乌龙江特大桥栈桥施工方案(1)8m宽118最终.docx
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1、新建福州至平潭铁路工程FPZQ-1标段乌龙江特大桥钢栈桥及平台施工方案乌龙江特大桥钢栈桥及平台施工方案1、编制依据及原则1.1编制依据(1)福州至平潭铁路新建工程施工图乌龙江特大桥;(2)公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004;(3)钢结构设计手册(第二版);(4)钢结构设计规范GB50017-2003;(5)装配式公路钢桥多用途使用手册,2004 年1月,人民交通出版社;(6)公路桥涵施工技术规范(JTGTF50-2011);1.2编制原则(1)针对乌龙江的实际情况,充分考虑栈桥施工的工程特点和施工环境,采用稳妥、可靠、高效的施工技术方案,尽量减少人员、环境对施工带来的影响,确保安全、
2、顺利、快速完成。(2)充分利用近年来我公司类似工程的施工经验,因地制宜地优选施工技术方案。(3)合理统筹安排,充分利用现有的人力、设备资源,注意环境保护,提高资源利用率。2、工程概述2.1工程概况本桥为单线变双线桥,左单线及双线中心里程:DK21+586.60,桥全长875.315m;右单线中心里程YDK21+105.47,桥全长417.585m。本桥位于福厦铁路乌龙江特大桥(下游50m)和乌龙江公路大桥(上游170m)之间,福泉高速公路乌龙江特大桥(距离1200m)上游。本桥自乌龙江边上的清凉山西侧出发,跨越G324国道和扩建复线公路、然后到达乌龙江南岸的金牛山。桥位处附近的河段顺直,岸边无
3、淤积。2.1.1 水文情况本桥桥位以上汇水面积59584km2,三百年一遇洪峰流量Q0.33%=37800m3/s,H0.335.4m;百年一遇洪峰流量Q1%=32660m3/s,H1%=5.08m;五十年一遇洪峰流量Q221500m3/s;十年一遇洪峰流量 Q10%=1880 m3/s,H104.52m。桥位处水位受潮汐影响,百年一遇设计水位和设计流速分别是5.37m、2.25m/s。桥位所在河段为感潮河段,受潮汐影响较大,因此当乌龙江发生百年一遇洪水时,其高水位受潮汐顶托影响。2.1.2 通航情况本桥所在河段为通航河段,目前河道基本处于天然状态,乘潮可通航300吨级船舶,汛期可通航500吨
4、级船舶。该河段为国家内河级航道,净高值不得小于8m,净宽宽度两年一遇洪水单孔双向不小于117m(南港)和105m(淘江)。十年一遇洪水单孔单向不小于81m(南港)和79m(淘江)。代表船型为2500吨级顶推船队和500吨级船舶,通航净空120m8m。最高通航水位采用十年一遇洪水位4.52m,最低通航水位-1.79m。2.1.3 地质情况桥址地貌为闽东南剥蚀丘陵与海滨平原交接带,两岸为近北东向低山,地面高程35120m,相对高差093m,自然坡度1530,福州台见凝灰熔岩出露,平潭台见凝灰岩出露。平潭台附近有军事巷道。交通较方便。桥位上覆第四系全新统人工填筑粉质黏土,长乐组海积粉细砂、卵石土,坡
5、残积)粉质黏土,下伏侏罗系上统南园组三段、凝灰岩。各岩土特征详述如下:(0)人工填筑土:主要为粉质黏土,硬塑。分布于两端桥台。(1)中砂:松散-稍密,基本承载力 0=150kpa。(2)卵石土:松散-稍密,基本承载力 0=300kpa。(3)1、凝灰岩:全风化带,基本承载力 0=200kpa。(4)2、凝灰岩:强风化,次坚石,基本承载力 0=500kpa。(5)3、凝灰岩:弱风化,坚石,基本承载力 0=800kpa。环境工程地质评价:桥址地下水对混凝土有二氧化碳侵蚀,环境作用等级H1,乌龙江范围地表水对混凝土有二氧化碳侵蚀,环境作用等级H1。桥址地震基本烈度为度,地震动峰值加速度为0.10g,
6、主桥处地震动反应谱特征周期为0.65s。2.1.4 既有桥概况福厦铁路乌龙江特大桥:在本桥上游,距本桥桥位50m,全长868.178m。孔跨布置为5-32m简支箱梁+(80+3144+80)m连续梁+3-32m简支箱梁。跨越乌龙江主航道采用(80+3144+80)m连续梁,其中,主跨处的轨底标高为24.264m。乌龙江公路大桥:为G324国道跨乌龙江公路桥,在本桥下游,距本桥170m,桥长548m。孔跨布置为:(52+3144+52)m,主跨均为钢筋混凝土T构,各刚构间采用33简支挂梁连接。路面标高为18.3m。乌龙江公路大桥(新建复线桥):在既有乌龙江公路大桥的下游50m。桥长640m。孔跨
7、布置为:(80+3144+80)m连续梁2-25m简支梁。此桥目前已建成并通车。福泉高速公路乌龙江特大桥:在本桥下游,距本桥1200m,桥长2156m,孔跨布置为:4(625.0)+2(535.0)+(60+2110+60)(主跨)+535.0+3(625.0)m。主跨为(60+2110+60)m连续梁。通航水位采用4.48m,通航净空8.0m,净宽60.0m,上底宽50m,侧高4.0m,航道线与大桥轴线法线夹角为15。2.1.5 桥式布置由于桥址距离福厦铁路乌龙江特大桥和乌龙江公路大桥较近,结合既有桥的孔跨布置和通航论证批复意见,本桥主桥通航孔采用288m跨和既有桥的2144m跨对应。主跨布
8、置为:(144+288+144)m桥跨。轨底高程为39.524m,比既有福厦铁路乌龙江特大桥的轨底高15.26引桥桥式布置:均采用32m简支T梁。跨G324国道和扩建复线公路均采用32m简支T梁跨越。全桥孔跨布置为: 左单线孔跨布置为:【1-24m简支T梁4-32m简支T梁】双线【3-32m简支T梁(144288144)m刚构斜拉桥1-32m简支T梁】,右单线孔跨布置为:6-24m简支T梁8-32m简支T梁。本桥为单线变双线桥,左单线及双线中心里程:DK21586.60,桥全长875.315m;右单线中心里程YDK21105.47,桥全长417.585m。2.1.6主桥桥式结构主桥采用(144
9、+288+144)m双塔双索面刚构斜拉桥桥式。主桥立面见下图。刚构斜拉桥主桥立面图(单位:m)3、栈桥设计3.1 栈桥总体设计及方案比选3.1.1栈桥走向及平面位置考虑到乌龙江特大桥距离上游的福厦铁路乌龙江特大桥的距离仅约50m,距离较近。因此,本栈桥南北两侧均设置在主桥下游侧。两侧栈桥均从岸边向江中延伸。南岸侧栈桥总长约81m,北岸侧江中栈桥总长约294.4m。南北两岸的栈桥在9#、10#主墩处,与主墩施工平台相接,主墩平台尺寸为3351m,平台上顺桥向各布置一台80t龙门吊,门吊跨度为36m。轨道基础上部为单层四排贝雷梁,下部基础为80010mm钢管桩。主栈桥施工到主墩位置时,先搭设8m宽
10、33m长支栈桥,然后搭设主墩钻孔平台,钻孔平台搭设顺桥向逐步向前推进,直至完成另一侧的支栈桥。平台完成后再进行主墩上、下游两侧的龙门吊轨道基础的施工。最后在支栈桥及钻孔平台上完成对门吊的组装。施工期间保留9#墩10#墩通航孔为施工期间临时通航航道(净宽235m)。3.1.2栈桥宽度选择本栈桥作为桥梁水中区域施工运输的唯一通道,由于距离较近,考虑到施工期间主要行走车辆为10m的混凝土运输车,本着经济、适用、安全的原则,本栈桥桥面北岸采用8m宽,南岸采用6.0m宽。3.1.3栈桥跨度选择 在栈桥跨度的选择上,通过以往施工经验,栈桥多采用12m跨径或15m跨径。综合栈桥所处流域的地质、施工复杂程度、
11、运营期间的荷载以及栈桥的拆除,本栈桥选择12m+3m跨径。3.1.4栈桥结构设计选择在栈桥结构选择上,本着经济合理、便于维护和可回收的原则,栈桥面板采用钢筋混凝土结构,其它部位采用钢结构。上部结构选择拆装快捷的贝雷梁加预制钢筋混凝土面板体系,下部结构采用钢管桩基础。3.1.5栈桥总体设计方案根据乌龙江水文及地质资料,按10年一遇最高水位+4.52m进行设计,上部结构高度1.7m,考虑1.2m富余高度,栈桥顶面标高设计为+7.42m。南岸栈桥宽为6m,北岸栈桥宽8m,跨径12m+3m,栈桥施工考虑用履带吊逐跨推进施工。南岸栈桥为双排桩布置,北岸考虑栈桥桩基入土部分为中砂及全风化,施工区域河床覆盖
12、层较浅且冲刷较大。管桩入土深度有限。并要承受洪水、潮水冲击影响,为增加栈桥整体稳定性,北岸至9#墩采用三排桩布置,其中9#墩只有5m砂层,下部为强风化凝灰岩钢管桩嵌岩难度大,钢管桩基础稳定性能差。经多次方案论证和以往经验,最终确定覆盖层较浅基础施工采用直接插打钢管桩+锚桩方案。栈桥锚桩采用80010mm钢管,其它基础选用6308mm钢管。3.2 栈桥上部结构设计贝雷梁栈桥上部构造从上到下依次是钢筋混凝土面板、贝雷主梁。采用6跨一联布置,栈桥联与联之间预留10cm伸缩缝。面板采用宽度为2m、长度为6m和8m的砼面板,厚度20cm。钢筋混凝土面板上预埋钢板,便于纵横连接及安装护栏立柱及电缆管道架设
13、支撑。栈桥桥面护栏采用48mm3.5mm钢管制作,高度1.2m,竖杆焊接在砼面板的预埋件上,扶手横杆焊接在竖杆顶端。3.3 栈桥下部结构设计栈桥采用钢管桩基础,钢管桩北岸横向间距3.2m,南岸4m,纵向间距为12+3m。钢管平联、斜撑采用20槽钢。桩顶承重梁采用2I36工字钢。栈桥结构形式如下图所示南岸栈桥立面图 单位:mm北岸栈桥立面图 单位:mm3.4北岸无覆盖层栈桥及平台设计 北岸8#墩至9#墩覆盖层较浅,且下部为全-强风化层,考虑钢管桩嵌岩难度大,在钢管桩覆盖层无法满足时采用增设800mm锚固桩。设置栈桥锚固桩,锚固桩采用每孔锚固三根, 9#墩平台采用在四周加设1500mm锚固桩,先在
14、上游方向设置混凝土锚,混凝土锚利用钢丝绳与平台连接牢固,确保平台的整体稳定性,施工锚固桩具体详见锚固断面图。同时选择平潮时段尽快插打钻孔桩钢护筒,并与整个平台进行连接,增加平台整体稳定性。其它地段栈桥和平台如实际施工覆盖层不能满足时,采取相同的施工措施。栈桥锚固平面图栈桥锚固立面图平台锚固桩平面图 4、栈桥施工4.1 栈桥施工概述钢管桩每节长度为12m,用挂车运输到现场,现场接桩。贝雷桁架、桥面板在后场预制,平板车运送至前场拼装施工,逐孔向前推进。栈桥施工采用单工作面逐跨推进的作业方式。栈桥桩基础施工采用履带吊机配合振动桩锤施打钢管桩。栈桥梁部施工采用在场地内拼装成标准化模块,由汽车运输到位后
15、利用履带吊机吊装架设,由南北两岸向江中依次逐跨施工。振打钢管桩采用履带吊车配合振桩锤施打,履带吊停放在已施工完成的栈桥桥面,吊装悬臂导向支架,利用悬臂导向支架精确打入栈桥基础钢管桩,钢管桩定位时测量组人员必须用GPS对桩的平面位置进行测量控制。桩顶铺设好贝雷梁及桥面板后,履带吊前移,进行插打下一跨钢管桩。按此方法,循序渐进的施工。4.2 栈桥施工工艺流程及施工步骤施工栈桥流程如下:图4.1栈桥施工流程图步骤一:利用履带吊振动下沉钢管桩;步骤二:利用履带吊安装贝雷纵梁。步骤三:利用履带吊安装桥面板。图4.2履带吊打桩及架设栈桥4.3 栈桥下部结构施工4.3.1悬臂定位导向架(1)导向架的构造栈桥
16、钢管桩的定位思路考虑利用架桥机的原理,采用贝雷桁架与型钢加工形成一个整体悬臂导向架,导向架末端与已铺设完成的栈桥前端贝雷梁销接,导向架前端按设计的桩位预留孔位并设置导向系统。先利用已形成的栈桥作为待施工钢管桩的粗定位导向,再利用前端导向架上的微调系统完成钢管桩的精确定位。通过此导向架系统可以将水上定位转变为陆上定位,避免了水流对钢管桩定位的影响,保证了施工作业的安全。施工中将导向架加工为整体结构。施工完一跨栈桥后,利用履带吊将导向架整体吊装与栈桥主梁连接,精确放出桩位,调整导向轮位置控制桩位后,履带吊配合振动锤沿测定孔位打桩。一排钢管桩施沉完毕后将导向框移开,铺设分配梁、主梁及桥面系,然后转入
17、下一孔栈桥施工。导向架构造如图4-3-1悬臂定位导向架结构图。(2)导向架的吊装、及施工控制在施工时,对导向架进行整体吊装。一侧与已施工完成的栈桥贝雷片连接,一侧悬臂。矩形框架位于钢管桩桩位上方,用以定位钢管桩。在钢管桩施工过程中,用履带吊将钢管吊至导向架矩形框中,缓慢下落,通过钢管桩自身重力保证其垂直度,在其接触水面之前停止下落,对其进行精确定位。定位方法为,采用GPS放样钢管桩的桩中心,然后由现场人员指挥履带吊进行轻微调整,钢管桩桩位调整到位后,在导向架矩形框的四边中心处,焊接4块限位钢板。限位板焊接完成后,继续下落钢管桩,钢管桩受水流影响,会有一定偏斜,至钢管桩下落至河床时,再次指挥履带
18、吊校正钢管桩垂直度。 图4-3-1悬臂定位导向架结构图 单位:mm4.3.2钢管桩的运输、吊装钢管桩焊接完成后,采用汽车吊机将其吊装至平板车上、固定牢固后运至栈桥作业面处。采用履带吊将钢管桩从平板车上平吊至已搭设完毕的栈桥上,并做好固定措施,防止其滚动。采用氧炔焰割炬在钢管桩顶部切割直径3cm孔洞以安装卸扣,卸扣安装完成后,通过钢丝绳利用履带吊将钢管桩竖起,然后吊运至已安装完毕的导向架处,平稳下落。4.3.3钢管桩的对接施工用钢管桩采用Q235钢板在工厂卷焊而成,钢管桩端头处设有坡口以方便焊接。根据计算,栈桥用钢管桩平均长度为38m,故需要在施工现场焊接连接钢管桩。焊接工艺为手工电弧焊,焊接方
19、法为对接焊接,在钢管四周设置四块加劲板,与钢管桩四周满焊,焊缝高度不得小于10mm,以保证钢管桩对接强度。具体布置见图4-3-2钢管桩对接示意图。在施工场地设钢管桩焊接平台,用以固定待焊钢管桩并保证其水平,使其不致滚动,保证焊接的强度和钢管桩整体的平直。图4-3-2钢管桩对接示意图4.3.4钢管桩的施沉导向架上的钢管桩限位板焊接完成,钢管桩下落至河床底部,并对钢管桩进行垂直度调整稳定后,进行钢管桩施沉作业。操作步骤为,采用履带吊将液压振动锤起吊至竖起的钢管桩顶口处,操作液压振动锤使其液压钳夹紧钢管桩,开启振动开关,钢管桩在振动锤起振力的作用下,震动下沉。钢管桩施沉时应保证同一排钢管桩接头错开,
20、避免最不利截面的形成。在钢管桩施沉过程中,要对其垂直度进行监测,当其垂直度偏差超过1%时,应停止沉桩作业,指挥履带吊校正钢管桩垂直度,然后继续施打。当钢管桩施沉至导向架平面上50cm处时,关闭振动锤电源,松开液压钳,将液压振动锤吊放至已搭设好的栈桥桥面上,对导向框进行拆除。导向框拆除完毕后,按照之前的施工步骤,对钢管桩进行二次施沉,施打至设计标高。考虑桩的固结效应,沉桩以桩长贯入度和锤振力双控制,若与设计贯入度偏差较大时,应停止施工,根据现场实际情况,会同各方研究解决。4.3.5定位桩施工先采用履带吊插打800定位桩,地质钻探机在800的钢管桩就位并下放套管,锚杆孔位定位后,下放194套管并嵌
21、入岩体0.5m后改用130钻头钻进,钻入强风化岩35m后终孔,每根定位桩钻三个锚杆孔。施放锚杆及注浆管,锚杆采用32钢筋,长度为从孔底起并伸入钢管桩4m为准。注浆管采用DN15焊接管或高强度塑料管,与钢筋捆绑后伸入孔底并引至操作平台面以上1m。每个锚杆孔放一根注浆管。往钢管桩内侧与套管外侧投入粒径20-40mm碎石,利用钻机拔除套管,注意不能把钢筋及注浆管带出。往注浆管中注入纯水泥浆至设计高度,水泥浆水灰比0.5,掺入1%三乙醇胺早强剂。锚杆孔通过注浆形成锚杆受力体,单根锚杆可承受25t的抗拔承载力。形成岩层-锚杆-立柱稳定系统。桩底锚固示意图4.3.6平联、斜撑及分配梁安装打桩至设计标高后,
22、检查桩的偏斜度及入土深度,其误差均符合要求后,立即进行钢管桩间斜撑、平联、桩顶分配梁等的施工。测量钢管桩顶面标高,通过计算得出钢管桩槽口的切割深度。利用氧炔焰割炬在钢管桩上水平对称切割两个底宽30cm,以安装分配梁。钢管桩槽口切割完成后,将分配梁吊装至钢管桩上。分配梁采用两根平行且横向连接的型钢,用以横向连接钢管桩,同时传递桥面荷载到钢管桩基础,使基础均匀受力,保证栈桥的整体稳定性。分配梁与钢管桩采用弧形加劲板进行焊接连接。钢管桩下沉结束后,用履带吊悬吊平联、斜撑(平联,斜撑采用20a槽钢),进行平联、斜撑与钢管桩之间焊接连接,所有焊缝高度不得小于6mm。斜撑端头应根据实际情况切割成斜面,以便
23、增大与钢管桩的接触面。4.4 栈桥上部结构施工4.4.1贝雷桁架的拼装栈桥贝雷桁架采用321型贝雷片拼制而成。贝雷桁架分成三组依次吊装、运输至栈桥,先与已搭设完成的栈桥连接,再安装支撑架完成两组间拼接。桁架组拼装时,贝雷片与贝雷片间,顺桥向采用销栓销接,横桥向支撑花架或剪刀撑连接。贝雷销栓安装完成后,必须安装保险插销,防止贝雷销栓脱落。支撑花架和贝雷片之间用螺栓固定。4.4.2贝雷梁的运输和架设后方拼装好的12m跨径贝雷梁(两组为一个安装单元)重约2.4t,宽约0.9m。贝雷梁运输采用加宽平板车运输。由于一个安装单元贝雷梁重量不大,80t履带式起重机有足够的起重量,故单跨一个安装单元的贝雷梁可
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