水中系梁施工方案.doc

官沙大桥水中系梁施工方案
一、 施工概况描述：
官沙大桥3#墩处在伦教大涌中，现阶段常水位2.3米左右，设计系梁顶标高为-0.3米，桩基施工采用水中搭设钢平台，系梁长17.485米，高1.6米，宽1.4米，重92吨。由于系梁在常水位标高以下，施工难度很大，现水中系梁考虑在平台上预制再吊装安放的施工方法。
二、施工工艺：
1、 施工方法：先利用已经搭设好的水中钢平台作预制支撑平面，在平台面上生产出系梁，接着考虑吊放与安装，吊放系统从系梁两端位置分别各设置一个，在系梁头两侧打设钢管桩作竖向总体支撑，横桥向焊接两排工字钢作纵向支撑，在工字钢上顺桥向设计两排贝雷片，用花窗连接安放稳固，再在贝雷片上安装卷扬机，从两端吊放系梁。
2、 施工平面图：

3、 施工顺序：在钢平台上放样系梁平面投影---铺设方木及底木模---钢筋加工、绑扎---立侧模板--预制系梁生产—拆模及养生----钢管桩放样---沉入钢管桩---管桩顶切口、焊接工字钢---拼装贝雷片及安放---安放卷扬机---切割钢护筒口---起吊系梁---拆除平台面板及吊放系梁---系梁与桩基顶接头处钢筋绑扎---接口止水处理及密封
（1）、在钢平台上放样系梁平面投影
利用尼康DTM-352全站仪在钢平台上放样出系梁的尺寸，用墨线弹出系梁平面轮廓线。
（2）、铺设方木及底木模板
底模板采用2公分厚覆塑夹板，按系梁尺寸加工完成后，在平台面上铺设。
（3）、钢筋加工、绑扎
钢筋下料制作在在平台便桥上现场集中制作，然后运至施工平台按平台上系梁轮廓线绑扎。
（4）、模板安装
系梁两侧模板采用组合钢模板，系梁头用木模加工成内凹圆弧状。模板板面之间应平整，接缝严密不漏浆。组合钢模板根据系梁的尺寸事先拼制成大块，由吊车配合支立，支立成型并调整好中心、长度及角度后，模板内设置对拉拉杆，拉杆钢筋为Φ12圆钢，用螺栓锚紧，模板外侧面每隔两米左右设置斜向加固支撑，防止涨模。
（5）、预制系梁砼浇注
混凝土浇筑前对支撑、模板、钢筋和预埋件进行检查。模板如有缝隙，应填塞严密，模板内的杂物、积水和钢筋上的污垢应清理干净，钢筋和预埋件有松动应重新加固。
混凝土采用泵送，通过泵车将砼输送到模板内。在混凝土浇注过程中，必须对每车混凝土做和易性、坍落度试验，合格后方能使用。混凝土应按照一定的厚度（大于30cm）、顺序和方向进行浇筑，应在下层混凝土初凝或能重塑前浇筑完成上层混凝土。
在每层混凝土浇筑过程中，随混凝土的灌入及时采用插入式振动棒振捣。振动棒振动移动间距不超过振动棒作用半径的1.5倍；振捣过程中，振动棒与模板间距保持5～10cm，并避免碰撞钢筋，不得直接或间接地通过钢筋施加振动。必须振动到该部位混凝土密实为止。密实的标志是混凝土停止下沉、不再冒出气泡、表面呈现平坦、泛浆。
（6）、拆模及养生
模板在砼强度能保证其表面及棱角不致因拆模而损坏时拆除，本工程在砼抗压强度达到2.5Mpa时拆除侧模板。
拆除模板时先用吊车把模板吊住，模板连接的螺丝拆掉后，先把模板水平向外移，等整个模板都离开立柱砼面一定距离后，再将模板向上缓慢移动，此时模板两头用绳子拉住控制模板移动方向。
拆模后，及时检查系梁外观质量及几何尺寸，特别是端头影响系梁安装的部分，符合设计及规范要求后及时包覆塑料薄膜养护。
（7）、钢管桩放样
根据系梁的平面位置，考虑系梁两端吊放系统的宽度，计算钢管桩坐标，现场放样定位并绑缚标志。
（8）、沉入钢管桩
根据现场放样坐标，利用45KW液压振动锤沉放钢管桩，振动过程尽量保证沉入时桩体的垂直度，沉入一段立即用水平仪配合全站仪复核管桩垂直度，发现偏差及时利用振锤校正。
（9）、管桩顶切口、焊接工字钢
割开管桩上口，在开口处焊接5mm钢板，利用两根I25b工字钢双拼焊接、安放作为管桩上纵向支撑主梁。
（10）、拼装贝雷片及安放
贝雷片为国产型（1500×3000mm），两片单排贝雷片用花窗、滑轮螺丝连接牢固形成整体安放在工字钢上作为横向支撑次梁，安放完毕要检查顺桥向尺寸、高程、平面位置。
（11）、安放卷扬机
慢速电动卷扬机型号为卷扬机：
卷筒：ф220×790 减速器：J2Q400-48.57-4Z
电机：Y160L-6.11KW 制动器：YWZ-200/25Z
传动连接器：200制动轮内外齿形式
轴承座用轴承：312
卷扬机及钢丝绳选用：每台滑车起吊质量为50吨，每根钢丝绳受力为50/12 t =4.17t，考虑一定的安全系数，钢丝绳选用6×37+1-ф17.5-170，钢丝绳破断力为18.95 t。卷扬机选用8t即可。
（12）、起吊系梁
利用两台卷扬机（8个滑轮组、型号HQD8-80、额定起重重量为80T）吊放系梁，卷扬机固定在贝雷横梁上，安放前利用全站仪准确放样出系梁两端处卷扬机的平面位置，并且尽量保证吊点在系梁中轴线上。起吊钢丝绳型号：采用两头抬掉的方法，钢丝绳水平夹角为60度左右（见附图），吊绳距离梁端为0.207×15.685米处，钢丝绳兜住系梁端，在系梁底部两侧与钢丝绳接触面处焊接8×8角钢，保证吊梁时梁的受力点不受破坏，从而确保吊梁安全。
（13）、切割钢护筒口
待安装系梁两端桩基需凿毛至设计系梁底标高位置，桩头凿毛并清洗干净。在钢护筒在系梁安放位置割出U型切口（部分采用水下切割技术），其宽度比系梁宽度大10mm，底部比设计系梁底标高低5mm，用6mm厚白色橡胶垫包边，角钢压紧与护筒点焊固定，详图如图所示：

（14）、系梁与桩基顶接头处钢筋绑扎
系梁利用卷扬机缓慢下放至桩基顶位置时，将立柱钢筋与系梁钢筋焊接牢固。
（15）、拆除平台面板及吊放系梁
将预制系梁吊离钢平台面约50公分高度时，拆除钢平台面板，启动两台卷扬机后，同时从两端吊放系梁。吊放过程中
（16）、浇筑桩头混凝土
系梁安装就位后观察U型垫条与梁身接触处是否紧密，如有些微小缝隙则用海绵塞紧。尽量安排在水位最低时段进行混凝土浇注施工，据观测每天早上8：30和傍晚18：00左右为水位最低时间，选择该时段浇注，可使U型缺口处的渗水量至最低。

4、 材料用量表：
序号
型号
单位
数量
备注
卷扬机

台
2

2.4米I25b工字钢

根
16

D60cm钢管桩

米
200

贝雷片1.5×3.0

片
8

8轮吊环滑车

个
2

5、 结构受力验算：
（1） 、钢管桩受力计算
①、单根钢管桩承载力计算：
钢管桩直径为60cm，钢板厚6mm，钢管桩承受荷载：系梁总重量92吨，两端支撑钢管桩数量为8根，考虑系梁、施工时荷载、贝雷片、工字钢、卷扬机等自重，取总荷载G=120t，则单桩实际承受荷载p=120/8=15 t
考虑1.5的安全系数，取p=15×1.5=22.5 t
（1）、地层为淤泥、砂砾和强分化岩
[p]=1/2（Ulτp+AσR），不考虑桩端支撑力AσR=0
τp为桩壁土的平均极限摩擦力，τp=1/l∑ni=1τIli （l为局部冲刷线以下有效长度，li为冲刷线以下各土层厚度）
U为桩周长
假设钢管桩入淤泥10米，根据地质图显示：为淤泥层、粉砂层，厚度分别为2.8米、7.2米，极限摩擦力为50KPa、85Kpa
τp=1/l∑ni=1τIli=1/10（50×2.8+85×7.2）=75KPa
钢管桩的容许承载力：[p]=1/2Ulτp=1/2×3.14×0.6×10×75=706.5KN，即[p]=69t>22.5t，所以承载力满足要求。
钢管桩长度根据实际地质情况、水的深度、高出平台面的高度，普遍取值为20米左右。
②、钢管桩强度计算：
A=1/4×3.14×（6002-5842）=14900mm4
δ=G/A=229500/14900=15.4Kpa<140 Kpa
③、钢管桩稳定性计算：
按照轴心受压构件计算
直径D=0.6，壁厚τ=0.008，面积A=1/4×3.14×（0.62-0.5842）=0.0149 I=3.14×（0.64-0.5844）/64=0.652×10-3m4
回旋半径r=√I/A=0.2
长细比λ=l/r=20/0.2=100
压杠的折减系数ф=0.604（建筑力学表3-2）
δ=N/ФA=22.5×10000/0.604×0.0149=25MPa<200Mpa
（2）、I25b工字钢弯矩、截面内力运算
共有8根工字钢承受系梁、贝雷片、卷扬机、模板等静荷载和施工振捣、倾倒混凝土等动荷载
G1=938.4+2.16+2+2+2=946.56KN
每根工字钢承受荷载
P=946.56/8=118.32 KN
工字钢纵向长度为1.5米，按均布荷载考虑：
q=118.32/1.5=78.88KN
①、工字梁强度检算
Mmax=1/8 ql2=22.2 KN.M
δ= M max /W=22.2×106/282.402×103=78.6MPa<［δ］=200MPa
②、工字梁支点处剪应力验算
支座处剪力Q=1/2ql=59.16KN
剪应力τmax=QSx/Ixd =59.16×16.9/2500×0.009=44.4Kpa
<［τ］=85MPa
③、刚度计算
fmax=Pl3/48EIX=118.32×15003/48×2.1×105×5284×104（p
=0.00075 mm＜L/600=0.0025mm
（3）、贝雷片强度、刚度计算
①、强度验算
系梁两端贝雷片上承受总荷载：G2=938.4+50=988.4KN
每一端承受荷载988.4/2=494.2KN
采用4排单层贝雷架，即一侧双排单层贝雷架，按简支梁计算，跨径2.4米，贝雷片自重q=5KN/m，起重设备（卷扬机与滑车）荷载40KN，卷扬机额定起重荷载510 KN，则有：

2.4
q=5 KN/m P=p1+p2=40+510=550 KN
1.2

M=1/4（P+ q×1.2） l=1/4×556×2.4=333.6KN.M
Q=1/2 q0l=1/2×556×2.4=667.2 KN
［MO］=1576.4×2=3152.8>333.6KN.M （《贝雷珩片手册》）
［QO］=490.5×2=981>667.2 KN
满足强度要求
②、刚度验算
fmax=5ql4/384EI=5×234.2×2.44/384×2.1×105×500994.4×10-6
=0.9 mm＜l/400=6mm
6、卷扬机（8个滑轮组，16股绳）吊放验算：两头抬吊，吊点设置，吊放平面示意图：

①、 吊梁钢丝绳选择： 钢丝绳容许拉力按下式计算：
S=Sb/K1 S---钢丝绳的容许拉力，KN
K1-------钢丝绳使用的安全系数
Sb=apg Sb---钢丝绳的破断拉力，KN
a---钢丝绳荷载之间不均匀系数

pg=0.5d2 pg--- 钢丝绳的破断拉力之和，KN
d----钢丝绳的直径，mm
系梁自重G1=35.59×26 KN/m3=925.3 KN，
两端起吊的总拉力为2T=925.3KN ，T=462.7 KN
系梁每端钢丝绳实际承受的拉力为：Tcos30°=462.7×√3/2
=400.7 KN
选用钢丝绳规格6×61 ，股（1+6+12+18+24）， 绳径77.5 mm，丝径2.8，钢丝绳总断面面积2252.51 mm2，验算其破断力：
pg=0.5d2 =0.5 ×77.52=3003.1 KN
Sb=apg =0.8×3003.1=2402.5 KN
S=Sb/K1 =2402.5/5.5=436.8 KN > 400.7 KN （6×61的钢丝绳a取值为0.8，K1取5.5的安全系数，参见《路桥施工计算手册》）
即容许破断力满足要求。

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