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2009年01月10日
卷内目录
1、编制依据、编制原则及编制范围……………………………………………………………1
2、工程项目概况…………………………………………………………………………………1
3、工程地质特征及水温文气候概况……………………………………………………………2
4、施工方案比选…………………………………………………………………………………3
5、水中承台沉箱法施工方案……………………………………………………………………5
6、工期要求………………………………………………………………………………………5
7、施工工艺及施工要点…………………………………………………………………………6
8、总体施工程序…………………………………………………………………………………7
9、常见问题及处理措施………………………………………………………………………16
10、主要机械设备及材料………………………………………………………………………17
11、劳动力组织…………………………………………………………………………………18
12、施工组织机构………………………………………………………………………………18
13、质量保证措施………………………………………………………………………………19
14、安全措施……………………………………………………………………………………22
15、环保措施……………………………………………………………………………………25
16钢沉箱设计……………………………………………………………………………………25
附件1:
设计图纸……………………………………………………………………………35-40
附件2:
钢沉箱结构计算书
1、编制依据、编制原则及范围
1.1、阜阳市颍北新农村路网一期北三环路颍河大桥工程施工图设计(第二册总体及主桥、第三册引桥及基础)(同济大学建筑设计研究院);
1.2、《中华人民共和国水上水下施工作业通航安全管理规定》(交通部1999年第4号令);
1.3、《颍河大桥工程总体施工组织设计》(中铁八局集团阜阳北三环路颍河大桥工程项目经理部);
1.4、《钢结构设计规范》(GB50017-2003);
《公路桥涵施工规范》(JTJ041-2000);
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTJ024-85);
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ120-99);
《建筑基坑工程技术规范》(YB9258-97冶金部);
《路桥施工计算手册》;
《深基坑工程设计施工手册》;
《市政公用工程质量检验评定标准汇编》;
《市政工程施工技术规程汇编》。
本工程的《水中钻孔桩施工方案》;
1.5、在确保安全通航、安全施工的前提下,充分利用枯水季节的有利条件,采用安全、可靠、经济、方便的施工方法组织施工。
1.6、自栈桥及平台打桩施工等临时工程开始,至承台施工完毕全过程。
1.7、编制原则:
结合现场实际,根据劳力部署和季节性气候特点,强调工序衔接和质量过程控制,合理布置工期。
1.8、编制范围:
本方案只针对P16、P17号水中主墩沉箱施工及承台砼浇筑,栈桥平台拆除等过程。
2、工程项目概况
2.1阜阳市北三环路颍河大桥工程总长度1710m,桥梁长度1062米,分为主桥和引桥两部分。
主桥跨越颍河,主墩跨度116米。
主墩编号为P16、P17。
2.2本施工点6至8月为丰水区,11月至次年2月为枯水区,枯水期水位标高27.2-28.5米,汛区水位升浮较大,常淹没两岸低洼地区。
2.3颍河大桥是阜阳市重点工程。
主桥跨越颍河,桥型为连续梁结构,主桥跨径组合为70.5+116+70.5m,主桥桥长257米,左右幅桥宽合计37m。
2.4主桥P16、P17墩位于颍河河流中,P16主墩承台中心位置距西岸岸边29.65m,2008年11月初测得水深4.2m左右;
P17主墩承台中心距东岸岸边9.67m,水深3.4m。
2009年1月15日,测量水深为西岸3.6米,东岸2.8米。
枯水期水位浮动约1.0米。
(附主桥桥型布置图)
2.5承台尺寸为横桥向13.8m,顺桥向10.2m,承台高度(厚度)3.5m。
承台主钢筋净保护层厚度为承台底150mm,其余为45mm。
桩基为C30水下混凝土,一个墩混凝土用量1717.6m3,承台为C30混凝土,一个承台混凝土数量492.7m3,素混凝土垫层为C15,用量为14.6m3。
3、工程地质特征及水文气候概况(源自阜阳市颍河大桥工程地质报告)
3.1气候条件:
阜阳市地处南北气候过渡带,属温暖带半湿润季风气候区,四季分明,光照充足,雨量适中,无霜期较长。
年平均气温为15.3º
C,最冷月(1月)平均气温1.4º
C,最热月(8月)平均气温26.8º
C。
极端最高温度为41.4º
C,极端最低温度为-20.4º
多年平均降水量825mm,主要集中在每年6~9月份,占全年降雨量的60%左右。
年平均蒸发量1604.2mm,常年主导风向为偏东风,平均风向2.7m/s。
全年日照1890小时。
最大冻土深度0.13m。
3.2水文情况:
颍河是淮河的一级支流,该河为四级航道,四级航道要求航线宽度不低于8m,航道净空高度不低于5.5m。
该河自西北向东南流经市区。
颍河的汛期与雨季一致,6~8月份为丰水期,11月到翌年2月为枯水期,水流大约0.004m/s.
3.3地质情况:
主墩施工范围钻探揭露地层上部为第四系全新统冲积层(Q4al),岩性以可塑~软塑状态的粉质粘土、稍密状态粉土、松散状态粉砂为主,土层厚度变化大,分布不均匀,局部呈互层分布;
下部地层为第四层上更新统冲积层(Q3al),岩性以塑~硬塑粘土、粉质粘土为主,中间夹有粉土等,土层分布稳定,厚度大。
3.4P16主墩靠近西岸,地层揭示为灰黄色,饱和,松散状态,中压缩性。
中部夹粉土薄层。
平均厚度11.25米。
3.5P17#主墩靠近东岸,地层上部为粉土,层厚变化大,分布不均应。
灰黄-黄色,稍密状态,高压缩性。
层厚1.5-14.90米,摇震反应迅速。
3.6由于P16、P17主墩桩基设计为直径1.8m钻孔灌注桩,并且全部位于水中,所以桩基和水中承台的施工作为本桥的施工重点和难点进行控制。
4、施工方案比选
根据工程项目概况,本承台施工可以采用钢套箱、钢板桩围堰、河道填土围堰、钢沉箱、钢吊箱等等方案进行施工。
现对各方案进行分析比选。
4.1、钢套箱方案结构形式和特点
近年来,由于钢材价格的下降,以及钢结构加工、运输、下沉方便等方面的优越性,钢套箱围堰越来越广泛地应用于大型深水桥梁的基础施工中。
钢套箱围堰按形状可分为矩形(圆端形)和圆形,其中每种围堰又有单壁、双壁以及单双壁组合式钢围堰。
矩形或圆端形围堰,可按承台的尺寸形状设计,减少了围堰钢壁的用钢量以及封底混凝土的用量。
若采用双壁钢围堰则钢材投入太大。
且双壁钢围堰需采用浮船龙门吊下水,拼装浮船龙门吊费用较高。
但是由于该围堰需加设内支撑,给后续工程的施工带来诸多不便。
另外,其抗水流冲击能力和整体性较差,不宜在流速较大的河流中使用。
单、双壁的构造主要是考虑钢围堰下沉的需要而设计,由于钢围堰重量轻,在需要人土较深的情况下仅靠自重难以下沉,需灌注配重混凝土,因此必须设置双壁结构;
如果下沉较浅,借自重可以下沉,可设计为单壁结构;
如在满足下沉需要的前提下,又要节省材料,可设计成单、双壁组合式结构。
钢套箱结构形式的确定受多种因素的制约,如水文、地质、起重设备等。
平面形状的确定主要受承台平面尺寸的影响以及水深的影响。
通过比较,若采用多层内支撑,施工空间难以保证,同时也大大增加了钢材的用量。
因本工程河水相对较浅,承台并未完全嵌入河床,因此,钢套箱方案仅作为候选方案。
4.2、钢板桩围堰方案
钢板桩围堰施工具有结构简单,施工速度快,较为适用于各种地质构造的特点。
但由于钢板桩主要材料来源受限,同时钢板桩围堰后须在内部设置较多的内支撑,且内支撑将影响到承台施工;
另外,根据地质情况揭露,西岸粉沙层较厚,钢板桩用于本项目极易产生围堰漏水、封底困难、底部涌水等情况,因此本项目不宜施工钢板桩围堰施工。
4.3、河道填土围堰方案
河道填土围堰方案具有施工方法简单、投入设备少、成本较低的优点。
但也存在污染河水、影响河道通行、承台施工结束围堰清除困难、环境污染严重的致命缺点。
而本河流为四级航道,因此,不能采用该方法实施。
4.4、钢吊箱方案
钢吊箱方案是采用大型平板钢模拼装成空心箱体,悬吊于水中,并在箱体内进行承台施工作业的施工方法。
该方法集中了钢套箱、钢板桩围堰、钢沉箱三种方案的优点,由于其悬吊于水中,因此能适宜无限深的水中承台施工。
但该方案需在水下进行钢结构焊接作业,且对焊缝要求不漏水、不夹渣、无裂纹等较高的要求。
水下施工难度较大。
因此,该法对于浅水区施工不是最经济的方案。
在本项目不考虑采用。
4.5、钢沉箱方案
钢沉箱方案具有钢板桩围堰施工结构简单,施工速度快,适用于各种地质构造的优点,同时较钢套箱方案更加节省材料,结构尺寸较小更易于支撑加固。
因此,该方案最适宜用于本项目。
4.6、方案比选及结论:
颍河大桥P16、P17桥墩处地质不均,地层变化起伏大,东岸P17号以粘性土为主,管桩入土4.6~6.8米,钢护筒入土1.8~3.0米,河岸边坡较陡,水深2.1~2.9米;
西岸地形复杂,施工调查发现,桥址处曾经是采砂深坑,表层属软质淤泥,下部为12-16米厚的粉砂、粉土层,因此,东西两岸栈桥和套箱均有不同。
东岸栈桥直接与河岸砼平台连接,平台横向宽度36米,纵向12米;
西岸栈桥增加纵向平台长度14米,宽度9米,平面为丁字型栈桥平台。
经综合比选,拟采用钢沉箱方案进行本项目水中承台施工。
5、水中承台沉箱法施工方案
本桥P16~P17#墩施工期间水深在2.1~4.5m之间,加之承台入土深度及封底高度,水头差均在3~4m之间。
根据承台的尺寸以及水位情况,我们对P16~P17号墩钢围堰进行了设计比较,在能满足承台墩身的施工条件下,采用矩形钢套箱(沉箱法)施工,封底混凝土量小,钢材用量少,沉箱加工简单,沉箱同时作为承台模板。
拟用单层钢板套箱隔水进行承台施工。
钢套箱(即沉箱)既是挡水套箱又是承台钢模板,套箱内侧粘贴层板或木板隔离层隔离砼,以方便水下套箱拆除。
因此,钢沉箱采用矩形结构设计,沉箱尺寸选择为长13.80m(横桥向),宽12.25m(顺桥向),沉箱高度按东西岸分别为4.54m和5.54m。
沉箱横桥向内控长度选择为承台长度,顺桥向宽度预留5cm作为调节缝。
采用Q235钢板制作,钢板厚度6mm,东岸西岸沉箱均分三层联结,自上而下均为1.51m+2.0m(即承台高度)+底层高度1.03米(控制水深3.0m);
西岸沉箱高度按5.54米(控制水深3.5m),分三层吊装连接。
自上而下为1.51m+2.0m(即承台高度)+底层高度2.03米(控制水深3.5m),外侧焊接10号、14号槽钢纵横加固,(0.5m方格网加强),沉箱单层重量11.6吨(120kg/m2),详见沉箱结构图。
6、工期要求
东西两岸因地质情况不同,分先后顺序完成桩基和承台,钢沉箱吊放施工人员流水作业,确保总体进度满足工期要求。
东岸承台在2月底结束,西岸承台在3月底完成。
栈桥和沉套箱拆除在4月底结束。
具体安排见下表。
施工项目
计划开工时间
计划完工时间
备注
东岸桩基右幅
2008.12.16
2009.01.23
P17墩
东岸桩基左幅
2009.02.03
钢沉箱施工右
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