工作平臺鋼管樁施工方案

PAGE28工作平臺鋼管樁施工方案本工作平臺為高速公路江蘇段豐縣第一施工標段中K8+405.500+K9+061.500跨越復新河的大橋9＃、10＃主墩的施工平臺。該平臺既是鉆孔灌注樁施工平臺，又是施工水中承臺的無底套箱圍堰拼裝、下沉或鋼板樁圍堰的吊裝振打的工作平臺，也是施工上部結構0＃塊和1＃塊的支架基礎平臺，同時也是日后懸澆箱梁中塔吊的基礎平臺。該平臺集四大功能于一身，是復新河橋重大施工方案之一。該工作平臺擬采用鋼管樁基礎，鋼貝雷拼成平臺方案，平臺面板下擬用I25a作為分配梁，面板為δ＝10mm的鋼板。根據(jù)該橋9＃、10＃墩的基礎設計圖和以往的施工經(jīng)驗，繪制施工平臺構造圖（附圖），設計計算如下：一、設計基礎資料：1、復新河大橋施工圖設計2、工地繪測的河床斷面圖3、工地收集的豐縣歷年水文資料4、各種橋涵設計、施工規(guī)范和設計計算手冊二、平臺尺寸及標高的確定1、平臺的實際標高根據(jù)復新河的歷年水文資料及一般以十年一遇的水位作為施工水位。在7、8、9月份施工，擬將施工水位定為36.0m，因本施工平臺不僅供灌注樁使用，故將施工水位定為36.0m是合適的。水中樁施工時，為保證護筒有一定的穩(wěn)定水位及適當?shù)牟僮骺臻g，擬將施工平臺的面板標高定為37.15m。2、施工平臺的尺寸該施工平臺考慮到日后拼裝及下沉鋼套箱的需要，擬承臺的外緣向外2.0m左右作為鋼管樁的中心軸線，及25t吊車的作業(yè)寬度綜合考慮，半幅平臺尺寸為14.8m×14.8m，棧橋平面尺寸為6×18m。三、設計荷載1、25t吊車，一般25t國產(chǎn)吊車自重為27～28t，考慮到吊車吊臂及主要部件更換或加固，則自重按30t計算。2、砼罐車（8m3），一般自重12.5t，裝載7m3砼重16.8t，總重為∑G＝12.5+16.8＝29.3t。3、20型鉆機自重一般12t左右，考慮鉆桿7～8t，總重∑G＝12+8＝20t。4、0＃塊及底模，內模的重量由墩身及貝雷架直接傳給承臺，1＃塊及其模板重量的38.3％由鋼管樁承受（詳見后面的具體計算）。由上可知25t吊機和砼罐車的總重約為30t，也都有10個輪子，每個輪子載重為30/10＝3.0t，以此來控制平臺設計，以0＃、1＃支架重量控制鋼管樁設計。4、施工平臺面板及分配梁恒載平臺面板采用δ＝10mm的鋼板q＝1000×1000×10×7.85＝78.5kg/m2平臺分配梁采用I25a工字鋼38.08kg/m@60mmq＝38.08÷0.6＝63.47kg/m2∑q＝78.5+63.47＝142.0kg/m25、鋼貝雷梁恒載每片貝雷長3.0m，包括聯(lián)結配件按300kg/片q＝2×300/3＝200kg/m四、貝雷梁強度驗算從施工平臺構造圖中可見，貝雷梁最大單跨Lmax＝10.50m，為簡化計算，將貝雷梁作為簡支考慮。平臺面層作用在貝雷梁上的線荷載：q1＝4.0×2/2××142.0＝568.0kg/m貝雷梁線荷載：q2＝200kg/mq＝∑qi＝568+200＝768≈770kg/m恒載：Mmax＝ql2＝×0.77×10.52＝10.61t·mQmax＝ql＝×0.77×10.5＝4.04t活載：重車的一側車輪落在貝雷梁頂，且在梁的跨中P1＝2×3＝6tP2=2×3×(4-1.8)/4=3.3tP＝6+3.3＝9.3tR=【P×10.5/2＋P（10.5/2－1.4）】/10.5＝8.06tMmax＝P×10.5/2×（1＋μ）＝8.06××10.5/2×（1＋0.2）＝50.78t·m式中（1＋μ）為活載對彎矩的沖擊影響，從安全考慮，按1.2計。Qmax＝【9.3＋9.3（10.5－1.4）/10.5】×1.2＝20.83t恒載+活載Mmax＝10.61+50.78＝61.39t·mQmax＝4.02+20.83＝24.85t查《裝配式公路鋼橋使用手冊》表5-6桁架容許內力表【M】=78.82t·m＞Mmax＝61.81t·m（安全）1.05【Q】＝24.52t≈Qmax＝24.85t（安全）五、鋼管樁聯(lián)結梁的強度驗算1、鋼管樁聯(lián)結梁的計算簡圖計算簡圖如A圖聯(lián)結梁擬采用2Ⅰ32a，q＝2×52.69＝0.105t/mP1為貝雷傳來的集中恒載，P1＝4.04tP2為貝雷傳來的集中恒載，P2＝20.83t從A圖中可以看出：⑴是一四跨連續(xù)梁，結構對稱⑵荷載的位置是對稱的。現(xiàn)利用結構對稱變形對稱或反對稱的原理，將A圖變?yōu)锽圖＋C圖。因為B圖可以簡化為D圖，C圖可簡化為E圖，從而將四跨連續(xù)梁化為兩跨連續(xù)梁進行計算。聯(lián)結梁的內力分析計算：聯(lián)系梁為2Ⅰ32aq＝2×52.69＝0.105t/m因3.58m和3.595m與3.6m相差無幾，為方便計算，視為跨徑為3.6m的四跨連續(xù)梁。取BC段為分離體：RB′＝（4.444+14.5×2+0.165×3.62/2-7.253）/3.6＝7.464tRC′＝（7.253+14.5×1.6+0.105×3.62/2-4.444）/3.6＝7.414t校核：荷載＝14.5+0.105×3.6＝14.88t反力：7.464+7.414＝14.88t說明計算無誤ME＝7.464×1.6－4.444－0.105×1.62/2＝7.364t·m取AB段分離體RA＝（4.04×2.4＋0.105×3.62/2－4.444）/3.6＝1.648tRB〃＝（4.04×1.2＋0.105×3.62/2＋4.444）/3.6＝2.77t校核：荷載＝4.04＋0.105×3.6＝4.418t反力＝1.648＋2.77＝4.418t說明計算無誤。MD＝1.648×1.2＋0.105×1.22/2＝2.053t·m在E圖中取BC段分離體RB′＝（10.42×2＋3.34）/3.6＝6.717tRC′＝（10.42×1.6－3.34）/3.6＝3.703t校核：荷載10.42t反力：6.717＋3.703＝10.42t說明計算無誤。ME＝2.0×RC′＝2.0×3.703＝7.406t·m在E圖中取AB段分離體RA＝RB〃＝3.34/3.6＝0.928t現(xiàn)將D和E計算簡圖的M圖及Q圖疊加，可得到從疊加的M圖、Q圖中不難得出：Mmax＝14.77t·mQmax＝14.18tRmax＝17.88t3、聯(lián)結梁的強度驗算σ＝＝14.77×105/（2×692.5）＝1066kg/cm2＜【σ】＝1400kg/cm2（安全）τ＝＝＝269.8kg/cm2＜【τ】＝850kg/cm2（安全）4、聯(lián)結梁與鋼管樁的承壓驗算驗算聯(lián)結梁與鋼管樁承壓面積A＝2×2bδk式中b為Ⅰ32a的寬度為13cmδ為鋼管樁的壁厚0.8cmk為燒割的鋼管樁樁與聯(lián)結梁梁底不能完完全接觸的的折減系數(shù)數(shù)，擬定為為0.5A＝2×13×0..8×0..5＝10.22cm2σ＝Qmax/A=114.188×103/10..2＝13900kg/cm2＜【σ】＝14000kg/cm2（安全）5、聯(lián)結梁作為11＃塊支架架梁的強度度驗算（1）受力分析在此工況中，墩墩身已出水水建成，聯(lián)聯(lián)系梁所受受的荷載是是澆筑1＃塊時包包括模板支支架在鋼管管樁上的支支點反力。（0＃塊及其其模板的重重量已全部部由墩身及及貝雷梁傳傳給承臺）根據(jù)1＃塊的截面尺寸寸不難求出出，重心位位置距0#塊邊線1.8115m。（2）荷載分析面板體積A1＝3.5××2==2.9775㎡A2＝（13.65－77.0）×0.228＝1.8662㎡A3＝1.5×0.44＝0.6㎡A4＝（0.7＋0.77）×0.665＝0.91㎡V＝∑Ai×3.7＝＝（2.9775＋1.8662＋0.6＋0.91）×3.7＝23.4484m33底板體積V1＝A1×3.7＝＝6.655×0.6664×33.7＝16.3338m3V2＝(0.777－0.6664)/22×3.77×6.665＝1.3004m3V3＝0.1555×0..7/2××6.655＝0.3661m3V4＝0.4××0.3××3.7＝0.4444m3V＝∑Vi＝16.338＋＋1.3004＋0.3661＋0.4444＝18.4447m33腹板體積V＝54.13－223.4884－18.4447＝12.1199mm3面板所占比重23.484//54.113＝43.4％假設平均均分布在13.00m范圍底板所占比重18.447//54.113＝34.1％假設平平均分布在在7.2m范圍腹板所占比重12.199//54.113＝22.5％假設作作為集中力力作用在離離中心2.955mG＝140.7＋77.3＝148tt模板與支支架估重為為7.3tt∴q1＝148×38..3％×43..4%÷113＝1.899t/mq2=148××38.33％×34..1%÷77.2＝2.688t/mP=148×338.3％×22..5%÷22＝6.38≈6.5tt（3）計算簡圖用變形對稱原理理將四跨連連續(xù)梁作簡簡化處理AB跨β＝b/c＝2.99/3.66＝0.8006MB＝qb2（2－ββ）2/8=1..89×22.92×(2－0.8006)2/8＝2.833t·mBC跨－MB′＝＋MX′＝＝＝＝2.4668t·m－MB〃＝＝＝2.837tt·m－MC〃＝＝＝0.625tt·m－MB=2.468＋＋2.8337＝5.3005t·mMC＝2.468＋00.6255＝3.0993t·m（4）內力計算取AB梁為分離體RA＝（1.89×2..92/2－3.8992）/3.6＝1.1227tRB′＝【3.8922＋1.899×2.99×（3.6－2.9）】/3..6＝4.3554t當x＝0.7m時Mx＝1.127×00.7＝0.7889t··m取BC梁為分離體RB〃＝＝13.58tRC′＝＝9.374t當x＝0.65m時Mx＝13.58×00.65－3.8992－4.577×0.6652/22=3.997t··m計算校核∑荷載＝1.899×2.99＋4.577×3.66＋6.5＝28.4433t∑反力＝1.1227＋4.3554＋13.558＋9.3774＝28.4435t說明計算無誤從M圖和Q圖中不難看出Mmax＝3.997t··mQmax＝13..58tRmax＝2×99.37＝18.774t（4）強度驗算σ＝Mmax/W＝33.97××105/2×6692.55＝286..6Kg//cm2＜【σw】τ＝Qmax·S/II·δ＝13.558×1003×4000.5/（2×111080××0.955）＝258Kg/ccm2＜【τ】綜上可見，本工工況對聯(lián)結結梁的強度度不控制且且富余量較較大,可以考慮慮將河心側側的聯(lián)系梁梁用2I255a來代替2I322a。六、鋼管樁設計計鋼管樁可以用σσ＝8mm鋼板，卷卷焊接成Φ60cm鋼管樁。每每米重118..4Kg,,考慮焊接接接縫及評評接鋼板重重，故按120KKg/m計算。根據(jù)平臺鋼管樁樁所處位置置及受力大大小，可以以分與前排排的（近河河心側）和和中排的鋼鋼管樁分別別設計計算算。后排的的（近岸邊邊側）可參參考中排的的實施。1、前排的鋼管樁單單樁最大反反力：（1）本鉆樁及澆筑筑工況中：：1）恒載作用下面層作用在貝雷雷梁上的線線荷載q1＝142.0×44.0＝568Kgg/m貝雷q2=200KKg/m貝雷在近河側聯(lián)聯(lián)系梁的恒恒載反力P1=(2000+5688)×100.5/22=4.004T2）混凝土罐車荷荷載：兩后軸徑于平臺臺中央，視視面板的橫橫梁為簡支支（編于安安全）將力力傳給左右右兩排貝雷雷，再由貝貝雷傳給聯(lián)聯(lián)結梁上P2:P2＝6.0T3)鉆機荷載：鉆機機估重12T..作用在平臺邊沿沿，估計轉轉給聯(lián)系梁梁10T。P3=10/22=5TP=P1+P22+P3==4.044+6+55=15..04T4)樁項反力R的求求算。查路《橋施工計計算手冊》表2-5代入公式：＝9.37TR=2R′=229.377=18..74T2）在1＃塊支架基礎工工況中：從側面的計算中中得知Rmax=118.744T經(jīng)比較，以R＝118.744T作為單樁樁最大反力力。（3）鋼管樁入土深深度計算設計圖地質描述述中，▽16.00m上均與亞亞粘土。極極限磨阻力力平均取τ=30KKPa鋼管樁容許承載力力【P】＝×ULLτi式中：U為鋼管管樁周長U＝π×0.6＝1.8885m∴l(xiāng)入土＝20.33×2/（3×1..885）＝7.188m取7.0mm2、中排的鋼管樁單單樁的最大大反力（1）在鉆樁及澆筑筑工況中：：1）恒載作用下貝雷在中排聯(lián)系系梁上的恒恒載反力P1＝（200+5688）×（10.55+4.33）/2＝5.688T2）混凝土罐車荷荷載罐車后輪走在中中排樁頂時時，最與不不利。為簡簡化計算，設設貝雷梁為為簡支梁。則則得：R=12+122(10..5-1..4)/110.5＋6(4..3-4..0)/44.3=22.82TTP2=R/2==22.882/2==11.441T3)鉆機荷載作用在平臺中部部，估算傳給給中排聯(lián)系系梁6.0TTP3＝6/2＝3.00TP=5.92++11.441+3..0=200.33TT4)樁頂反力RR的求算AB跨=1.83T--MBC跨MB=-Pab2//l2=-20.3331.62..02/3.662=-10.044T·MMC=+Pa2b//l2=20.333×1.662×2.00/3.662=8.03TT-M取BC跨分離件R′=（20.33×11.6+110.099-5.994）/3.66＝10.19T樁頂反力R=22×R′=20..38T(3)鋼管樁入入土深度計計算入土＝7.766m取8.0mm第一排樁（近河河心側）樁樁長L＝1+3.5+77.0＝11.55m第二排樁（中排排）樁長L＝1+3.5+88.0＝12.55m第三排樁（岸側側）樁長L=1+3.55+7.55=12..0m(4)施工時承承載力的動動力校核在打入樁入土深深度計算時時，設計參數(shù)數(shù)取值不夠夠準確，將將直接影響響樁的承載載力，故要求在在實際施工工時采用格格爾謝萬偌偌夫或其它它較成熟的的沉樁動力力公式，根據(jù)單樁樁承載力反反算最后的的控制貫入入度，以便校核核樁的入土土深度。（詳詳見《橋梁梁施工工程程師手冊》有關章節(jié)節(jié)。）七、工程材料計計算從總工期及盡量量減少工程程成本出發(fā)發(fā)，在施工工基樁及深深水承臺時時，擬采用半半幅半幅施施工，將平平臺面層節(jié)節(jié)省40％左右，即即施工另外外半幅時，將將這半幅的的面層材料料倒運過去，但鋼鋼管樁和聯(lián)聯(lián)系梁則需需全幅一次次性施工完完畢。1、Φ60鋼管樁第一排：L＝55×2×22×11..5＝230mm中間排：L＝55×2×22×12..5＝250mm后排：L＝5××2×2××12.00＝240mm邊緣：L＝7××2×100.0＝140mm棧橋：L＝6××2×111.0＝132mm防撞墩：L＝33×4×88.0＝96m∑L＝230＋2500＋240＋140＋132＋96＝10888m2、鋼管樁聯(lián)系梁梁：Ⅰ32a52..69kgg/m平臺：L1＝99.5×22×2×115＝570mm棧橋：L2＝33×2×22×6＝72m∑L＝570＋72＝＝642mmG＝642×52..69＝33.883t3、貝雷片平臺：5×100×2＝100片棧橋：6×4××2＝48片過渡用10片總計＝100＋＋48＋10＝158片4、面層梁Ⅰ255a338.088kg/mm@660cm平臺：L＝155×15//0.6××2×900%＝675mm棧橋：L＝188/0.66×6×22＝360mm∑L＝675＋3600＝10355mG＝1035×388.08＝39.441t5、面板δ＝100mm平臺：A1＝115×155×2×00.9＝405㎡棧橋：A2＝66×18××2＝216㎡∑A＝405＋2166＝621㎡G＝621×0.001×7..85＝48.775t八、鋼管樁的制制作和連接接1、制作：鋼管樁樁可采用在在工廠焊制制的縱縫接接管，縱向向焊縫在任任一橫載面面內，宜采采用一條焊焊縫，最多多不得超過過2條，若必必須使用2條焊縫時時，縱縫的的間距應大大于300mmm。為了減少對接環(huán)環(huán)縫的數(shù)量量，管節(jié)制制作長度應應盡量長。根根據(jù)第一排排及第二、三三排的預計計樁身長度度。第一排排鋼管樁分分段長度以以8.0m為宜。焊接鋼管樁必須須用對接焊焊接焊縫，并并達到與母母材等強的的要求。卷卷管方向應應與鋼板壓壓延方向一一致，且注注意管端平平面與管軸軸線垂直。管節(jié)外形尺寸允允許偏差偏差部位允許偏差外周長管端橢圓度管端平整度管端平面傾斜±0.5％周長長，且不大大于10mmm±0.5％D且且不大于5mm2mm2mm2、鋼管樁連接在相鄰管節(jié)拼接接時，必須須符合：管徑Ф＝600mm，相鄰鄰管節(jié)的管管徑偏差≤2mm；相鄰管管節(jié)對口板板邊高差＜＜1.0mmm；鋼管樁樁連接可采采用斜襯圈圈連接或拼拼接板連接接。為了施施工方便，選選用外拼接接板連接。九、沉樁及其主主要設備根據(jù)車路河特大大橋工程地地質縱斷面面圖所示，樁樁位河床表表面向下十十數(shù)米的范范圍內深度度不等的淤淤泥質亞粘粘土及亞粘粘土。故選選用振動錘錘振動沉樁樁為主，射水為輔輔的沉樁方方式。選振動錘的另一一個理由是是，待施工工結束后拔拔樁時使用用。1、振動錘的選擇擇振動錘的振動力力Fv，應能克克服樁在振振動下沉中中土的摩擦擦力Fr：即Fv＞Fr土的摩擦力Frr＝FUL式中：F-土單位面積的動動摩擦力，按按地質選用用30KNN/m2U-樁的周邊長度πDD＝3.14415×00.6＝1.8855mL-樁的入土深度按按8.0m計Fr＝30×1.8885×8.0＝452.44KN振動錘的振動力力Fv按下式估估算：Fv＝0.04N2MM式中：N振動動錘轉速f/ssM振動錘偏心力矩矩n·mm擬選用DZ600查有關資資料得：N=1000rr/minn＝16.667r/ssM＝300N·MFv＝0.04×166.6722×300＝33344.6KNN＞Fr在軟土地基中：：M＝Aω式中：振幅A==0.00078mω：樁和錘的總重重力樁重0.120×112＝1.44＝14.4KN錘重4490kg＝＝44.99KNω＝14.4+44.9＝559.3KNM＝0.0078××59300＝462.5N·M可見462.55＞300滿足要求求但DZ60的許用用拔樁力為為250KKN＞（215＋14.4）＝229..4KN，在拔樁時時滿足要求求，還可以采用用高壓射水水，將樁周周得上層1-2m沖動，以以減少拔樁樁得摩阻力力，將樁拔拔起。2、打樁船和打樁樁架樁架為沉樁得主主要設備。利利用船，這這一可移動動得載體，在在水中移至至確定得樁樁位進行沉沉樁。根據(jù)據(jù)以往的施施工經(jīng)驗，該該打樁船以以局部經(jīng)過過加固的鐵鐵駁船為佳佳，承載力力大于150t為宜。樁架的高度計算算：H=N1+N22+N3+N4+N5-N6+N7式中：H1－滑輪組高度（包包括適當工工作長度余余量）約為為2.0mmH2－錘的輪廓高度度。查有關關資料為2.344mH3－樁帽高度，約約為0.5mmH4－送樁高度，可可為0H5－樁長，估為88.0mH6－樁下端可能伸伸出樁架地地盤以下的的長度，估估為4.0m左右H7－接樁前樁頂高出出地盤以上上的高度，估估為1.5--2.0mmH=2.0+22.34++0.5++8-4++2.0==10.884≈11.00m可見，打樁架的的有效高度度不得小于于11m。若沉樁樁時水位較較高，高于于計算水位位2.0m時，樁架架的有效高高度可相應應減小，否否則將相應應增加。如果現(xiàn)有的樁架架