[QC成果]九龙江中港特大桥施工钢栈桥施工技术难关

1、厦漳高速公路ZA3标段跨九龙江中港特大桥施工钢栈桥施工技术难关目 录一、课题简介二、小组概况三、选题理由四、现状调查五、活动目标及可行性分析六、原因分析七、确定主要原因八、制定对策九、对策实施十、效果检查 十一钢栈桥施工质量保证措施十二、钢栈桥施工安全保证措施 十三、巩固措施及标准化十四、总结和下一步打算一、课题简介 由福建省交通规划设计院设计的九龙江特大桥南港段第26#41#墩位于福建省漳州市九龙江中港段水域中，为了施工水中桩基和承台等必须先行施工钢栈桥。跨海部分长度为630米，为了保证通航要求中间预留30米通航。根据现场地形地貌并结合荷载使用要求，经过现场勘查、结合桩基平台需要我部架设的钢

2、桥规模为：钢便桥全长约600，标准跨径为12米、桥面净宽均为4.5米。钢桥结构特点如下：1、基础结构为：钢管桩基础2、下部结构为：工字钢横纵梁3、上部结构为：贝雷片纵梁4、桥面结构为：装配式公路钢桥用桥面板5、防护结构为：小钢管护栏 这是我们一公司已建和在建工程中需要架设最长的钢栈桥。为了满足施工需要和解决施工难题，我们展开QC小组活动，将我们公司的海上施工桥梁水平上一个新台阶。二、小组简介 课题名称 攻克水下钢栈桥施工技术难关 小组类型 攻关型 小组名称 XXQC小组 活动日期 2009.3.3-2009.10.20 小组成员 9人 组长 王明杰注册编号 人均 TQC教育时间 13课时以上

3、活动频次 2次/周，出勤率96% TQC教育时间 120课时以上 姓 名 性别 文化程度 职称 组内分工 人员构成 丁耀国 男 专科 工程师 总体负责 高福乾 男 专科 工程师 方案策划 王明杰 男本科 工程师 方案策划 王蒙 男本科助理工程师 技术指导张志军 男 本科助理工程师安全控制 郭宏宇 男本科助理工程师 资料收集 龚世强 男中专 工程师 测量监控 刘世成 男 高中 现场负责翁忠 男 高中 技术员 材料监控 小组活动计划 序号时间内容2009年 3月3日3月15日3月16日7月1日7月2日10月12日10月13日12月15日1选题、现状调查 2制定目标 3原因分析 4要因确认 5制定对

4、策 6对策实施 7效果检查与巩固 三、选题理由结构要求：在630m宽的九龙江中港水域上，钢管桩作为基础和承重支架，架设一道钢栈桥，以满足工程桥梁主体结构施工需要。 工艺要求:探索钢管桩法，架设钢栈桥的施工工艺。 质量要求: 满足公路桥涵设计规范的稳定性、承载荷载能力安全功能的要求。技术难点 : 钢栈桥的下承体为沉积淤泥层，地质复杂，受海水潮汐影响大，施工影响因素多，技术难度大。 四、现状调查 现状调查一:由于本公司第一次施工跨度为630m长的水上钢栈桥，无成熟经验可借鉴，施工前走访了多家施工企业和当地专业施工队伍等，采用口头询问和问卷调查等方式，收集水上钢栈桥施工经验资料。 现状调查二:组织和

5、邀请有实际栈桥施工经验的专业技术人员、业主、设计和监理单位的代表召开专题讨论会，对收集到的11份调查表进行分析讨论，归纳出钢栈桥四大难点问题需要解决。调 查 表序号 难点问题 频数 频率% 累计频率% 1钢栈桥的稳定性和承载能力 546462钢栈桥的沉降和纵横向位移 327833钢栈桥的制作、安装和焊接 218914其它因素 199合计11100排列1 2 3 4 类别钢栈桥稳定性和承载能力钢栈桥的沉降和纵横向移位钢栈桥的制作和焊接其他因素由图可知：钢栈桥的稳定性和承载能力为A类因素五、活动目标及可行性分析 1、目标设定确定目标:钢栈桥结构满足500KN荷载要求。2、目标实现的可行性分析 不利

6、因素：1、江水面宽且深，钢管桩吊装、定位困难，且一次性投入钢构件数量多；2、水上架设钢栈桥为我公司桥梁施工史上首次，无成熟经验，工艺借鉴。有利因素：1、成立由公司技术部门和项目部有关人员参加的攻关小组。2、聘请有施工经验的施工人员作技术顾问。3、由桥梁专业施工队施工，操作人员素质高。4、项目部编制了水下钢栈桥施工方案，施工工艺经业主组织桥梁专家审定后实施。5、公司出资购置用于钢栈桥施工的大量钢构件，可满足施工需要。6、施工任务艰巨，技术上可行7、能力有保证领导支持结论：实现目标是可行的六、原因分析 ：根据排列图找出的A类因素，围绕水上吊装钢管桩和水下定位、钢栈桥结构的稳定性和承载能力，用关联图

7、进行分析，共找出8条末端因素。 根据排列图找出的A类因素，围绕水上吊装钢管桩和水下定位、钢栈桥结构的稳定性和承载能力，用关联图进行分析，共找出8条末端因素。七、确定主要原因对关联图分析找出的11条末端因素，逐一进行要因分析和确认1、要因确认分析序号要因名称要因确认内容确认方法负责人要因确认结果1未掌握水上焊接技术1、组织焊工技术培训，掌握水上焊接施工要领。2、在岸边进行模拟试验，待成功后在水下实施。3、此要因可以解决现场验证NO2管理、操作人员第一次接触1、组织有关人员到类似工程观摩学习。2、请桥梁专家和桥梁工程师结合本桥结构讲课。3、此要因可以解决。分析调查NO3钢栈桥承载力、稳定性难控制1

8、、对钢栈桥进行设计和验算。2、拟写详细的水上钢栈桥施工方案。3、请专家对方案进行可行性认证。4、此要因要重点对待。现场验证、检测YES4中轴线、高程难控制1、利用两岸控制点，用全站仪观测，并用前方交汇法校正中轴线。2、在定位好的沉箱上焊接调平支架解决。3、此要因可以解决。现场验证测量NO5缺乏水桥施工专业质检人员 1、成立关键工序检查验收小组，指定由经验的质检人员，进行专项检查。 2、强化质量“三检制”和工序验收制度 3、此要因可以解决 分析讨论 验证检测 NO6工期安排紧 1、为赶工期，在施工过程中，一味注重数量和速度时，质量则难以成优。 2、调整各工序的施工工期，合理安排作业，进行交叉施工

9、。 3、此要因可以解决。 调查分析 NO7无完善的工艺流程和检验程序 1、工艺流程和检验程序是施工管理和质量控制的重点。 2、项目部成员均未参加水桥的沉箱、钢栈桥施工。 3、本工序是结构工序顺利实施的保证 4、此要因要认真对待 分析讨论 YES8湖底淤泥、土层结构变化大 1、管桩结构必须座落在一层均质的、有一定承载力的土层上。 2、拟选用水下泥浆泵吹填法处理湖底土层。3、此要因可以解决现场验证 NO9船上定位困难 1、选择风平浪净的时间进行钢管桩下沉定位。 2、采用岸上全站仪监控和船体监测同步进行。 3、本道工序是钢栈桥成功的重要环节，4、要因必须认真对待。 现场验收检测 YES10工艺方案交

10、底不够 1、沉箱、钢栈桥结构施工的特殊性决定了施工工艺的特殊性。 2、加强针对性技术交底。 3、此要因要认真对待 现场验证 YES八、制定对策 序号 要因 对策 目标 具体措施 地点时间 责任人1钢栈桥承载力、稳定性难控制 对钢栈桥进行设计验算以获得可靠数据指导施工 钢栈桥的承载能力、稳定性满足规范要求 1、对钢栈桥进行设计，计算和验算。 2、拟写详细的水上钢栈桥施工方案。 3、聘请桥梁专家对方案进行审核。 施工现场2009.3.5-2009.3.152无完善的工艺流程和检验程序 加强学习相关施工技术规范，逐步建立完善的工艺流程和有效的检验程序。 建立钢栈桥施工工艺流程和检验程序 1、学习公路

11、桥涵有关施工技术规定。 2、制定钢栈桥施工的工艺流程。 3、完善钢结构的检验程序和控制体系 施工现场 2009.3.16-3.25 3工艺方案交底不够 根据钢栈桥施工特点，编制针对性技术交底。 每一个施工操作人员都能按施工工艺要求 1、施工方案交底形成书面文件，传达到每一个施工人员手中。 2、召开施工技术交底专题会议。 施工现场2009.3.15-3.18 4水上管桩施工、船上定位困难 利用岸上全站仪和船体测景双控措施。 管桩水下定位满足设计要求。 1、二条定位船在管桩施工横轴线位置，抛锚固位。并在管桩四角位置打控制桩。 2、用四根绳索系在管桩四只耳环上，稳定管桩下沉不晃动。 3、在岸边用全站

12、仪配合船上定位测量，管桩定位后，在管桩四角，用角铁固定管桩。 4、加载定位稳定后，焊接调平支架。 施工现场2009.4.1-10.12 九、对策实施实施一:对钢栈桥进行设计验证，获取可靠数据，拟定方案，指导施工。 钢栈桥设计计算和验算钢便桥全长约600，标准跨径为12米、桥面净宽均为4.5米。钢桥结构特点如下：1、基础结构为：钢管桩基础2、下部结构为：工字钢横纵梁3、上部结构为：贝雷片纵梁4、桥面结构为：装配式公路钢桥用桥面板5、防护结构为：小钢管护栏（一）钢栈桥设计标准及参考资料1、主要技术标准 、计算行车速度：5km/h 、设计荷载：载重500KN施工车辆 、桥跨布置：n12m连续贝雷梁桥

13、 、桥面布置：净宽4.5m 2、主要参考资料 、交通部公路桥涵施工技术规范JTJ0412000 、人民交通出版社路桥施工计算手册 、交通部交通战备办公室装配式公路钢桥使用手册 、公路施工手册 、公路桥涵钢结构木结构设计规范（二）钢桥设计文字说明1、基础及下部结构设计本工程位于河中，河面宽约600米，常水深约为5米，潮差约2米。建成后的钢桥桥底标高距离高水面约2米。水下地质情况自上而下普遍为：软塑粉质粘土、硬塑粉质粘土、砂层、粗圆砾土单墩布置单排3根钢管（桩径42.5cm，壁厚6 mm），横向间距2.0m，桩顶布置25cm工字钢横梁，管桩与管桩之间用10cm槽钢水平向和剪刀向牢固焊接。为了增强便

14、桥纵向稳定性每隔4个墩布置1隔排架桩支墩，排距3.0米。打钢管桩技术要求：严格按设计书要求的位置和标高打桩。钢管桩中轴线斜率1L。钢管桩入土深度必须大于7m。当个别钢管桩入土小于7m锤击不下，且用DZ60桩锤激振2分钟仍无进尺，必须现场分析地质状况，采取措施加强受力。钢管桩的清除：根据河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。2、上部结构设计桥梁纵梁各跨跨径均为12m。根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层4片国产贝雷片（规格为150cm300cm），横向布置形式为：90cm+170cm+90cm。贝雷片纵向用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁

15、间用U型铁件联结以防滑动。3、桥面结构设计 桥面采用装配式钢桥定型桥面板（故受力不做验算），单块规格为4.5m1.26m，桥面板结构组成为：5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距50cm）。制作好的桥面板直接安放在贝雷片纵梁上，并用螺栓联结牢固。为安装桥面栏杆需要每隔3片面板间安装1根12cm槽钢。4、防护结构设计 桥面采用小钢管（直径5cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向1.5米1根立柱(与桥面槽钢焊接)、高度方向设置两道横杆。（三）钢便桥各部位受力验算1、贝雷片纵梁验算（按12米跨4片贝雷片验算）荷载计算钢桥承受荷载为汽车500KN

16、单跨12米贝雷片纵梁自重为:442.75=44KN单跨12米桥面板自重为:0.95124.5=52KN(每平方约95kg) 纵梁受力验算分两部分叠加,1为壹辆500KN车辆位于跨中时的集中力计算，考虑15%安全系数；2为桥梁自重产生的均部荷载（按长度方向）q96/128KN/m纵梁受力验算纵梁最大跨径12米,以500KN汽车位于跨中时按简支梁进行验算(查路桥施工手册静力计算公式):M1max0.250PL0.250575121725KN.mM2max0.125ql20.1258122144KN.mQ1max(0.5+0.5)P1575575KNQ2max0.5ql0.581248KNMmax=

17、1725+144=1869KN.mQmax=575+48=633KN允许弯矩Mo4片0.9（不均衡系数）788.2KN.m2837KN.m（贝雷片单片允许弯矩见公路施工手册之桥涵下册P1088）贝雷片截面模量Wo39104片15640cm3（见公路施工手册之桥涵下册P923）强度验算：Mmax/Wo（1869106）/(15640103)119Mpa1.3=1.3210=273Mpa 1.3为计算临时结构时钢材的提高系数（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）允许剪力Q4片0.9（不均衡系数）245KN882KN.m通过12米跨4片布置可知：Mmax Mo、QQ，因此12米跨钢桥纵梁

18、可以用单层4片贝雷片架设、挠度验算贝雷片几何系数E2.05105Mpa，Io283000cm4Wo3910cm3（取值见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P3和公路施工手册之桥涵下册P923）fmax（Pl3）/(48EI)=(575KN12米3)/（482.05105 Mpa283000 cm44）8mmL/400=12000/400=30mm 满足使用要求（公式见路桥施工计算手册）综上所述:钢桥抗弯能力、强度、抗剪能力、挠度均满足使用要求。Mmax Mo、QQ，因此12米跨钢桥纵梁可以用单层4片贝雷片架设。2、工字钢横梁计算受力模式分析：钢管立柱单排3根横向间距为2米，因此按二等跨连续梁验算，

19、计算跨径L=2米，横梁均匀的承担4片传递来的荷载。4个集中力简化为2个作用于两跨跨中的集中力进行不利验算。按500KN车辆位于墩位时验算+贝雷片自重96KN。P1P/2=596/2=298KNMmax0.188pl0.1882982112KN.m Q=(0.688+0.688)P1=410KN横梁采用两排2根25工字钢焊接组成横梁强度验算Mmax/Wo112106/（401.44103）67Mpa145Mpa（公式见公路桥涵钢结构及木结构设计规范P4、P7）满足要求。支座处剪力：Q Sx/（Ixt） 4101000230.710002/（501721000013.02） 72Mpa=85 Mp

20、a经验算符合要求。 挠度f=0.911Pl3/(100EI)=0.27mmf2000/400=5mm符合要求（见路桥施工计算手册P765） 综上所述横梁采用两根25cm的工字钢满足使用要求.3、钢管立柱受力验算受力模式分析:500KN汽车位于墩位处时钢管承担最大作用力， 中间1根受力最大为410KN， 钢管高度按入土7米，露出10米计算钢管摩察力计算 根据设计图地质分析，取1-2米土层摩阻力50Kpa，2-7米砂层摩阻力80Kpa（见路桥施工手册） 单根承载力N=0.4253.14250+0.4253.14580 =666KN 摩察力计算入土7米满足要求。 计算露钢管稳定cr设钢管桩一端固定，

21、一端自由的压杆钢管桩截面惯性半径 i(D2+d2 )/4(42.52+41.32 )/429.6cm综上所述：墩位下部结构采用单排3根钢管立柱满足使用要求。截面面积:A=0.785(42.5*42.5-41.3*41.3)=78.5cm2柔度ul/i210102/29.268查表知纵向弯曲系数1=0.713应力N410KN/78.5 cm252MPa0.713103MPa满足要求4、横向稳定性检算 栈桥的横向稳定性的破坏因素主要来自风力和水流冲击力，但由于栈桥大部分沉入水中，水上阻风面积很小，风力对栈桥的横向稳定性影响很小，可以忽略。钢栈桥的钢管桩强度、工字钢主梁强度、基础面地基承载力、横向稳

22、定性等均符合公路桥涵设计规范要求。综上验算，得出结论：方案可行 2009年2月1日，从工程概况、钢栈桥的方案构思、钢栈桥及水上施工平台结构、设计计算及验证、主要项目的施工方法等方面编制了“九龙江特大桥跨中港钢栈桥及水上作业施工方案”。2、编制水上钢栈桥施工方案 2009年2月28 日，由项目部组织有关桥梁专家对方案进行了审定可,并批准方案实施。3、组织各方对方案进行认证审核建立和完善钢栈桥工艺流程及检验程序。 钢栈桥方案审定会实施二1、组织学习公路桥涵设计规范、公路桥涵钢结构和木结构设计规范，熟悉和掌握钢栈桥的施工技术要求和操作要领。 2、制定钢栈桥施工的工艺流程。3、建立钢栈桥施工质量控制体

23、系实施三针对工艺方案交底不够：施工方案交底形成书面文件，传达到每一个施工人员手中。技术交底于2009年3月15日在现场办公室召开，全体施工人员参加了交底会，通过交底使每一个施工操作人员对自己的工作要求，工艺标准和目标了如指掌。 十、效果检查1、动载效果检查 2009年6月25日，对架设好的钢栈梁进行了动载检查试验，测试结果如下：（1）检查项目：钢栈桥截面跑车试验、刹车试验。 （2）试验方法：1台500KN重车以5公里/小时速度通过，并选择在跨中刹车。 （3）检查结果：桥梁结构反应平稳、无异常现象发生，试验桥梁结构符合设计要求。2、沉降、横向位移效果检查 2009年6月25日，动、静载试验合格后

24、，钢栈桥开始通过运行。在2009年6月30日2009年7月30日对钢栈桥通车使用后的沉降、横向位移进行了全程跟踪测量。 由图可知：钢栈桥通车使用后，沉降、横向位移达到设计要求值。 课题目标已完成 3、目标实施检查 钢栈桥竣工后，通过对桥体外观项目的实测实量、动载试验检测，钢栈桥完全满足重车500KN的荷载要求。4、施工效果检查 用5个月的时间完成了钢栈桥施工，比原计划工期提前18天，钢栈桥竣工，为主体结构提前施工创造了条件，取得了较好的施工效益。 十一、钢桥施工质量保证措施钢桥建成后承担施工车辆的运输任务，为保证钢桥保质、保量和安全及时的完成，制定如下保证措施：1、认真编制施工组织设计和分项工

25、程施工技术方案，对班组进行全面的施工技术交底，保证严格按设计及施工技术规范要求施工。2、钢桥由技术人员认真计算、校核，确保各项验算满足通行使用要求。3、钢桥的施工严格按设计计算书指导支架施工，如现场地质状况无法按设计位置施工，项目部技术人员先现场分析、讨论，再将讨论结果上报驻地监理办及相关部门，以决定可行的施工方案。十二、钢桥施工安全保证措施1、根据水文地质情况编制切实可行的施工措施。2、每道施工工序要求必须征得监理和业主的同意方能进行下道工序。3、针对河的特点，做为泄洪准备，除钢桩有足够的稳定外并加强和水利水文站的联系，一旦洪水来时，要做好清淤除障工作以利加快泄洪。4、所有工程用电要有良好的接地装置，并加装漏电保护器。5、对所有参与施工的人员，根据具体情况进行技术交底，技术交底时要强调各项安全措施，使参与施工的人员做到“心中有数”。6、工地所有施工人员，均要做到持证上岗，电焊焊接部位均要满足设计要求。7、安装过程必须配备经验丰富且有上岗操作证的吊车司机，吊车吨位必须