陈墓港大桥钢便桥施工组织设计.pdf
陈墓港大桥钢便桥施工组织设计昆山市同周工路二期新建工程 A 标 陈墓港大桥钢便桥实施方案昆山市同周工路二期新建工程 A 标项目经理部二 0 一 0 年五月陈墓港钢便桥施工技术方案一、简介我部承建的同周公路二期新建工程 A 标的咽喉工程，市交通建设指挥部对本工程特别重视，要求施工单位在施工之前必须将便道、便桥全部贯通。为了确保同周公路的施工正常进行，同时响应昆山市公路指挥部的要求，我部决定在陈墓港上架设钢便桥。便桥位于新建陈墓港大桥的南侧，距大桥净距离为 8 米，该桥位处的江面宽 150 米左右，根据昆山市航道处的要求，陈墓港航道要求达到 7 级标准通航航道，计划搭设钢便桥跨径为162 米，净空与新建陈墓港大桥保持一致为 4.3 米，目前陈墓港的该桥位处常水位标高为+1.2 米。二、钢便桥设计与施工方案1、地质情况陈墓港在处我市南部地区，通过桥位地质的钻探资料显示，上层为素填土，-1.19-5.07 为低液限粘土，-5.07-12.57 为低液限粘土夹低液限粉土，-12.57-23.37 为低液限粘土。由设计资料查得，这种土层的摩阻力非常小，只有 2.9-21.4Kpa，承载力更是甚微，这样给大桥与钢便桥的基础设计、施工造成极大困难。2、地理环境陈墓港大桥位水系发育非常丰富，地下水几乎与地表相平，而且河流甚多，陈墓港大桥全长 180m，同周线二期更是跨越大小共 12 条河流。为满足局指挥部的要求，钢便桥架设是必须的，而且也是非常困难的。3、钢便桥方案的确定根据以上地质的分析、指挥部的要求和航道局的通航标准，规定我部拟采用于陈墓港上架设一座于主航道处跨径为 18*9m 等跨径的贝雷钢便桥，桥面为 321 型装配式公路钢桥标准桥面，有必要时加铺车辙板和车辙钢板，供大型车辆和重载车辆通行，下部结构采用钢管桩基础。钢便桥 5#墩和新建陈墓港大桥 5#墩对齐，后各跨向两侧分布，5#墩两侧两跨设臵为通航孔（详见钢便桥平面布臵图）。桥台基础采用混凝土结构，长度 6m，上铺设行车道板结构层。桥梁净空 4.3m，桥面板梁底标高为+5.5，桥两侧地面标高为+2.0，钢便桥底标高与新建陈墓港大桥保持一致同为净空 4.3M，则钢便桥顶标高为+6.0M，钢便桥两侧引道设 4%的纵坡，引道坡长为100M，顶宽6M，边按1:1.5 放坡。4、钢便桥基础、桥墩和引道施工方案根据我部工地现有材料，采用32.5cm，壁厚 8mm 钢管桩，通过打桩船逐根施打后，连焊成整体，做好钢便桥的基础与桥墩。（一）、钢管桩施工1、钢管桩沉放施工工艺钢管桩沉放施工程序为：测量定位沉桩设备就位吊桩插桩桩身对中调直锤击下沉、接桩锤击至设计标高切割桩头。2、沉桩设备定位沉桩前，使用电子经纬仪将沉桩设备预就位，在沉桩设备浮吊初就位并将桩吊起后进行第二次即准确就位。3、沉桩施工（1）、平面控制采用两台电子经纬仪前方交会法进行控制。平面偏位20 cm，倾斜度1%。沉桩前对桩头、桩尖部分仔细检查纠正，以免沉桩时桩身倾斜。（2）、高程控制施打时标高控制在+10 cm 以内。停锤以桩底设计标高控制，当钢管桩进尺缓慢时，不能强行施打，以免钢管桩偏位或变形，要分析其原因。（3）、稳桩加固沉桩结束后及时进行纵横向的夹桩加固，防止桩基在水流和风浪的影响下发生偏位。4、沉桩设备（浮吊）就位打桩设备进场前即完成所有设备的维修保养，进场后对打桩设备进行再次安装调试，设备调试完成后进入桩位，使桩机夹持钳口中心（可挂中心线陀）与桩位基本对准。调平，进行校核，确保无误。5、锤击下沉、接桩钢管桩焊接采用南通三九焊机，该机效率高，焊接质量好，焊缝变形小，可以全位臵焊接，操作方便简单。人工手把（焊枪）焊接。焊接前必须将桩端的浮锈、油污等赃物清除干净，下节桩管端部泥沙、水清除，并打焊接坡口，并将坡口磨光，吊接上节桩，其坡口搁在焊道上，使上、下节桩对口的间隙为 23mm，并用经纬仪校正上、下节桩管的垂直度。6、钢管桩施工中的注意事项（1）桩锤的选用桩锤是钢管桩施工的主要设备之一，选择合适的桩锤是保证钢管桩顺利沉入土中的关键，应根据工程地质、土质情况认真选用。桩锤选择原则：a、桩锤的冲击能量应满足将桩打至设计深度的要求；b、为防止反复锤击使桩顶疲劳损坏，应注意单桩的总锤击次数不宜过多；c、锤击应力不应大于钢管桩材料的屈服强度，应控制在屈服强度的80%85%左右；d、桩的最后灌入度要制定的合适，不能太小，否则易损坏桩锤。根据本工程的实际情况，我公司初步决定采用 40kw 振动锤进行施工。（2）、沉桩前应对现场的土层、土质情况了解清楚，同时做好设备的检查工作，防止沉桩过程中出现事故而使施工中断，引起间歇后压桩阻力过大，发生打不下去的事故。（3）、每一根桩应一次性连续施打到底，尽量减少中间停歇时间。（4）、沉桩过程中，出现灌入度反常、桩身倾斜、位移、桩身或桩顶破损等异常情况时，应停止沉桩，待查明原因并进行必要的处理后，方可继续进行施工。（5）、接桩焊接时的注意点a、焊接时应采用多层焊接，本工程钢管桩管壁为 8mm，因此决定采用焊二层的方法，焊完每层后应及时清除焊渣，且各层的焊缝接头应该错开；b、充分熔化内衬箍，保证根部焊透；c、焊丝和焊条烘干；d、焊接采用对称进行，防止因焊缝收缩而产生附加内应力；e、每个接头焊接完毕后，冷却 15min 后方可继续锤击沉桩。（二）、上部钢结构及桩间连接系的安装1、焊前准备（外观检查及坡口打磨）材料到位后，首先检查管桩本身及管口焊缝坡口的质量情况，然后对焊缝的坡口进行打磨。打磨后的坡口呈金属光泽，凡是采用切割修正后的坡口必须清除氧化皮并打磨平整后才能进行焊接。2、焊接材料配备焊丝：符合材质强度级别；3、焊缝表面质量要求焊接工作结束后，焊工必须及时认真清除焊缝表面的渣质和金属飞溅物，检查焊缝表面外观质量应符合焊接技术质量规定的要求（不允许存在如下焊接缺陷：裂纹、夹渣、未焊透、弧坑、焊缝低于管体表面、气孔、焊瘤以及超限的咬边等）。焊缝表面高度在 13mm，焊缝表面宽度在 2330mm。但同一条焊缝的宽窄度差不得大于 4mm。4、桩的横向和纵向用 12 号槽钢作水平支撑和斜向支撑。槽钢与钢管桩之间焊接采用普通交流电焊机，桩顶用 2cm 厚钢板连为整体，采用 I32a 工字钢将两排桩柱连接成整体。其上设臵 I28a 双工字钢作为冠材，。在架设纵向纵向 I32a 型钢冠材时，应先将钢管桩顶上焊接 2cm 钢板，后将 I32a 型钢纵向安放在钢板上，以确保冠材的稳定性。或者在钢管桩顶开槽，后把 3m 长 I32 工字钢纵向嵌入钢管桩内，将 3根桩连为整体，后将横向 I32 工字钢焊接在其上。5、贝雷片拼装与安装在岸边组织 30 人进行拼装，每拼结单跨 18 米后用浮吊直接吊装到位，依此类推再联接下一节 18 米贝雷架。贝雷片骨架安装到位后，及时用马蹄钩固定在分配梁上。6、桥台基础采用混凝土结构（尺寸：6*0.8*0.5M），桥台顶面安放桥面位臵上布臵适量的钢筋作为网片，使便桥桥面直接安放到基础上。（四）、便桥两侧便道施工桥梁净空 4.3m，桥面标高为+6.0，桥两侧地面标高为+2.0，因此钢便桥两侧引道设 4%的纵坡，引道坡长为 100M，顶宽 6M，按 1:1.5 放坡。引道从下往上结构层为 5%灰土50cm 厚道渣。由于桥梁太长，需在两侧桥台处设臵交车等候平台（详见钢便桥平面布臵图）。9、安全网络陈墓港钢便桥的安全文明网络包括钢便桥架设过程中的安全施工与陈墓港行航的安全。1 钢便桥施工的安全防范 A、按水中作业的安全程序、设臵配臵救生衣、防水服，每一个水中作业人员必须配带，各个水中大型设备、打桩船、浮吊都必须有相对的资质证书，决不能违规违章作业。B、高空作业安全防范钢便桥临水高度为 6.00m，纯属高空作业。我们要求每个作业人员都配有安全带、安全绳、安全帽、防滑鞋等醒目的起重指挥设施，小旗等。2 钢便桥的水上安全标志 在钢便桥施工与架设成型后，导航标志与水上行航指示标牌、灯等都必须配备齐全。保证行船不碰撞钢便桥桥墩与误导行船，达到便桥安全行船及施工人员安全。为了顺利导航，保证行船不碰撞钢便桥桥墩，我们拟采用于主航道中，钢便桥上下游两侧，距桥 3m 左右打三根钢管桩，呈三角形布臵，并在上面根据航道管理部门的要求设立警示标志.钢管桩上根据航道部门的规定设醒目的颜色，作为防撞桥墩导航标志。拟投入的机械设备计划表（二）、拟投入的主要材料计划根据施工总体进度计划和施工图设计，编制主要材料进场计划，保证施工能连续进行。具体详见拟投入的主要材料计划表拟投入的主要材料计划表附：钢便桥设计荷载计算书一、工程概述根据现场施工需要以及业主方面的要求，经理部准备在陈墓港上搭设上玄加强型贝雷片钢便桥，便桥总长为 162 米，每个基础下为 12 根32.5cm 钢管桩承重桩的横向和纵向用 12 号槽钢作水平支撑和斜向支撑。槽钢与钢管桩之间焊接采用普通交流电焊机，桩顶采用 I32a 工字钢小冠材将两排桩柱连接成整体。其上设臵 I28a 双工字钢作为冠材，上部结构直接设臵于冠材之上。在架设纵向纵向 I32a 型钢冠材时，应先将钢管桩顶定用 2cm 厚钢板连为整体，后将 I32a 型钢纵向安放在钢板上，以确保基础整体的稳定性。便桥设计荷载采用汽-20 级车队和 8m3 混凝土搅拌运输车（满载）。根据现场调查及图纸资料，水深约为 1.03.0m。1、桩基础计算：钢便桥最高处(通航孔)基础钢管桩 11.5m，水深按最不利情况 3.0m 考虑，打设完成后桩顶高出常水位 4.3m，则钢管桩入土深度 4.2m，桩底标高-6m（常水位+1.2）。桩身入土土层地质为1 粘土层。根据昆山市同周工程二期新建工程施工图设计第一册提供的地质参数表查得，1 粘土层容许摩阻力1=55Kpa，桩尖地基容许承载力01=200 Kpa查实用土木工程手册（第三版）计算钢便桥桩基础32.5cm 钢管桩单桩轴向受压容许承载力P。P=1/2（U ilii+A0）=0.50.70.325（554.2）+2000.16252=88KN则全桥桩基承受总荷载为 88*8*12=8448KN在施工中，钢便桥基础单桩承受轴向荷载最大的情况 50T 汽车在桥上（P 汽=500KN），以及钢便桥自重按 100T 计算，即 6KN/M,共6*180=1040KN。总荷载为 P=1.4*500+1.2*1040=1948KN<6688KN。单汽车位于通航孔一个桩基承台上时，P=8812=1056KN>500KN,满足要求。因此钢便桥钢管桩的承载力满足要求。不考虑桩尖摩阻力时验算如下：P=1/2（U ilii）=0.50.70.325（554.2）=82KN则全桥桩基承受总荷载为 82*8*12=7872KN在施工中，钢便桥基础单桩承受轴向荷载最大的情况 50T 汽车在桥上（P 汽=500KN），以及钢便桥自重按 100T 计算，即 6KN/M,共6*180=1040KN。总荷载为 P=1.4*500+1.2*1040=1948KN<6688KN。单汽车位于一个桩基承台上时，P=8212=984KN>500KN,满足要求。因此钢便桥钢管桩的承载力满足要求。325mm 钢管桩力学特性：A=80cm2，钢管桩的容许压应力140Mpa，弹性模量 E2.1105 MPa(按 A3 号普通碳素钢计算)P/A（1780/64）10-3/（8010-4）3.5 MPa<，桩身强度满足要求。钢管桩插入河床地基内 4.2m，外露 7.8m，按一端固定，一端绞接计算，L00.7L5.46mI=(0.32540.3094)/641.010-4 m4，A80cm2截面最小回转半径 r1.010-4/（8010-4）1/20.112m 杆件长细比5.46/0.11248.75，查表可知0.8，稳定验算：P/A=（1780/24）10-3/(0.88010-4)11.6MPa<1.2w174Mpa，钢管桩稳定性满足要求。为了加强便桥排架桩抵抗横向力,不会失稳，在同一排架桩之间用钢管斜撑加固。考虑到施工中不可避免的少量堆载,主要构件按简支计算,实际为连续,将其差值作为安全储备。2、贝雷片验算便桥总宽 4m，计算跨径为 18m。便桥结构自下而上分别为：I32a 型工字钢下横梁、“321 型”军用贝雷梁、“321 型”钢便桥整体桥面。双排单层贝雷片容许数据：W=15398.3cm3，E=2105Mpa，I=1154868.8 cm4，M=337582=6750knm,Q=490.5kn（一）荷载布臵1、上部结构恒载（按 4m 宽计）。钢便桥自重按 100T 计算，即按全桥均布荷载 6kn/m 计算。2、活载（1）汽-20 级（2）8m3 混凝土搅拌运输车（满载）：车重 20t，8m3 混凝土 19.2t，（3）人群：不计考虑便桥实际情况，同方向车辆间距大于 15m，即一跨内同方向桥内最多只布臵一辆重车，按 1.4 倍系数计算 39.2*1.4=55t计算,为 30kn/m9 跨 18M，按简支梁计算：自重产生弯矩：M=ql2/8=36*324/8=1458knm动载弯矩：M=PL/4=500*18/4=2250knm双排单层贝雷片容许弯矩 M=3375*2=6750knm>1458+2250=3708knm 剪力fmax=5ql4/384EI=5*36*184/(384*2*105*115)=128kn<490.5kn 满足要求。3、墩顶 I32a 工字钢横梁计算最不利情况下为 8M3 混凝土车停在一个桥墩上，即取 P=550KN 作用在梁中，按简支计算，桥宽 4m。桩顶为三排 I32a 工字钢。E=2.0105Mpa，Ix=11080cm4,Wx=692.5 cm3，Sx=400.5 cm3,t15mmP=550KN反力 R=550/2275 KNQ=R/2=137.5 KNMmax=5501.0/4137.5knmmax=Mmax/Wx=137.5103/（2692.510-6）99Mpa1.3=1.3145188.5 Mpa（临时结构，取1.3 的容许应力增大系数）maxQSx/（IxT）137.5103400.510-6/（1108010-80.015）33.1Mpa1.3=1.3*85=110.5Mpa挠度(跨度取 1M 计算)fmaxPl3/（48EI）55010313/（482101111080210-8）=0.25mmL/250=0.4mm因此，墩顶双排 I32a 工字钢横梁满足使用要求。二、便桥施工说明1、便桥桥面结构横梁采用 28a 型工字钢。用调车直接吊装贝雷梁安装在墩顶横梁上并在横梁上焊角钢或槽钢限制纵梁左右位移，纵梁横向每 3m 用 10 号槽钢加工的支撑架连接成整体，横向分配梁采用“U”型卡口与贝雷梁连接，然后在横向分配梁上铺设 321 型钢便桥行车道板，即安成一跨的架设，依此逐跨延伸完成便桥施工。2、钢便桥上行驶车速不得超过 8km/h。3、为保证便桥畅通，便桥上严禁堆放货物。
