施组设计下载简介：

内容预览随机截取了部分，仅供参考，下载文档齐全完整

水中高墩支架现浇箱梁施工方案综合比选

水中高墩支架现浇箱梁施工方案综合比选

【内容提要】本文结合韩江北桥工程实例，综合比选水中高墩箱梁支架施工方案，最终采取钢管桩平台+碗扣支架施工方案，安全、优质完成了施工任，既节省投入，又确保工程质量和施工安全，有效缩短工期，社会效益和经济效益明显，对今后同类似桥梁施工有较好的参考价值。

危险废物处置中心场外道路施工组织设计 .doc【关键词】水中高墩支架方案比选

潮州市韩江北桥位于中国四大古桥之一的广济桥以北1.73公里处，项目线路全长3574m，以春荣路与西荣路交叉口为起点，途经北关村跨越韩江，至意东三路为工程终点。韩江北桥是潮州市重点工程中的重中之重，是一项民心工程，它的建设对缓解潮州市的交通压力、改善投资环境、促进经济发展都具有重要意义。

场区位于韩江河谷和两岸I级平地之上，总体地势低平，两岸多为楼层较低的房屋和农田、菜地；桥位处韩江河道总宽约1Km，河谷断面呈“U”字型，属老年期河流。

工程所在地降雨集中在梅雨季节（四、五、六月）及台风季节（七、八、九月），常在七、八、九月份遭受六级以上的大风袭击或影响，台风最大风力9级以上，并带来暴雨，破坏力极大。

主桥桥址处地层由上往下为：细中砂、粗砂、卵石、全风化、强风化、弱风化、微风化花岩。其中砂卵石层厚度约为20m。

韩江北桥跨越韩江水道，主桥长580m、宽30m，引桥长1350.6m。道路等级为城市主干道，双向六车道。两侧引桥为13孔46m预制T梁桥和25孔30m现浇连续箱梁桥。

主桥是国内最大跨度的无风撑钢管拱桥(如图1)，上部为五跨连续(C跨+B跨+A跨+B跨+C跨)，其跨径组成为（11m+85m+114m+160m+114m+85m+11m）。下部为钻孔桩基础、矩形承台、双薄壁矩形空心墩、V形结构、轴横梁(现浇箱梁)。

图1韩江北桥主桥总体实景图

主桥共有Z1～Z6六个主墩，墩顶为轴横梁(现浇箱梁)，箱梁在桥梁纵向中心处梁高2.9m、外缘梁高2.6m，梁底横坡0％、梁顶为2％的双向横坡，其中Z1(Z6)箱梁规模最小，Z2(Z5)其次，Z3(Z4)规模最大。Z3墩位于河道中间通航孔深水区位置，施工难度最大；其它五个主墩位于河道浅水区。

Z3轴现浇箱梁轴位处中线顶面标高33.018m，箱梁底标高30.118m，承台面11.891m。Z3轴箱梁平面尺寸为33.70m（纵向）×30.88m（横向），横桥向8个箱室、纵桥箱5个箱室，共40个箱室。顶、底板厚25～36cm。，纵向腹板厚度分别为20cm、160cm、40cm、40cm、40cm、40cm、40cm、160cm、20cm；横向腹板厚度分别为110cm、100cm、100cm、100cm、100cm、110cm。箱梁设计为C50现浇预应力钢筋砼结构，Z3箱梁砼约为1650立方米。箱梁结构如图2所示。

图2Z3轴箱梁结构示意图

2.Z3轴箱梁工程特点

2.1箱梁结构特殊，荷载分布不均匀。

与常规箱梁结构尺寸不一致，主桥箱梁为纵横向单箱多室结构，自重荷载分布不均匀，纵向两端重，中间轻。Z3单个箱梁C50砼约为1650立方米，每平方米自重超过4吨。

2.2水位深，流速大，冲刷破坏严重。

韩江水道上游、下游落差较大，加上河道设计为交错丁坝结构，导致河水流速大，河道中间冲刷为V形冲沟。特别是洪水期间破坏更加严重，洪水期间上游冲下大量灌木、竹子、杂草等其它漂浮物，被河中固定物体阻拦堆积后会导致较大的横向冲击破坏力，这也是水中支架施工的最大风险。

2.3水中高墩，施工风险高。

河床表层20m范围内均为砂、卵石层，水中钢管桩施打平面位置不容易控制，打入砂层的深度有限(6m～9m)，不利于钢管桩的稳定。

2.4缺少大型水上施工设备。

工程所在地比较偏僻，附近周边城市缺少大型专用的水上施工设备，而且受上游水库、下游供水枢纽船闸的影响，外地的大型水上设备难于通过水运到达施工现场。

2.5Z3墩箱梁是主桥施工的关键线路。

主桥为五跨连续结构，Z3墩箱梁是主桥施工的关键线路，能否按时顺利完工，将影响到上部钢结构的预埋和拱肋吊装。根据工程进度要求，Z3墩箱梁施工期间无法避开洪水。

针对Z3墩箱梁结构特点、工程材料以及现场施工环境，经初步比选后，确定三种施工方案作为可行方案进行最终比选，主要是从施工风险、综合效益、操作简易程度、工期等方面进行综合比选。

3.1方案一：单桩单柱+型钢支架法施工方案(如图3)

在河床中施打钢管桩(直径600mm)，钢管桩出水面后继续接长钢管到箱梁底部，开成单桩、单柱结构，各桩柱之间通过水平和斜向型钢连结成整体支架，钢管支架顶铺型钢(I25)作主分配梁，再铺方木和模板施工箱梁。

(1)根据前期便桥的施工经验，钢管桩打入砂卵石地层只能约是6～9米。此方案的钢管桩底至柱顶约40m高，钢管桩柱倾斜导致偏心不容易控制，管桩/柱需要多次接长不可避免增加弯折等缺陷。

(2)需要进行大量的高空作业，存在着高空作业风险，而且钢管柱安装质量控制难度较大。

(3)再加上水流的冲击，特别是洪水期间堆积大量杂物对桩顶处形成较大的横向冲击力，对于此类高墩的钢管桩柱容易失稳，施工风险最高。

图3单桩单柱+型钢支架法

(1)钢管桩柱的每吨租赁费用较低，但钢管桩柱投入量大，周边城市(50km范围内)只能租赁到所需要数量的30%，其它管材需要到较远城市(400～550km)租赁，来往运输费用较高；

(2)如果是项目部自购材料，因项目工期紧张，后期难于再次周转使用此类大直径钢管柱，使用成本较高。

(3)钢管柱搭设、拆除时间较长，无形中影响工期，而且延长材料占用时间也就增加了租赁费用。

3.1.3操作简易程度

(1)钢管柱搭设时需要水上浮吊(起吊高度要超过20m)或两台塔吊配合安装，同时因为需要大量高空作业，操作不方便，钢管柱的垂直度、管节接头的连接以及各管柱之间的横向连接质量控制难度较大，要求管材质量较好，操作工人的技术水平和责任心要求也较高。

(2)箱梁施工后，落架拆除比搭设更加复杂，主要是人工配合简易工具进行拆除，受到已完工的箱梁阻碍，塔吊难于起到作用，拆除时无形中又增加了施工风险。

因搭设、拆除操作不方便，也无法同时全面展开施工，加上多为高空作业，导致施工工期较长，不考虑水中桩的施工工期，仅钢管柱支架和型钢的搭设、拆除时间合计约70天。

3.2　方案二：群桩群柱+贝雷梁+型钢支架法施工方案(如图4)

钢管桩(直径600mm)出水面后在桩顶上浇筑钢筋砼承台，连成群桩基础；在承台上安装钢管群柱，安装型钢水平桁架连接各个群柱；在柱顶上架设贝雷梁+型钢(I25)形成鹰架，铺方木和模板施工箱梁。该方案与第一种方案类似，主要区别是减少钢管柱，增加贝雷梁。

图4群桩群柱+贝雷梁+型钢支架法

(1)考虑到钢管桩的长度仅为23m左右，而且钢管桩出水面后通过浇筑钢筋砼承台连接成单个群桩基础，与方案一相比，因钢管倾斜导致桩顶部偏心的不利影响明显减少。单个群柱各根钢管之间的间距较小(与同型号横向连接材料相比，间距越小，相应的计算长度也变小)，通过强大的横向和斜向型钢连接，可以使钢管柱节段连接弯折、焊接等缺陷造成的不利影响相对降低，有利于支架的稳定。

(2)洪水期间急流夹带大量杂物对桩顶处形成较大的横向冲击力依然无法避免，与方案一类似，方案二的钢管桩与上部的钢管柱仍然是固结连接，对横向冲击干扰敏感，此类高墩支架的也容易失稳，施工风险也较高。

减少部分钢管柱材料用量，只有约20%管材需要在较远城市租赁，新增加的贝雷梁可以在附近城市租赁，支架的搭设和拆除时间比第一种方案缩短约20天，综合成本比第一种方案低。

3.2.3操作简易程度

(1)搭设时需要水上浮吊或两台塔吊配合安装，同时需要部分高空作业，操作工人的技术水平和责任心要求也较高。箱梁施工后，落架拆除也主要是人工配合简易工具进行拆除，塔吊难于使到作用，拆除时也存在施工风险。但与方案一相比，方案二明显降低了施工难度，减少了施工风险。

受施工设备的限制无法同时全面展开施工，加上多为高空作业(比方案一的工作量小)，搭设、拆除操作不方便，导致施工工期较长，不考虑水中桩的施工工期，方案二支架和型钢的搭设、拆除时间合计约50天左右。

3.3　方案三：群桩平台+型钢+碗扣满堂支架法施工方案(如图5)

在河床中施打钢管桩(直600mm)，钢管桩出水面后(二十年一遇水位线)，利用型钢水平连接各根钢管桩成整体结构，钢管桩顶上安装纵向(I36)、横向(I25)型钢搭设成钢平台，在钢平台上再搭设满堂式碗扣支架，铺方木和模板施工箱梁。

(1)方案三的特点是：下部钢管桩基础是一个整体，上部的碗扣支架又是另一个支架体系，碗扣支架只是简单支承在钢平台上，相当于活动铰支座，当洪水期间漂浮物冲击时钢平台时，钢管桩和平台可能会发生较小的水平位移或倾斜，但上部碗扣支架不会因此增加弯曲应力，只是发生相对的滑动，不会影响碗扣支架的整体稳定。

(2)前述方案一、方案二的特点是：下部钢管桩基础与上部钢管柱属于固结连接(桩底至柱顶约40m高)，洪水期间漂浮物横向冲击位置基本上处于支架的中部，横向冲击干扰对高墩支架的稳定性影响较大，难于充分发挥钢管强度高的特点，只能通过缩小钢管桩柱的间距、采用更大直径(壁厚)钢管桩柱、加密钢管桩柱之间水平和斜向型钢连接等措施来保证其稳定性。

(3)方案三的钢管桩较短(约23m)，每根管桩一般只有一个或两个节段接头，更容易控制管桩弯折、初偏心等不利影响，而且方案三的钢管桩稳定计算长度变小，更容易采取简单措施保证其稳定性，方案三的平台稳定性明显优于前述两种方案，施工风险比前两种低。

图5群桩平台+型钢+碗扣满堂支架法

3.3.3操作简易程度

与前述方案一和方案二一样，方案三的钢管桩也是采用打桩船施工，但方案三的型钢平台只需要一台小型塔吊配合安装，该塔吊后期还可以用于箱梁碗支架、模板、钢筋的吊运，提高了塔吊的利用率。

至于碗扣支架的搭设和拆除属于常规施工作业，高空风险小，操作比较简便，主要是人工搭设、拆除，塔吊配合起吊装船、卸船。

型钢平台离常水位最高不超过4m，而且单根型钢和钢管桩重量较轻，通过租用施工现场附近的80吨货船和20吨汽车吊组装成简易浮吊可以拆除钢平台和钢管桩。

钢平台不存在高空作业，操作方便，碗扣架采用人工集中搭设和拆除，可以全面展开施工，施工工期较短，不考虑水中桩的施工工期，钢平台和碗扣支架搭设和拆除时间总计约30天。

根据上述三个方案的综合比选，方案三（群桩平台+型钢+碗扣满堂支架法）在施工风险、施工工期、操作简单程度方面都优于方案一和方案二，而且综合效益也不低于前两个方案。综合考虑Z3箱梁特点、现场施工条件以及工程的总体要求，最终采用方案三作为Z3水中高墩箱梁的施工方案。

钢管桩采用直径不小于600mm的管材，因材料新旧不一(稳定计算时注意适当折减壁厚)，同时考虑到箱梁荷载分布不均匀，材料进场后先进行检查编号，确保质量较好、管径较大的管材用于受力较大的部位。考虑到钢管桩平均长度约23m，结合打桩船可操作范围，事先在岸边材料场将部分管桩节段焊接接长，单根长度10～16m；水中打钢管桩时只需要一次接桩即可满足要求，这样更能保证管桩节段连接质量和加快施工进度。

因桥址表层地质为为砂卵石层，闭口管桩无法施打，改为开口管桩，同时考虑到管桩埋深有限，管桩承载力主要是桩端受力，因此在管底桩周加焊10mm钢板，避免打桩过程中管端受损，并提高桩端承载力。

管桩节段接头是薄弱环节，管节接头需要安排技术经验丰富、责任心强的工人负责焊接，接头采取坡口焊接，并贴焊加强板。

管桩采用DZ60振动锤施打，施打过程中主要是控制好管桩的倾斜度和平面位置，尤其倾斜度是关键，施打后及时检查管桩倾斜度，不符合要求及时拔除重新施打。因为河床中分布大小不一的卵石，部分钢管桩不可避免受到卵石限制而无法正常振入，此时需要改变钢管桩原先既定的平面位置重新施打。图6为钢管桩施工实景图。

图6Z3墩箱梁钢管桩施工实景图

4.2钢管桩平台及碗扣支架施工

4.2.1钢管桩水平连接

水平连接型钢设计计算时必须按压杆设计，不能按拉杆设计。部分钢管桩与原先既定的平面位置不一致，导致水平连接型钢长度也不一致，需要在现场实际测量再下料连接。施工时，充分利用工程其它部位施工剩余的各种型号钢材作连接材料，尽可能避免新进材料。

连接型钢利用小吨位的货船配合运输，在塔吊工作范围内的构件可以利用塔吊配合起吊就位安装，其它范围内的构件则采取人工倒链配合就位安装。如图7所示。

钢管桩顶纵向安装采用2*I36工字钢，因钢管桩难于保证纵向成排(直线)，需要根据具体位置调整纵向型钢长度，尽可能避免钢管偏心受力。

横向型钢采用I25工字钢，根据箱梁自重荷载分布不均匀的特点，调整横向型钢的间距。

4.2.3碗扣支架施工

碗扣支架采用小货船运到钢平台附近，利用塔吊起吊堆放在钢平台上，按既定的间距参数搭设支架直到箱梁底部，支架底托下部设置10*10cm方木支承在横向工字钢上，并设置简容易竹篾板和木胶合板，防止杆件坠落河底.

湘2015G101-4 装配式结构住宅--17层混凝土结构城镇住宅（＜54m）㈣图7钢管桩平台及碗扣支架施工示意图

韩江北桥水中高墩箱梁采取钢管桩平台+碗扣支架法施工，安全、优质完成了Z3墩箱梁施工任务；虽然在施工过程中遭受了二十年一遇洪水的袭击，但施工支架体系安然无恙，证明了该支架体系安全、可靠。该方案充分利用了工程所在地周边常规材料和常规机械设备，避免投入大型水上施工设备，既节省了投入，又确保工程质量和施工安全，并有效地缩短了工期，社会效益和经济效益明显，对今后同类似桥梁的施工有较好的参考价值。

1、黄石公路大桥边跨与合拢段现浇部分支架的设计与施工.任回兴，沈中群.公路,1996(11)

2、立交桥施工中WDJ钢管脚手架的受力分析.严薇JCT2184-2013 建筑用透光装饰板，刘扬.重庆大学学报，2003(10)

3、《钢结构稳定设计》.郭耀杰.武汉大学出版社.2003年第1版

4、《钢结构设计规范(GB50017)应用指导》.周学军.山东科学技术出版社.2004年第1版