水中桩施工方案.doc

水中桩施工方案
一、工程概况
本桥跨洋溪河，现状河宽34m，规划为V级航道。桥梁与河道斜交，斜交角度为35度。由于在施工期间有通航要求，须在河中搭设临时墩，保持20m左右通航宽度，根据在其它工程中的跨河施工作业经验，本桥主跨水中现浇梁体支架基础采用Φ500钢管桩，钢管桩顶标高控制在支墩横梁底。出水面部分加设部分斜撑以增加其稳定性。支墩顶横梁为贝雷梁，纵梁也为贝雷梁，贝雷梁上横向布设[20b工字钢形成支撑平台，其上直接搭设底板方木、铺设模板进行梁体施工。详见《临时支墩桩位平面图》和《支墩立面图》。
临时支墩桩位平面图
二、临时水中墩的布设
为施工便利，拟采用单孔支架体系，支架跨径布置为20m，水中临时支墩共计设2排，每排布置40根临时钢管桩，具体位置见《临时支墩桩位平面图》。支墩顶标高控制在确保上部贝雷梁、槽钢搭设完成后，直接就可以施工梁体底板，中间不再搭设其它支架，支墩顶部预埋一块钢板及2块限位槽钢，防止位移。贝雷片拟采用321型的贝雷片（高1.5m，每节长3.0m）。该支架特点是：支架材料投入量少，重量轻，施工机械化强度高，适用的跨度相对较大。
1. 水中桩计算
临时墩桩上所承受荷载
根据设计要求需保证20m宽河道通航，其荷载为：
拱肋 593.2×2.5×1/4＝370.75t
系杆
（28.65+2.48+21.67+2.48+24.06+13.47+29.87+591.2×2.3）×1/4=370.61t
中横梁 14.3×2.5＝35.75t
风撑 3.05×4+0.12×8＝13.16t
贝雷架 56×7×0.31+12×7×8×0.31＝329.84t
荷载总重 370.75+370.61+13.16+121.52+35.75＝1120.11t
每根桩所承受荷载 1120.11×2/(0.25×0.25×3.14×40×4)＝71.34KN
钢管桩的垂直承载力计算
(1)、根据土的物理指标确定单桩竖向极限承载力标准值：
QUk=Qsk+Qpk=λsU∑qsk*li+λpqpkAp
当hb/ds<5时 λp=0.16hb/dsλs
当hb/ds≥5时 λp=0.8λs
式中：qsk、qpk——桩的极限侧阻力和桩端极限阻力标准值
U——桩身周长
Li——土分层深度
AP——桩端面积
λp——桩端闭塞效应系数，对闭口桩λp=1，对敞口桩取上述计算值
hb——桩端进入持力层深度
ds——钢管桩外径
λs——侧阻挤土系数，闭口桩λs=1，敞口桩按表取值

ds(mm)
≤600
700
800
900
1000
λs
1.00
0.93
0.87
0.82
0.77
由于本工程采用的钢管桩为敞口，故忽略桩端阻力
故 QUk=Qsk=λsU∑qsk*li
λs＝1 U＝1.57
根据图纸 初步设计设计桩顶标高4.5m，桩底标高-3.5m
各土分层深度及其极限侧阻力分别为：3.3m，62Kpa、0.05m，42 Kpa
QUk=1×1.57×（62×3.3+42×0.05）＝324.52KN
故 单桩极限承载力为324.52KN
根据地基基础设计规范 γs=1.58
单桩设计承载力为 R'd=Rsk/rs＝324.52/1.58＝205.39KN
因此，取单桩设计承载力Rd=71.34KN，桩长8m，满足要求。
(2)、根据计算工具计算单桩垂直极限承载力

单桩承载力计算表
工程名称：
洋溪河大桥

桩类型：
预应力管桩

桩长L=
8

桩顶标高
4.5

桩端标高绝对标高
-3.5

混凝土等级C
50

轴心抗压fc=
23100
kn/m2
桩外径(米)d1=
0.5

桩周长(米)Up=
1.57

按桩身结构强度控制单桩设计承载力

Rd<0.6fcAp=
107.77
kn
桩面积Ap(m2)
0.0078

管桩内径(米)d2=
0.49

土层
土层名称
深度 li
桩侧极限摩阻力fs
桩端极限端承力fp
本段摩擦力fsnli*Up

米
kpa
kpa
KN
①
素填土
0

0
②
亚粘土
3.3
62

321.38
③
亚粘土夹亚砂土
0.05
42

3.30
④
亚粘土
0
28

0
⑤－1
亚粘土
0
65

0

桩长l=

3.35
m

总侧摩阻力Rsk=Σfsn=
324.68
kn

端承力
Rpk=
0
kn

ρp=Pp=Rpk/(Rpk+Rsk)=
0

由上海市地基基础设计规范《DBJ08-11-1999》表6.2.4-2查得

γp=
0.99

γs=
1.58

单桩极限承载力Rk=Rsk+Rpk

324.68
kn

单桩设计承载力R'd=Rsk/rs+Rpk/rp(式6.2.4-1)
205.50
kn

因此，取单桩设计承载力Rd=
71.34
kn
满足要求

支墩立面图
2. 支架梁（贝雷梁）的布设
根据上部荷载的需要，为确保工程质量及施工进度，结合我公司现有材料，支架梁拟采用贝雷梁搭设，具体布置方式如下
（1）、采用56排单层贝雷梁搭设，同时为增加本跨强度，减少贝雷支架的挠度，本跨所有贝雷支架上、下全部设加强弦杆。
（2）、贝雷支架的检算
施工荷载主要由钢筋砼自重q1、模板自重q2、贝雷桁架自重q3、施工荷载q4 构成。支架承受的总荷载为：q=q1+q2+q3+q4 =56KN/m。
①强度检算
贝雷架纵向布置形式为间距20 米间隔布置的连续梁，最不利情况发生在20米跨度内混凝土全部浇注完成，其它跨径内没有荷载时。按简支梁计算。则最大弯距：
Mmax=qL2/8=56×202/8=2800KN·M，
单片贝雷架承受最大弯距（按荷载横向均匀分布计算，不考虑不均匀分布系数）：M=Mmax/56=2800/56=50 <[M]=975 KN·M,满足要。
②挠度检算
因贝雷片每节结构形式相同，可看作匀质梁，并以简支梁模型检算，经最大挠度满足施工要求（其中贝雷架的惯性矩Ix=250500cm4）。

经过计算上述临时桩及水中支架的布置完全满足现浇箱梁施工的需要，其强度和挠度满足规范要求。
（3）、支架梁的架设
在临时支墩顶的横梁（贝雷梁）搭设结束后，即可在其上架设纵向的贝雷梁。贝雷梁在岸上分组拼装完成后，用浮吊一次即可逐跨架设，然后现场连接成整体，贝雷梁放置位置要经过严格测量放样，保证受力均匀，分布合理。
（4）、支架搭设
在贝雷梁架设完毕，并经过严格的检查后，便可在支架上面按照0.6m的间距均匀铺设[20b工字钢，用来传递分散梁体及上部施工荷载，作为上层梁体支架的支撑基础，同时也作贝雷梁顶部连接骨架。工字钢与贝雷梁之间用U型卡连接，等槽钢铺设完成之后，底板部分在其上直接铺设方木，腹板及翼缘板底部在其上搭设临时加工的定型支架，铺设梁体施工方木及底模，施工系梁及横梁。
三、安全保障措施
为确保水中临时支架的稳定性，确保工程质量及安全，为此我们拟采取以下措施：
（1）临时桩
①临时桩是水中支架稳定的基础，临时桩长度经过严格的检算，确保承载力符合要求，并保证2倍以上的安全系数，同时必须严格按照水中桩工艺施工，确保桩基施工质量；
②为防止过往船只冲撞桩基础，在梁体两侧河道上下游对应临时通航通道打护桩（钢管桩），并在上面贴上反光警示标志及警示灯，同时在梁部施工期间河道两侧设置探照灯照明；并且在贝雷梁前方设置限高标志，具体见图：
交通安全图
（2）贝雷梁支架施工
为加强贝雷梁的整体稳定性，采取以下几项措施：
①在临时桩顶临时支撑平台上搭设横向贝雷梁时，要求其位置一定要准确，防止偏心；在架设纵向贝雷梁时要经过测量放样，严格按照既定方案设置；
②为确保贝雷梁的稳定，贝雷梁每两排之间用支撑架连接，在20m跨径处贝雷梁上下加加强弦杆；
③贝雷梁顶部横向放置的工字钢用U型卡将工字钢及贝雷梁相连接；
④贝雷梁底层横梁上每隔4m布置一根[14槽钢，并用U型卡相连接；
⑤施工前首先设沉降观测点，按照设计方案严格对支架进行预压，并收集各种数据，并认真分析，在施工过程中随时观测，发现沉降速度过快时适当放慢施工加载速度或采取其它措施。系梁及拱肋支架预压荷载，按系梁及拱肋的施工荷载的1.2倍进行。