一、橋梁施工固定式作業平台

施工中結合水中橋墩處的地質、水文條件等選擇适宜的鑽孔平台，對橋梁施工的安全、工期、經濟和社會效益具有重要的意義。

對于跨越海灣、江河、湖泊、水庫的水上橋梁工程，當基礎采用鑽孔灌注樁等非打入式結構且無法采用築島方式施工時，搭設固定式作業平台是解決基礎施工設備作業平台的常用方法。

橋梁施工固定式作業平台

影響作業平台安全的因素：

（1）深水墩處于深水處，施工時受洪水、通航、水流和沖刷的影響；

（2）修建于近海的作業平台還要考慮海潮、波浪、台風、海水腐蝕等因素；

（3）由于施工平台為施工臨時結構，所以其狀态處在不斷變化中：平台上有大量的施工設備和人員，荷載處于不斷變化的狀态，特别是由于鑽機鑽頭施加于地基的鑽力而産生的反力處于不斷變化的狀态；

（4）有的施工平台由于施工工藝的要求，在施工過程中施工平台的形式會不斷變化；

（5）在整個施工過程中，已澆築的樁的剛度和強度還在不斷變化。

橋梁鑽孔施工平台的種類主要有鋼管樁支撐平台、鋼護筒支撐平台、鋼圍堰支撐平台等固定式作業平台和浮式平台四大種類。

鋼管樁支撐貝雷梁平台示意圖

鋼圍堰頂貝雷梁平台示意圖

船組式鑽孔平台結構示意圖

浮箱式鑽孔平台結構示意圖

固定式作業平台是水上橋梁基礎施工的作業平台，平台結構通常采用鋼管樁基礎、型鋼分配梁、貝雷桁架或型鋼梁及花紋鋼闆橋面闆的結構形式；鋼管樁之間、鋼管樁與鋼護筒之間焊接剪力撐，以使其成為一個整體，增加平台的穩定性。

固定式作業平台受水文條件影響小，且通過棧橋等輔助設施，施工機械方便就位或退出。平台整體穩定性好、承載能力大，平台整體穩定性好、承載能力大。

固定式作業平台受水文條件影響小，且通過棧橋等輔助設施，施工機械方便就位或退出。平台整體穩定性好、承載能力大，平台整體穩定性好、承載能力大。

固定式作業平台适用範圍：

對于跨越海灣、江河、湖泊、水庫的水上橋梁工程，當基礎采用鑽孔灌注樁等非打人式結構且無法采用築島方式施工時，均可采用固定式作業平台。

二、固定式作業平台結構設計與檢算

（一）固定式作業平台結構設計

1、固定式作業平台結構設計總體方案

某平台基礎采用Ф1000mm×lOmm鋼管樁，鋼管樁之間用剪刀撐連接。鋼管樁頂部開口布置2156a工字鋼做下橫梁，橫梁上布置貝雷梁（或直接在橫梁上鋪設I32a工字鋼），貝雷梁上再鋪設I32a工字鋼，最後是平台面闆（δ=lOmm的防滑鋼闆）和欄杆的附屬設施的施工。待整個工作平台形成後，在工作平台四周布置拉錨，增強工作平台的整體穩定性，并根據實際需要在平台邊搭設轉運碼頭。若無棧橋連接陸地，可鋪設一根水下電纜為鑽孔樁施工供電。

2、作業平台分部結構設計

(1)基礎

(2)承載分配梁

(3)平台平面闆

(4)平台附屬設施

a、轉運碼頭 b、欄杆 c、照明設施

（二）固定式作業平台結構檢算

1．作業平台結構檢算的依據

橋梁工程總體施工方案；現行橋梁設計、施工技術規範；現行鋼結構設計、施工技術規範；工程所在的地域的工程地質、水文等環境資料。

2．荷載組合

（1）上部結構恒載

施工平台上的恒載主要包括防滑鋼闆、型鋼分配梁和貝雷桁架三個部分。

（2）活載

施工平台上的活載主要包括150t履帶吊及吊重、人群及小型機具荷載兩個部分。

3．作業平台分部結構檢算

(1)平台台面闆

(2)承載分配梁

1）貝雷梁的計算

a、貝雷梁計算工況B-1：履帶吊吊重工作狀況。

工況B-1-1：履帶吊于圖式位置是貝雷梁最不利工況，按兩跨連續梁計算B點處貝雷梁受力。

工況B-1-2：當荷載位于最大跨徑7.5m的跨中時，貝雷梁受力計算模式。

工況B-1-3：當荷載位于最大跨徑7.5m的一端時，貝雷梁受力計算模式。

b、貝雷梁計算工況B-2：履帶吊行走工況

當履帶吊行走時一半的力直接作用在貝雷梁上，貝雷梁受力計算模式。

2）2I56a工字鋼橫梁計算。

a、工況I56a-1：履帶吊吊重工作工況。

因為工字鋼布設在樁頂，樁尺寸為：Ф1000mm×1Omm。

b、工況I56a-2：鋼護筒導向架荷載作用在工字鋼橫梁上。

導向架放在橫向2I56a工字鋼橫梁上，按四跨連續梁7.5m 6m 6m 7.5m，最大跨徑為7.5m，承受荷載為鋼護筒重量800kN，單面承重P=400kN計算。

3）I32a工字鋼橫梁計算。

工字鋼按200mm間距布置，荷載計算分兩種工況：

a、工況I32a-1：履帶吊吊重在貝雷梁7.6m跨中間，荷載按三跨連續梁計算。

b、工況I32a-2：履帶吊空載運行在施工平台。

履帶吊履帶寬度1.1m，按每邊履帶下密布5根I32a工字鋼計算，I32a順橋向最大跨徑為7.6m。I32a工字鋼梁與δ10mm厚防滑鋼闆組合形心i=175.82mm，慣性矩I=100127310.2mm4．抗彎截面模量W=692500mm3。

(3)基礎

樁頂荷載 =1634.72kN，鋼管樁選型：φ1000mm×10mm

①方法一：摩擦支承樁軸向承載力。

②方法二：用砂填實的鋼管樁。

用砂填實的鋼管樁ΦlOOOmm×lOmm的容許承載力：

③方法三：按壓彎構件計算。

a．工況一：單根沉樁完成時，樁處于懸臂狀态。

此工況時，鋼管樁承受水平荷載主要為流水力。

軸心受壓構件穩定系數

則：

b．工況二：工作樁樁頂被橫向連接後。

此工況時，工作樁按兩端鉸接計算

(4)平台附屬設施碼頭

由于有防滑鋼闆所以不考慮摩擦力不足問題。取水平平面計算，沒有考慮坡度問題，本次隻計算橫梁，橫梁材料為2I56a。

三、固定式作業平台施工

（一）固定式作業平台施工總體方案

（1）鋼管樁打設利用150t浮吊挂擊振力為90t的振動錘進行。

（2）按先上遊後下遊、先岸側後江側原則，依次插打工作樁。

（3）鋼管樁打設後焊接剪刀撐，增強已插打完成工作樁的整體穩定性。

（4）架設2I56a工字鋼做下橫梁，貝雷梁做縱梁，鋪設I32a工字鋼做上橫梁，δ=lOmm的防滑鋼闆做面闆。

（5）測量放線，固定導向架，插打鋼護筒；4根鋼護筒插打完成後将其與工作樁剛性連接。

（6）待整個工作平台形成後，在工作平台四周布置拉錨，增強工作平台的整體穩定性。并在工作平台四周用φ60mm、φ40mm銅管布設欄杆。

（7）最後鋪設一根水下電纜供鑽孔樁施工用電。

（二）固定式作業平台施工工藝流程

（三）固定式作業平台施工操作要點

1、鋼管樁基礎施工

鋼管樁制作

鋼管樁運輸

鋼管樁打設（含振動錘選型）

橫向聯結系制作安裝：振動錘選型、确定打樁順序、施工放樣、打樁船就位、沉樁

2、承載分配梁

分配梁制作→分配梁運輸→分配梁安裝

3、平台台面闆制作、運輸、安裝

4、平台附屬設施制作、運輸、安裝

5、平台拆除

（四）主要施工機械設備配備

（五）質量控制标準、保證質量的技術措施

1 、工程質量控制标準

固定式施工作業平台為臨時結構，其施工可參照現行的橋梁鋼結構和基礎工程設計、施工及驗收标準。

2、 保證工程質量的技術措施

（1）作業指導書、技術交底（設計要求、技術标準、施工方法、施工注意事項）。

（2）自檢、互檢、工序交接檢查。

施工過程的質量控制：“跟蹤檢測、複測、抽樣檢測”。

（3）鋼管樁打設的平面位置、傾斜度、最終貫入度控制及整體性連接質量是固定式作業平台的關鍵。

（4）貝雷梁的組裝方法和現場的整體性連接要求嚴格按設計要求進行。

（六）施工重大危險源及保證施工安全技術措施

1、工程施工的重大危險源

水上作業時，風浪較大，應防止失足掉人河中。過往船隻對施工平台的威脅，應當注意船隻沖撞平台而引發事故。

2、保證施工安全的技術措施

（七）重大污染源及保護環境的技術措施

1、施工的重大污染源

施工垃圾和油污對河道的污染是平台施工中的重大污染源。

2、保護環境的技術措施

（1）制訂詳細的環境保護措施。

（2）油和廢油的管理。

四、某橋施工平台結構計算

（一）基本情況

71~73号墩樁基施工平台由鋼管樁、貝雷梁和型鋼分配梁組成。每個平台共設置18根φ800mm×8mm鋼管樁，鋼管樁上布設了8組單層雙排321貝雷梁，貝雷梁上根據鑽機施工需要布設了I36b型鋼。每個墩根據設計樁基情況安裝11個鋼護筒，鋼護簡直徑3050mm、壁厚16mm，部分鋼護筒上設置支撐牛腿，作為貝雷梁的支點，以減少鋼管樁數量。

施工水位：

百年一遇的最大流量：

最高水位：

最大流速：

（二）計算參數取值

（三）計算内容

鋼護簡：鋼護筒埋設深度和打入深度的計算，鋼護筒振打過程中強度和穩定性的計算。

321貝雷梁：最不力工況下貝雷梁強度和剛度的計算。

鋼管樁：單根鋼管樁在水流作用下的穩定計算，鋼管樁受軸向力的強度和穩定性計算，承載能力驗算。

2I36b工字鋼分配梁：最不力工況下的強度計算。

（四）荷載計算

1、恒載

恒載主要為施工平台自重。

鋼管樁樁頂以上部分的恒載：

鋼管樁自重：

本恒載未計人鋼護筒重量。

2、施工活載

每個施工平台按兩台旋轉鑽機同時作業考慮，

每台鑽機自重（含鑽頭、配重、鑽杆）

配套空壓機、泥漿循環系統等約

人群荷載略。

3、總荷載

考慮1.2的附加系數作為水流沖擊力和風力的影響，則平台設計總荷載為：

（五）結構計算

1、鋼護筒計算

（1）鋼護筒埋置深度計算

鋼護筒埋設深度L：

當護筒穿過幾種不同土質時，

将各參數帶入公式進行計算，得：

71号墩

72号墩

73号墩

（2）鋼護筒打入深度計算

三個墩鋼護筒底端最小埋置深度分别為：9.36m，10.37m，8.38m；

三個墩護筒設計打入深度分别為：15.71m，17.91m，15.11m，滿足要求；

有效嵌固深度值為：2(d 1)=2*(3.05 1)=8.1m

鋼護筒周邊土的摩擦力：

71号墩

72号墩

73号墩

（3）鋼護筒強度計算

鋼護筒最不利工況是在振打過程中承受1176kN激振力。

鋼護筒截面面積：

壓應力：

整體受壓強度滿足要求。

（4）鋼護筒受壓整體穩定計算

鋼護筒長細比：

L取鋼護筒頂至護筒在土中有效嵌固深度位置的長度。

L為52725px。

（4）鋼護筒受壓整體穩定計算

整體穩定性：

2、貝雷梁計算

根據施工安排，兩台鑽機不會同時在同一組貝雷梁上進行作業，貝雷梁按一跨承受鑽機荷載，另一跨無鑽機情況進行計算，此時貝雷梁承受兩部分荷載，第1部分為鋼管樁樁頂以上的平台、空壓機和循環系統重量，總重195t，按在8組貝雷梁上均布作用考慮，則每組貝雷梁上作用均布線荷載

；第2部分為鑽機自重，每台鑽機鑽孔施工時重1lOOkN，則在每組貝雷梁上作用兩個F=275kN集中力，計算跨徑為2x12m連續。

3、鋼管樁計算

（1）單根鋼管樁在水流作用下的穩定

單根鋼管樁的水阻力：

單根鋼管樁最大水阻：

單根鋼管樁的位移和内力：

由于地基為彈性地基，需按m法計算彈性地基的變形情況。

土中基礎變形系數：

查規範，m偏安全取3000kN/m4。

利用“橋梁博士”進行計算，

河床面位置最大位移4.5mm，轉角0.0022rad；

最大彎矩：178.1kN.m;

最大應力：

滿足要求。

（2）鋼管樁承載能力驗算

鋼管樁樁端承載力作為安全儲備不計人承載力的計算，則鋼管樁承載能力容許值按以下公式計算：

則單樁承載力容許值：

71号墩

72号墩

73号墩

計算鋼管樁承受的最大荷載為500kN，單根鋼管樁自重為47kN，則單根鋼管樁最大軸向荷載為547kN<639kN，滿足要求。

（3）鋼管樁強度計算

鋼管樁最大軸向力 547kN

鋼管樁截面面積：

則壓應力

整體受壓強度滿足要求。

（4）鋼管樁受壓整體穩定計算

鋼管樁長細比：

L取鋼管樁頂至鋼管樁在土中有效嵌固深度位置的長度。

L為40325px。

鋼護筒長細比：

L取鋼護筒頂至護筒在土中有效嵌固深度位置的長度。

L=為52725px。

整體穩定性

4、分配梁計算

在鑽孔施工時，貝雷梁上的工字鋼分配梁不承受彎矩，鑽機荷載直接通過分配梁傳遞到貝雷梁上，在鑽機移動到下一孔的過程中，鑽機1/4荷載作用在一組分配梁跨中時，分配梁受力最不利，此時鑽機自重約800kN，取分配梁最大跨徑L=4.8m，簡化為簡支結構進行計算，跨中作用一個集中力F=800/4=200kN。

以上計算結果表明，主墩鑽孔平台在搭設過程和鑽孔施工過程中各結構的強度、剛度和穩定性均滿足設計和規範要求，施工過程中應嚴格按照施工方案作業，各構件材料和加工應符合相關規範和驗收标準的要求。

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