水中系梁综合项目施工专项方案.doc

水中系梁施工方案【摘要】：介绍了水中系梁采取部分预制结合分离式套箱施工方法，并对关键部位进行了验算。关键词：水下系梁、分离式套箱、系梁预制、结构验算1 选定方案我企业承建连盐高速公路桥海河大桥在连盐高速公路K113+627处，河道系天然港道、主航道，河道宽60m左右；2#、3#墩在河床中间，并设置横系梁，系梁顶标高为0.40，底标高-0.80。河流通航水位1.62，系梁在水下。本桥设计系梁净长840cm，截面尺寸为120cm120cm。系梁底部和桩顶齐平，距水面高度约1.20m左右。另外，67月份施工系梁时，正值水位高峰季节，更不易施工。系梁砼方量12.1m3，适适用于采取有底钢套箱施工。但有底钢套箱是利用基础顶部做为承力点，必需先浇筑封底砼，施工难度较大，浪费较多。所以依据本桥结构特点，并多方考证，拟采取部分系梁预制结合分离式套箱方案进行水中系梁施工。2 水中系梁施工工艺2.1 系梁预制依据桩距及套箱外径大小，确定预制系梁长度6m，系梁总重21.6T，吊装需采取大吨位吊车安装。系梁离河岸较远，对吊装不利。为此我们采取系梁直接在水上钻孔平台上预制，以后吊装方案。预制前，首先对水中排架进行加固，且同时对排架桩承载力进行验算，满足要求后实施预制。排架加固后，铺设型钢和底板使之形成平台，以后在平台上铺设系梁底模、绑扎钢筋，安装侧模并浇筑砼。强度达成75%后，拆除模板，并对端部实施凿毛处理。预制系梁时，纵向主筋长度按6.4m和7.4m控制。2.2 钢套箱结构形式钢套箱按底标高-1.30、顶标高2.20控制，即套箱竖向长度3.50m，内径300cm。钢套箱采取=10mmA3钢板加工而成，为确保环向刚度，在套箱内壁采取10型钢进行环向加固，加固位置分别在套箱底部、距顶部1.20m处。套箱底板也采取=10mmA3钢板，并依据测量护筒位置在底板上开孔，孔洞直径较护筒直径大10cm。为确保底板刚度，在套箱底部用型钢加强。套箱壁上依据计算好系梁位置进行开孔，孔洞大小和系梁截面尺寸相吻合。套箱和系梁连接是经过型钢抱箍和套箱焊接而成,抱箍之间用螺栓连接，抱箍和系梁之间用橡胶垫，并同时涂上早强型玻璃胶。对于洞口处四面用钢板及型钢进行加强。2.3 系梁、套箱安装和准备吊装安装将预埋于同一桩顶两根竖向型钢进行加固连成整体形成支墩，横梁采取箱型钢梁，形成吊装。套箱和系梁加固套箱和系梁拼装后，为确保套箱和系梁相对稳固，将套箱上、下部和系梁之间用型钢做拉杆进行固定。2.4 系梁、套箱安装和拆除起吊系梁及套箱：将连接好套箱和系梁由两个20t手拉葫芦起吊悬挂于吊架上。拆除平台：将系梁底部在系梁范围内平台拆除。系梁及套箱就位：平稳下放系梁及钢套箱至设计标高。套箱封底：用砂袋塞封底套箱底板和护筒缝隙，然后在套箱内钢护筒外侧浇筑水下砼，进行套箱底部砼封底。封底厚度由计算所得。系梁浇筑：待封底砼达成一定强度后，抽于套箱及护筒内水，清理桩头，切割部分钢护筒，根据设计要求调整桩头钢筋，并按设计长度接长系梁纵向主钢筋，绑扎箍筋及桩头钢筋，支立系梁接长段模板，浇筑桩头及系梁部分砼，切割桩头以上钢护筒。钢套箱待立柱完成以后进行水下切割拆除。3 验算3.1 地基承载力计算搭建钻孔及系梁预制平台木排桩如右图所表示：依据勘测地质汇报所表示，2#、3#墩所在12层地质参数以下：地质层：0-0.90层为亚粘土；-0.90-5.0层为亚粘土。亚粘土层内摩擦角=15.3；土容重： r1=19.9kN/m3， r2=19.3 kN/m3。天然孔隙比：e1=0.653，e2=0.792。亚粘层土0=150 kPa。圆木桩为落叶松,桩长按6m设计，木桩进入第一层土h1=0.9 m，进入第二层土h2=3.1 m。因为b2 m，h 3 m，且h/ b4，故修正后地基许可承载力按下式计算：= 0+k1r1(b-2)+ k2r2(h-3)=169.4kPa其中，由验算手册可知，亚粘土层宽度修正系梁取k1=0、深度修正系数值取k2=1.5，r2=rihi/hi=19.4 kN/m3。3.2 排架桩承载力计算考虑群桩作为整体基础，桩基础可视为如右图所表示ABCD范围内假想实体：则： a=a0+2htg(/4)=10.53mb= b0+htg(/4)=3.77m其中，a0=10m，b0=3.5m，h=4.0m，=15.3作用在桩基础上竖向荷载：系梁重量G1 、木桩重量G2、浇捣过程中砼倾倒荷载（4.0 kPa）及砼振捣产生荷载（2.0 kPa），模板重量可忽略不计。N=216+45.2+6.0x10x3.5=471.2 kN由公式：max=rl+N/A=19.4x4.0+471.2/(10.53x3.77)=89.4 = 169.4kPa 合符要求其中，系梁砼重量:G1=1.2x1.2x 6x 25=216 kN;木桩：G2=40x(x0.202/4x6.0x6)=45.2 kN;3.3 系梁吊装系统计算竖向支撑杆件采取型号为I12.6工字钢A3钢材，查手册所得:A=18.10cm2，ix=5.19cm，杆件长度L0=5.5m。轴向应力=140 MPa横向杆件采取箱型钢梁，截面如右图所表示：查得W=4026cm3，构件长L=10m，型钢重G3=33.91kN（型钢每延米重3.391 kN），弯曲应力w=145 MPa。单个套箱重G4=x1.502x3.5x78.5=25.9 kN1）竖向支撑构件稳定性计算由= L0/ ix=106，得=0.548。由=N/A=（G1 +G3 +2G4）/（4A）=41.5MPa0.548= 76.7MPa 符合要求2）横向构件稳定性计算依据横梁承重形式，横梁受力如右图所表示：由N1=N2=（G1+2G4）/2=133.9 kNRa= Rb= （N1+N2+ G3）/2=150.85 kNMmax=ql2/8+ Rax5- N1x2.5=461.76 kNm由=x (L/ h) x (rx/ry)=50，得=0.828。其中，焊接件系数取值为1.8，正方形截面回转半径rx 、ry相同。由max= Mmax/W=461.76x1000/4026=114.7 MPa 0.828w=120 MPa 符合要求3.4 封底砼厚度计算套箱底端封底砼厚度必需满足：F-（G4+W1/2）Dh计算所得：封底砼厚度h0.41m；F单个套箱所受浮力。F=KrwV=2.0x10xx1.52x2.92=412.8 kND内护筒直径,2.0m； 钢护筒和封底砼之间许可摩擦力，取100 kN/ m2；rw水容重，10 kN/ m2；V套箱体积,1.2x1.2x6.0；K安全系数，取2.0；W1预制系梁水中重量W1=G1-g V =216-10x1.2x1.2x6=129.6 kN。4 结语4.1 系梁预制和分围堰施工节省了大量材料，同时加紧了施工进度。4.2 对于桩基面三桩式水中系梁施工，依据实际情况确定施工方案。如一样正在承建运棉河大桥水中系梁，因系梁较短，无法预制，则采取钢板围堰施工。