水上桩基础施工平台

水上桩基础施工平台、通行栈桥

施工方案

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中铁十三局集团有限公司 2004年3月24日

水上桩基础施工平台、通行栈桥施工方案

一、施工方法

考虑到主线桥21#～27＃墩位于水库中，本工程采用搭设水上工作平台、施工栈桥的方案进行施工桩基、墩柱、盖梁。其优点是:搭设简便、受力稳定、基本无污染。 二、施工工艺简要说明

1、施工便桥

沿桥线路中线修建，考虑栈桥宽6m，便桥顶面标高93。5m。在水中打入直径为60cm,壁厚为1。2cm钢管桩，钢管桩纵向间距5m，横向间距4m。下横梁采用I56a工字钢，纵梁采用I25a工字钢，间距0.8m。面层采用I12a工字钢，间距0.25m。桥面满铺10mm钢板。

2、施工平台

在水中打入直径为60cm，壁厚为1。2cm钢管桩，钢管桩间距为4m＊（4。9m+4。9m+5.25m+5。25m+4.9m+4。9m）.横梁采用I56a工字钢,纵梁采用I25a工字钢，间距0。8m.最后在其上铺设10mm的钢板为面层.每个墩位处的施工平台考虑6m＊31m。

3、钻孔桩施工

采用12mm的钢护筒，利用45KW30T振动锤打入，护筒顶标高控制在93m—94m之间,冲击钻成孔,吊车安装钢筋笼，HB60输送泵灌注水下混凝土。 三、施工检算

1、钻孔平台的检算

工字钢间距0.8工字钢直径60钻孔平台的钢管桩栈桥

（1） 确定顶层横向I25a工字钢N1的根数

汽车吊支点位置示意工字钢工字钢直径600的钢管桩

1—1断面 1) I25a工字钢受人群均布荷载：3.5KN/m2×5m=17。5KN/m

2) 钻机重80KN，锤重70KN，吊车重250KN，钢筋笼重25KN。（考虑

1。1的冲击系数和1.1的安全系数）

70*1。1＊1.1=84。7KN,(80+25）*1。1=115。5 KN，250＊1.1=275 KN。

汽车吊每个支腿传递下来的荷载为：(84.7+115。5+275）/2=237.6 KN

工字钢受力最不利情况，受力简图如下：

如图有：

Rmax=290。1KN Qmax=281。4KN Mmax=290.1 KN*m

选用A3钢

〔σ〕=145MPa ; 〔τ〕=85MPa I25a工字钢截面特性参数:

单位重38.1kg/m ； A=48.5cm2 b=11。6cm Ix/Sx=21.7cm

d=0。8cm Iy=280cm4 Ix=5017cm4 Ix/Sx=21.7cm Wx=401cm3 rx=10.2cm ry=2。4cm

用需工字钢根数为:

n＝Mmax/（ Wx〔σ〕)＝290.1×103N＊m/（401×10—6m3*145＊106N/m2）＝5根

取n＝7根满足要求

剪应力 τ= Qmax ＊ S /（I ＊d）/n=281。4 /0.217/0。008/7

=23.16 MPa < ［τ］=85 Mpa

经以上计算，上横梁布置每5.25m布置7根I25a×6m，间距0 。8m。全桥平台共需要960m,每米38.1kg,共36.576吨.

（2) 底纵梁I56a工字钢N2检算

1)钻孔平台面部构造，上铺I12a工字钢做分配梁，面层用8mm钢板即可。

2)底纵梁I56a工字钢N2受力

横梁传递给底纵梁工字钢的最大支座反力: 290。1KN 则每根上横梁传递的荷载为290.1 KN/7=41。5KN

按按单跨5。25m简支梁分析工字钢受力情况，计算简图如下：

由图有

Mmax＝182。1kN＊m Qmax＝145。3kN Rmax＝145。3kN I56a工字钢截面特性参数:

A=135cm2 b=16。6cm d=2。1cm Ix/Sx=47。9cm Ix=65576cm4 Wx=2342cm3 Wy=1366 cm3 rx=47。9cm ry =3。18cm 需用工字钢根数：

n＝Mmax/（ Wx〔σ〕)＝182。1×103/（2342×145)＝0.54根

取n=1根满足要求（每排钢管桩顶布置1根）。

剪应力 τ= Qmax * S /(I *d）/n=145.3 /0。479/0.021

=14.45MPa 〈 ［τ]=85 Mpa

经以上计算，底纵梁布置2根I32a每根钢管桩顶布置1根. 3）局部集中受力计算:（假设汽车吊支腿直接传递力至N2上)

当25T汽车吊在平台上吊放钻机时，按单跨5.25m简支梁考虑，汽车吊前支腿传递力考虑为：84.7+115。5+275/2=337。7KN

后支腿传递力考虑为:275/2=137。5 KN 工字钢受力最不利情况,工作简图如下：

1150300020002500 计算简图如下:

由图有

Mmax＝303.1kN*m Qmax＝192kN Rmax＝192kN I56a工字钢截面特性参数：

A=135cm2 b=16.6cm d=2.1cm Ix/Sx=47。9cm Ix=65576cm4 Wx=2342cm3 Wy=1366 cm3 rx=47.9cm ry =3.18cm 需用工字钢根数:

正应力 σ＝Mmax/ Wx＝303。1×103/2342＝129MPa<σ］ =145 Mpa 剪应力 τ= Qmax * S /(I ＊d）/n=192 /0。479/0。021

=19。1M[τ]=85 Mpa

经以上计算,满足要求.

全桥平台需要360m，每米106 kg，共38。16吨。

（3)钢管桩桩长的确定及承载力检算

底纵梁底设置钢管桩，钢管桩顶标高为93m。 由上计算知钢管桩顶受最大力：

P＝145.3kN

考虑结构安全，取单桩设计承载力为250 kN，选用钢管外径D=600mm、壁厚t=12mm。(I=95842cm4 A=222cm2 i＝(I/ A）1/2＝20.8cm）

1)按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度

根据中国建筑工业出版社1999年版《实用桩基工程手册》P456 18—3公式,打入桩的容许乘载力为

[P]＝1/2（U∑αi*fi *li + λARα）

αi、α-—分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系数。(αi、α土层埋深5米以下时取0。8,10米时取1）

打入桩均取1 ， λ——系数，砂类土当D/d≥1时λ=1 A——桩底支承面积A =0。019m2 R—-桩尖土的极限承载力

［P] ——轴向受压桩的容许承载力（kN）

U ——桩身截面周长（m） U =πd=3.14×0。6=1。884m fi--桩侧土的极限摩阻力(kPa） li ——各土层的厚度(m）

根据深圳市南坪快速路一期7标《岩土工程勘探报告》及施工图，栈桥施工区域的土层主要为砾砂和砾质亚粘土，《岩土工程勘探报告》

第9页有桩周土的极限摩阻力和桩尖土的极限承载力表，为计算方便统一取fi =80kPa，R=2000 kPa（桩至少打入砾质亚粘土内）

钢管桩打入土层的最小深度计算如下: li=（2[P]-λARα）/(U∑αi＊fi ）

=（250＊2—0.8*0。019＊2000)/(1.884*80*0。8） =3。9m （以打入最小桩长为主控)

也可以按45KW30T振动锤每分钟打入土层深度不超过5cm进行双控. 2)按桩身强度检算单桩承载力

钢管桩按一端自由，一端嵌固的等截面压杆考虑 受力简图见图 杆件长取15m

杆件长细比λ＝l0 / i＝15/0。28＝54＜[λ］ ＝150

按长细杆计算，利用欧拉公式

P临界荷载Pcr＝π2EI /（4l2）

＝π2×210×109×95842 × 10—

8

/4/15/15

＝2200 kN

15m取安全系数nst＝5则

钢管桩容许荷载 [Pcr］＝Pcr / nst r＝2200/ 5

＝440kN

图6P＜［Pcr］ 满足要求。 2、通行栈桥的检算

由于通行栈桥的承受的荷载与钻孔平台基本一致，且在工字钢的

布置上跨度更小，因此其结构受力是偏于安全的。

墩墩墩墩墩墩便桥顶标高93.5现状水位88说明：1、本图单位为米。 2、钢管桩的最少入土深度不小于5米，且钢管桩之间用角钢连接成一整体。 3、本图桥面工字钢未示出。 4、具体施工工艺、材料表及检算见施工方案。水上桩基础施工平台、通行便桥施工示意图