杭州灣跨海大橋工程第I合同施工棧橋PAGE浙江省交通工程建設集團有限公司2003-12-3杭州灣跨海大橋橋工程第I合同段棧橋設計及施工方案（2）杭州灣跨海大橋橋I合同項目經經理部二OO三年十二二月六日編制：葉仁亦審核：樓譜譜增前言言1、地形、地質質北引橋陸地區，地地勢平坦；灘灘涂區北高南南低，坡降平平緩，地面高高程2.3m~~-3.266m。據物探資料顯示示，本合同段段橋位區樁基基地質以粘性性土、亞砂土土、粉砂土、淤淤泥質粘土為為主，基本無無不良地質。2、氣象、水文文杭州灣地處東部部沿海地區，受受其典型喇叭叭狀地形形成成的“狹管效應”影響，水文文、氣象條件件十分復雜，屬屬重大災害天天氣多發地帶帶。影響橋位區施工工作業不利氣氣象因素主要要有季風（全全年平均風速速3m/s左右，北岸岸略高于南岸岸）、臺風（多多發生在7-9月間）、霧霧（北岸10月份出現最最多，持續時時間一般在4小時以內）。不利的水文因素素主要是潮汐汐，杭州灣為為強潮河口灣灣，潮汐類型型為淺海半日日潮，日潮不不等現象明顯顯。北岸乍浦站（11930-11999年）潮汐特征值值：項目最高潮位最低潮位最大潮差平均高潮位平均低潮位平均潮差潮位（m）5.54-4.017.572.52-2.124.65橋位北岸乍浦站站設計潮位（單單位m）頻率0.33125備注設計高潮位6.155.805.555.30建議采用設計低潮位-3.58-3.56建議采用第一節施工棧棧橋設計計算算一、計算資料1、棧橋設計荷荷載：汽車—超20級、掛車—120，設計橋面面凈寬為8m，標高為7m，平均灘涂涂地面標高為為0.15m，最低灘涂涂地面標高為為-4.122m,最高灘涂標標高為2.82M。2、棧棧橋區地層為為淤泥質亞粘粘土，物理指指標為:W=400.4%，γ=17.77KN/m33，10.a=P.7,63、10m高330年重現期風風壓為0.54KKN/m2，20m高30年重現期風風壓為0.71KKN/m2，30m高30年重現期風風壓為0.82KKN/m2。4．擬定棧橋結結構：棧橋采采用跨徑8.5m，每個墩設3根φ60鋼管樁，鋼鋼管樁壁厚為為8mm，樁頂采用H692型鋼橫梁做做橫向連接，橫橫梁上面縱橋橋向安裝間距距為160cm的H606型鋼縱梁，縱縱梁上面橫橋橋向安裝間距距為28.333cm的I18型鋼，在I18型鋼上面鋪10mm厚鋼板作為為橋面板。二、棧橋上部結結構計算棧橋上部結構計計算利用我集集團引進的韓韓國大型結構構計算軟MIDASS/CIVIIL進行，主梁梁采用簡支梁梁計算，橫梁梁采用連續梁梁計算。計算算結果如下：：計算荷載（汽--超20）序號構件名稱汽-超20（組組合I）應力（Mpa）撓度（MM）容許剪應力計算剪應力容許應力計算應力容許撓度計算撓度1下橫梁8528.614510571.12主梁853014556.1133.53上橫梁855.914546.52.73.5驗算荷載（掛車車-120）序號構件名稱掛車-120（組組合II）應力（Mpa）撓度（MM）容許剪應力計算剪應力容許應力計算應力容許撓度計算撓度1下橫梁1.4*8558.11.4*1455146.28.42.52主梁1.4*85671.4*1455128.715.67.13上橫梁1.4*8514.21.4*1455122.83.67.1注:1、根據規規范JTJ0225-86,,第1.1.5條規定,對于臨時結結構,其豎向容許許撓度可適當當放大;2、根據規范JJTJ0255-86,第1.1.5條規定,用掛車驗算算時,容許豎向撓撓度可增加20%。3、計算撓度為為累計撓度。三．樁基承載力力計算根據計算結果,,汽-超20計算荷載產產生的單樁最最大豎直荷載載為492.55KN;掛-120驗算荷載產產生的單樁最最大豎直荷載載為685.77KN。對于沉樁樁鋼管樁自重重不計。根據規范(JTTJ024--85，4.3.22-4)規定,打入樁的容容許單樁承載載力計算公式式為:[p]==(αiuLτp+αAσR)/2，對于打入入樁αi、α值均取1。對于荷載載組合II規范規定（JTJ0224-85，4.3.22-4）容許承載載力可以提高高25%，U=0.66m×3.14==1.8844m,鋼管樁地層層處于軟塑粉粉砂和流塑、軟軟塑亞粘土地地層，下面取取兩個典型斷斷面進行樁長長計算：1、根據設計柱柱狀圖孔位編編號XZK22：樁身所處處地層均為流流塑淤泥質亞亞粘土地層(最不利)，τp=25KPPa,σR=10000KPa，A=0.66×0.6××3.14//4=0.2283m2,但根據專家家咨詢會意見見,對于管樁樁樁底支承力不不得超過承載載力的10%考慮,A、汽-超200計算荷載-樁長計算492.5=[[1.8844×L×255×(1+110%)]/2,得L=19MM.B、掛-1200驗算荷載-樁長計算685.7=[1.8884×L×225×(1++10%)××1.25]]/2,得L=21..17M.2、根據設計計柱狀圖孔位位編號XZK23：樁身所處處地層為：中中間有6.5M夾層為軟塑塑亞砂土,取τp=35KPPa;其余為流塑塑淤泥質亞粘粘土地層，取取τp=25KPPa，σR=10000KPa，A=0.66×0.6××3.14//4=0.2283m2。但根據專專家咨詢會意意見,對于管樁樁樁底支承力不不得超過承載載力的10%考慮,A、汽-超200計算荷載-樁長計算492.5=[[1.8844×(L-66.5)×225+1.8884×6..5×35]]×1.1//2,得L=16.441M.B、掛-1200驗算荷載-樁長計算685.7=[[1.8844×(L-66.5)×225+1.8884×6..5×35]]×1.1××1.25//2,得L=18.558M.根據上述計算結結果所得:汽-超20荷載計算樁樁長為Lmax=199m,LLmin=166.41m,,;按掛-120驗算荷載計計算樁長為Lmax=211.17m，Lmin=188.58m。在內河港港池圍堤以北北方向全部為為灘涂區,在大橋左側側約100M位置在修建建碼頭通道,局部沖刷影影響很小，由由于掛車-120作為驗算荷荷載上橋概率率很小,因此設計平平均樁長取值值為L=19M；在內河港港池圍堤以南南方向灘涂區區，沖刷影響響較大，平均均樁長取L=20MM;對于雙排樁樁墩位樁長取取L=18MM.鑒于基樁數數量多,地質情況較較復雜,實際施工每每根墩的樁長長根據實際樁樁位地質及試試樁情況調整整。3．樁基水平承承載力計算Rh=a3EIIxoa/Vx其中E—彈性模模量；I—樁截面慣性性矩；Xoa—樁頂容容許水平位移移值；Vx—樁頂水平平位移系數；；a—樁的水平變變形系數；a=（mb0//EI）1/5其中m—樁側土土水平抗力系系數的比例系系數；b0—樁身的計計算寬度，圓圓形樁（D=600）取值為b0=0.9((1.5d++0.5)；查得m=20000KN/mm4，計算得b0=1.266m，I=6.552×100-4m4，則a=0.4454(1//m)Vx取2.4441，假定樁頂頂的容許偏移移值為Xoa=4.11cm(見后面計算)得Rh=3088KN(1)考慮海水水流動對樁產產生的水流壓壓力為P=KAγV2/2g其中：K—形狀系數，圓圓形取0.8V—水流速度，取取平均漲潮最最大流速，3.77mm/sγ—水的容重，取取10KN//m3A—阻水面積，按按照入水8m計算，A=0.66×8=4..8m2P=0.8×44.8×100×3.7772/(2×99.8)=227.8KNN（2）風載對樁樁的影響ωk=K1K22K3K4ω0式中ωk—風荷荷載的標準值值K1—對設計風風速頻率換算算系數，取0.85K2—為風壓體體型系數，取取0.5K3—為風壓高高度變化系數數，取1K4—為地形條條件系數，取取1.3ω0—為基本風風壓值，取0.54KKN/m2求得ωk=0..3KN/mm2可以計算棧橋的的單跨橫向擋擋風面積為14.3mm2，單跨產生生的風荷載力力的大小為4.29KKN；縱橋向擋擋風面積為7m2，風荷載力力的大小為2.1KN。（3）考慮棧橋橋上車輛制動動產生的水平平荷載對樁的的影響汽車制動產生的的水平力按車車輛總重量的的10%計算，掛-120的總重量為1200KKN，產生的水水平力為120KN，方向與制制動方向垂直直。以上合計1200+4.299+27.88=152..1KN，遠小于棧棧橋樁基的單單樁水平承載載力。4．鋼管樁的應應力及水平位位移計算鋼管樁的長細比比為：λ=l/i=μl0/i其中l為計算長長度，l0為鋼管長度度，取10m計算，i為慣性矩半半徑，8mm壁厚直徑為60cm的鋼管樁i=0.2208，μ為長度系數數，取2/3。求得λ=32..05<400，因此，鋼鋼管樁為短桿桿構件，不需需要進行穩定定校核。棧橋施工時在AA56墩之前的樁樁每40m加一排鋼管管樁，在A56—A57墩之間的棧棧橋每隔一跨跨加一排鋼管管樁，對A56墩附近的鋼鋼管樁進行計計算，此時水水深最大處為為7m左右，樁頂頂距海底面高高度為9m。計算樁的水平位位移在進行單樁樁頂頂水平位移的的驗算中，考考慮單樁在風風荷載、水流流荷載、車輛輛動荷載等外外部荷載同時時作用在單樁樁且相互夾角角為零的最不不利情況。車輛制動荷載為為120KN，考慮由9根鋼管樁受受力，則單樁樁受力為13.3KKN，作用點考考慮作用在樁樁頂上。縱橋向風荷載作作用力為2.1KN，考慮由3根樁進行承承擔，單樁受受力為0.7KN，作用點在在樁頂。水流荷載為244.3KN，考慮由3根樁承擔，單單樁受力為8.1KN，作用點為為水深的H/3處，即樁與與海床分界點點上2.33m處。單樁的的受力情況如如下圖：13.3KN22.1KN0.7KN9m9m8.1KN145KN.mm2.33m7m求得等效水平力力H=22..1KN；彎矩M=1455KN.m。δ=H0δHHH（0）+M0δHH（0）其中中=/=Kh為樁柱底面面土因轉動而而發生的土抗抗力影響系數數，當ah>2..5時，取為0；查表得(B3D4-B4D3)值為12.4112；(A3B4-A4B3)值為3.76224；(B3C4-B4C3)/(AA3B4-A4B3)值為2.18775，代入可求求得水平位移移量為：δ=(22.11/0.45543×2.033×108×6.544×10-44)×122.412//3.76224+(145/00.45433×2.033×108×6.544×10-44)×2..1875=0.61×110-2+1.118×10--2=1..79×100-2m水平位移△L==(OB/OOA)×δ=16/77×1.799cm=4..1cm(2)計算樁的的應力σmaxmiin=N/AA+M/W=6685.7//0.0155+(145+6685.7××0.0411)/1.8852×100-3=4.57×1104+9.35××104所以，σmaxx==133.92×1104KN/m2<1.3[σ]=1455MPA；σmaxmiin==44.78×1104KN/mm2<1.3[σ]=1445MPA滿足要求，通過以上的計算算可知，當所所有荷載作用用在單跨之間間的管樁上已已經能夠承受受水平變形以以及滿足應力力的要求，因因此排間的剪剪刀撐以及跨跨間的剪刀撐撐在滿足構造造要求即可，此此時剪刀撐也也是整座橋梁梁安全儲備體體系。三、結論經過對鋼管樁入入土深度、水水平位移和應應力，上構型型鋼抗彎、抗抗剪承載力及及變形計算，設設計的棧橋滿滿足設計荷載載承載能力要要求。第二節施工方案、方方法及其質量量控制要點本合同負責北岸岸灘涂區東側側施工棧橋的的修建，棧橋橋樁號：K50+0010-K551+5800，全長1575m；根據設計，在在大橋東側搭搭設施工棧橋橋，總長為1570..3m，與陸地臨臨時道路接通通，作為本合合同施工用橋橋，同時作為為第Ⅱ合同段通向向橋軸向碼頭頭的通道。棧橋搭設標準：：在棧橋內設設兩處會讓點點，每500m一處，會讓讓點寬4m，長36m，荷載等級級同棧橋。由由于堤壩頂加加固后標高為為7.35MM,而棧橋橋面面標高為7.0M,因此在0#臺至6#墩設置過渡渡段,縱坡為0.7%,其它橋跨縱縱坡均為0%;0#臺橋面寬度度按10M設計,1#墩以南方向向橋面寬度均均為8M。1、棧橋施工方方案本棧橋由灘涂區區下部結構工工區實施，根根據工程現場場施工條件，結結合下部結構構施工方案，擬擬定施工棧橋橋方案如下：：施工棧橋由主棧棧橋、輔助棧棧橋、施工平平臺、會讓點點共四部分組組成。棧橋橋橋面標高7.0m，棧橋各部部分標高一致致。序號名稱功能1主棧橋機械設備、材料料運輸通道2輔助棧橋每墩臺設一道，長長寬綜合鉆孔孔平臺尺寸考考慮，兼做會會車道3施工平臺每墩位橫橋向搭搭設1座，用于搭搭設鉆孔平臺臺、下部結構構施工作業場場地。除灘涂涂區懸澆段在在下部結構完完成后馬上進進行周轉外，其其余等上部結結構右半幅完完成后再拆除除。4會讓點全橋共設兩處本合同A27--A56號墩位于灘灘涂區，根據據灘涂區表層層地質以淤泥泥質亞粘土為為主且其水位位受潮汐影響響的實際情況況，棧橋鋼管管樁基礎施工工，采用50t履帶式吊機機配ZD-60振動錘插打打，沿北岸海海塘向南逐孔孔打設。根據據履帶吊機的的施工半徑，棧棧橋跨徑選定定為8.5m。有關圖表表詳見“棧橋搭設布布置圖”、“棧橋會讓點點布置圖”、“棧橋布置圖”。2、施工棧橋工工藝流程框圖圖見附表3、棧橋施工進進度安排棧橋施工是確保保灘涂區橋梁梁下部工程順順利施工的關關鍵，計劃開開工時間2003年11月30日，主棧橋2004年7月底投入使使用，施工工工期為8個月。棧橋施工計劃投投入兩套設備備按兩個工作作面展開施工工，主棧橋使使用一套設備備獨立進行作作業，輔助棧棧橋、施工平平臺及鉆孔平平臺使用另一一套設備進行行獨立施工。施施工一座輔助助棧橋、施工工平臺及鉆孔孔平臺平均考考慮7天，主棧橋橋每一天平均均完成1跨（8.5m/跨）。考慮各各種海上不利利條件，取時時間效率系數數0.8，則主棧橋橋需施工時間間：185孔/（1×0.8）=231天。即滿足足棧橋施工進進度要求。4、棧橋施工方方法及順序施工順序：測量量定位→導向架固定→吊機就位→起吊管樁→打至設計標標高→樁頂切槽及及牛腿安裝→橫梁就位焊焊接→縱梁固定焊焊接→直道板橫梁梁鋪設→鋪設橋面板→扶手安裝→設備移位→其它附屬設設施安裝。等Ⅱ合同施工完完成后，再進進行棧橋拆除除。（1）0#臺基基礎施工本棧橋0#臺位位于海塘堤壩壩上，基礎采采用C25鋼筋砼，在在每根主梁位位置預埋厚16MM鋼板和錨筋筋，以便主梁梁與其焊接固固定。（2）鋼管樁打打設打樁采用定制導導向框架定位位，即先由測測量人員在已已施工完的橋橋面上打出縱縱橫軸線，由由50t履帶吊車吊吊住導向框架架依此綜合橫橫軸線向前延延伸及左右平平移，人工輔輔助微調，經經測量校核樁樁位滿足要求求后（水平偏偏差小于10CM）進行導向向架固定，之之后進行吊樁樁、打樁直至至設計標高（導導向架同時可可作為標高控控制平臺，樁樁頂標高偏差差±5CM）。為保證證施工質量和和進度，鋼管管樁打設時不不分節，預先先在陸上按設設計長度拼裝裝好，拼接位位置采用破口口焊接，并用用6塊20*8**1鋼板貼面周周邊焊給予局局部加強。根據理論計算，每每根樁強度和和穩定性可滿滿足施工荷載載要求，為增增強棧橋的整整體剛性，在在每排三根管管樁上加焊16#槽鋼剪刀撐撐；對于地面面標高0.0M以下所有橋橋孔（不包括括雙排墩）縱縱向加焊20#槽鋼剪刀撐撐加強，但對對于地面標高高0.0M以上（即樁樁身露出地面面少于6M）的橋跨每每間隔一孔縱縱向加焊20#槽鋼剪刀撐撐加強，以抵抵抗風浪。樁樁號K51+5529以北方向每每間隔5孔增加一排排鋼管樁；K51+5529——K51+5579之間每隔一一孔增加一排排鋼管樁，以以增強抵抗水水平推力及風風浪引起附加加力。我部部計劃選擇在在棧橋右側打打入一根試樁樁和四根錨樁樁，其中錨樁樁入土長度為為19M，中心樁入入土長度初定定按19.0M控制,初步擬定方方案是采用150T千斤頂和H692型鋼作為橫橫梁進行靜載載試驗，通過過試樁所得承承載力和沉降降量來調整樁樁基入土深度度。（詳細試試樁方案另外外上報）（2）帽梁安裝裝樁頂橫梁置于牛牛腿上，牛腿腿采用10mm厚鋼板焊接接制作而成，每每個牛腿由一一塊面板和兩兩塊豎向肋板板組成，水平平勁板尺寸為為320mmm×200mmm，直角梯形形肋板尺寸為為頂寬200×底100×高300mmm，肋板間距150mm，每根管樁樁上布置兩只只牛腿，采用用電焊連接；；由于橫梁高高度達69.2CCM，為防止橫橫梁縱向傾覆覆，在橫梁上上腹板位置用用200*1150*100mm限位鋼板（此此限位板與樁樁側焊接）加加以固定。(具體見棧橋橋細部結構圖圖)（4）棧橋上部部結構上部結構按照從從下到上的層層次依次安裝裝，各種型鋼鋼預先按設計計長度定制.主梁采用H606型鋼長為900CM，每孔6根，間距為160CM；采用50t履帶吊車吊吊裝，每孔間間主梁連接采采用錯位搭接接焊施工方法法，搭接長度度40CM；主橫梁各各節點采用四四面焊接。道橋板橫梁采用用I18型鋼長為900CM，縱向間距距為28.3CCM，采用50t履帶吊車安安裝，與主梁梁焊接采用間間斷跳焊方法法，以防損傷傷主梁；橋面面板采用厚1CM鋼板鋪設，并并與道橋板橫橫梁焊接固定定。最后安裝裝欄桿、水管管、警示燈、主主橫梁防腐處處理等附屬設設施。每40M設置一一道伸縮縫，即即在雙排墩（樁樁距1.2M）位置一端端能自由伸縮縮,用φ24MM高強螺桿把把主橫梁連接接,同時要保證證道橋板與主主梁同