永定新河特大桥工程栈桥及水上施工平台施工方案.doc
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1、 栈 桥 及 水 上 施 工 平 台 施 工 方 案第一章 工程概况一、工程概况某某新河特大桥为某某新区西外环高速公路自北向南上跨河流、堤岸和水库形式。特大桥施工桩号为K3+099.201K4+495.701,桥梁全长1396.5米,桥梁总面积为47481平方米。设计线路在K3+820处与某某新河相交,交角约为80度。在K4+085处与某某新河南堤南侧防洪水渠相交,南堤水渠延伸至黄港一库,主要为防止某某新河汛期来临时河水漫过南堤,对南岸造成灾害,发挥截水汇水的作用。经实地调查测量,确定线路18#24#墩位于某某新河河道内,需搭设跨某某新河施工栈桥、跨南堤南侧水渠施工栈桥及河道内相应墩位上的水上
2、作业平台,保证管段内混凝土运输的便利和河道内工程施工的顺利进行。本工程栈桥长285米,宽6米,采用钢管桩作栈桥基础,栈桥横向布置3根钢管桩,间距2.5m,纵向跨距9m,每横排钢管桩上采用双拼40b工字钢横联作为横梁,横梁上采用5组贝雷片纵桥向搭设作为纵梁,纵梁上满铺2020cm方木作行车道,车道两边设置栏杆并涂刷反光油漆。跨南堤南侧施工栈桥长30米,宽6米,采用钢管桩作栈桥基础,栈桥横向布置2根钢管桩,间距4m,纵向跨距9m,每横排钢管桩上采用双拼40b工字钢横联作为横梁,横梁上采用4组贝雷片纵桥向搭设作为纵梁,纵梁上满铺2020cm方木作行车道,车道两边设置栏杆并涂刷反光油漆。水上施工平台的
3、搭设与栈桥搭设形式相同。采用钢管桩作为施工平台基础,分别在18#-24# 墩处搭设单体平台,每个平台长12m,宽度与线路同宽(36m),栈桥与平台相接处搭设1个4m6m小平台,用于转弯处加宽,保证平台内的工程均能正常进行。二、气象、水文、地质某某新河特大桥位于温带半湿润大陆性季风气候区,夏季干旱,冬季寒冷,降水较少,平原区年均降水低于550mm,年平均气温12.6,最冷月份平均气温在-4以下。最热月份平均气温26以上,极端最高气温40.8。场区最大冻结深度60cm左右,历年最大冻土深度70cm。冻结期约130天,霜冻期约180天,本区多西北风,年均风速25m/s,最大22m/s。空气相对湿度七
4、、八月份最大,平均80%左右,24月份最低。某某新河紧靠天津市区北侧,是某某河的泄洪尾闾,除承担宣泄某某河洪水入海的任务外,左岸还依次有机场排污河、北京排污河、潮白新河和蓟运河,右岸有金钟河、北塘排污河、黑潴河等河汇入,实际上是海河流域北系四河(某某河、北运河、潮白河、蓟运河)洪水的共同入海通道。场区地下水的类型主要以Cl-Na型为主,PH值介于7.127.80之间,属于中性弱碱性水。某某新河河面开阔,受潮汐影响水位变化幅度大,雨季最大洪水位5.238m,洪水频率:P=1/300(三百年一遇),实际调查近年平均水位1.6m左右。在每年春天有流冰现象,流冰较厚,冰块面积较大,历史最大冰排200m
5、300m,厚0.5m左右。桥区内地貌特征主要为广大冲积海-积平原,地势平坦,地形较为简单,地面标高分别为1.652.56m,地表以素填土及耕植土为主,揭示土性主要有人工填土、淤泥质土、粘土、粉质粘土、粉土、粉砂;表层人工填土受人类活动影响,分部不稳定,结构松散,土质较差,强度较低。桥区位于华北准地台北缘,属华北断裂北端,基底构造主要为沧县隆起、黄骅拗陷。基底构造复杂,活动断裂发育。根据地质年代及时代成因,共分为八个工程地质层,自上而下依次为: 人工填土层(Qml) 全新统上组陆相冲积层(Q43al) 全新统中组海相沉积层(Q42m) 全新统下组沼泽相沉积层(Q41h) 全新统下组陆相冲积层(Q
6、41al) 上更新第五组陆相冲积层(Q3eal) 上更新统第四组海相沉积层(Q3cal) 上更新统第三组陆相冲积层(Q3cal) 上更新统第二组海相沉积层(Q3bm) 上更新统第一组陆相冲积层(Q3am)三、设计依据某某新区西外环高速公路工程岩土工程详细勘察(2标段)桩侧土摩阻力标准值见下表:成因年代力学分层号主要岩性1k(kPa)Q43al4粘土、粉质粘土28Q42m6a淤泥质粘土226b粉质粘土306c粉土38(12.7)6d粉质粘土33Q41h7粘土、粉质粘土45Q41al8a粉质粘土508b粉土56Q3eal9a粉质粘土、粘土549b粉土、粉砂65Q3dmc10a粉质粘土、粘土5610
7、b粉土、粉砂68Q3cal11a粉砂、细砂6811b粉质粘土5811c细砂7011d粉质粘土62Q3bm12a粉质粘土、粘土6012b粉土、粉砂69Q3aal13a粉质粘土6413b粉砂、粉土7013c粉质粘土65Q23mc14粉砂、细砂70根据钻孔柱状图总结,跨河地段内地质结构如下表:第二章 施工组织安排一、施工组织管理机构项目经理部配备项目经理、项目副经理、安全副经理、对外协调副经理和总工程师。项目部下设五部两室一组:即:工程部、预算合同部、计划财务部、物资设备部、安质环保部、综合办公室、中心试验室及测量组,并成立专业施工作业队,保证栈桥及作业平台施工的顺利进行。项目经理对进场的资源进行统
8、一管理、统一指挥、统一调动。二、机械设备投入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额定功率(kW)生产能力备注1履带吊抚挖QUY50A150T2平板运输车中国一汽220T3振动锤DZ60160KW4发电机组三菱JS-3001300KW备用5电焊机BX1-3004三、材料考虑到栈桥使用期限和本地区地质,材料选用上尽量使用新制加工构件。所有采购产品均需要经实验合格后方可进场。钢管桩、工字钢、槽钢等材料使用前要进行除锈、防腐处理。四、劳动力为最大限度加快施工进度,在劳动力安排上必须合理配置。因此劳动力安排将根据工作量大小进行合理配置。具体如下:现场管理人员4人;测量人员4人;吊机司机
9、4人;汽车司机4人;装吊工10人;电焊工5人;杂工人员5人。五、工期安排本工程栈桥工程计划2011年4月20日开工,2011年5月12日完工。施工平台计划于2011年5月10日开工,6月20日完工。第三章 跨河栈桥施工方案一、栈桥设计说明栈桥设计总长285米,宽6米,标准跨径9米,河中设置4.8m宽航道一跨。桥面标高4.2米,经过现场调查以及河道管理处相关资料显示,水面标高基本保持在1.6米左右,桥面标高高出水面2.6米。起始桩中心线在17#墩大里程侧10m,终止段在25#墩小里程侧10m,栈桥与便道相接处设置长度为20m的平直缓冲段。栈桥与施工便道相接处采用C20混凝土台作桥台,混凝土台纵宽
10、1m,高1m,横宽6m与栈桥面同宽,台面标高与栈桥贝雷梁底标高相同,台下1m范围内采用三七灰土换填,分层夯实。栈桥基础采用630mm钢管桩,壁厚10mm,每跨3根钢管桩,桩间距2.5m,每根钢管桩入土长12m,根据水深和河底淤泥厚度不同选择不同桩长;上部连接横梁采用双拼I40b工字钢;纵梁采用5组贝雷梁并排构成,每2片一组,每组宽0.62m,相邻两组净间距0.7m;纵梁上满铺2020cm方木,护栏下顺桥向铺设护轮木,同时与桥面方木联接固定。横向钢管桩之间采用16槽钢相互连接,以增强栈桥整体稳定性;横向双拼I40b工字钢上顺桥向扣焊16槽钢m限制贝雷梁水平位移,贝雷梁下纵梁采用U型卡与工字钢连接
11、限制贝雷梁竖直位移,有缝隙处夹垫木条;5组贝雷梁横向之间每3m用16槽钢与螺栓锚接平联上下梁各1道。4.8m跨过船航道基础采用630mm钢管桩,壁厚10mm,每跨3根钢管桩,间距2.5m;上部连接横梁采用双拼I40b工字钢;纵梁采用8根I40b工字钢并排构成,相邻两工字钢净间距不大于0.7m;纵梁上铺20cm20cm方木。有关布置见附图。栈桥修建后,严格保证混凝土罐车装载量不大于12m,行车间距为50米以上,限制车速5km/h。栈桥两边设护栏,涂刷反光油漆。栈桥主要工程量见下表:名称规格单位数量钢管桩63010mm L=17m根107工字钢横梁I40b米468连接撑架16米1848贝雷梁31.
12、5m件1000标准连接件45标准连接件件505方木2020cmm3438栏杆钢管404mm米1131扣件个566密目网1.2m宽510图一 栈桥横断面示意图单位:m图二 栈桥6m跨航道立面示意图二、栈桥结构检算 栈桥行车检算:纵向跨度按9m计算,设计荷载:栈桥施工时荷载最大,履带吊自重50t,DZ60振动锤5t,17m钢管桩自重3t,总荷载:58t;混凝土罐车荷载按满载(12m)50t考虑。1、单桩承载力及稳定性验算(1)单桩承载力验算:单桩最不利荷载为履带吊施工作用在桩顶位置时,安全系数1.2,动力系数1.2,则集中荷载为: P1 =58101.21.2=835.2KN 每跨方木自重6.5t
13、 P2 =6.5101.2=78KN每跨贝雷片重9t P3=(3100.3)101.2=108KN单桩承载力P=P1/2+(P2+P3)/3=479.6KN单桩承载力计算:极限侧摩阻力根据地质勘测资料,桩入土深度按12m进行验算,钢管桩长17m,河底2m厚淤泥层侧摩阻力不计,进行单桩承载力计算:479.6KN,满足需要。P-桩轴向受压单桩极限承载力,KN;U-钢管桩周长,m;L-钢管桩入土深度,m;-各土层与桩壁的极限摩阻力,KPa(2)单桩稳定性验算:回转半径: r=0.22m最大自由长度取:5+2/31213m,故长细比l/r=13/0.22=59.1150 查表0.882最大正应力:ma
14、x=N/A=235MPa 满足要求。2、横梁验算:荷载取最不利情况,吊装作业时单点受力,安全系数取1.2,动力系数取1.2,则横梁上集中荷载为:P1 =58101.21.2=835.2KN方木、贝雷梁均布荷载为:q=(P2+P3)/5=37.2KN/m 查路桥施工计算手册可知,集中荷载处弯矩系数为0.203,均布荷载在集中荷载作用处弯矩系数为0.07;则最大弯矩为:M=0.203P1L+0.07ql2 =0.203835.22.5+0.0737.22.52.5 =440.1KNm截面内最大应力为: 查路桥施工计算手册可知,集中荷载处挠度系数为1.497,均布荷载在集中荷载作用处挠度系数为0.5
15、21;产生挠度: 满足要求。3、纵梁验算:最不利情况为集中荷载作用在纵梁中心,方木自重6.5t,贝雷片自重9t,集中荷载58t。安全系数取1.2,集中荷载为P1=58101.21.2=835.2KN方木、贝雷片均布荷载q=(65+90)1.2/9=20.7KN/m钢管桩纵向跨度9m跨中叠加弯矩为:M=P1l/4+ql2/8=835.29/4+20.792/8=2088.8KNm应力最大值: 满足要求。产生挠度为:l/400=22.5mm 满足要求。4、2020方木计算:贝雷片上满铺0.2m0.2m方木,最大跨距0.7m,由于履带吊履带宽0.75m,所以履带对方木影响较小,对方木最不利情况为罐车
16、荷载平均分布在2根方木上。按罐车荷载全部作用在后8个轮胎上,则每2个轮胎为一个着地点,荷载为: P=5001.21.2/4=180KN转化均布荷载为:q=5001.21.2/4/0.7=257.1KN/m跨中弯矩: 截面应力为:,挠度计算:满足要求。5、4.8m跨过船航道工字钢纵梁检算最不利情况为集中荷载作用在纵梁中心,方木自重4.5t,8片I40b工字钢自重5t,集中荷载58t。集中荷载P1=58101.21.2=835.2KN方木、工字钢均布荷载q=(45+50)1.2/4.8=23.8KN/m钢管桩纵向跨度4.8m,跨中叠加弯矩为:M=P1l/4+ql2/8=835.24.8/4+23.
17、862/8=1109.3KNm应力最大值: 满足要求产生挠度为:l/400=15mm 满足要求。四、栈桥栏杆设置在栈桥两侧设置高1.2m栏杆,每侧纵向设置两道,分别具桥面高0.2m,1.0m,栏杆采用404mm钢管搭设,竖向立杆每隔3m设置一道,钢管与钢管相交处采用扣件连接。立杆下部与贝雷梁之间用16槽钢固定:贝雷梁与槽钢之间采用锚栓连接,立杆与槽钢采用焊接连接。栏杆下侧纵向放置一列方木作护轮木,栏杆外侧采用密目网覆盖。图三 栈桥栏杆立面示意图图四 栈桥栏杆布置示意图第四章 跨水渠栈桥施工方案一、栈桥设计说明栈桥设计总长30米,宽6米,标准跨径9米。桥面标高8.2米,与南侧大堤水泥路面同标高。
18、桥面小里程侧与混凝土路面相顺接,大里程侧与水渠南岸顺接。栈桥与施工便道相接处采用C20混凝土台作桥台,混凝土台纵宽1m,高1m,横宽6m与栈桥面同宽,台面标高与栈桥贝雷梁底标高相同,台下1m范围内采用三七灰土换填,分层夯实。栈桥基础采用630mm钢管桩,壁厚10mm,每跨2根钢管桩,间距4m;上部连接横梁采用双拼I40b工字钢;纵梁采用4组贝雷梁并排构成,每2片一组,每组宽0.6m,相邻两组净间距0.7m;纵梁上满铺2020cm方木。横向钢管桩之间采用16槽钢相互连接,以增强栈桥整体稳定性;横向双拼I40b工字钢上顺桥向扣焊16槽钢限制贝雷梁位置;4组贝雷梁横向之间采用16槽钢平联。有关布置见
19、附图。栈桥主要工程量见下表:名称规格单位数量钢管桩63010mm L=18m根6工字钢横梁I40b米72连接撑架16米166贝雷梁31.5m件80标准连接件60标准连接件件44方木2020cmm336栏杆钢管404mm米152扣件个84密目网1.2m宽72栈桥修建后,严格保证混凝土罐车装载量不大于12m,行车间距为10米以上,限制车速5km/h。栈桥两边设护栏,涂刷反光油漆。图五 南堤南侧栈桥横断面示意图二、栈桥结构检算 栈桥行车检算:纵向跨度按9m计算,设计荷载:12m3混凝土罐车重50t1、单桩承载力及稳定性验算(1)单桩承载力验算:单桩最不利荷载为混凝土施工时砼罐车作用在桩顶位置,动力系
20、数1.2,安全系数1.2。集中荷载P1 =50101.21.2=720KN 方木自重6.5t P2 =6.5101.2=78KN每跨贝雷片重 P3=(380.3)101.2=86.4KNP=P1+(P2+P3)/2=802.2KN单桩承载力计算:极限侧摩阻力根据地质勘测资料,桩入土深度按15m进行验算,钢管桩长18m,进行单桩承载力计算:802.2KN,满足需要。P-桩轴向受压单桩极限承载力,KN;U-钢管桩周长,m;L-钢管桩入土深度,m;-各土层与桩壁的极限摩阻力,KPa(2)单桩稳定性验算:回转半径: r=0.22m最大自由长度取:5+2/31515m,故长细比l/r=15/0.22=6
21、8.2150 查表0.825最大正应力max=N/A=235MPa满足要求。2、横梁验算:横梁上荷载为:P=(10/9P1+P2+P3)/2=482.2KN转化均布荷载为:q=(10/9P1+P2+P3)/2/4=120.6KN/m跨中最大弯矩为:M=ql2/8=120.642/8=241.2KNm截面内最大应力为: 产生挠度:满足要求。3、纵梁验算:最不利情况为集中荷载作用在纵梁中心,作用在4组纵向贝雷梁上。方木自重6.5t,贝雷片自重7.2t,集中荷载50t,则P1=50101.21.2=720KN方木、贝雷片均布荷载q=(65+72)1.2/9=18.3KN/m钢管桩纵向跨度9m跨中叠加
22、弯矩为:M=Pl/4+ql2/8=7209/4+18.392/8=1805.3KNm应力最大值: 满足要求最大挠度为:满足要求。4、2020方木计算:贝雷片上满铺0.2m0.2m方木,最大跨距0.7m,最不利情况为罐车荷载平均分布在2根方木上。按罐车荷载全部作用在后8个轮胎上,则每2个轮胎为一个着地点,荷载为:P=5001.21.2/4=180KN转化均布荷载为:q=5001.21.2/4/0.7=257.1KN/m跨中弯矩: 截面应力为:,挠度计算:满足要求。第五章 水上平台施工方案一、水上平台设计说明每个水上平台尺寸为12m36m,栈桥与平台相交处设置4m6m小平台用于转弯处加宽。基础采用
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