水中钢栈桥设计与施工.docx
- 文档编号:23067176
- 上传时间:2023-04-30
- 格式:DOCX
- 页数:17
- 大小:1.77MB
水中钢栈桥设计与施工.docx
《水中钢栈桥设计与施工.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《水中钢栈桥设计与施工.docx(17页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
水中钢栈桥设计与施工
水中钢栈桥设计与施工
中铁一局佛肇城际GZZH-4标项目部许如专
摘要:
位于河流、湖、江中等地的水中桩基础,当水较深、跨度较大不能采用筑岛施工工艺修筑便道施工时,一般采用搭设水上栈桥的作业方法辅助桩基及承台施工。
钢栈桥施工时,特别是桥位处地质情况复杂,地质为砂层时,钢栈桥施工难度更大。
下面以北江特大桥水中钢栈桥设计与施工为例分析钢栈桥设计以及控施工制应注意的几个问题,本文将与大家讨论,以供交流。
关键词:
钢栈桥设计施工
1工程简介
1.1工程范围及栈桥概述
广肇城际轨道交通佛肇段GZZH-4标内北江特大桥起讫里程为DK061+612.765~DK064+683.615,桥梁中心里程DK063+148.19,全桥共计81跨,桥址于(DK63+149.3~DK63+353.61)处跨越北江副航道,于(DK63+682.57~DK64+252.85)处跨越北江主航道,河流与线路大里程夹角为90度,桥梁全长3076.43m;孔跨布置为1-30m简支梁+21-30m简支梁+2-25m简支梁+22-30m简支梁+2-25m简支梁+1-(35+60+35)m连续梁+1-30m简支梁+16-40m简支梁+1-77+146+80.3)m双薄壁连续刚构+5-43.3m简支梁+1-(50+80+80+44.03)m连续梁+2-30m简支梁。
大里程北江主航道水面宽550m,小里程副航道水面宽210m,中间簕竹洲,宽370m,水中墩为50#~55#位于小里程副航道内,64#-73#位于大里程主航道内共计16个墩,水中墩和岛上桥梁下部结构施工依靠栈桥作为运输通道,拟分别从北江的广州侧和肇庆侧各修筑一座栈桥至主墩,中间簕竹洲布置一条5m宽的施工便道,栈桥布置于上游靠近二广高速公路的一侧,连接广州侧大堤与簕竹洲栈桥长度265.44mm,连接簕竹洲与69#主墩栈桥长度291.3m,连接70#主墩与肇庆侧大堤栈桥长度242.99m,全长799.73m。
69#墩与70#墩之间净距约120m宽作为航道。
簕竹洲上便道采用在原地面上铺设50cm厚碎石,压实、整平。
栈桥的主要作用是施工物资、机械、混凝土运输及人员走道。
施工用电力线路及用水管路布置在栈桥一侧,并定点设箱式变电站及接水口。
17
簕竹洲上便道路基两边打木桩用填土处理,具体布置见下图:
1.2工程地质
沿线地层岩性主要为:
人工填土(Q4ml),厚1~5m;淤泥、淤泥质粉质粘土,厚0~4m;中粗砂,中密、饱和,厚0~14.1m;粉质黏土(Q4al+pl),软~硬塑,厚1~3m;泥质砂岩、含砾砂岩、粉砂岩(N),全风化厚0~13m、强风化厚0~12m、下为中风化。
地下含水层主要有赋存于上部第四系黏性土中的上层滞水、局部砂层的承压水和基岩裂隙水,第四系孔隙潜水、基岩裂隙水及地表水相互补给,共同受大气降水及潮水涨落影响。
地下稳定水位埋深2.9~4.8m。
覆盖层厚度变化较大,淤泥、砂层、黏性土层强度低,工程性质差,地基容许承载力低,不能作为基础持力层;残积土、全、强风化层遇水易软化、崩解,受水影响其强度会迅速降低,工程地质条件较差,长时间暴露后,失水会崩解开裂,不宜作基础持力层;中风化层,岩质稍硬,岩体较完整,虽局部地段存在软弱夹层,但整体稳定性较好,地基基本承载力略高。
1.3水文条件
场地地下水按其赋存介质不同主要分为孔隙水及基岩裂隙水。
地表水、松散岩类孔隙水相互间的水力联系较为密切,相互补给,二者同基岩裂隙水联系较弱,同时还受大气降水、蒸发、植物蒸腾的影响。
通常降水充沛的丰水期,一般是地表水补给地下水,相反,在降水稀少的枯水期,地下水补给地表水。
地下水位埋深多在0.2~5.0m内。
北江主要为季节河,非汛期及汛期上游来水较小时,主要受潮水顶托及上游径流影响;汛期主要受上游径流影响。
每年6月份水位最高,近三年最高水位为9.08米,其它月份水位在2米左右。
五年一遇水位为9.18米。
见下表
工程地点5年一遇、10年一遇流量计算成果
均值
Cv
Cs/Cv
5年一遇流量(m3/s)
10年一遇流量(m3/s)
9800
0.34
3.0
12300
14300
水位(m)
9.18
9.98
平均流速(m/s)
1.60~1.70
2.20~2.30
最大流速(m/s)
1.60~1.70
2.20~2.30
2栈桥设计
2.1栈桥标高确定
桥位处江面较宽,江面水位随季节涨落,最低水位为1.25m,常水位为+2.0米,最高水位为+13.06m,变化高差较大。
栈桥设计按五年一遇的水位9.18米设防。
2.2栈桥荷载确定
栈桥设计按照跨间车道能通过一台50t的履带吊机或者一辆9m3的砼运输车(一孔栈桥跨度内仅允许布置一台履带吊或一台砼搅拌车荷载,履带吊在每孔栈桥跨中处吊重不允许大于10t,在桩顶吊重不得大于10t)。
2.3栈桥结构设计
在北江桥位两岸各修一条栈桥至水中主墩,方便水中墩施工材料的运输及施工机械、人员往来。
栈桥布置在桥梁的右侧,靠近在建的二广高速。
栈桥在基础施工期间作为砼输送通道,上部结构施工时作为钢构件运输的通道。
栈桥按单车道设计,栈桥设桥面宽5.5米,在每个墩位设置3.75m×14m加宽段,满足桥上错车要求。
桥设计原则上采用15m或12m跨度组合。
栈桥每5跨设一个制动桩,制动桩为固定支座,其余为活动支座。
栈桥设防水位为9.18米,满足洪水期施工要求。
桩基础均采用Φ630mmX8mm钢管,横向布置2根(加宽段设置3根),间距4m,纵向间距非制动墩处为15m或12m,制动墩处2m,钢管内满填砂,栈桥桩顶标高为9.18m(制动桩处8.73m)。
顶部均焊700mm×700mm×12mm钢板,制动桩处采用槽钢20b作纵横向连接,设计单桩承载力为30t,非制动桩处采用槽钢20b作横向连接,设计单桩承载力为55t。
栈桥主梁采用贝雷片结构,跨度为15m或12m,横向布置6排单层(加宽处布置10排单层)。
主梁贝雷片和基础钢管桩之间非制动墩处采用双拼I45a作横向连接,制动墩处先采用双拼I45a作纵向连接,然后在其上采用双拼I45a作横向连接。
桥面板采用C30混凝土预制板,尺寸为(长X宽X高)5.5m×2M×0.2cm,加台处尺寸为(长X宽X高)9.25m×1M×0.2cm,栈桥桥面板高度为11.362m。
栈桥钢管桩基础承载力,制动桩单桩承载力为30t,连续桩单桩承载力为55t。
钢管桩定位须准确,桩位平面位置误差应小于5cm,倾斜度应小于1/100,以便施工作业。
单桩长度由承载力及贯入度双控,如插打过程,桩承载力达不到要求,管柱接长继续插打。
施工时风力大于6级时,栈桥面停止作业,遇到台风等恶劣天气,所有机械设备必须靠岸。
3栈桥施工方案及施工方法
3.1钢管桩的打设
钢管桩施工时要求打入河床深度8m以上,岸边及浅水区采用履带吊站在岸边用振动机插打,水中钢管桩的插打由吊车及驳船配合进行,通过驳船船头的导向架用振动机将钢管桩插打就位,施工时首先将钢管桩移至全站仪初测位置,再用全站仪精测,误差控制在5cm以内,用吊线锤控制垂直度在1%以内。
沉桩开始时,将桩吊起平稳地徐徐落入水中(依靠桩的重力作用,保证桩轴垂直)靠桩和锤的重量切入土中一定深度,以后再开启振动下沉。
沉桩过程中,全站仪对中全程跟踪监控量测。
当发现桩轴倾斜度超过控制范围或桩位偏差较大,应立即将桩拔起,重新插打,保证桩位准确。
沉桩设备采用液压打桩机打设,先采用30~60t锤插打钢管桩定位,最后采用90t锤插打,单桩长度采用承载力和贯入度双控,当打到设计桩底标高,如果贯入度过大,应继续插打,最后插打标准为每分钟贯入深度4~5cm停止。
处于砂层地段时,打设钢管桩时由于振动锤的影响,对砂层容易产生扰动,从而对砂层造成液化现象。
一般在初打完成后,待砂层地质稳定后,隔天再用90t的锤复打一遍,直至没有沉降后,打设方视为完成。
钢管桩单节长度一般为10m,焊接钢管桩必须用对接焊接焊缝,钢管桩接长时,先对两节钢管对接圆端口部进行砂轮打磨,保证对接密实,管端平面与管轴线垂直,然后采用船吊吊装接长钢管,且注意管端平面与管轴线垂直。
两节钢管接口处采用8块(80×12×220mm)钢板采用对焊焊接牢固,卷管方向应与钢板压延方向一致,达到与母材等强度要求,焊缝hf=8mm,所有焊缝要求保证质量。
相邻管节的管径偏差≤2mm;相邻管节对口板边高差<1.0mm。
管节外形尺寸允许偏差
偏差部位
允许偏差
外周长
±0.5%周长,且不大于10mm
管端平面倾斜
2mm
管端椭圆度
±0.5%D且不大于5mm
管端平整度
2mm
钢管桩插打完成后,复测桩顶标高无误后,在钢管中填充细砂至桩顶,灌水压实12h后,打磨钢管顶部端口,在钢管顶部焊接(700×700×12mm)钢板和加强勒板。
然后在两根钢管桩顶部的钢板上焊接45a型的工字钢(长5m)和加强钢板。
非制动墩钢管桩横向方向,每两钢管桩间设置剪刀撑;制动墩处横纵向都设置剪刀撑。
每两根桩之间设置1道剪刀撑,剪刀撑自水面以上50cm,剪刀撑采用槽钢20b型号。
3.2贝雷梁拼装
贝雷片采用标准型,长3m,高1.5m。
首先将贝雷片用装载机转运至河岸处,然后采用50T履带吊进行预拼装。
当第一跨钢管桩打设完毕安装剪刀撑后,采用50t履带吊和100t浮吊配合架设贝雷梁,贝雷梁采用六排单层,间距为90cm,每两组之间采用花窗连接,贝雷梁与I45a型工字钢之间采用10号槽钢焊接成U型卡槽固定,第一跨贝雷梁拼装完毕后,开始铺设桥面系,然后依次进行直至完成。
3.3便桥桥面板施工及防护
钢便桥桥面系设置在贝雷梁上,在贝雷梁与桥面板接触面上铺设1cm橡胶垫,采用铁丝固定在贝雷梁上,然后在其上满铺20cm厚C30砼预制板。
预制板统一在大旺工区集中预制,预制时候预留吊装孔、板边缘角铁加固、栏杆焊接点限位板等预埋件,钢模板立模,现场人工绑扎钢筋。
安装时候采用平板车运输至待安装点,采用汽车吊结合浮吊安装定位。
便桥护栏采用Φ50mm钢管作为立杆,每2m设置一道,沿便桥纵向设置2根Φ50mm钢管将立杆连接成整体,然后在钢管护栏两侧挂设安全防护网。
同时在便桥两侧设置导向用浮标及夜间通航警示灯,保证夜间通航安全顺畅。
4设备配置
水上栈桥施工机械配置
序号
设备机械
型号
数量
备注
是否倒用
1
吊机
50吨履带吊
2
安装贝雷片等
长期租用
2
汽车吊
25吨
2
装卸
长期租用
3
船舶
打桩船
1
插打钢管桩
临时租用
4
船舶
100吨水上吊船
1
吊装、运输、辅助插打
基础及墩身施工均要
5
其他设施
DZ90震动锤
2
插打钢管桩
临时租用
5施工质量注意事项
⑴、钢管桩施工时应保证桩轴线的大致准确,特别是要保证在一条直线上的桩顺直,单桩桩位控制在5cm以内。
为达到上述要求,故在沉桩施工时,测量人员应跟踪放样并予以控制,本桥墩位处水较深,为保证桩位正确,建议采用导向框架控制桩位,框架的桩位空间应比桩径大2~3cm。
⑵、沉桩开始时,将桩吊起平稳地徐徐落入水中(依靠桩的重力作用,保证桩轴垂直)靠桩和锤的重量切入土中一定深度,以后再开启振动下沉。
沉桩过程中,如发现桩轴倾斜度超过控制范围或桩位偏差较大,应立即将桩拔起,重新锤打,保证施工质量。
⑶、桩的入土深度除参考所给数值以外,要以动力公式反算的最终贯入度控制施工。
⑷、贝雷梁拼装后逐片检查两片贝雷梁连接处螺栓安装是否牢固和螺栓销钉是否安装齐全以及花窗连接处是否牢固。
6栈桥荷载试验
钢栈桥施工完成后,为了确保承载力达到设计承载力的要求,确保使用安全,对钢栈桥进行静载试验和动载试验。
根据栈桥设计承载力90t的要求,静载试验采取在一个墩位墩顶,堆放一定数量桥面板,通过计算每片桥面板的重量,按照设计承载力1.5倍堆放荷载。
动载试验通过在栈桥上按照设计荷载标准让车辆来回试运行。
在试验过程中对钢栈桥的监控量测,通过反馈的量测数据进行理论分析,判定钢栈桥的施工安全系数,确保栈桥运行施工过程中的安全。
7钢栈桥监控量测
7.1监测的目的和任务
⑴监测目的
在钢栈桥施工和使用过程中,加强对钢栈桥的监测,并将监测数据及时反馈,第一时间钢栈桥变化状态的变化和规律,并作出工程预报,确定施工对策和措施,指导钢栈桥施工及安全使用。
⑵监测任务
1)通过对钢栈桥的观察和动态量测,以达到钢栈桥确保使用安全。
2)通过对钢栈桥的监控量测,掌握钢栈桥的动态信息并及反馈,指导钢栈桥施工过程中采取的加固措施及运行稳定使用安全。
3)经量测数据分析处理和必要的计算和判断后,进行预测和反馈,以确保钢栈桥使用安全及结构的稳定。
4)对钢栈桥监控量测结果,可以分析和应用到其它类似工程中,作为指导以后钢栈桥施工及其他工程重要依据。
7.2监测项目及监测仪器
为确保钢栈桥使用安全和,结合该段地形地质条件、施工方法等特点,确定监测项目和使用的监测仪器。
监测项目及使用仪器见表3-1《北江特大桥钢栈桥监控量测汇总表》。
北江特大桥钢栈桥监控量测汇总表
序号
监测
项目
方法及工具
测点布置
监测目的
和要求
时间间隔
测点数
1
沉降观测
水准仪
每个墩两个测点
主要是控制钢栈桥沉降量,保证钢栈桥使用安全,为优化加固钢栈桥施工提供分析参考数据。
开始使用时前一个月内每1次/2天、
第二、三月每1次/周,四、五、六个月时每1次/两周,钢栈桥基本稳定后可取消监测或不定期抽测
104
2
水平位移
全站仪
每个墩两个测点
主要是控制钢栈桥水平位移量,保证钢栈桥使用安全,为优化加固钢栈桥结构施工提供分析数据。
开始使用时前一个月内每2次/周、
第二个月每1次/周,三、四个月时每1次/两周,钢栈桥基本稳定后可取消监测或不定期抽测
104
7.3监测控制标准和预警值
北江特大桥钢栈桥监控量测控制标准和预警值如下表。
监控量测控制标准和预警值表
序号
量测项目
控制标准
预警值
1
沉降观测
50mm
40mm
2
水平位移
30mm
25mm
7.4确保钢栈桥监测质量的措施
(1)建立监测专业组:
建立专业监测小组,以项目总工程师为直接领导,由具备丰富施工经验、监测经验及有结构受力计算、分析能力的工程技术人员组成。
除及时收集、整理钢栈桥沉降及水平位移监测资料外,尚需对这些资料进行计算分析对比。
(2)制定详细的监测计划:
根据施工监测的要求制定监测计划。
这份报告的内容包括施测方法和计算方法,操作规程,观测仪器设备的配置和测量专业人员的设置等。
(3)指定专人按照监测点选点要求认真仔细选点,控制点选择在不容易被破坏,长期保存的点。
(4)测量控制点和监测点的保护:
保护和保存好钢栈桥附近平面控制网点、水准网点及自己布设的测量控制点,使之容易进入和通视,防止移动和破坏。
保证监测数据准确无误。
(5)监测数据的采集整理
1)监测资料主要包括监测作业指导书、监测记录、监测数据、监测报表。
2)采用专用的表格记录数据,保留原始资料,并按要求进行签字、计算、复核。
3)根据不同原理的仪器和不同的采集方法,采取相应的检查和鉴定手段,包括严格遵守操作规程、定期检查维护监测仪器设备,加强上岗人员的培训工作等内容。
4)误差产生的原因及检验方法:
误差产生主要有系统误差、过失误差、偶然误差等,对量测产生的各种误差采用对比检测验、统计检验等方法进行检验。
(7)监测结果的分析、处理:
对监测数据及时进行处理和反馈,预测钢栈桥结构状态的稳定性,提供相应数据,确保工程的顺利施工。
监测工作应分阶段对量测结果进行总结和分析
1)数据处理:
将原始的数据通过科学、合理的方法,进行数据的数值特征计算。
2)通过监测数据的分析,掌握钢栈桥沉降和水平位移的第一手变形监测资料,把数据提供给项目部相关负责人进行分析决策,并采取相应措施保证钢栈桥使用安全稳定。
8结束语
目前深水基础跨河跨江段施工设置钢栈桥辅助施工比较多,形式也比较多样,需综合施工水位深度、地质情况等施工环境以及工程造价、施工工期及场地条件等各个方面的因素才能决定钢栈桥的形式、高度、跨度等。
就北江特大桥钢栈桥施工而言,水中钻孔桩、承台、墩柱以及后期的悬灌梁施工都需要使用到钢栈桥,施工周期考虑度过一个汛期,故栈桥高度设置比较高。
同时为了响应铁道部标准化建设以及集团公司临时工程建设要求,钢栈桥的建设标准比较高,项目部建设原则就是把临时工程当成主体工程来建设的目标进行钢栈桥施工。
从北江特大桥钢栈桥的施工情况来看,控制钢栈桥的稳定性尤为重要。
因此,但不管是何种形式的钢栈桥施工,施工时一定要做好各施工环节的过程控制,尤其是在砂层地质条件下,钢管桩打设一定要插打到设计地层标高,这样才能确保钢栈桥承载力的要求。
同时,在钢栈桥使用过程中,需对钢栈桥沉降、位移等进行监控,并加强监控量测工作,做到信息化施工,这样才能确保施工过程中施工和使用过程中的安全。
参考文献:
[1]珠三角城际轨道佛肇至肇庆段施工项目GZZH-4标实施性施工组织
[2]钢结构设计规范,GB50017-2003
[3]装配式公路钢桥多用途使作手册.人民交通出版社
联系方式:
姓名:
许如专
QQ:
50480239
Email:
***************
联系地址:
广东省广州市天河区天润路87号广建大厦22楼
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 水中 栈桥 设计 施工
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)