鋼棧橋施工技術課件

1、中鐵十六局遷曹鐵路項目部 海上鋼棧橋施工技術1、前言橋梁施工沿線一般都要設施工便道輔助施工，由于橋梁施工環(huán)境的特殊性，必須采用相應的措施，保證橋梁正常施工。海域橋梁基礎施工一般都采用搭設鉆孔平臺輔助施工的方法進行，在海灘環(huán)境可采用吹填的施工方法構筑施工便道，跨河跨海橋梁施工便道可采用鋼棧橋的形式，針對跨納潮河特大橋施工環(huán)境特點，并綜合考慮施工進度與工程造價問題，最終設計鋼棧橋與鉆孔平臺輔助主橋施工，鋼棧橋施工便道不僅能夠解決海上橋梁施工沒有合適的操作空間的技術難點，而且還提供了安全、舒適的海上施工作業(yè)平臺，同時對于海域環(huán)境沒有污染，橋梁建成后容易恢復沿線海域環(huán)境，并不影響設計通航。1.2工程概

2、況納潮河特大橋位于曹妃甸島后淺灘，處于曹妃甸煤碼頭通路路基工程公路段以南，曹妃甸綜合服務區(qū)圍海造地二期工程以北，已建成通車的通島路河規(guī)劃一港池之間，灘面高程約-1.0m0.7m，因周邊工程取砂，本工程范圍內(nèi)局部分布有取砂坑，最深處約-17.9m。曹妃甸特大橋全橋長7477.46m，共242孔 ,位于水中部分約為1.44Km。該特大橋自191#至216#共有26個墩臺在納潮河水域施工。設計淺灘部位采用吹填的方法構筑施工便道，水域部分全部設鋼棧橋及鉆孔平臺，鋼棧橋全長897m，根據(jù)主跨基礎結構尺寸和施工需求分別設為8m、12m、15m三種寬度。2、方案選擇為滿足大橋樁基及墩臺施工需要，采用在主橋橋

3、線旁建造臨時鋼棧橋以輔助主橋施工的方案。根據(jù)主橋施工需要，綜合考慮當?shù)貧庀?、水文等資料，設計鋼棧橋結構形式為：棧橋標準橋跨為15m長，每四個標準跨為一聯(lián)并設伸縮縫。下部結構采用打入式鋼管樁基礎。鋼管樁頂面采用2I45b工字鋼為橫向連接的墊梁，頂面鋪設“321”型貝雷片組成的貝雷梁，梁部結構為間距0.9m的雙排單層“321”貝雷桁架，梁高1.5m，貝雷梁上面鋪設間距為0.6m的型號為I25a工字鋼，工字鋼長度比橋面寬度大1.0m，橋面采用30b槽鋼滿鋪。鉆孔平臺也采用此方案，平臺頂面標高與棧橋頂面標高一致。結合工程實際情況，將距承臺邊緣最近距離為2.5m處作為棧橋邊緣對鋼棧橋進行設計施工，由于沿

4、線承臺結構尺寸不同，棧橋橋面設有8m、12m、15m三種寬度，棧橋平面變寬形式如“圖1”所示，綜合考慮水文特點及施工需要，將鋼棧橋橋面頂標高設為5m。3、鋼棧橋輔助主橋施工的特點（1）解決了海上橋梁施工沒有合適的操作空間的技術難點，提供了安全、舒適的海上施工作業(yè)平臺。（2）海上鋼棧橋建設工期較短，可利用性較大，為工程進度爭取時間。（3）海上鋼棧橋連通了兩岸交通，為沿線橋梁施工提供了極大的方便，有利于工程質(zhì)量與進度的保障。（4）海上鋼棧橋使用材料全部為常見鋼材，易于購置和回收，節(jié)約成本。（5）根據(jù)海上鋼棧橋的結構特點，可以方便的調(diào)整鋼棧橋結構，以滿足局部不同的承載力要求。（6）海上鉆孔平臺頂標高

5、與鋼棧橋橋面標高一致，為水中樁基施工提供了良好的作業(yè)空間，同時可以輔助避車，減少或省去避車臺的設置，降低材料費用。（7）鋼棧橋建設、使用過程中不污染施工海域環(huán)境，拆除后容易恢復海域環(huán)境和航道通航。4、棧橋、鉆孔平臺施工工藝（1）施工準備施工之前，全面掌握當?shù)貧夂驐l件、水文特征、地質(zhì)情況，合理安排管理人員，組建項目部，對項目各項工作分級、分工管理；項目經(jīng)理部全面負責本工程組織實施、調(diào)度指揮、施工管理、進度控制、工程創(chuàng)優(yōu)、安全管理、對外協(xié)調(diào)等全過程控制管理工作。及時根據(jù)計劃工期合理安排作業(yè)面，組織施工人員、設備和材料進場。編制施工組織計劃及施工作業(yè)指導書，有計劃有步驟的開始鋼棧橋的全面建設工作。（

6、2）測量平臺搭設及測量放線因棧橋較長且大部分在海水中，為精確定位，在施工前首先沿棧橋軸線兩側沿路線方向每500m搭設一座測量平臺，測量平臺與棧橋垂直距離為300m，測量平臺設計為邊長為4.5m的正方形，平臺面標高與棧橋面標高一致，測量平臺設計示意圖如“圖2”所示。測量平臺基礎采用820螺旋焊管，鋼管樁基礎入土深度12m，管樁基礎間設剪刀撐，以I45b為橫梁，以間距為1m的I25a為分配梁鋪設在橫梁上，焊接固定，面板采用30b鋪面，面板間焊接使之成為一體，且在平臺四周用50鋼管焊接高1.2m的護欄，并留出入口，在出入口下方設爬梯供測量人員使用。測量平臺施工完成后在平臺上借助于GPS測定出一個定點

7、坐標及高程，施工過程中利用全站儀借助測量平臺進行全部測量定位作業(yè)。測量平臺完成后首先按照設計圖紙精確定出管樁基礎的實際位置，并指揮定位船定位。（3）棧橋橋臺施工棧橋橋臺位置采用填土筑島，以雙排中心間距為1.5m的管樁基礎作支撐，樁頂鋪設I45工字鋼承壓，以I25a工字鋼為橫向分配梁，面板采用30b槽鋼滿鋪，端部一排管樁外側鋪襯兩層荊芭擋土，橋臺外側填土至橋面標高，便道與棧橋橋臺連接的填土過渡段兩側拋石護坡處理，橋臺側面示意圖如“圖3”示。（4）管樁基礎打設根據(jù)設計承載力要求，普通墩管樁基礎統(tǒng)一采用820螺旋焊管，制動墩及深水處雙排管樁采用630螺旋焊管，管樁使用前必須進行防腐處理（后面詳細介紹

8、防腐方案），管樁基礎入土深度必須保證在12m以上，普通樁位采用垂直于路線布置單排管樁基礎，每排設3根管樁，伸縮縫位置采用制動墩管樁基礎（制動墩示意圖如“圖4”示），由雙排管樁組成，低潮位水深大于12m的區(qū)域，統(tǒng)一采用雙排管樁基礎。管樁運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場后，以方便施工為目標，對管樁進行對接加長作業(yè)，一般可根據(jù)運輸船長度加長至18m左右，對接加長時必須對對接部位增設加強鋼板，對接完成后，由運輸船運至樁位。 圖1 圖2 圖3圖4鋼管樁基礎施工時采用兩次定位方法，初定位是船體定位，在儀器監(jiān)控下，利用船體四角“八字”錨纜將船體初步定位，在四角打入四根529mm定位樁，使船體只可隨潮位上下浮動。二次定位是利用

9、懸臂框架定位，在儀器監(jiān)控下，將活動框架準確定位，用騎馬螺栓和船體連接牢固。此種方法一次可定位6 根鋼管樁。此船體可坐灘使用，可實現(xiàn)全天候作業(yè)，待打樁完畢后，可將活動框架螺栓松開，將框架吊離鋼管，把船體移至下一墩位處施工。管樁基礎的施工可根據(jù)施工進度要求同時安排多個作業(yè)面平行施工。鋼管樁插打注意事項如下： 鋼管樁施打時要注意樁頂標高的控制。當鋼管樁進尺極為緩慢或施沉困難時，則不能強行施沉，以免鋼管偏位或變形，要分析其原因，若樁尖遇到異物時，則須采取相應合理措施，以滿足施工要求。鋼管樁施工的平面位置、傾斜度必須滿足設計要求。 鋼管樁施打時，若樁頂有損壞或局部壓屈，則對該部分予以割除并接長至設計標高

10、。 由于施工環(huán)境十分惡劣，經(jīng)理部將安排相關部門做好天氣及海洋預報資料的收集，并及時將相關情況傳達到參與現(xiàn)場施工的相關部門或個人。同時現(xiàn)場設立潮位觀測標尺，適時進行潮水位觀測并做好記錄。（5）、墊梁安裝每個墩位的3根鋼管樁振沉完成后，檢查樁的偏斜及入土深度與設計無誤后，及時按設計將鋼管樁間用20槽鋼焊接剪刀撐，并在樁頂焊接墊梁連成整體，墊梁由2I45b工字鋼焊接組成，安裝前在加工場內(nèi)直接按設計長度下料，并焊接牢固，鋪設墊梁前，要在樁頂按設計尺寸氣割槽口，并保證底面平整，再用浮吊或汽車吊放置墊梁并與鋼管樁焊接固定，并在墊梁與管樁頂連接處焊接20*30cm的耳板，以保證墊梁與管樁基礎的整體性，同時防

11、止管樁受壓過度引起變形。（6）貝雷桁架梁、橫向分配梁、橋面系施工棧橋貝雷桁架梁由“321”型貝雷片和“90”型支撐架組合拼裝而成，貝雷梁安裝前在岸上按照預設分段長度（15m）提前拼裝完成，并運輸至施工墩位，由測量人員配合在墊梁上定出貝雷桁架梁的具體位置，由吊車配合安裝就位、聯(lián)結，并用U型卡將貝雷桁架梁固定在墊梁上，每四跨設一道伸縮縫，伸縮縫寬度20cm。貝雷梁全部架設完成后，沿路線方向每隔5m以8槽鋼為材料設一道橫向聯(lián)結的系梁，用U形螺栓固定，將四組貝雷梁聯(lián)為整體。貝雷梁安裝就位后，I25a工字鋼在材料加工場按設計長度下料，以I25a工字鋼為橫向分配梁按照設計0.6m的間距鋪設，采用U形螺栓固

12、定，U形螺栓螺母位置涂抹黃油，防止生銹。橋面采用30b槽鋼按設計位置和寬度密鋪，槽鋼間縫隙焊接牢固，除伸縮縫位置外槽鋼相鄰端部必須焊接牢固，伸縮縫位置橋面鋪設厚度為12mm大小為1.5*8m的鋼板，橋面鋪設完成后，用50鋼管焊接護欄，護欄高度1.2m，立柱間距1.5m，護欄全部刷油漆作防腐處理。（7）鉆孔平臺施工為加快施工速度，壓縮工期，提高工作效率，在棧橋施工的同時，展開鉆孔平臺的搭建工作，以供鉆機進行樁基施工。鉆孔平臺的結構形式與棧橋完全一樣，自下而上分別為820mm鋼管樁、2I45工字鋼墊梁、貝雷片桁架、I25a橫向分配梁、以30b槽鋼做為平臺面，鉆孔平臺頂面標高與棧橋頂面標高一致，且平

13、臺與棧橋相連，便于施工機具及車輛工作，平臺管樁間以20a槽鋼為剪刀撐相連穩(wěn)固，平臺面上提前預留樁基施工孔位，用活動井蓋蓋好，鉆孔平臺四周焊接護欄與棧橋護欄相連。鉆孔平臺搭設的同時在加工場按設計尺寸以12mm厚鋼板為材料加工鋼護筒，鉆孔平臺施工完成后，運輸鋼護筒至鉆孔平臺，在預留孔位置定位導向框，用振動錘將鋼護筒振沉入河床，入土深度不小于8m，施工方法與振動打設鋼管樁相似，護筒打設完成后，復核護筒中心坐標以及垂直度，檢查合格后即可上鉆機開始樁基鉆孔作業(yè)。鉆孔平臺施工工序與設備機具與棧橋施工相同，這里不再贅述。（8）棧橋拆除橋梁施工完成后，鋼棧橋要全部拆除，恢復海域原貌，并回收材料，拆除順序與搭設

14、順序相反，自上而下先拆除橋面系，可采用乙炔氣割首先割除護欄，割開連接的橋面板，拆除橋面系，隨后卸下U形螺栓，拆除分配梁、貝雷桁架梁、墊梁、拔除管樁，管樁拔除時同樣借助振動錘施工，拔除時應先向下振動搭設12分鐘左右以減少泥土與管樁長期形成以來的粘結力，隨后向上振動拔除鋼管樁。棧橋拆除過程中及時回收、整理舊材料。（9）鋼管樁防腐方案因棧橋使用貫穿于整個主橋施工過程中，任重道遠，且棧橋位于海水之中，海水腐蝕性較大，為保證棧橋基礎在整個施工及使用過程中不被海水侵蝕，同時提高棧橋拆除后鋼管樁的剩余價值，對棧橋的鋼管樁基礎進行防腐處理，處理后的棧橋基礎，其安全性、實用性、美觀性都將大大提高。一般海水中的鋼

15、管樁防腐措施有陰極保護法、涂層屏蔽法等，結合本工程實際特點、棧橋使用時間、經(jīng)濟效益考慮，擬采用涂層屏蔽法（即在需防腐的部位涂刷防腐材料）進行鋼管樁防腐。根據(jù)海洋環(huán)境條件和腐蝕特點的不同，海水中的鋼管樁基礎分為五個區(qū)段：大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)、全浸區(qū)和海泥區(qū)。大氣區(qū)與浪濺區(qū)的分界線為設計高水位加1.5 m，浪濺區(qū)與潮差區(qū)的分界線為設計高水位，潮差區(qū)與全浸區(qū)的分界線為設計低水位，全浸區(qū)與海泥區(qū)的分界線為泥面。鋼管樁基礎的大氣區(qū)、浪濺區(qū)、潮差區(qū)和全浸區(qū)可以進行防腐涂層保護處理，海泥區(qū)無需也無法進行防腐處理，將大氣區(qū)、浪濺區(qū)和潮差區(qū)統(tǒng)稱為水上區(qū)。本工程重點對鋼管樁外表面的水上區(qū)進行防腐處理。根據(jù)被保護

16、鋼管樁的材質(zhì)、海洋環(huán)境腐蝕的特點、有效保護年限和環(huán)境條件等影響因素，參照相關技術標準中的規(guī)定，結合實際工程經(jīng)驗，本方案選用TO樹脂涂料對鋼管樁的水上區(qū)進行防腐處理其主要技術標準： 酸堿、耐水、耐大氣老化； 強度50kg.cm； 附著力1級；彈性1mm； 光澤95%； 顏色及外觀：平整光滑，顏色純正；凍融穩(wěn)定性：-60（7小時） 室溫（7小時） 60（10小時）循環(huán)100次涂層無膜落，起泡現(xiàn)象，外觀無變化； 抗?jié)B強度 15kg/平方厘米； 抗壓強度:139MPa; 干燥時間：表干：1h20min，實干：24h；該涂料具有優(yōu)異的防腐性能和良好的附著力，耐海水、耐陰極保護、耐磨性能極佳，可在腐蝕條件

17、惡劣的海洋環(huán)境中起到長效防腐作用。具體施工工序：鋼管樁在由廠家定購送至施工現(xiàn)場后，先在岸邊加工場根據(jù)鋼管樁表面情況進行噴砂打磨除銹，再用高壓無氣噴涂的方法對鋼管樁進行涂料噴涂處理，噴涂共兩遍，噴涂厚度由里向外分別為100m和150m。噴涂完畢后，涂層外觀目測檢查必須均勻，無氣泡、裂紋、流掛等缺陷。4、2質(zhì)量控制措施1、項目部在施工前編制施工技術方案和作業(yè)指導書，具體安排通知到作業(yè)層，保證作業(yè)層人員清楚各項技術指標。2、建立質(zhì)量保證體系，完善信息反饋制度，認真落實質(zhì)量責任制。在項目部設專業(yè)質(zhì)檢工程師，嚴格控制施工過程中各項技術指標，完成一段、檢查一段，驗收合格后方可進行下步施工。3、施工過程中嚴

18、格控制施工誤差，管樁中心位置允許偏差10cm，樁頂標高允許偏差2cm，管樁及護筒的垂直度偏差在不得大于1%。4、定期對鋼棧橋進行沉降觀測、記錄，如有沉降過大、過快問題及時處理。5、材料進場必須有產(chǎn)品合格證，并由試驗站檢定合格后方可使用。6、海域施工必須及時做好鋼材防腐工作，保證結構耐久性。4、3安全控制措施1、項目部設專職安全員全程監(jiān)控施工過程，發(fā)現(xiàn)安全隱患及時排除。2、制定安全施工細則，并設置安全警示牌，在鋼棧橋頭設置崗亭，嚴禁閑雜人員進入施工現(xiàn)場，現(xiàn)場施工人員必須佩帶安全帽，穿絕緣鞋。3、施工機械定期檢修，保證機械正常使用和施工安全。4、定期檢修棧橋，及時修補損壞部位，排除安全隱患，保證棧

19、橋正常使用，具體工作如下： 定期復測海床沖刷標高，若沖刷超過設計值時，及時采用拋沙袋等辦法進行維護，防止深層沖刷影響棧橋的穩(wěn)定性。 定時檢查貝雷桁架片間連接件有無松動情況并及時緊固。 檢查棧橋各構件連接情況，及時進行修補。 檢查路燈線路及燈泡的完好情況，發(fā)現(xiàn)損壞的及時修復。對銹蝕的鋼構件進行處理并涂刷防銹油漆。觀測樁是否有下沉，有則采取相應措施。5、鋼棧橋結構驗算（一）棧橋結構形式曹妃甸臨時鋼棧橋橋面凈寬有 8m、12m、15m三種形式，雙向車道。該橋橋跨為15 米標準跨，上部縱梁每4 跨為一聯(lián)，每聯(lián)縱梁端部支墩為制動墩，設6 根63010mm鋼管樁；普通墩為3 根82010mm 鋼管樁或深水

20、區(qū)設6 根63010mm 鋼管樁。便橋自下而上依次為82010mm（或63010mm）鋼管樁，I45b 雙肢橫梁；縱梁選用“321”軍用貝雷梁4 組，每組2 片；I25a橫向分配梁，布置間距 0.6m；30b滿鋪作橋面。由于不同寬度的棧橋受力結構相同，在此僅對8m寬度的棧橋進行結構驗算。（二）設計依據(jù)1、曹妃甸大橋設計說明2、公路橋涵設計通用規(guī)范（三）主要參考資料1、公路橋涵設計通用規(guī)范JTG D60-20042、公路橋涵地基與基礎設計規(guī)范 JTJ 024-853、鋼結構設計規(guī)范 GB 50017-20034、鋼結構設計手冊第三版5、路橋施工計算手冊6、橋涵7、裝配式公路鋼橋多用途使用手冊（四

21、）主要技術標準1、設計荷載：公路I級，掛1002、施工控制活載：公路I級，履帶吊503、永久荷載（1）上部結構恒載：每孔貝雷梁自重:1.948kN/m15m4116.88 kN每孔橋面橫梁 I25a自重:0.381kN/m9m/根25 根=85.7KN每孔橋面槽鋼30b自重:0.392 kN/m15m/根26根=152.9KN（2）下部結構恒載：主要為鋼管樁自重與樁間連接系，根據(jù)每個墩位處的地質(zhì)情況，所采用的鋼管樁長度也不相同。4、其他可變荷載：（1）冰壓力：20年一遇，單根直徑 0.82m 的樁，冰壓力為 26.9kN；單根直徑 0.63m 的樁，冰壓力為 20.7kN（2）汽車制動力：按公

22、路橋涵設計通用規(guī)范采用。（五）地質(zhì)情況其地質(zhì)情況以次為：27m 厚的人工填筑碎石類土，15m 厚人工吹填粉砂，0.55m厚的淤泥，515m 厚的粉砂等。（六）上部結構驗算：1、貝雷縱梁檢算（以15 米跨為例）、該縱梁每四跨為一聯(lián)，每跨15 米，每聯(lián)總長為 60 米。其恒載主要為：貝雷縱梁自重、橋面系槽鋼自重、分配梁工字鋼重，則恒載為23.7 KN/m、基本可變荷載為：掛車-100、履帶吊-50荷載、由計算可知履帶吊-50較掛車-100安全，在此僅列出對掛車-100的驗算過程，計算簡圖如下：由受力圖可知，最大彎矩為2925.6KNm，最大剪力為：876.6KN，制動墩最大支座反力為：478.9K

23、N2=957.8KN,普通墩最大支座反力為1620.6KN。、受力計算：由裝配式公路鋼橋多用途使用手冊可查知四組雙排單層 15 米跨貝雷梁容許彎矩為 6305.6KNm，容許剪力 1962KN則容許彎矩M= 6305.6KN.m Mmax=2925.6KNm 容許剪力Q= 1962KNQmax=876.6KN ,受力滿足要求?？紤]到貝雷梁橫向受力不均勻，中間組縱梁受力最大，取不均勻系數(shù)為1.5，則彎矩為：1097.1KN.mM=1576.4KN剪力為：328.7Q=490.5KN,受力滿足要求。因此，四組貝雷主梁是滿足受力要求的。2、分配橫梁驗算、橋面系分配橫梁每隔0.6m配置一根I25a工字

24、鋼，橫梁與縱梁采用“U”型螺栓連接。兩片主梁凈間距為 1.4 米，掛車-100軸重作用在中間位置，進行計算如下：q 靜= 2.39KN/m（橋面槽鋼重量加分配橫梁自重）q 活=125KN（選用選用掛車-100軸重）受力簡圖如下：由受力圖可知最大剪力為 64.2KN，最大彎矩為44.3KNm，假設軸重由槽鋼傳至分配橫梁上時由1根橫梁受力，其中一根橫梁按 1.2 分配不均勻系數(shù)計則橫梁受力最大彎矩為26.58KNm，剪力為38.52KN。、受力檢算彎矩應力驗算：w66.1MPa w215MPa，滿足受力要求。剪應力驗算：= 7.9MPa 175MPa，滿足受力要求。因此，橫向分配梁受力滿足要求。3、橋面系槽鋼驗算橋面系槽鋼為30b型臥放，汽車的輪寬為 0.25 米，長為0.6m，假設車輪正好壓在兩片槽鋼上，按連續(xù)梁在4片橫梁上作支點計算，假設車輪正好壓在2片槽鋼上，按連續(xù)梁在4片橫向分配梁上作支點計算，則鋼最大彎矩為15K