跨海大桥栈桥平台设计及施工方案.doc

跨海大桥栈桥平台设计及施工方案
一、工程概况
1、工程简介
七都大桥是跨越瓯江南汊连接温州和七都岛的重要通道。温州方向跨越江滨路与学院东路相接，七都方向与纬二路相接。中铁十局集团承建第2协议段，起点K4+016（20号墩），终点桩号为K5+137，与纬二路相接，本协议段主桥长1.121km。其重要工程分布情况为：主桥68+3×120+68m五跨预应力变截面连续箱梁桥，4×45m+5×45m移动模架造桥，4×20m+4×20m+3×20m现浇等高度连续箱梁；以及A匝道16×20米，B匝道9×20米现浇箱梁。下部构造为桩接承台，主桥部分基础为Ф200cm钻孔桩，引桥为Ф180cm钻孔桩，匝道桥为Ф150cm钻孔桩。
2、地形、地貌
根据钻探揭露，结合原位测试与室内土试成果，七都大桥桥址区地基土在勘察深度范围内可划分为10个工程地层。依次为填土、粘土、淤泥、含淤泥中细砂、中粗砂、粘土、卵石、圆砾混粘性土、卵石。
3、气候、水文
场区属亚热带海洋型季风气候，温暖湿润，雨量充沛，四季分明，全年无严寒酷暑，数年平均气温19.7℃，数年平均降水量为1700mm，降雨重要集中在5～6月的梅雨和7～9月的台风季节。温州为我国东南沿海台风的重要登陆点之一，数年台风记录频率2.4次/年，瞬时最大风力达12级以上，瞬时风速可达40m/s，定期最大风速达25m/s。
七都大桥跨越瓯江南汊，两岸陆域地貌单元属河口冲海积平原区，地形相对平坦，地面高程2.0～4.5m；桥位处江面宽约1300m。瓯江口属强感潮双向河口，潮流属不规则半日型潮，平均高潮位2.712m，平均低潮位-1.798m。
4、栈桥里程桩号
根据主桥跨瓯江的里程桩号，本栈桥设计里程桩号为K4+006-K4+597，设计总长为591米。
二、总体设计方案
1、设计通行能力
根据本栈桥的使用特点和设计意图，结合主桥施工需要，拟定设计最大荷载为40吨的砼罐车，轴距2.5米，其重要荷载形式为：单位KN，cm

2、设计思绪
本栈桥设计思绪是先根据栈桥荷载计算出栈桥各部位材料型号，再通过对各种材料所受到的设计荷载和恒载进行验算，如发现不满足，则重新布设并验算，直至满足设计规定。
3、基本桥型布置
栈桥全长591米，设计为每跨15米（五节贝雷），共计40跨，桥面宽4米，全桥分为五联，分布情况为每联八跨。浅水位置栈桥基础采用Ф630*8mm钢管桩，24#-25#为深水位置，基础采用Ф800*10mm钢管桩, 桩距为3.7m；钢管桩横担为双拼I36b工字钢，长6.0m;贝雷上桥面系采用正交异性板，尺寸为3.78米*4米，桥面钢板为8mm。贝雷梁截面尺寸为3.0m×1.5m，其分布尺寸分别为45cm+112.5cm+112.5cm+45cm,共计五排。贝雷内剪刀撑用［10槽钢，外剪刀撑采用［10槽钢，钢管桩连接系采用［20槽钢。护栏采用Ф50×5钢管。在深水区的钢管桩作哑铃式连接套筒。
本栈桥所在区域地质结构复杂，风、浪、潮、流等荷载具有较强的随机性且难以拟定，水流对桩周土体的冲刷严重，台风、潮汛等灾害性气候时有发生，栈桥处在恶劣的自然环境之中。
三、设计资料
1、基本资料
表1：瓯江水中墩江底标高
墩位
20#
21#
22#
23#
24#
25#
26#
27#
标高
-2.522
-2.002
-2.402
-6.882
-10.782
-11.602
-1.334
+3.4
钢管桩桩顶标高设计为+5米，考虑水流冲刷线为5米。
表2：钢管桩的桩长为：（通过试算拟定）
墩位
20#
21#
22#
23#
24#
25#
26#
27#
桩长
24.522
24.502
24.402
28.882
32.782
33.602
23.334
18.6
计算长度
20
20
22
26
33
35
23
19
数量
6
14
18
12
14
16
4
2
设计栈桥顶面高程+7米，高于正常潮水位。
2、设计图纸
设计图纸见后附图。
四、材料数量表（见后附表）
五、设计验算
5.1贝雷梁稳定验算
本栈桥为多跨连续超静定结构，为简化计算，采用一跨静定结构为计算依据，这样对于整个结构是安全的。

考虑1.29的动载系数，其最大弯矩为1664KNM,最大剪力为480KN。
由《公路施工手册—桥涵》中可查得，对贝雷梁这种连续结构由外荷载产生的最大弯矩：单排单层为788.2KNM,最大剪力：单排单层为245.2KN。本栈桥设计为五排单层，五排单层结构承受的最大弯矩为788.2×5=3941KNM，最大剪力245.2×5=1226KN。
Mmax=1664 KNM <3941KNM
Qmax=480KN<1226KN
故贝雷梁满足强度规定。
5.2桩基竖向承载力计算
本栈桥设计桩长见第2页表二
基本设计原则为入土深度17米，考虑5米的局部冲刷深度，钢管桩设计计算长度均为12米，各钻孔资料如下：
SZK6钻孔资料：（Ф630*8）
层次
层厚（m）
岩性描述
σ
τ
1
11.6
中砂
100
30
2
12.4
含中砂淤泥
48
12
3
6
淤泥质粘土
60
16
SZK7钻孔资料：（Ф630*8）
层次
层厚（m）
岩性描述
σ
τ
1
9.8
中砂
100
30
2
14.2
含中砂淤泥
50
12
3
6.3
淤泥质粘土
60
16
SZK9钻孔资料：（Ф800*10）
层次
层厚（m）
岩性描述
σ
τ
1
11.0
中细砂
100
30
2
10.5
淤泥
50
12
3
8.7
淤泥质粘土
60
16
ZK2钻孔资料：（Ф800*10）
层次
层厚（m）
岩性描述
σ
τ
1
5.3
中细砂
100
35
2
4.2
淤泥
50
12
3
10
淤泥质粘土
60
16
4
5.1
含砂淤泥质粘土
80
20
SZK10钻孔资料：（Ф630*8）
层次
层厚（m）
岩性描述
σ
τ
1
10.9
含淤泥中细砂
100
30
2
11.9
含细砂淤泥
50
12
3
4.2
淤泥质粘土
60
16
每跨栈桥上部结构自重为15吨，合150KN。桥墩为双桩结构，每墩受最大外荷载为372KN，故每墩所受合力为372+150=522KN,分派到单桩所受外力为PO=261KN。
打入桩采用开口桩形式,按照建筑桩基重要性系数取1.5，即计算得出的单桩承载力：QUK≥1.5P0=1.5×261=392KN。
由开口桩承载力公式：QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP
λS开口桩侧阻挤土效应系数Ф630*8取1.0，Ф800*10取0.87
λP=0.8λS（因桩入土深度/钢管桩外径≥5）
SZK6钻孔资料：（Ф630*8）
QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（6.6×30+5.4×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=521KN>392KN
SZK7钻孔资料：（Ф630*8）
QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（4.8×30+7.2×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=456KN>392KN
SZK9钻孔资料：（Ф800*10）
QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=0.87×3.1416×0.8×（6×30+6×12）+0.8×0.87×48×3.1416×0.8×0.012=552KN>392KN
ZK2钻孔资料：（Ф800*10）
QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=0.87×3.1416×0.8×（3.5×12+8.5×16）+0.8×0.87×48×3.1416×0.8×0.012=390KN>392KN
SZK10钻孔资料：（Ф630*8）
QUK=QSK+QPK=λSUΣqskLi+λPqPKAP=1.0×3.1416×0.63×（5.9×30+6.1×12）+0.8×48×3.1416×0.63×0.008=496KN>392KN
通过上述计算，单桩承载力满足设计规定。
5.3钢管桩桩身稳定性计算
钢管桩是受压构件，先验算其局部稳定性
对于Ф630*8，D/t=630/8=78.75≤100= [D/t],无局部失稳问题
对于Ф800*10，D/t=800/10=80≤100= [D/t],无局部失稳问题
按桩身强度验算钢管桩的承载力
钢管桩按一端嵌固，一端自由方式计算，局部冲刷线以上均为自由端Pcr=π2EI/4L2其中E-钢材的弹性模量；I-桩截面的惯性矩π（D4-t4）/64；L-桩长

对于A图，L=22米，
Pcr1=π2EI/4L2=[3.14162×210×109×3.1416×（0.84-0.784）]/[4×64×222]=2073KN
对于B图，L=17米
Pcr2=π2EI/4L2=[3.14162×210×109×3.1416×（0.634-0.6144）]/[4×64×172]=1356KN
取安全系数为nst=4
Pcr1=2073KN>nstP0=1044KN；Pcr2=1356KN>nstP0=1044KN
故结构是安全的，为保证深水区Ф800*10的压曲稳定，我们采用在两桩上焊接倒牛腿，并下沉哑铃式套筒联系梁
见下图

5.4土中钢管桩水平承载力计算
水平承载力应满足：（1）桩体发生的弯曲应力不应超过桩材的允许弯曲应力；（2）桩头的水平变位量不应超过上部结构拟定的允许变位量。
便桥承受的水平荷载涉及车辆制动力、风力、流水压力。
1、车辆制动力按照《公路桥涵施工技术规范》JTJ041—2023规定，不得小于一辆重车重量的30%，我们取30%作为车辆制动力400×0.3=120KN。
2、风力FWh=K0K1K3WdAWh；各参数取值V10=40m/s，Z-形心距水面距离取4米，K0=0.9,K1=1.36,K2=1.08,K3=1,K5=1.38,AWh=1.16m2，Wd=rVd2/2g，Vd=K2K5V10,r=0.012023e-0.0001×z，由此计算可得FWh=3KN。
3、流水压力FW=KAγV2/2g=0.8×25.13×1×3.62/（2×9.8）=13KN
桩顶按以上三力合力计算为H0=136KN。
计算按照弹性地基梁理论进行，力学简图见下图

因无确切的资料，参照《实用桩基础》中的有关规定
运用张氏法计算
桩顶自由，已知P0=315KN,H0=136KN,E=210Gpa,L=15m,取k=22MN/m3
对于800圆形桩I=π（D4-d4）/64=1.94×10-3m4,EI=407400KN m2
W=0.0982（D4-d4）/D=4.8424×10-3m3；A=0.025m2
α=(4/3)×(D2+Dd+d2)/(D2+d2)=2
桩的特性值β=(Dk/4EI)0.25=（0.8×22023/4×407400）0.25=0.3224m-1
桩的换算入土深度βL=0.3224×15=4.836>π
y0=H0/2EIβ3=136/2×407400×0.32243=5mm
θ0= H0/2EIβ2=136/2×407400×0.32242=1.606×10-3rad
Mmax=-0.3224H0/β=-0.3224×136/0.3224=136KNM
Qmax= H0e-π/2=0.2079 H0=0.2079×136=28.3KN
lm=π/4β=3.1416/4×0.3224=2.436m
l0=π/2β=3.1416/2×0.3224=4.872m
σ1= P0/A+ Mmax/W=315000/0.025+136000/4.8424×10-3=40.7 Mpa<[σw]=145 Mpa
τ1=αQ/A=2×28300/0.025=2.3 Mpa<[τ]=85 Mpa
对于630圆形桩I=π（D4-d4）/64=7.56×10-4m4, EI=158760KN m2
W=0.0982（D4-d4）/D=2.401×10-3m3；A=0.016m2
α=(4/3)×(D2+Dd+d2)/(D2+d2)=2
桩的特性值β=(Dk/4EI)0.25=（0.63×22023/4×158760）0.25=0.3844m-1
桩的换算入土深度βL=0.3844×12=4.612>π
y0=H0/2EIβ3=136/2×158760×0.38443=7.54mm
θ0= H0/2EIβ2=136/2×158760×0.38442=2.899×10-3rad
Mmax=-0.3224H0/β=-0.3224×136/0.3844=114KNM
Qmax= H0e-π/2=0.2079 H0=0.2079×136=28.3KN
lm=π/4β=3.1416/4×0.3844=2.043m
l0=π/4β=3.1416/2×0.3844=4.086m
σ2= P0/A+ Mmax/W=315000/0.016+142023/2.401×10-3=78.8 MPa<[σw]=145 Mpa
τ2=αQ/A=2×28300/0.016=3.5 Mpa<[τ]=85 Mpa
通过以上计算可得知最大弯矩处各钢管桩入持力层2-2.5米之间,最大弯矩在114-136KNM之间，对于这两种钢管桩水平位移均很小，符合规范规定（y<10mm）。
运用m法中的无量纲计算法，我们列表计算出最大弯矩处各钢管桩入持力层0.8-1米之间,最大弯矩在141-164KNM之间，亦可以通过计算得出弯曲应力值和剪切应力值亦小于许用应力值。对于这两种钢管桩水平位移均很小，分别为800桩3.9mm；600桩6.7mm，符合规范规定（y<10mm）。具体计算见附后计算表格。
5.5水中钢管桩桩头水平位移
建立如下的模型：汽车制动力和风力由16根钢管桩共同承受，故桩头集中力123/16=7.7KN，流水压力为均布荷载13/21=0.6KN/M。
运用midas软件分析得出钢管桩桩头的最大水平位移为14.7cm，嵌固段的最大弯矩74.2MPa。换算成倾斜率亦满足规范的规定（<1%）。
5.6发生不均匀沉降产生的内力
5.6.1相邻两排桩基发生不均匀沉降
建立如下的模型：考虑一跨15米的贝雷梁，两端固结，一段发生沉降产生的内力：321钢桥的I=250500×10-8m4,E=210GPa,当某排桩基发生Δ=1的沉降时，对固结端产生的剪力为12EI/l3=12×210×109×4×250500×10-8/153=7481.6KN/m，即假如发生了1cm的不均匀沉降，将对两墩分别产生75KN的压力或者拔力。对于固结端的弯矩6 EI/l2=6×210×109×4×250500×10-8/152=56112KN，即假如发生了1cm的不均匀沉降，将对贝雷产生561KNm的弯矩。故如发生2cm的沉降应发出预警。
5.6.2同排桩基发生不均匀沉降
建立如下的模型：考虑一排桩距3.7米，桩顶固结，一桩发生沉降产生的内力：2I36b钢梁的I=33000×10-8m4,E=210GPa,当某排桩基发生Δ=1的沉降时，对固结端产生的剪力为12EI/l3=12×210×109×33000×10-8/3.73=16417KN/m，即假如发生了1cm的不均匀沉降，将对两桩分别产生164KN的压力或者拔力。对于固结端的弯矩6 EI/l2=6×210×109×33000×10-8/3.72=30373KN，即假如发生了1cm的不均匀沉降，将对2I36b产生304KNm的弯矩。
六、水中施工平台设计计算
6.1主墩施工平台计算
a、基本资料
因考虑施工需要，平台除搭设钻机操作台外另加设混凝土罐车及32吨汽车吊行走，主墩水中施工平台面为42.5m×18m，基础使用两排（横桥向）Ф80cm钢管桩，排距为15m,每排设7根钢管桩，钢管桩间间距分别为8m、7m、4.85m、4.875m、7m、8m; 在每排钢管桩上设2H45型钢梁（桩顶横向分派梁）；下部为在桩顶横向分派梁上布设贝雷主梁（纵向梁），单片长18m，共10×2排，上部结构底层为28b型工字钢，上层为14工字钢；面层采用8mm厚A3钢板。施工平台面标高按+7.0m设计（假设施工时水位为+3.8m）。采用Ф2.4m钢护筒，钢护筒顶面标高+4.63m。
钢材采用Q235钢，抗拉应力f=145MPa，抗剪应力f=85MPa。
b、荷载
考虑施工时平台上4台20型钻机，且最不利时，两机并排摆设。每台钻机自重按30T计；混凝土罐车一台，重量按40吨计。
c、计算结果
1、贝雷主梁
考虑钻机摆放方向及罐车行走路线，绘制计算模式：

罐车荷载按集中荷载，钻机摆放在两排贝雷上，考虑活载系数1.29，计算跨中弯矩：M=（1/4×400×15+150×4）×1.29=2709kN.m
单排贝雷允许弯矩788KN.m，4排为M容=788×4=3152 kN.m，M=2709 kN.m＜M容
剪力：（计算简图）

自重每支座53KN，则
最大剪应力为σ=（150+400+53）×1.29=778kN＜双排贝雷允许剪应力980KN
符合规定！

2、桥面横向分派梁
最不利时为一台罐车由两根分派梁承担，罐车后轴重按35吨计，最大跨径487.5cm。

计算跨中弯矩：M=1/4×350×（4.875-2.5）÷2×1.29=134.1 kN.m
所需型钢的截面模量
Wx= M/［σ］=134.1kN.m/(145N/mm2)=134.1×106/145=924828mm3
作用在两根Ⅰ28b横向分派梁上，Wx=2×534000mm3=1068000 mm3
符合规定！
主梁底纵向分派梁：
有如下模型1及模型2
由最不利位置贝雷主梁剪力计算可得P1=400+75=475KN，P2=150KN，P3=400KN
模型1跨中弯矩M1=475×4.52×3.5÷82=526KN
模型2跨中弯矩M2=400×4.752×2.25÷72=414.4KN
采用模型1计算，所需型钢截面模量Wx=526×1.29KN÷(145×10-6 )KN/mm3 =467959mm3
采用2H45（450×300）型钢：Wx容 =2550000×2=5100000 mm3
Wx ＜Wx容 符合规定！
3、平台钢管桩计算
由于本项目水较深，钢管桩外露长度较大，且河床地质情况不是很好，桩基转堰施工后，局部冲刷将比较大，故钢管桩采用开口钢管桩，在保证承载力的前提前，易于插打较深，有助于保证结构的稳定性。
钻孔时按4根钢管桩承受2台钻机,一台罐车，同时加上结构自重，单根钢管桩的承载能力应大于40T，单桩承载系数按1.5考虑，即每桩承载力应不小于600KN。采用Ф800钢管桩，局部冲刷暂按5米考虑，振动沉桩影响系数取λs=0.87, λp=0.8λs。
水中21#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）2.0m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×7.98+2×12)+0.87×0.8×50×0.5024=680.3 kN＞600kN,符合规定！计算桩长为L=7+8+2+5=22m;
水中22#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）12.0m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×4.8+12×12)+0.87×0.8×50×0.5024=699.4 kN＞600 kN,符合规定！计算桩长为L=7.5+5+12+5=29.5m;
水中23#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）2.5m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×6+8.0×12)+0.87×0.8×50×0.5024=686.2 kN＞600 kN,符合规定！计算桩长为L=12+6+8+5=31m;
水中24#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥质粘土层）10m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×0.3+4.2×12+10×16+4.5×20)+0.87×0.8×80×0.5024707.4 kN＞600 kN,符合规定！计算桩长为L=16+0.3+4.2+10+4.5+5=40m;
6.2边墩水中施工平台计算
a、基本资料
边墩水中施工平台面25#、26#墩为37.8m×12m、20#墩为12m×32m,基础使用三排（横桥向）Ф80cm钢管桩，钢管桩间排距为10.35m，钢管桩间间距分别为6.5m、6.5m、4.5m、6.5m、6.5m、4m(20#墩间距为6.5m、6.5m、4.5m、6.5m、6.5m)；在每排钢管桩上设2H45型钢梁（桩顶横向分派梁）；下部为在桩顶横向分派梁上布设贝雷主梁（纵向梁），单片长12m，共9×2排，上部结构底层为28b型工字钢，上层为14工字钢；面层采用8mm厚A3钢板。施工平台桩顶标高按+4.63m设计（假设施工时水位为+3.8m）。采用Ф2.0m钢护筒，钢护筒顶面标高为+5.5m。
钢材采用Q235钢，受拉f=145MPa，受剪f=85MPa。
b、荷载
由于钻孔桩数较少,仅考虑施工时平台上上2台20型钻机，一台混凝土罐车，每2根纵向分派梁承担一台钻机，每台钻机自重等按30T计，混凝土罐车一台，重量按40吨计。
c、计算结果
1、贝雷主梁

罐车荷载按集中荷载，钻机摆放在单排贝雷上，计算图式简化如下：
最大弯矩：M1=328×（2.9+4.55×4÷7）-300×4.55×4÷7=1024kN.m
活载系数按1.22，则跨中弯矩应为：M=1024×1.22=1250 kN.m
最不利时有两排贝雷梁承担，单排贝雷允许弯矩788KN.m，2排为M容=788×2=1576 kN.m,M＜M容，
剪力：（计算简图）

自重每支座按40KN，则
最大剪应力为σ=(150+400+40)×1.22=720 kN＜双排贝雷允许剪应力980KN
符合规定！
2、桥面横向分派梁
最不利时为一台罐车由两根分派梁承担，罐车后轴重按35吨计，最大跨径487.5cm。

计算跨中弯矩：M=1/4×350×（5-2.5）÷2×1.22=133.5kN.m
所需型钢的截面模量
Wx= M/［σ］=133.5kN.m/(145N/mm2)=133.5×106/145=920690mm3
作用在两根Ⅰ28b横向分派梁上，Wx=2×534000mm3=1068000 mm3
符合规定！
3、平台钢管桩计算
由于本项目水较深，钢管桩外露长度较大，且河床地质情况不是很好，桩基转堰施工后，局部冲刷将比较大，故钢管桩采用开口钢管桩，在保证承载力的前提前，易于插打较深，有助于保证结构的稳定性。
钻孔时按4根钢管桩承受1台钻机,一台罐车，同时加上结构自重，单根钢管桩的承载能力应大于35T，单桩承载系数按1.5考虑，即每桩承载力应不小于525KN。。采用Ф800钢管桩，局部冲刷暂按5米考虑。振动沉桩影响系数取
λs=0.87, λp=0.8λs。
水中20#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）4.5m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×5.9+4.5×12)+0.87×0.8×50×0.5024=587 kN＞525kN,符合规定！计算桩长为L=7.5+5.9+4.5+5=22.9m;
水中25#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥夹细砂）1.0m。
则承载力为：0.87x2.512x(35x0.3+4.2x12+10x16+4.0×20)+0.87×0.8×80×0.5024=690kN＞525 kN,符合规定！计算桩长为L=16+0.3+4.2+10+4+5=39.5m;
水中26#墩：
桩端进入持力层深度（淤泥层）6m。
则承载力为：0.87×2.512×(35×5.9+6×12+10×16)+0.87×0.8×80×0.5024=626kN＞525kN,符合规定！计算桩长为L=8.2+5.9+6+5=25.1m;
由于在钻孔施工中，施工平台上往往会堆放大量的材料，如钢筋笼、泥浆循环滤斗，此外在钻机位置偏位时，局部桩基受力会较大，因此桩基水平连接需紧密。
四、据以上计算取水中各施工平台钢管桩桩长
墩号
桩径(cm)
桩长（m）
根数
20#墩
80
22.9
12
21#墩
80
22
14
22#墩
80
29.5
14
23#墩
80
31
14
24#墩
80
40
14
25#墩
80
39.5
14
26#墩
80
25.1
14

附表1、各墩地质情况表
墩号
河床底距
桩顶高（m）
中细砂层厚（m）
淤泥夹细砂层厚（m）
淤泥质粘土层厚（m）
含淤泥质粘土层厚（m）
20#墩
7.5
10.9
13.3
4.4
6.8
21#墩
7.0
12.98
12.4
6.0
7.9
22#墩
7.5
9.7
12.7
8.2
10.2
23#墩
12
10.8
9.7
6.3
6
24#墩
16
5.3
4.2
10
5
25#墩
16
5.3
4.2
10
5.7
26#墩
8.2
10.9
11.9
4.2
7.2

附表2、各土层力学指标设计参数表
岩土 名称
力学性能指标
中细砂层厚（m）
淤泥夹细砂层厚（m）
淤泥质粘土层厚（m）
含淤泥质粘土层厚（m）
土极限摩阻力（Kpa）
35
12
16
20
土允许承载力（Kpa）
100
50
60
80

五、钢管桩水平力计算
见附图，水平最大位移15.9cm(24#、25#墩)，则最大倾斜度为i=15.9×10-2÷（16+5）=0.76%＜1%，符合规范规定！
七、栈桥、平台施工及运营管理
栈桥、平台施工及其运营管理是保证栈桥、平台安全的实行性环节，为此，一方面优化施工方案，然后对钢管桩基础进行垂直和水安静载实验。此外，加强对运营过程中的栈桥、平台监测，通过观测收集栈桥、平台在施工和运营过程中的参数变化，然后与设计值进行分析比较，若达成预警指标，则立即采用预案解决措施。同时，制定切实可行的栈桥交通管制办法，加强对施工车辆的交通管理，严禁超速、超限、超载，特别对栈桥安全危害严重的砼罐车运营进行限制，保证栈桥、平台的施工及运营安全。
7.1装配式悬臂导向架的设计施工
栈桥施工重要由基础钢管桩振打、贝雷主桁架设、桥面铺装三部分组成：栈桥基础施工采用浮吊配合DZ90液压打桩锤施打钢管桩；栈桥主桁采用在后方场地内拼装分组桁架，将分组桁架运至现场运用吊车整体吊装组拼；桥面施工采用纵横梁系统标准化模块，由汽车运送到位后运用浮吊吊装架设，依次逐跨施工。
运用架桥机原理和贝雷梁的强抗剪能力，自行设计装配式悬臂导向架施工栈桥钢管桩基础，解决在恶劣的海洋环境条件下栈桥基础钢管桩精拟定位的难题，将水上施工转化为陆地作业，实现栈桥施工的全天候作业，不受潮水的影响，前方工作面机械化、标准化限度提高，工效成倍增长。

装配式悬臂导向架结构图
7.2单桩静载实验
钢管桩作为全长达591米施工栈桥的基础形式，其承载力的计算可靠
与否不仅决定了栈桥的安全性，同时也是对栈桥基础进行优化设计的基础。静载实验是检查钢管桩垂直承载力的最为可靠的方法，通过静载实验既可以拟定钢管桩的单桩承载力，同时，也可以进一步掌握钢管桩竖向承载力破坏形式及机理，并以此作为栈桥桩基础设计和优化依据。实验装置涉及加载装置、反力装置、基准点装置三部分。

栈桥钢管桩（Φ800）静载实验桩布置图
7.3 栈桥、平台预警及抢险
七都大桥水域是重大灾害天气多发地段，该地区气象条件特别是风的情况变的十分复杂。在夏秋季亦是龙卷风、台风（含热带风暴、强热带风暴）频发期和天文大潮期，而经常是风潮合一，这种极具破坏力的自然现象一旦形成，将会危及本项目辖段正桥及栈桥、平台工程和驻地生产生活房屋、施工人员、机具、设备的安全。本着 “安全第一，防止为主”的思想，按照“以人为本，避免伤亡，以防为主，防抗结合”的原则，提前作好各项工作。为对险情及紧急情况迅速做出反映，并能采用有效的抢险救助措施，经理部结合辖段工程的实际情况，特制订本应急处置预案以保证大桥施工安全和工程顺利进行。
栈桥预警是指：在栈桥、平台施工和运营期间，通过对栈桥、平台自身和所处海湾环境参数（风、潮、流等）的监控，为保证七都大桥施工安全和栈桥、平台自身安全而预先发出的安全警报。
栈桥、平台出现险情时立即启动应急预案，栈桥、平台险情是指栈桥、平台因存在重大安全隐患，隐含会对人员、栈桥、平台结构、机械、设备导致毁灭性破坏情况。
（1）出现超过“非工作状态标准”的风、浪、流，应提前撤出栈桥上的人员、车辆，启动应急预案；
（2）突发汛潮导致局部冲刷深度超限，启动应急预案；
（3）突发性灾害出现（如龙卷风、车辆撞击栏杆、车辆或邻近施工机械起火等），启动应急预案。
栈桥、平台结构参数的预警指标为以下两点：
（1）栈桥、平台的不均匀沉降。栈桥全长591m，采用钢管桩基础。由于该地区持力层埋藏深厚，栈桥钢管桩重要通过桩身与土体摩阻力提供承载力，同时，潮流对钢管桩导致的局部冲刷深度不同，导致不均匀沉降难以避免。为保证栈桥、平台安全，在施工中应加强对栈桥、平台不均匀沉降的监测。当栈桥相邻钢管桩桩顶的不均匀沉降达成2cm时，发出预警。桩基不均匀沉降点观测位置位于每桩桩头连接工字钢悬挑位置上。
（2）栈桥、平台钢管桩的局部冲刷深度。影响栈桥、平台钢管桩局部冲刷深度的因素很多，关键因素之一是潮流的流速。由于本桥位的潮流流速大、变化多，不拟定因素多，有必要对钢管桩的局部冲刷深度进行监测，防止局部冲刷深度超限对栈桥的安全导致危害。当钢管桩的局部冲刷深度超过其入土深度的20％时，发出预警。
栈桥、平台的抢险遵从以下四个原则：
（1）防止为主的原则。栈桥、平台预警抢险工作重点在防止，特别对台风、龙卷风和天文大潮要及早作防止准备。选择适当时机进行抢险遇险，根据气象预报，在灾害天气有也许到来之前的两三天内即进入预警状态，各小组成员要到位，并召开会议，做好人员准备、物质准备、思想准备。
（2）以人为本的原则。进入“三防”一级防台危险时节，在栈桥、主桥和搅拌站、钢筋棚或其他危险位置的人员必须撤离，留下的巡查人员要通过精心挑选，规定必须两人以上，且必须要穿戴好救生衣、 救生圈和安全带等防护用品，并保持不间断联络。
（3）快速有效原则。应急反映必须快速有效，采用措施和报告必须是第一时间，以争取抢险和施救的时间。
（4）统一指挥，互相配合的原则。经理部栈桥、平台预警抢险和“三防”工作要执行指挥部、地方政府的统一指挥，并做到顾全大局、识大体、互相配合、形成合力，提高抢险救助工作的有效性。
抢险预案重要涉及：栈桥、平台通行管理；人员保护；栈桥、平台及设备安全；灾后解决等部分。此外，还特别制订以下3种应急处置预案：防台风应急处置预案、防汛应急处置预案、防龙卷风应急处置预案。
针对本栈桥、平台，在科学论证和既有栈桥的实践基础上，设立了一系列的预警机制和抢险措施，其特点是：预警与抢险的指导思想明确；预警条件与指标具有可操作性；组织保障有力；抢险预案细致，可以迅速启动实行。
八、栈桥施工的质量控制及注意事项
8.1材料
a、对进场的钢管桩按质量体系文献相关程序进行检查，检查的重要内容有：钢管外周长、管端椭圆度、管端平整度、壁厚、桩长等，对于表面有锈蚀的钢管桩，应严格检查其有效厚度，符合相关技术规范规定的才干使用。
b、栈桥所用钢材均为A3钢（Q235），其规格型号和性能必须符合设计规定和GB-200-79国家标准，进场材料应提交产品合格证；
c、焊接材料应选用符合国标（GB）981-76规定的E4303-E4313型焊条。
d、运送钢构件时，应根据钢构件的长度、重量选择车辆，在运送过程中应采用适当措施保证钢构件不变形，不损伤涂层；钢构件安装使用前应对构件的质量进行检查，构件变形、缺陷超过允许偏差时应进行解决。
8.2栈桥构件加工及安装质量规定
沉桩停锤标准：拟采用DZ90型震动锤，栈桥钢管桩尖位于中密沙土层上，沉桩停锤以标高控制为主，贯入度控制为辅。沉桩达不到设计标高时，最后10击每击平均贯入度≤1.0mm可以停锤，并可认为其桩基承载力不小于50吨。
螺栓连接：螺栓连接应与连接构件紧贴，牢固可靠，外观排列整齐，外露丝口不应小于2口，连接质量应符合现行国家相关规范标准，检查时可用锤击法检查(用0.3 kg小锤,一手扶螺栓头，另一手用锤敲,规定螺栓头(螺母)不偏移、不颤动、不松动，锤声比较干脆；否则说明螺栓紧固质量不好，需要新紧固施工)。
焊缝连接：
对接焊缝规定予以焊透；角焊缝必须完整、连接，有效厚度不得小于8 mm；焊缝表面不得有裂纹、纵梁与面板之间的焊缝等级应不低于三级，其它所有焊缝质量等级应不低于二级。
栈桥构件加工及安装规定
部位
名称
项目
允许偏差（mm）
总体
中心线偏位

10
桥面标高

±10
跨径

±50
全桥长度

±500
下部结构
钢管桩
桩顶标高
±10
平面偏位
±50
倾斜度
1%
平联及斜撑
构件尺寸
±15
安装偏位
10
牛腿
构件尺寸
±3
安装偏位
2
桩顶分派梁
构件尺寸
±10
旁偏
3
上拱度
3
安装偏位
5
上部结构
贝雷主梁
主桁中心距
±10
安装偏位
5
纵横梁
构件尺寸
±10
旁弯
3
上拱度
3
安装偏位
5
桥面板
构件尺寸
±5
平整度
6（每米测量）
安装偏位
5
栈桥施工时，按《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205）检查工程质量，发现不合格工程应及时采用措施解决。
8.3施工注意事项
a) 钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，若桩顶有损坏或局部压曲，则对该部分予以割除并接长至设计标高。
b) 施工钢管桩联结时必须保证联接钢管桩的焊接质量，联接钢管与钢管桩接触的空间曲线要尽量保证无大过间隙，钢管与钢管间必须保证满焊。此外，为了保证联接的牢固性，采用在联接钢管与钢管桩的联接四周加设节点钢板。
c) 上部结构安装前，应对桥台、钢管桩顶高程、中心线及各孔跨径进行复测，误差在允许偏差内方可安装；在放样下料前，应对原材料进行调直，调平，矫正，矫正偏差在允许误差内，必要时须进行清洁、除锈解决。
d) 钢构件安装时应注意安装顺序，严格控制安装程序；对已安装的钢构件应注意成品保护，已变形的构件要及时矫正并重新检查，采用扩大拼装单元进行安装时，应采用必要的加固措施。
e) 栈桥施工时应合理安排作业时间，注意施工安全，注意对灾害性自然气候条件的防护；对施工现场产生的废弃物应及时分类回收，避免环境污染；在居民区附近作业时应避免施工扰民，做到文明施工。
f) 栈桥上应按有关规定布设安全警示设施和防船撞设施；在使用期间应