100.54.0=112KN.m 承受剪力： Qmax（1.167+0.167）P1.334100.5134KN横梁强度验算Mmax/Wo112106/（325.83103）114Mpa188Mpa剪应力Q Sx/（Ixt） 1341000569.41000/（107521000036.9） 20Mpa=110 Mpa挠度验算f=2.508Pl3/(100EI)=5mm f4000/400=10mm 故桩基平台分配梁采用I22型钢间距为

28、40cm满足使用要求。 22、平台I32工字钢主梁施工验算 荷载计算：按一辆载重10m3（重量为350KN）的砼罐车（考虑15%安全和冲击系数后重量修正为402KN）后轴位于工字钢主梁跨中进行最不利验算，此时由两根主梁承担受力、承担受力为P=2201KN。 受力模式分析：计算跨径4.0m， 此时按重车后轮垂直于工字钢长度方向进行最不利验算。 Mmax0.278PL0.2782014.0=223KN.mQmax（1.167+0.167）P1.334201268KNI32力学特性：Ix=16574cm4,Wx=920.8cm3,Sx=541.2cm3,t15.8mm主梁横梁强度验算Mmax/Wo2

29、23106/（920.82103）121Mpa188Mpa剪应力Q Sx/（Ixt） 26810001082.41000/（331481000030） 29Mpa=110 Mpa挠度验算f=2.508Pl3/(100EI)=5mm f4000/400=10mm 故钢平台桩顶主梁横梁采用2根I32工字钢满足使用要求。 四、钢护筒制安方案 1、钢护筒制作 根据施工需要，采用=8mm厚钢板卷制护筒。护筒直径比设计孔桩直径大20cm，每节高1.8m，在护筒上口和下口分别加焊一层8mm厚30cm宽钢板带予以加强，避免下沉过程遇到硬物而变形。护筒在加工厂卷制，分节焊接成型（一般单个长度不宜超过10米），然后运输到平台上。（水深1020m采用12mm的钢板） 2、钢护筒下沉 钢护筒下沉前必须由技术人员在钢平台上精确放样，然后利用平台管桩安装导向定位架，下沉过程中用吊车配合振动锤一气呵成，不可中途停顿或长时间的间歇，以免护筒内外周围的土恢复，造成继续下沉困难，锤击直至护筒买入密实土层，避免施工过程护筒漏浆。 护筒下沉后平面位置偏差不得大于5cm，护筒倾斜度偏差不大于1%。五、钢板桩围堰施工文字