七都大桥水中栈桥平台设计及施工方案

'七都大桥水中栈桥、平台设计及施工方案一、工程概况1、工程简介七都大桥是跨越瓯江南汊连接温州和七都岛的主要通道。温州方向跨越江滨路与学院东路相接，七都方向与纬二路相接。中铁十局集团承建第2合同段，起点K4+016（20号墩），终点桩号为K5+137，与纬二路相接，本合同段主桥长1.121km。其主要工程分布情况为：主桥68+3×120+68m五跨预应力变截面连续箱梁桥，4×45m+5×45m移动模架造桥，4×20m+4×20m+3×20m现浇等高度连续箱梁；以及A匝道16×20米，B匝道9×20米现浇箱梁。下部构造为桩接承台，主桥部分基础为Ф200cm钻孔桩，引桥为Ф180cm钻孔桩，匝道桥为Ф150cm钻孔桩。2、地形、地貌根据钻探揭露，结合原位测试与室内土试成果，七都大桥桥址区地基土在勘察深度范围内可划分为10个工程地层。依次为填土、粘土、淤泥、含淤泥中细砂、中粗砂、粘土、卵石、圆砾混粘性土、卵石。3、气候、水文场区属亚热带海洋型季风气候，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，全年无严寒酷暑，多年平均气温19.7℃，多年平均降水量为1700mm，降雨主要集中在5～6月的梅雨和7～9月的台风季节。温州为我国东南沿海台风的主要登陆点之一，多年台风统计频率2.4次/年，瞬时最大风力达12级以上，瞬时风速可达40m/s，定时最大风速达25m/s。七都大桥跨越瓯江南汊，两岸陆域地貌单元属河口冲海积平原区，地形相对平坦，地面高程2.0～4.5m；桥位处江面宽约1300m。瓯江口属强感潮双向河口，潮流属不规则半日型潮，36 平均高潮位2.712m，平均低潮位-1.798m。4、栈桥里程桩号根据主桥跨瓯江的里程桩号，本栈桥设计里程桩号为K4+006-K4+597，设计总长为591米。二、总体设计方案1、设计通行能力根据本栈桥的使用特点和设计意图，结合主桥施工需要，确定设计最大荷载为40吨的砼罐车，轴距2.5米，其主要荷载形式为：单位KN，cm2、设计思路本栈桥设计思路是先根据栈桥荷载计算出栈桥各部位材料型号，再通过对各种材料所受到的设计荷载和恒载进行验算，如发现不满足，则重新布设并验算，直至满足设计要求。3、基本桥型布置栈桥全长591米，设计为每跨15米（五节贝雷），共计40跨，桥面宽4米，全桥分为五联，分布情况为每联八跨。浅水位置栈桥基础采用Ф630*8mm钢管桩，24#-25#为深水位置，基础采用Ф800*10mm钢管桩,桩距为3.7m；钢管桩横担为双拼I36b工字钢，长6.0m;贝雷上桥面系采用正交异性板，尺寸为3.78米*4米，桥面钢板为8mm。贝雷梁截面尺寸为3.0m×1.5m，其分布尺寸分别为45cm+112.5cm+112.5cm+45cm,共计五排。贝雷内剪刀撑用［10槽钢，外剪刀撑采用［10槽钢，钢管桩连接系采用［20槽钢。护栏采用Ф50×5钢管。在深水区的钢管桩作哑铃式连接套筒。36 本栈桥所在区域地质结构复杂，风、浪、潮、流等荷载具有较强的随机性且难以确定，水流对桩周土体的冲刷严重，台风、潮汛等灾害性气候时有发生，栈桥处于恶劣的自然环境之中。三、设计资料1、基本资料表1：瓯江水中墩江底标高墩位20#21#22#23#24#25#26#27#标高-2.522-2.002-2.402-6.882-10.782-11.602-1.334+3.4钢管桩桩顶标高设计为+5米，考虑水流冲刷线为5米。表2：钢管桩的桩长为：（经过试算确定）墩位20#21#22#23#24#25#26#27#桩长24.52224.50224.40228.88232.78233.60223.33418.6计算长度2020222633352319数量6141812141642设计栈桥顶面高程+7米，高于正常潮水位。2、设计图纸设计图纸见后附图。四、材料数量表（见后附表）五、设计验算5.1贝雷梁稳定验算本栈桥为多跨连续超静定结构，为简化计算，采取一跨静定结构为计算依据，这样对于整个结构是安全的。36 考虑1.29的动载系数，其最大弯矩为1664KNM,最大剪力为480KN。由《公路施工手册—桥涵》中可查得，对贝雷梁这种连续结构由外荷载产生的最大弯矩：单排单层为788.2KNM,最大剪力：单排单层为245.2KN。本栈桥设计为五排单层，五排单层结构承受的最大弯矩为788.2×5=3941KNM，最大剪力245.2×5=1226KN。Mmax=1664KNM<3941KNMQmax=480KN<1226KN故贝雷梁满足强度要求。5.2桩基竖向承载力计算本栈桥设计桩长见第2页表二基本设计原则为入土深度17米，考虑5米的局部冲刷深度，钢管桩设计计算长度均为12米，各钻孔资料如下：SZK6钻孔资料：（Ф630*8）层次层厚（m）岩性描述στ111.6中砂10030212.4含中砂淤泥481236淤泥质粘土6016SZK7钻孔资料：（Ф630*8）36 层次层厚（m）岩性描述στ19.8中砂10030214.2含中砂淤泥501236.3淤泥质粘土6016SZK9钻孔资料：（Ф800*10）层次层厚（m）岩性描述στ111.0中细砂10030210.5淤泥501238.7淤泥质粘土6016ZK2钻孔资料：（Ф800*10）层次层厚（m）岩性描述στ15.3中细砂1003524.2淤泥5012310淤泥质粘土601645.1含砂淤泥质粘土8020SZK10钻孔资料：（Ф630*8）层次层厚（m）岩性描述στ110.9含淤泥中细砂10030211.9含细砂淤泥501234.2淤泥质粘土6016每跨栈桥上部结构自重为15吨，合150KN。桥墩为双桩结构，每墩受最大外荷载为372KN，故每墩所受合力为372+150=522KN,分配到单桩所受外力为PO=261KN。打入桩采用开口桩形式,按照建筑桩基重要性系数取1.5，即计算得出的单桩承载力：QUK≥1.5P0=1.5×261=392KN。由开口桩承载力公式：QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAPλS开口桩侧阻挤土效应系数Ф630*8取1.0，Ф800*10取0.87λP=0.8λS（因桩入土深度/钢管桩外径≥5）SZK6钻孔资料：（Ф630*8）36 QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（6.6×30+5.4×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=521KN>392KNSZK7钻孔资料：（Ф630*8）QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（4.8×30+7.2×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=456KN>392KNSZK9钻孔资料：（Ф800*10）QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=0.87×3.1416×0.8×（6×30+6×12）+0.8×0.87×48×3.1416×0.8×0.012=552KN>392KNZK2钻孔资料：（Ф800*10）QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=0.87×3.1416×0.8×（3.5×12+8.5×16）+0.8×0.87×48×3.1416×0.8×0.012=390KN>392KNSZK10钻孔资料：（Ф630*8）QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（5.9×30+6.1×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=496KN>392KN通过上述计算，单桩承载力满足设计要求。5.3钢管桩桩身稳定性计算钢管桩是受压构件，先验算其局部稳定性对于Ф630*8，D/t=630/8=78.75≤100=[D/t],无局部失稳问题对于Ф800*10，D/t=800/10=80≤100=[D/t],无局部失稳问题按桩身强度验算钢管桩的承载力钢管桩按一端嵌固，一端自由方式计算，局部冲刷线以上均为自由端Pcr=π2EI/4L2其中E-钢材的弹性模量；I-桩截面的惯性矩π（D4-t4）/64；L-桩长36 对于A图，L=22米，Pcr1=π2EI/4L2=[3.14162×210×109×3.1416×（0.84-0.784）]/[4×64×222]=2073KN对于B图，L=17米Pcr2=π2EI/4L2=[3.14162×210×109×3.1416×（0.634-0.6144）]/[4×64×172]=1356KN取安全系数为nst=4Pcr1=2073KN>nstP0=1044KN；Pcr2=1356KN>nstP0=1044KN故结构是安全的，为保证深水区Ф800*10的压曲稳定，我们采取在两桩上焊接倒牛腿，并下沉哑铃式套筒联系梁见下图36 5.4土中钢管桩水平承载力计算水平承载力应满足：（1）桩体发生的弯曲应力不应超过桩材的容许弯曲应力；（2）桩头的水平变位量不应超过上部结构确定的容许变位量。便桥承受的水平荷载包括车辆制动力、风力、流水压力。1、车辆制动力按照《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2000规定，不得小于一辆重车重量的30%，我们取30%作为车辆制动力400×0.3=120KN。2、风力FWh=K0K1K3WdAWh；各参数取值V10=40m/s，Z-形心距水面距离取4米，K0=0.9,K1=1.36,K2=1.08,K3=1,K5=1.38,AWh=1.16m2，Wd=rVd2/2g，Vd=K2K5V10,r=0.012017e-0.0001×z，由此计算可得FWh=3KN。3、流水压力FW=KAγV2/2g=0.8×25.13×1×3.62/（2×9.8）=13KN桩顶按以上三力合力计算为H0=136KN。计算按照弹性地基梁理论进行，力学简图见下图36 因无确切的资料，参照《实用桩基础》中的有关规定利用张氏法计算桩顶自由，已知P0=315KN,H0=136KN,E=210Gpa,L=15m,取k=22MN/m3对于800圆形桩I=π（D4-d4）/64=1.94×10-3m4,EI=407400KNm2W=0.0982（D4-d4）/D=4.8424×10-3m3；A=0.025m2α=(4/3)×(D2+Dd+d2)/(D2+d2)=2桩的特征值β=(Dk/4EI)0.25=（0.8×22000/4×407400）0.25=0.3224m-1桩的换算入土深度βL=0.3224×15=4.836>πy0=H0/2EIβ3=136/2×407400×0.32243=5mmθ0=H0/2EIβ2=136/2×407400×0.32242=1.606×10-3radMmax=-0.3224H0/β=-0.3224×136/0.3224=136KNMQmax=H0e-π/2=0.2079H0=0.2079×136=28.3KN36 lm=π/4β=3.1416/4×0.3224=2.436ml0=π/2β=3.1416/2×0.3224=4.872mσ1=P0/A+Mmax/W=315000/0.025+136000/4.8424×10-3=40.7Mpa<[σw]=145Mpaτ1=αQ/A=2×28300/0.025=2.3Mpa<[τ]=85Mpa对于630圆形桩I=π（D4-d4）/64=7.56×10-4m4,EI=158760KNm2W=0.0982（D4-d4）/D=2.401×10-3m3；A=0.016m2α=(4/3)×(D2+Dd+d2)/(D2+d2)=2桩的特征值β=(Dk/4EI)0.25=（0.63×22000/4×158760）0.25=0.3844m-1桩的换算入土深度βL=0.3844×12=4.612>πy0=H0/2EIβ3=136/2×158760×0.38443=7.54mmθ0=H0/2EIβ2=136/2×158760×0.38442=2.899×10-3radMmax=-0.3224H0/β=-0.3224×136/0.3844=114KNMQmax=H0e-π/2=0.2079H0=0.2079×136=28.3KNlm=π/4β=3.1416/4×0.3844=2.043ml0=π/4β=3.1416/2×0.3844=4.086mσ2=P0/A+Mmax/W=315000/0.016+142000/2.401×10-3=78.8MPa<[σw]=145Mpaτ2=αQ/A=2×28300/0.016=3.5Mpa<[τ]=85Mpa通过以上计算可得知最大弯矩处各钢管桩入持力层2-2.5米之间,最大弯矩在114-136KNM之间，对于这两种钢管桩水平位移均很小，符合规范要求（y<10mm）。利用m法中的无量纲计算法，我们列表计算出最大弯矩处各钢管桩入持力层0.8-1米之间,最大弯矩在141-164KNM之间，36 亦可以通过计算得出弯曲应力值和剪切应力值亦小于许用应力值。对于这两种钢管桩水平位移均很小，分别为800桩3.9mm；600桩6.7mm，符合规范要求（y<10mm）。具体计算见附后计算表格。5.5水中钢管桩桩头水平位移建立如下的模型：汽车制动力和风力由16根钢管桩共同承受，故桩头集中力123/16=7.7KN，流水压力为均布荷载13/21=0.6KN/M。利用midas软件分析得出钢管桩桩头的最大水平位移为14.7cm，嵌固段的最大弯矩74.2MPa。换算成倾斜率亦满足规范的要求（<1%）。5.6发生不均匀沉降产生的内力5.6.1相邻两排桩基发生不均匀沉降建立如下的模型：考虑一跨15米的贝雷梁，两端固结，一段发生沉降产生的内力：321钢桥的I=250500×10-8m4,E=210GPa,当某排桩基发生Δ=1的沉降时，对固结端产生的剪力为12EI/l3=12×210×109×4×250500×10-8/153=7481.6KN/m，即如果发生了1cm的不均匀沉降，将对两墩分别产生75KN的压力或者拔力。对于固结端的弯矩6EI/l2=6×210×109×4×250500×10-8/152=56112KN，即如果发生了1cm的不均匀沉降，将对贝雷产生561KNm的弯矩。故如发生2cm的沉降应发出预警。5.6.2同排桩基发生不均匀沉降建立如下的模型：考虑一排桩距3.7米，桩顶固结，一桩发生沉降产生的内力：2I36b钢梁的I=33000×10-8m4,E=210GPa,当某排桩基发生Δ=1的沉降时，对固结端产生的剪力为12EI/l3=12×210×109×33000×10-8/3.73=16417KN/m，即如果发生了1cm的不均匀沉降，将对两桩分别产生164KN的压力或者拔力。对于固结端的弯矩6EI/l2=6×210×109×33000×10-8/3.72=30373KN，即如果发生了1cm的不均匀沉降，将对2I36b产生36 304KNm的弯矩。六、水中施工平台设计计算6.1主墩施工平台计算a、基本资料因考虑施工需要，平台除搭设钻机操作台外另加设混凝土罐车及32吨汽车吊行走，主墩水中施工平台面为42.5m×18m，基础使用两排（横桥向）Ф80cm钢管桩，排距为15m,每排设7根钢管桩，钢管桩间间距分别为8m、7m、4.85m、4.875m、7m、8m;在每排钢管桩上设2H45型钢梁（桩顶横向分配梁）；下部为在桩顶横向分配梁上布设贝雷主梁（纵向梁），单片长18m，共10×2排，上部结构底层为28b型工字钢，上层为14工字钢；面层采用8mm厚A3钢板。施工平台面标高按+7.0m设计（假设施工时水位为+3.8m）。采用Ф2.4m钢护筒，钢护筒顶面标高+4.63m。钢材采用Q235钢，抗拉应力f=145MPa，抗剪应力f=85MPa。b、荷载考虑施工时平台上4台20型钻机，且最不利时，两机并排摆设。每台钻机自重按30T计；混凝土罐车一台，重量按40吨计。c、计算结果1、贝雷主梁考虑钻机摆放方向及罐车行走路线，绘制计算模式：36 罐车荷载按集中荷载，钻机摆放在两排贝雷上，考虑活载系数1.29，计算跨中弯矩：M=（1/4×400×15+150×4）×1.29=2709kN.m单排贝雷容许弯矩788KN.m，4排为M容=788×4=3152kN.m，M=2709kN.m＜M容剪力：（计算简图）自重每支座53KN，则最大剪应力为σ=（150+400+53）×1.29=778kN＜双排贝雷容许剪应力980KN符合要求！36 2、桥面横向分配梁最不利时为一台罐车由两根分配梁承担，罐车后轴重按35吨计，最大跨径487.5cm。计算跨中弯矩：M=1/4×350×（4.875-2.5）÷2×1.29=134.1kN.m所需型钢的截面模量Wx=M/［σ］=134.1kN.m/(145N/mm2)=134.1×106/145=924828mm3作用在两根Ⅰ28b横向分配梁上，Wx=2×534000mm3=1068000mm3符合要求！主梁底纵向分配梁：有如下模型1及模型2由最不利位置贝雷主梁剪力计算可得P1=400+75=475KN，P2=150KN，P3=400KN模型1跨中弯矩M1=475×4.52×3.5÷82=526KN模型2跨中弯矩M2=400×4.752×2.25÷72=414.4KN采用模型1计算，所需型钢截面模量Wx=526×1.29KN÷(145×36 10-6)KN/mm3=467959mm3采用2H45（450×300）型钢：Wx容=2550000×2=5100000mm3Wx＜Wx容符合要求！3、平台钢管桩计算由于本项目水较深，钢管桩外露长度较大，且河床地质情况不是很好，桩基转堰施工后，局部冲刷将比较大，故钢管桩采用开口钢管桩，在确保承载力的前提前，易于插打较深，有利于保证结构的稳定性。钻孔时按4根钢管桩承受2台钻机,一台罐车，同时加上结构自重，单根钢管桩的承载能力应大于40T，单桩承载系数按1.5考虑，即每桩承载力应不小于600KN。采用Ф800钢管桩，局部冲刷暂按5米考虑，振动沉桩影响系数取λs=0.87,λp=0.8λs。水中21#墩：桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）2.0m。则承载力为：0.87×2.512×(35×7.98+2×12)+0.87×0.8×50×0.5024=680.3kN＞600kN,符合要求！计算桩长为L=7+8+2+5=22m;水中22#墩：桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）12.0m。则承载力为：0.87×2.512×(35×4.8+12×12)+0.87×0.8×50×0.5024=699.4kN＞600kN,符合要求！计算桩长为L=7.5+5+12+5=29.5m;水中23#墩：桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）2.5m。则承载力为：0.87×2.512×(35×6+8.0×12)+0.87×0.8×50×0.5024=686.2kN＞600kN,符合要求！计算桩长为L=12+6+8+5=31m;水中24#墩：36 桩端进入持力层深度（淤泥质粘土层）10m。则承载力为：0.87×2.512×(35×0.3+4.2×12+10×16+4.5×20)+0.87×0.8×80×0.5024707.4kN＞600kN,符合要求！计算桩长为L=16+0.3+4.2+10+4.5+5=40m;6.2边墩水中施工平台计算a、基本资料边墩水中施工平台面25#、26#墩为37.8m×12m、20#墩为12m×32m,基础使用三排（横桥向）Ф80cm钢管桩，钢管桩间排距为10.35m，钢管桩间间距分别为6.5m、6.5m、4.5m、6.5m、6.5m、4m(20#墩间距为6.5m、6.5m、4.5m、6.5m、6.5m)；在每排钢管桩上设2H45型钢梁（桩顶横向分配梁）；下部为在桩顶横向分配梁上布设贝雷主梁（纵向梁），单片长12m，共9×2排，上部结构底层为28b型工字钢，上层为14工字钢；面层采用8mm厚A3钢板。施工平台桩顶标高按+4.63m设计（假设施工时水位为+3.8m）。采用Ф2.0m钢护筒，钢护筒顶面标高为+5.5m。钢材采用Q235钢，受拉f=145MPa，受剪f=85MPa。b、荷载由于钻孔桩数较少,仅考虑施工时平台上上2台20型钻机，一台混凝土罐车，每2根纵向分配梁承担一台钻机，每台钻机自重等按30T计，混凝土罐车一台，重量按40吨计。c、计算结果1、贝雷主梁36 罐车荷载按集中荷载，钻机摆放在单排贝雷上，计算图式简化如下：最大弯矩：M1=328×（2.9+4.55×4÷7）-300×4.55×4÷7=1024kN.m活载系数按1.22，则跨中弯矩应为：M=1024×1.22=1250kN.m最不利时有两排贝雷梁承担，单排贝雷容许弯矩788KN.m，2排为M容=788×2=1576kN.m,M＜M容，剪力：（计算简图）自重每支座按40KN，则最大剪应力为σ=(150+400+40)×1.22=720kN＜双排贝雷容许剪应力980KN符合要求！2、桥面横向分配梁最不利时为一台罐车由两根分配梁承担，罐车后轴重按35吨计，最大跨径487.5cm。36 计算跨中弯矩：M=1/4×350×（5-2.5）÷2×1.22=133.5kN.m所需型钢的截面模量Wx=M/［σ］=133.5kN.m/(145N/mm2)=133.5×106/145=920690mm3作用在两根Ⅰ28b横向分配梁上，Wx=2×534000mm3=1068000mm3符合要求！3、平台钢管桩计算由于本项目水较深，钢管桩外露长度较大，且河床地质情况不是很好，桩基转堰施工后，局部冲刷将比较大，故钢管桩采用开口钢管桩，在确保承载力的前提前，易于插打较深，有利于保证结构的稳定性。钻孔时按4根钢管桩承受1台钻机,一台罐车，同时加上结构自重，单根钢管桩的承载能力应大于35T，单桩承载系数按1.5考虑，即每桩承载力应不小于525KN。。采用Ф800钢管桩，局部冲刷暂按5米考虑。振动沉桩影响系数取λs=0.87,λp=0.8λs。水中20#墩：桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）4.5m。则承载力为：0.87×2.512×(35×5.9+4.5×12)+0.87×0.8×50×0.5024=587kN＞525kN,符合要求！计算桩长为L=7.5+5.9+4.5+5=22.9m;水中25#墩：桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）1.0m。36 则承载力为：0.87x2.512x(35x0.3+4.2x12+10x16+4.0×20)+0.87×0.8×80×0.5024=690kN＞525kN,符合要求！计算桩长为L=16+0.3+4.2+10+4+5=39.5m;水中26#墩：桩端进入持力层深度（淤泥层）6m。则承载力为：0.87×2.512×(35×5.9+6×12+10×16)+0.87×0.8×80×0.5024=626kN＞525kN,符合要求！计算桩长为L=8.2+5.9+6+5=25.1m;由于在钻孔施工中，施工平台上往往会堆放大量的材料，如钢筋笼、泥浆循环滤斗，另外在钻机位置偏位时，局部桩基受力会较大，因此桩基水平连接需紧密。四、据以上计算取水中各施工平台钢管桩桩长墩号桩径(cm)桩长（m）根数20#墩8022.91221#墩80221422#墩8029.51423#墩80311424#墩80401425#墩8039.51426#墩8025.11436 附表1、各墩地质情况表墩号河床底距桩顶高（m）中细砂层厚（m）淤泥夹细砂层厚（m）淤泥质粘土层厚（m）含淤泥质粘土层厚（m）20#墩7.510.913.34.46.821#墩7.012.9812.46.07.922#墩7.59.712.78.210.223#墩1210.89.76.3624#墩165.34.210525#墩165.34.2105.726#墩8.210.911.94.27.2附表2、各土层力学指标设计参数表岩土名称力学性能指标中细砂层厚（m）淤泥夹细砂层厚（m）淤泥质粘土层厚（m）含淤泥质粘土层厚（m）土极限摩阻力（Kpa）35121620土容许承载力（Kpa）100506080五、钢管桩水平力计算见附图，水平最大位移15.9cm(24#、25#墩)，则最大倾斜度为i=15.9×10-2÷（16+5）=0.76%＜1%，符合规范要求！七、栈桥、平台施工及运营管理栈桥、平台施工及其运营管理是保证栈桥、平台36 安全的实施性环节，为此，首先优化施工方案，然后对钢管桩基础进行垂直和水平静载试验。此外，加强对运营过程中的栈桥、平台监测，通过观测收集栈桥、平台在施工和运营过程中的参数变化，然后与设计值进行分析比较，若达到预警指标，则立即采取预案处理措施。同时，制定切实可行的栈桥交通管制办法，加强对施工车辆的交通管理，严禁超速、超限、超载，特别对栈桥安全危害严重的砼罐车运行进行限制，确保栈桥、平台的施工及运营安全。7.1装配式悬臂导向架的设计施工栈桥施工主要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面铺装三部分组成：栈桥基础施工采用浮吊配合DZ90液压打桩锤施打钢管桩；栈桥主桁采用在后方场地内拼装分组桁架，将分组桁架运至现场利用吊车整体吊装组拼；桥面施工采用纵横梁系统标准化模块，由汽车运输到位后利用浮吊吊装架设，依次逐跨施工。利用架桥机原理和贝雷梁的强抗剪能力，自行设计装配式悬臂导向架施工栈桥钢管桩基础，解决在恶劣的海洋环境条件下栈桥基础钢管桩精确定位的难题，将水上施工转化为陆地作业，实现栈桥施工的全天候作业，不受潮水的影响，前方工作面机械化、标准化程度提高，工效成倍增加。36 装配式悬臂导向架结构图7.2单桩静载试验钢管桩作为全长达591米施工栈桥的基础形式，其承载力的计算可靠与否不仅决定了栈桥的安全性，同时也是对栈桥基础进行优化设计的基础。静载试验是检验钢管桩垂直承载力的最为可靠的方法，通过静载试验既可以确定钢管桩的单桩承载力，同时，也可以进一步掌握钢管桩竖向承载力破坏形式及机理，并以此作为栈桥桩基础设计和优化依据。试验装置包括加载装置、反力装置、基准点装置三部分。栈桥钢管桩（Φ800）静载试验桩布置图7.3栈桥、平台预警及抢险七都大桥水域是重大灾害天气多发地段，该地区气象条件尤其是风的情况变的十分复杂。在夏秋季亦是龙卷风、台风（含热带风暴、强热带风暴）频发期和天文大潮期，而常常是风潮合一，这种极具破坏力的自然现象一旦形成，将会危及本项目辖段正桥及栈桥、平台工程和驻地生产生活房屋、施工人员、机具、设备的安全。本着“安全第一，预防为主”的思想，按照“以人为本，避免伤亡，以防为主，防抗结合”的原则，提前作好各项工作。为对险情及紧急情况迅速做出反应，并能采取有效的抢险救助措施，经理部结合辖段工程的实际情况，特制订本应急处置预案以保证大桥施工安全和工程顺利进行。36 栈桥预警是指：在栈桥、平台施工和运营期间，通过对栈桥、平台自身和所处海湾环境参数（风、潮、流等）的监控，为保证七都大桥施工安全和栈桥、平台自身安全而预先发出的安全警报。栈桥、平台出现险情时立即启动应急预案，栈桥、平台险情是指栈桥、平台因存在重大安全隐患，隐含会对人员、栈桥、平台结构、机械、设备造成毁灭性破坏情况。（1）出现超出“非工作状态标准”的风、浪、流，应提前撤出栈桥上的人员、车辆，启动应急预案；（2）突发汛潮导致局部冲刷深度超限，启动应急预案；（3）突发性灾害出现（如龙卷风、车辆撞击栏杆、车辆或邻近施工机械起火等），启动应急预案。栈桥、平台结构参数的预警指标为以下两点：（1）栈桥、平台的不均匀沉降。栈桥全长591m，采用钢管桩基础。由于该地区持力层埋藏深厚，栈桥钢管桩主要通过桩身与土体摩阻力提供承载力，同时，潮流对钢管桩造成的局部冲刷深度不同，导致不均匀沉降难以避免。为确保栈桥、平台安全，在施工中应加强对栈桥、平台不均匀沉降的监测。当栈桥相邻钢管桩桩顶的不均匀沉降达到2cm时，发出预警。桩基不均匀沉降点观测位置位于每桩桩头连接工字钢悬挑位置上。（2）栈桥、平台钢管桩的局部冲刷深度。影响栈桥、平台钢管桩局部冲刷深度的因素很多，关键因素之一是潮流的流速。由于本桥位的潮流流速大、变化多，不确定因素多，有必要对钢管桩的局部冲刷深度进行监测，防止局部冲刷深度超限对栈桥的安全造成危害。当钢管桩的局部冲刷深度超过其入土深度的20％时，发出预警。栈桥、平台的抢险遵从以下四个原则：36 （1）预防为主的原则。栈桥、平台预警抢险工作重点在预防，特别对台风、龙卷风和天文大潮要及早作预防准备。选择适当时机进行抢险遇险，根据气象预报，在灾害天气有可能到来之前的两三天内即进入预警状态，各小组成员要到位，并召开会议，做好人员准备、物质准备、思想准备。（2）以人为本的原则。进入“三防”一级防台危险时节，在栈桥、主桥和搅拌站、钢筋棚或其他危险位置的人员必须撤离，留下的巡查人员要经过精心挑选，要求必须两人以上，且必须要穿戴好救生衣、救生圈和安全带等防护用品，并保持不间断联络。（3）快速有效原则。应急反映必须快速有效，采取措施和报告必须是第一时间，以争取抢险和施救的时间。（4）统一指挥，相互配合的原则。经理部栈桥、平台预警抢险和“三防”工作要执行指挥部、地方政府的统一指挥，并做到顾全大局、识大体、相互配合、形成合力，提高抢险救助工作的有效性。抢险预案主要包括：栈桥、平台通行管理；人员保护；栈桥、平台及设备安全；灾后处理等部分。此外，还特别制订以下3种应急处置预案：防台风应急处置预案、防汛应急处置预案、防龙卷风应急处置预案。针对本栈桥、平台，在科学论证和既有栈桥的实践基础上，设置了一系列的预警机制和抢险措施，其特点是：预警与抢险的指导思想明确；预警条件与指标具有可操作性；组织保障有力；抢险预案细致，可以迅速启动实施。八、栈桥施工的质量控制及注意事项8.1材料36 a、对进场的钢管桩按质量体系文件相关程序进行检验，检查的主要内容有：钢管外周长、管端椭圆度、管端平整度、壁厚、桩长等，对于表面有锈蚀的钢管桩，应严格检查其有效厚度，符合相关技术规范要求的才能使用。b、栈桥所用钢材均为A3钢（Q235），其规格型号和性能必须符合设计要求和GB-200-79国家标准，进场材料应提交产品合格证；c、焊接材料应选用符合国标（GB）981-76要求的E4303-E4313型焊条。d、运输钢构件时，应根据钢构件的长度、重量选择车辆，在运输过程中应采取适当措施保证钢构件不变形，不损伤涂层；钢构件安装使用前应对构件的质量进行检查，构件变形、缺陷超出允许偏差时应进行处理。8.2栈桥构件加工及安装质量要求沉桩停锤标准：拟采用DZ90型震动锤，栈桥钢管桩尖位于中密沙土层上，沉桩停锤以标高控制为主，贯入度控制为辅。沉桩达不到设计标高时，最后10击每击平均贯入度≤1.0mm可以停锤，并可认为其桩基承载力不小于50吨。螺栓连接：螺栓连接应与连接构件紧贴，牢固可靠，外观排列整齐，外露丝口不应小于2口，连接质量应符合现行国家相关规范标准，检验时可用锤击法检查(用0.3kg小锤,一手扶螺栓头，另一手用锤敲,要求螺栓头(螺母)不偏移、不颤动、不松动，锤声比较干脆；否则说明螺栓紧固质量不好，需要新紧固施工)。焊缝连接：对接焊缝要求予以焊透；角焊缝必须完整、连接，有效厚度不得小于8mm；焊缝表面不得有裂纹、纵梁与面板之间的焊缝等级应不低于三级，其它所有焊缝质量等级应不低于二级。栈桥构件加工及安装要求部位名称项目允许偏差（mm）总体中心线偏位1036 桥面标高±10跨径±50全桥长度±500下部结构钢管桩桩顶标高±10平面偏位±50倾斜度1%平联及斜撑构件尺寸±15安装偏位10牛腿构件尺寸±3安装偏位2桩顶分配梁构件尺寸±10旁偏3上拱度3安装偏位5上部结构贝雷主梁主桁中心距±10安装偏位5纵横梁构件尺寸±10旁弯3上拱度3安装偏位5桥面板构件尺寸±5平整度6（每米测量）安装偏位5栈桥施工时，按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）检验工程质量，发现不合格工程应及时采取措施处理。8.3施工注意事项a)钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，若桩顶有损坏或局部压曲，则对该部分予以割除并接长至设计标高。b)施工钢管桩联结时必须保证联接钢管桩的焊接质量，联接钢管与钢管桩接触的空间曲线要尽量保证无大过间隙，钢管与钢管间必须确保满焊。另外，为了保证联接的牢固性，采取在联接钢管与钢管桩的联接四周加设节点钢板。36 a)上部结构安装前，应对桥台、钢管桩顶高程、中心线及各孔跨径进行复测，误差在允许偏差内方可安装；在放样下料前，应对原材料进行调直，调平，矫正，矫正偏差在允许误差内，必要时须进行清洁、除锈处理。b)钢构件安装时应注意安装顺序，严格控制安装程序；对已安装的钢构件应注意成品保护，已变形的构件要及时矫正并重新检验，采取扩大拼装单元进行安装时，应采取必要的加固措施。c)栈桥施工时应合理安排作业时间，注意施工安全，注意对灾害性自然气候条件的防护；对施工现场产生的废弃物应及时分类回收，避免环境污染；在居民区附近作业时应避免施工扰民，做到文明施工。d)栈桥上应按有关规定布设安全警示设施和防船撞设施；在使用期间应注意维护和保养，安排人员对栈桥主要构件及构件间的焊缝和螺栓连接进行定期检查，发现问题应及时处理。8.4栈桥、平台施工方法8.4.1栈桥起始墩施工起始墩台帽砼为C30，宽度200cm厚度100cm，浇砼时，固定贝雷梁的予埋件一定要埋设准确。8.4.2钢管桩制作钢管桩的钢板,必须符合设计及规范要求管节拼装定位应在专门台架上进行，管节对口应保持在同一轴线上进行。管节管径差，椭圆度以及桩成品的外形尺寸必须满足规范要求。钢管桩焊缝质量应符合要求。栈桥钢管桩为直径Φ630×8mm，Φ800×10mm。36 8.4.3锤击下沉钢管桩水上栈桥采用浮吊上DZ90液压打桩锤直接锤击下沉到位。沉桩以标高控制。沉桩偏差：桩位平面位置：50mm桩顶标高：±10mm桩身垂直度：小于1%8.4.4桩间连接每排钢管桩下沉到位后，应进行桩之间的连接，增加桩的稳定性，连接材料采用20号槽钢，槽钢尺寸需根据现场尺寸下料。焊缝质量满足设计及规范要求。8.4.5桩头横梁I36b安装I36b安装：经测量放线后，直接嵌入钢管桩内,钢管桩上焊接牛腿，保证其顶标高为+5米。8.4.6贝雷梁及横向分配梁拼装贝雷梁予先在陆上或已搭设好的栈桥上按每组尺寸拼装好，然后运输到位，安装在I36b上。贝雷梁的位置需放线后确定，以保证栈桥轴线不偏移，为减少贝雷梁的磨损，在I36b与贝雷梁之间垫一δ3cm厚的硬杂木。贝雷梁安装到位后，横向、竖向均焊定位挡块及压板，并采用Ф20“U”型螺拴将其固定在I36b上。8.4.7桥面板铺装及附属结构施工采用正交异性板铺装桥面，如遇与“U”型螺栓螺母冲突时，可适当调整其间距。栈桥栏杆高1m，采用Φ50焊接钢管焊接，立柱间距1.5m，焊在36 正交异性板上。九、栈桥、平台施工的安全技术措施9.1安全管理组织机构1、建立健全安全生产管理机构。成立以项目经理为首的安全生产领导小组，全面负责并领导本项目的安全生产工作，主管安全生产的副经理为安全生产的直接责任人，总工程师为安全生产的技术负责人。施工队成立安全小组。2、机构配置项目经理部均设安全质量部，并各设专职安全检查工程师各一名，安质部下设安全组，下设专职安全员。施工队设安全室，配置专职安全员。安全保证体系框图安全保证体系组织保证目标保证制度保证工作保证项目经理项目副经理项目总工安质人员职能部门保证施工中无重伤以上人身事故，无重大、大火灾、中毒、爆炸、交通等责任事故，创无事故工程。基础工作防范重点配齐安检机构人员各部门按职能分工做好工作建立群体保安全格局作业班组做好岗位安全工作开展安全预想、预测、预防工作抓好安全宣传教育工作加强安全培训考试合格持证上岗加大各类安全防护用品资金投入严格执行劳务工安全管理规定防高空坠落事故防物体打击事故防机具设备伤害事故防人身伤害事故安全责任制安全例会制易发事故控制点制事故处理报告制安全管理台帐记录制安全违章隐患处罚制安全生产考核奖罚制安全文明标准工地建设制班前安全讲话制安全技术交底制安全交接班制安全挂牌制安全检查制工程队安质室安全责任制项目经理安全责任制项目总工程师安全责任制物资设备部长安全责任制工程技术部长安全责任制安质部部长安全责任制项目副经理安全责任制监察部部长安全责任制防触电事故36 9.2落实安全生产责任制1、本项目实行安全生产三级管理，即：一级管理由经理负责，二级管理由各级专职安全监察人员负责，三级管理由班组长负责，并在各作业点设共青团安全监督岗。2、完善各项安全生产管理制度，针对各工序及各工种的特点制定相应的安全管理制度，并由各级安全组织检查落实。3、建立安全生产责任制，落实各级管理人员和操作人员的安全职责，做到纵向到底，横向到边，各自作好本岗位的安全工作。36 4、项目开工前，由项目经理部编制实施性安全技术措施，领导小组同意后实施。5、严格执行逐级安全技术交底制度，施工前由项目经理部组织有关人员进行详细的技术安全交底。项目施工队对施工班组及具体操作人员进行安全技术交底。各级专职安全人员对安全措施的执行情况进行检查、督促并作好记录，坚持做好安全日志。9.3安全管理制度安全生产管理，坚持“安全第一，预防为主”的方针。1、项目经理部每周一的交班会，分别由主管安全生产的副经理主持，经理部全体人员参加，由安质部部长及专职安全员对本周安全情况进行总结，对出现的安全隐患进行分析，提出往后施工中应注意的事项。2、参加施工的所有人员都必须进行安全教育，未经安全教育的管理人员及施工人员不准上岗。对专职安全员、安全监督岗岗员、班组长应进行重点教育和考核，学习安全生产必备的基本知识和技能，提高安全意识。3、从事特种作业的起重工、电工、焊接工、机械工、机动车辆驾驶员等特殊工种的安全培训和考核，严格按照《特种作业人员安全技术考核管理规则》执行。4、认真执行安全操作规程，做到：不违章指挥、不违章操作、不伤害自己、不伤害他人，不被他人伤害，确保自身和他人安全，提高职工整体安全防护意识和自我防护能力。5、安全检查分定期检查和不定期检查进行。6、检查中发现的安全隐患，要按下表格式进行书面登记、汇报，按照“四不放过”的原则制定整改措施，并跟踪验证。36 7、在安全隐患没有消除前，必须采取可靠的防护措施。如有危及人身安全的险情，必须立即停工，处理合格后方可施工。9.4具体安全措施七都大桥栈桥位于殴江上，需要水上作业。河道上施工要穿救生衣，防止坠落淹水。栈桥、平台设置防护网，航道上白天设置施工标识，晚上设置防护灯，标明行船路线，防止行船撞击事故发生。六级以上大风、暴雨期间禁止水上作业。9.4.1防止高空坠落措施凡2m以上悬空、悬崖、陡坡和无平台处作业，要佩带安全带，挂妥安全带钩。有平台的要安装好防护栏杆和安全网，防止跌落。高空作业人员必须进行身体检查，凡患有高血压、心脏病、贫血以及其它不适于高空作业者，不得从事高空作业。登高扫、抹、擦、吊、架设、堆物时，作业面下必须设置防护。所有作业人员进入施工现场，都要戴好安全帽和扣好帽带。登高作业人员要穿胶鞋或软底鞋、不准穿拖鞋、硬底鞋以防滑倒和摔下。高空作业使用的工具要放在工具袋内。常用的工具应系在身上。所需材料或其他工具必须用牢固结实的绳索传递，禁止用手抛掷，以免掉落伤人。各类防护用围篮、挂篮的安设必须可靠，具有栏杆等防护设施，附近有行人通行的桥梁施工，应有防护设施，防止落物伤人，关键地段设专人防护。河道上施工要穿救生衣，防止坠落淹水。河道施工安装标识，标明行船航道。36 六级以上大风，禁止进行高空作业。下雨天气，没有防滑措施，禁止高空作业，严禁班前、班中喝酒、串岗。9.4.2防止触电伤害措施在电气设备上工作时，坚决执行工作许可制度、工作监护制度、工作间断、转移和终结等制度。在全部停电或部分停电的电气设备上工作，采取停电、验电、装设接地线、悬挂标示牌和装设遮护栏等技术措施，并按规定穿戴好劳动保护用品。禁止使用未安装触电保护器的移动式、手持式电器设备机具。严禁使用其他金属丝代替保险丝，不准把电线头直接插入插座内；不准乱拉乱接。电工必须持证操作，电工上班作业必须按规定，带绝缘防护用品。禁止使用破损、漏电的电气器具及裸体电线。在10千伏及以下的高压架空线路上进行带电作业时，设专人监护，监护人不参加操作，监护的范围不超过一个作业点。无论是采用等电压、还是采用中间电压及地电压方式带电作业，均按电业安全规程操作。工地的配电盒（箱）应加门加锁并不得在盒（箱）内放物品。施工用电电源线原则上要架空，因条件局限不能架空时，采取其他有效保护措施。9.4.3防止起重伤害措施起重作业人员必须持证上岗操作，严禁多人或无人指挥，严禁在臂杆、吊物下方站立和行走。钢丝绳表面的磨损或腐蚀，超过断面的10%应予报废，严禁使用。作缆索拖拉钢丝绳的一端必须系在地锚上，严禁栓在电杆、树木或其他脚手架上防止触及电线。36 所有安全装置必须事先测试，未经测试不得使用，对允许载重量要挂牌标识，严禁超载或带病作业。长、大、重器材吊运时必须先确定它的重心并试吊，调整偏差再正式起吊，严格执行“十不吊”制度。起重机械设备安装要验收合格，并挂牌后才能使用。多机作业时应注意保持各机操作距离，各吊钩上所悬挂重物的距离不得小于3m。使用吊车起吊重物时，注意与周围构筑物保持安全距离，特别是靠近高压线作业，一定注意吊臂与高压线的距离，确保安全。9.4.4防止机具设备伤害措施进入施工作业区必须按规定戴好安全帽等劳动保护用品。高处和双层作业时不准向下方抛掷料具，无隔离设备时，严禁双层同时垂直作业。搬（抬）运长、大、重物体时，必须有专人指挥，互相照顾，动作协调，同起同落。使用撬棍撬起重物时，严禁骑撬或脚踩撬棍，严禁用石块垫撬，防止撬棍反弹、滑倒伤人。电动机具，电源必须经检查确认切断后，再检修。严禁机具设备带病运转或超负荷运转，各种安全防护装置必须齐全良好。起重吊装绳、索具，必须经材质检验合格，安全系数符合规定。场所固定电动机具，由专人负责保管，并将《操作规程和安全注意事项》挂牌标识。木工电刨、电锯必须由熟练的专人操作，并设置动力控制锁闭箱，严禁私自进行操作。十、栈桥、平台施工设备、人员组织管理36 栈桥、平台施工设备表船机名称规格型号功率单位数量浮吊船桩架20m艘1交通船50t艘4冲击锤75kw台1振动锤DZ90120kw台1液压钳台1发电机200kw台1发电机75kw台1交流电焊机30kw台20车床台1钻床台1汽车吊25t辆2载重汽车12米长辆2装载机ZL-50辆2栈桥、平台施工人员配备表人员数量进场时间管理人员52006.6.25打桩工152006.7.1电焊工152006.7.1船工122006.7.1测量工22006.7.1电工42006.7.136 驾驶员22006.7.1吊车工42006.7.1本项工程由七都大桥项目部副经理石雅清（高级工程师）主抓，施工队长张益华，施工队负责人钱玉官。十一、栈桥、平台施工进度计划表见后附表。36'