扎龙桥便道便桥方案1015 1.docx

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扎龙桥便道便桥方案10151

哈大齐铁路客专五标

施工便道初步方案

2009年10月

目录

哈大齐客专五标便道便桥方案

新建扎龙特大桥位于新建哈齐铁路客运专线泰康至齐齐哈尔之间，既有铁路滨州线北侧约30m位置，横贯我国最大的珍稀鸟类国家级自然保护区——扎龙湿地。

为确保在和谐、环保的基础上，优质高效的建成扎龙特大桥，我们经过反复现场考察、比选，计划构建一条贯穿的施工便道，既近期方便实施该桥的施工，同时又能满足今后线路运营期检修维护，以及方便沿线百姓出行和建设和谐路地关系。

一．工程背景

1．扎龙湿地的自然状况

扎龙湿地总面积2100平方公里，其中核心区面积700平方公里，位于黑龙江省西部松嫩平原、乌裕尔河下游湖沼苇草地带。

该湿地是我国目前保存下来的相对原始、面积最大、最完整的湿地，区内芦苇沼泽广袤辽远，环境幽静，风光绮丽，保持了良好的生态环境，呈现出沼泽遍布、湖泡发育、芦苇丛生长势良好的繁荣景观。

湿地内鱼类资源丰富，是很多在南方及沿海越冬而在北方及内陆繁殖鸟类的繁殖地与迁徙停歇地，被喻为“鸟类的驿站”，其中鹤的种类之多、数量之大为世人瞩目，丹顶鹤、白枕鹤、白头鹤、闺秀鹤、白鹤和灰鹤均为国家重点保护的一、二级动物，是我国最大的以鹤类等大型水禽为主体的珍稀鸟类和湿地生态类型的国家级自然保护区，以及重要的湿地生态旅游区，已列入《国际重要湿地名录》。

2．扎龙特大桥概况

扎龙特大桥是哈齐铁路客运专线跨扎龙自然保护区的重要组成部分，与既有滨洲线平行，在既有铁路线北侧30m位置，由西向东贯穿扎龙湿地。

桥沿线无较大河流沟渠等，所处地貌为松花江、嫩江冲积平原，地形较为平坦，多为沼泽湿地，地表植被非常茂盛，水泡湖泊数量较多，绝大多数地段常年有地表水，一般水深0.5～2.5m。

该桥中心里程：

DK237+023.95，起讫桩号：

DK221+267.3～DK252+780.6，桥梁全长：

31513.3m；为全线最长的桥。

孔跨布置：

2（227-32m双线简支箱梁+3-24m双线简支箱梁+281-32m双线简支箱梁+3-24m双线简支箱梁+309-32m双线简支箱梁+1-24m双线简支箱梁+44-32m双线简支箱梁+3-24m双线简支箱梁+95-32m双线简支箱梁）。

桥高4～6m，桥梁以32m简支箱梁为主。

全桥共966孔，桥基全部采用钻孔桩基础，圆端型实体桥墩，双线一字桥台，桥上部结构均为整孔简支箱梁，其中32m简支箱梁956孔，24m简支箱梁10孔。

3．现场环境条件

深入到扎龙湿地腹地，从目前旱季地表情况看，根据现场统计有路段为典型的湿地状态，其余的区段为旱地，是当地老百姓的玉米等经济作物种植区。

根据向当地村民调查了解，到了每年的雨季，地表水位将会有所抬高，湿地面积将扩大。

二．工程特点及重难点分析

扎龙特大桥穿过扎龙保护区，工程建设期跨越四个冬季，有效工期短，环保任务重，施工界面迫促，保护区桥位处芦苇茂密、水深1～2m，大桥路线伴随滨州铁路少见驿鸟踪迹。

其一：

受松嫩平原地域季节性气候的影响，桥梁的有效施工期非常短。

本线地处黑龙江省西北部严寒地区，冬期为6个月，有效施工期短，工程任务与施工工期短的矛盾非常突出。

为项目满足建设期的要求，除了有计划的组织部分工程实施冬季施工，同时为了保证工程质量，必须增加夏季施工任务量，增加和拓展施工界面，修建贯通全线的便道。

其二：

扎龙特大桥全长31.5km，在保护区的腹地呈ESE—WNW走向横贯湿地，临时工程及主体工程的施工，都将对环境造成较大的影响，如何在工程设计和施工过程中，将对环境的不利影响减至最低限度，保证做到环保设施与工程建设“三同时（同时设计、同时施工、同时投入使用）”，对全线的环境保护和水土保持的技术措施，都提出了非常高的要求。

三．建设便道的必然性

根据项目的特点和难点，从地质水文条件、保护区的环保需求、项目工期三个方面决定了施工便道的设置对于工程顺利进行起着关键作用，而施工便道的可持续利用同样对当地道路交通运输网络体系的形成，对推进沿线乡村交通运输条件的改善，对保护区内旅游项目的开发，对周边地区经济效益的辐射延伸都有很大的益处。

1．水文地质条件

扎龙特大桥贯穿扎龙湿地保护区，保护区位于松嫩平原西部，松嫩平原是晚中生代以来发展形成的凹陷盆地。

地貌类型主要为平原区河湖相冲击地貌类型，河流的河谷、河道及不明显，水流缓慢，兼有风成沙丘及沙地，扎龙湿地水深变化较大，雨水充沛年份，沼泽地一般水深为100㎝，湖泊水深平均1—2m。

桥梁墩台大部处于水中湿地，周边干道极少，施工界面延伸困难，资源配置物流完全依靠新建便道支撑。

扎龙湿地保护区

2．保护区的环保需要

扎龙属湿地生态保护区，是乌裕尔河河水漫溢而成的一大片永久性弱碱性淡水沼泽区，由许多小型浅水湖泊和广阔的草甸、草原组成。

该区生息繁衍的鱼类有46种，昆虫类达277种，鸟类260种，兽类21种。

其中丹顶鹤、白枕鹤、白头鹤、闺秀鹤、白鹤和灰鹤均为国家重点保护的一、二级动物。

扎龙保护区

而扎龙特大桥施工对保护区的环境势必会产生一些不利影响，从环保的角度考虑，将该影响控制在一定范围内非常必要。

新建贯通的施工便道，不但可作为工程资源配置的大动脉，同时也是湿地环保的一条隔离带，将施工影响尽可能控制在便道以内的施工区，是扎龙湿地环境保护的有效措施。

3．项目工期的需要

修筑贯通的施工便道，从加快施工进程，保证工程质量和作业安全都十分必要。

扎龙特大桥总施工期48个月，跨越4个冬季，该桥的施工工期压力非常大。

虽然可以采取冬季施工措施，但除了大量增加施工成本，同时工程质量的可控性也被大幅削弱。

扎龙桥工程点多、战线长，在施工协调方面具有非常大的操作难度，但它又是主体工程的关键控制性项目，能否顺利打赢这一仗，关系到今后主体工程施工能否顺利开局和推进。

4．构建和谐社会的需要

作为一个在建的施工项目，路地关系的和谐程度直接影响到整个项目施工，从质量到进度、安全，都与地方政府和各级相关部门及当地村民有着密不可分的关系。

正确处理好路地关系，是建设工程顺利进行的重要前提之一，是建设者的责任和义务，也是构建和谐社会的必然要求。

根据上图可以看到，扎龙特大桥在既有线滨洲铁路北侧，沿途经由西联合、太平庄村、后太平庄、烟筒屯镇、二道桥、后五家村等数十个大小乡村。

修筑贯通的便道，不但在施工期，在今后的岁月中更能充分发挥出沟通、纽带的作用，贯通的施工便道与地方通村公路的紧密结合，也是为构建该地区农村公路网络建设添砖加瓦，最直接的关系到方便沿线百姓出行，从根本上解决沿线乡村的大多数群众的需求问题，为农村的矿产、物产进出创造方便条件。

道路建设必将改善周边乡村的生产和生活条件，有利于带动该地区的经济发展，促使新农村建设生机勃发。

5．深化旅游开发的需要

扎龙湿地作为我国最大的珍稀鸟类和湿地生态类型的国家级自然保护区，以及世界级的湿地生态旅游区，景色奇丽历史悠久，拥有丰富的人文特色。

湿地内湖泊、沼泽、湿草甸星罗棋布，其中湖泊及水泡有200多个，大面积的浅水沼泽湿地，吸引这大量丹顶鹤、白枕鹤等游禽与涉禽。

因此扎龙湿地成为“鸟的乐园”和“鹤的故乡”。

近些年扎龙湿地的开发已初具规模，但还没有充分发挥出它的社会效益和经济效益。

修筑一条横贯湿地腹地的行车道路，对深入开发湿地生态观光旅游、珍禽零距离接触旅游等特色旅游，丰富当前的旅游格局，增加旅游项目和接待能力，将会起到积极作用。

四．施工便道的设计标准

1．便道荷载的确定

10m

混凝土运输车，总重600KN，轴距4200mm。

2．便道宽度

1m（人行道）＋3.25m（车道）＋3.25m（车道）＋0.5m（辅道）＝8m。

3．便桥的高度

根据常年的水位要求高出50cm。

五．施工便道的方案比选

根据以往同类工程的施工经验，综合现场勘查的具体情况，我们经反复研讨比选，慎重提出增设贯通便道的施工计划，根据实际情况提出两种便道设置方案：

其一、不分有水、无水区，均采用填筑土石路基的方式；

其二、无水区填筑土方便道，有水区架设钢便桥；

其三、无水区及浅水区（水深≤1m）填筑土方便道，深水区（水深＞1m）架设钢便桥。

1．全路段填筑土石路基便道

⑴概述

从技术经济的角度看，此方案操作简便、经济高效、施工快速、安全可靠，施工不受寒冬影响。

其缺点在于填筑料对于保护区水资源的影响，鉴于此，可采用水土隔离的方式进行便道设计施工，与水接触处便道填料采用片石和碎石填筑，以便进行水土隔离，将土料对水的影响降到最低。

经现场初步踏勘，标段区间水旱间隔分布，无水区约9.8Km，浅水区（水深≤1m）约6.1Km，深水区（水深＞1m）约22.1Km。

施工便道与扎龙特大桥等长，计划宽8m，采用抛石基础、砂砾中层、泥结碎石路面的结构型式。

间隔60m设置18m的加宽会车道以供运输长车掉头。

其中水下部分，采用抛石挤淤置换，直至露出水面。

水土分界面用25cm厚碎石土作为隔离层，中层采用砂性土进行整平碾压，再在其上铺路面结构层。

施工便道路面采用泥结碎石结构。

⑵施工方法

①地基换填、抛石挤淤

扎龙桥拟建施工便道范围大多为常年积水的沼泽、湖泡洼地。

由于环境条件决定了湿地基底直接落在含水量极高的淤泥中，基本物理力学性能指标表现为稠度远超过液限、透水性差、天然含水量较大、压缩性高。

若对该软弱地层不加处治或处理不当，往往会地基失稳或过量沉降，造成道路不能正常使用。

抛石挤淤就是通过向流塑状的高灵敏度的淤泥表面，大量集中的抛投片石填料，依靠填筑体的自重挤开淤泥，强制置换过饱和软土基层的方法。

鉴于湿地内淤泥层厚度较薄，表层无硬壳，片石能沉达底部，故计划采用抛石挤淤法。

向便道基础范围内底部抛投一定数量的片石，将淤泥挤出基底范围，以提高地基的强度。

②抛石挤淤施工要求

石料宜使用不易风化的片石，片石尺寸不宜小于0.3m。

当料源困难时，允许有20％以下的较小片石，但块径不得小于15cm。

抛投片石计划从便道中部向两侧逐步进行。

当水下软土底部横坡陡于1：

10时，应自高侧向低侧抛投。

片石抛出水面后，应在顶面铺一层较小石块及砂砾石层进行填塞垫平，用重型振动压路机组织进行反复碾压。

第一段落抛石挤淤完成后，移到第二段落重复上述工作，直至完成本段的抛石挤淤工作。

③垫层填筑

在抛石回填的片石顶面上，铺筑好25cm厚碎石土隔层并整平。

经重型压路机碾压达到规定要求≥85%。

④泥结碎石路面

由于便道路面主要材料为块石、碎石、石屑、粘土，都是极为常见的普通材料，可就地取材，造价经济。

因此施工便道计划全面采用泥结碎石路面。

泥结碎石路面是依靠粘土、亚粘土等粘结材料，将碎石胶结在一起，形成一定强度和稳定性的路面。

该种路面具有维修简易，压实方便，整体性好，特别适用于水湿路面的特点。

泥结碎石面层计划为20cm厚，自卸车可直接把碎石运到路面上，人工配合推土机整平，厚度控制超出设计2cm，然后用压路机慢速碾压3、4遍，直到石料无松动为止。

碎石铺筑碾压后上粘土泥浆，泥浆的水土比为1:

1（重量比）,一般粘土需水泡3-6小时，浸透化开再搅拌均匀。

将泥浆倒入石层上由路中心向两边进行，浆要浇匀，只用于上部填充，下部不一定要灌满，表面的泥浆要扫匀，至露出碎石为止，1-2小时后表面未干前，铺筑粒径5-15mm的填缝石屑，嵌缝料要铺均匀，个别不均匀的扫均匀，然后用重型压路机碾压2遍后洒水再碾压4-6遍。

泥结碎石及面层，要求基面无杂物、无积水、平整、密实，配料要求准确，路拌深度达到底层，土块经粉碎。

2．填筑与便桥相结合的方案

方案原则上一是有水架桥、无水铺路，二是深水区（＞1m）架桥、浅水区及无水区铺路。

便桥采用贝雷梁或者型钢组合，采用打入桩基，浮吊汽吊等吊装机械辅助安装，从技术经济的角度分析，该方案不经济，但相对于自然保护区的水资源影响最小。

标段便桥全长28.2Km或22.1Km，采用的两种型式区别在便桥梁部，一是采用贝雷梁，一是采用型钢作便桥纵向主梁，桥面宽8m，设计标准为双车道，满足60t车辆作用，型钢主梁单跨12m，贝雷梁主梁单跨18m。

型钢主梁便桥截面

贝雷主梁便桥截面

⑴基础型式

均采用打入桩基础，桩型为钢管或预制混凝土桩。

①型钢主梁便桥

便桥基础采用Φ630mm钢管或Φ600mm预制混凝土桩，桩长12m，平面成三角布置。

管桩间距横桥向7m，打入深度≮8m，桥位地质按粉砂层考虑。

管桩联结系采用16a槽钢，节点板焊接。

钢管桩布置图

②贝雷主梁便桥

采用单排桩加适当双排制动桩的方式。

桩型考虑两种型式，一是Φ630mm钢管桩，二是Φ600mm预制混凝土桩，长度均为12m。

桩间采用C12.6槽钢联系。

四桩基础二桩基础

⑵基础型式比选

钢管桩与混凝土管桩比选表

桩型

运输方式

打入设备

施工工艺

每米单价

钢管桩

汽运，载重小

履带吊或浮吊辅助60或90t振动锤.

定位、打入、联结系焊接。

预制桩

汽运，载重大

桩锤（柴油锤、气动锤、落锤）、桩架和动力装置、履带式起重机（或轮胎式起重机）、电焊机、卷扬机。

桩架定位、打入、联结系采用扣件连接。

两者施工区别主要在于打入设备，钢管桩比较简便易行，定位作业面要求不高；而混凝土管桩桩架就位、管桩定位等对于作业面要求较高且移动不易。

混凝土管桩打入设备

钢管桩振动锤

⑶桥面及梁部

①型钢便桥主梁

桥面主梁采用10根I45b工字钢，互相以钢管联系。

采用25b槽钢倒扣主梁上形成桥面。

桥面结构侧视图

桥面结构正视图

主梁两跨交接处以联系钢板焊接成连续结构，跨中处间隔3m以Φ48mm钢管相互联结，焊接在主梁腹板处，以保持整体稳定。

垫梁处用支撑板将主梁腹板与垫梁顶面焊接。

②贝雷主梁便桥

主梁为6片贝雷片组成，跨度18m，用90cm花窗组合三组贝雷梁。

贝雷便桥截面图

桥面双车道宽8m，桥面横梁采用I25a工字钢布置在贝雷片节点处，通过U形卡与贝雷片弦杆连接，铺设在横梁顶桥面钢板厚12mm，栏杆采用Φ48mm钢管，高1.2m。

贝雷便桥结构图

⑷施工便桥桥面及梁部比选

①梁部比选

型式

运输方式

施工方法

适用性

成本

型钢主梁I45b

汽运，定长12m。

履带吊、汽车吊或浮吊辅助安装。

变形稍大、横桥向稳定措施需到位、连接以焊接为主。

约3750元/t

贝雷主梁

汽运，3m成节。

履带吊、汽车吊或浮吊辅助安装。

变形小、稳定性较好、连接以扣件为主。

约7000元/t

②桥面比选

型式

运输方式

施工方法

适用性

成本

槽钢25b整体桥面

汽运，定长8m。

履带吊、汽车吊或浮吊辅助安装。

变形稍大、安装简便。

约3750元/t

工字钢25a、12mm厚钢板组合桥面

汽运，定长8m。

履带吊、汽车吊或浮吊辅助安装。

变形小、安装较复杂。

约3750元/t

⑸施工方法

①基础施工

A.钢管桩基础

便桥被水旱间隔分成几段，长度分别为：

4.5Km、1Km、6.2Km、1.2Km、13Km、2.3Km，根据长度和所处水域的连通性，短桥采用两端推进的安装方法，打入桩设备采用安置在已完便桥面的履带吊，用60t振动锤击打管桩，采用同样吊装设备将桥面构件安装到位。

长桥需在水中多开工作面，水上的运输及作业用10t浮吊、浮船配合打入钢管桩及安装桥面。

钢管桩定长12m，采用60t振动锤击打，打入深度≮8m，单桩承载力设计值为65t。

B．预制混凝土管桩

采用锤击法进行管桩施工。

a．布置桩点：

场地清理整平，按桩点设计布置图放样布点。

b．桩机就位：

打桩设备进场后，进行安装调试，然后移机至桩位处就位。

桩架安装时采用方向相互正交的两台经纬仪对打桩机进行垂直度调整，保证导杆垂直，并有桩和锤相配套的弹性衬垫。

c．吊桩：

起吊预制桩，对准桩位中心，保证桩与送桩的轴线在一条直线上。

d.打桩：

打桩开始时采用较低落距，并在正交的两个方向采用经纬仪控制沉桩垂直度；待桩入土50cm左右并保证位置和方向无误后，再按规定的落距锤击。

坠锤落距不宜大于2m，单打气锤落距不宜大于1m，柴油锤应使锤芯冲程正常（在预计或有迹象表明进入软土层时，改用较低落距锤击，当落锤高度达到最大值，单击贯入度不大于2mm时，如果深度未达到设计要求，应查明原因，采用换锤等措施）。

沉桩时，适当控制沉桩速度，一般控制在1m/min左右为宜，使各土层能正确反映其抗剪能力。

e.接桩：

打入桩需接桩时，在下节桩露出地面约1米时施作。

接桩时，清理干净焊接板坡口，先对称点焊4～6点，再由两个焊工对称施焊，焊接层数不得少于2层，内层焊渣必须清理干净后方可施焊外一层，且焊缝应饱满连续；待焊缝自然冷却后，方可继续沉桩。

在轴线控制上，上下节桩轴线的偏斜控制在3‰～5‰之内，各节偏斜反向错开。

为避免接桩时轴线偏移，在下节桩头上安装导向箍，引导上节桩就位。

焊接后对其焊缝外表面进行清理并补涂防腐蚀涂料。

f.收锤标准以达到桩端持力层，最后贯入度为控制标准，正常情况下，最后贯入度按60mm/10击控制。

②便桥上部施工

A．型钢主梁便桥

a.安装方法

型钢吊装机具利用打桩吊装设备，型钢运输采用汽运和水运方式。

安装人工配合机械吊装定位，注意吊点的设置，防止吊装过程型钢出现偏扭和变形过大的现象。

b.主梁稳定措施

12m型钢跨中和梁端稳定是控制重点。

在两跨之间主梁用支撑钢板焊接联系成连续结构，并以支撑板将型钢腹板和桩顶垫梁焊接。

跨中部分横桥向每3m以Φ48mm钢管将10根主梁腹板焊接一体，以保持跨中部分型钢主梁腹板稳定。

c.桥面连接

采用25b槽钢倒扣主梁上形成桥面体系，拆装快捷、安全可靠。

桥面及主梁连续构图

主梁稳定措施

B.贝雷片便桥

安装方法与型钢主梁便桥相同，均根据长桥和短桥不同选择起重安装设备，配属相应运输工具。

管桩基础打入深度≮8.5m，单桩承载力设计值60t。

主梁与帽梁连接及桥面横梁与贝雷片的连接均采用U型扣件的方式。

3．便道的综合比较

三种方案的区别主要在于有水区的便道形式，下面从方案的经济性、可实施性、对环境的影响、工期等几个方面进行比较分析。

⑴经济性

①填筑土石路基

便道用碎石共175692m

，片石687230m

，砂土填料492063m

。

土石方总计1354986m

。

②贝雷片便桥

按18跨计算，每跨贝雷片72片，两跨工程数量详见下表。

贝雷便桥工程数量表

28.2Km便桥钢材总量77443t，钢管6868.6t，贝雷片及连接件17930.4t，型钢30993t，钢板20854.8t，Φ48mm钢管704.9t，无水区便道碎石14774m3，砂性土145070m3。

③型钢主梁便桥

便桥全长28.2Km，单跨12m，工程量详见下表。

型钢便桥工程数量表

钢材总量76948.4t，Φ630钢管桩17217.8t，型钢59730.6t，无水区便道碎石14774m3，砂性土145070m3。

⑵可实施性

施工区位于东北高寒带，属于季节性冻土类型。

即冬季冻结，夏季消融，多年冻土类型少，土方路基施工会出现冻融现象。

便桥方案基本不受冻融现象影响，除了冰封期，在冬季也可展开施工（钢材焊接对环境温度有一定要求），具有一定可实施性。

而填筑土石路基方案通过采用水稳性、冻融性好、强度高的粗粒砂性土填料、抛石隔离水土分界层、板结路面结构、严控填筑压实度等措施可以有效防治冻融现象，而且不受冬季冰封期影响，整个冬季都可以作为施工期，同样具备可实施性。

填筑便道相对便桥这类构造物更具备施工简单、质量易控、安全可靠的优点。

⑶对环境的影响

显而易见，便桥方案对环境的影响最小，能够有效的保护湿地水资源，只是在施工过程中辅助安装的机具设备会产生一些废弃物需要关注。

而填筑方案在实施中难免会有砂土填料接触湿地水源，而抛填片石也会扰动水底淤层，产生一些影响。

⑷工期比较

针对本项目来看，由于水中便桥利用浮吊安装和浮船运输，施工的界面有增加的余地，一个界面平均安装50m，四个界面每天安装200m。

而便道填筑的界面难以增加，按两个界面施工，一个界面工作量100m/天、约730m

/天，两个界面同样可以做到200m/天的进度。

但在冬季时由于便桥钢材焊接受环境温度的影响，一到二个月的时间无法开展施工。

而便道填筑不受影响，施工期可贯穿整个冬季。

可以说，填筑便道在东北地区相对钢便桥在工期上有一定优势。