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1、京沪高速铁路济南黄河特大桥总体方案一、工程概况京沪高速铁路黄河大桥位于山东济南市境内，距上游济德高速公路杨庄大桥约3km，距下游泺口铁路大桥约11km。桥址周围铁路、公路路网密集，车站、渡口距离桥位较近，交通运输便捷。济南黄河特大桥设计起止里程为CK406+918.874CK412+062.274，大桥独立起止里程为DK6+187.4DK11+330.8，全长5143.4m，包括正桥、北引桥和南引桥。全桥墩台基础均采用钻孔灌注桩，正桥为(112+3168+112)m下承式、等高度、连续、刚性梁柔性拱桥，正桥滩地采用54m预应力混凝土连续箱梁；引桥采用32.7m预应力混凝土简支箱梁，跨越南临黄大
2、堤、北展宽区大堤处采用主孔80m预应力混凝土连续箱梁。北引桥32.85m+(54.609+80+54.609)m+32.9+10732.7m、南引桥为(54.741+54.120+53.920)+(44.466+80+44.1675)m+1032.7m预应力钢筋混凝连续梁和预应力钢筋混凝土土简支箱梁。主桥墩基础墩号为0-5号，其中3号墩为固定墩。0、5号墩采用21根2.0m钻孔灌注桩，0号墩桩长90m，5号墩桩长70m。1、2、3、4号墩采用28根2.5钻孔灌注桩，1、4号墩桩长90m，2号墩桩长102m，3号墩桩长98m。0、5号墩承台厚度4.5m，平面尺寸34.613.8m；1、2、3、4
3、号墩承台厚度6.0m，平面尺寸42.523.3m。主桥墩身采用带托盘的板式实体墩，14号墩身截面为适应凌汛期间破冰的要求而采用尖端型，0号墩位于北临黄大堤以外，5号墩位于南滩地，不在流凌范围采用矩形圆弧倒角的实体墩身。0、5号墩帽为适应钢桁梁和相邻简支梁梁高差异采用L型高低墩，14号墩墩帽顶面为平面。南北引桥基础采用1.2m，1.5m，2.0m钻孔灌注桩承台基础。主桥上部结构跨径布臵为112+3168+112m，采用下承式连续钢桁梁桥，为加大中跨结构刚度，在中跨设臵加劲拱。刚性主梁采用带竖杆的等高度三角形桁架，桁高16m，桁宽30m，节间14.0m，柔性拱肋按圆曲线布臵，矢高30m，矢跨140
4、m，矢跨比1/4.67。主桁性梁部位采用焊接整体节点结构形式，柔性拱采用拼装节点，钢材采用Q370qE，约25100t。主桁上下弦杆采用箱形截面，上弦杆内宽1300mm、高1500m，下弦杆内宽1300mm、内高1240mm。拱肋弦杆采用箱形截面，杆件外宽1300mm，杆件高1280mm。主桁斜杆采用箱形或H形截面，主桁竖杆及拱肋吊杆均采用H形截面。主桁上弦和拱肋弦杆设交叉型上平联，杆件采用焊接工字型。主桁每个上弦节点均设有横联，横联为三角形桁架形式，桁高约6m，支点处设有斜桥门架。桥面系采用正交异性板，下设T型加劲肋，设8道纵梁，横梁采用工字型截面、鱼腹式变高度梁。全桥钻孔桩总计1621根，
5、其中1.2m钻孔桩1307根、1.5m钻孔桩124根、2.0m钻孔桩78根、2.5m钻孔桩112根；承台总计144个；墩柱总计150个，其中尖端实体墩4个，矩形实体墩18个，圆端空心直墩84个，圆端空心变截面墩44个。全桥混凝土36万方，其中C25封底混凝土1.16万方，C35水下混凝土25.25万方，C45墩台混凝土4.48万方，C50现浇箱梁混凝土4.75万方；钢材5.42万吨，其中钢桁梁2.51万吨，钢筋2.91万吨。二、施工调查1、地貌桥址处河道属济南段黄河窄河道区，宽约900m，河床平均高程高出两岸大堤背水面3.0m；南黄河大堤以南地势平坦，桥址范围有较密集的鱼塘群；北大堤以北道路、
6、沟渠纵横，大部分为耕地，低洼处为芦苇沼泽湿地。桥梁设计设计水位34.96m，最高通航水位34.46m，河流平均流速2.07m/s，黄河枯水期仅主河槽有水，设计施工洪水位30.5m。2、水文桥址区地表水主要为黄河水，含泥沙量较大，水质浑浊。地下水稳定水头在地表以下约2m，对混凝土无侵蚀作用。3、工程地质桥渡处于多个断裂带交汇区，但无明显的新构造运动迹象，亦无明显的活动性断裂，地表均被第四系地层履盖，主要为河流冲积相沉积物。桥位工程地质地层以第四系河流相粉质土为主，其间多夹粉、细、中沙及粉土、薄层粘土或透镜体。其中覆盖层40m以下姜石含量较高，姜石层分布较多，为较好的持力层。根据现场调查及图纸资料
7、，桥址处黄河枯水期水深约为45m。桥址范围第一层土主要为软塑的粉质粘土、粘土及稍密的粉土组成，厚度9.6m22.5m；第二层为硬塑的粉质粘土、粘土及中密的粉土及中密的砂层组成，厚度2.7m11.8m；第三层为硬塑状的粉质粘土组成，厚度钻孔未揭露。黄河主河道内一般冲刷厚度约为7.7m11.3m，枯水期河床冲刷层范围沉积层主要以粉砂土为主。本工程桥渡区地震为度，正桥按度设防。4、气象：本区属暖温带亚湿润季风气候区，四季分明。春天干燥多风，夏季炎热多雨，秋季秋高气爽，冬季寒风凛冽。大风多集中在3、4月份，年平均降雨量在560800mm左右，70%的降雨主要集中在7、8月份，年平均温度在1114，极端
8、最高气温为40，最冷月平均气温在-4左右，沿线土壤最大冻结深度0.70.3m。5、交通条件本工程监理地处济南市境内，铁路、公路路网密集，车站、渡口距离桥位较近，交通运输便捷。铁路最近车站桑梓店站作为材料中转。桥址北侧3公里左右有308国道经过，309国道横穿过北引桥026-027号墩桥孔，交通便利。还有3到河堤可供车辆通行。6、施工用电、大桥南岸需安装变压器3台，总容量为1500KVA，考虑接距桥址约2公里处即有高压线（美河线），。大桥北岸我们需安装4台变压器，总容量为1945KVA。据调查，施工场地附近有2条高压线（桑南路至舟桥营1条和桑南线至街后北村1条），这2条线路增加1945KVA负荷
9、可能性不大，需要换线解决。计划从南岸跨黄河架一条10KVA高压线路，约7公里左右，就能解决全桥用电。如此方案不能通过，还需从大桥北岸另增加架设高压10公里左右，方能满足施工需要。7、施工用水桥址范围地下水丰富，水质满足施工要求，采用就地打井解决施工和生活用水。8、施工便道、便桥沿线路右侧贯通6m宽施工便道约3.5公里，自起点向南接北展大堤道路，穿过北宽展区连接308国道，连接并穿过北临黄大堤后搭设6m宽施工便桥跨越黄河，向南修建便道连接并穿过南临黄大堤至终点。9、材料供应调查钢材、水泥、外加剂为甲供材料，由甲方统一运至指定中转站后，通过308、309国道汽车运输至工地。钢梁在指定厂家加工验收合
10、格后通过铁路运输至桑梓店火车站中转，经过308、309国道汽车运输至工地。砂、碎石属甲控材料，位于山东泰安地区，交通较便利，汽车运输至工地，运输费用较高。其他建筑材料考虑在当地购买，采用汽车运输至施工现场。施工过程当中对于材料短缺的现象要及时作好预防措施，建立大型的存料场地以满足工程施工的需要。10、施工机械设备调查工程地处济南市西北侧，经济较发达，施工设备租赁方便。位于距桥址约20公里的齐河县的济南铁路局舟桥处，水上施工设备较齐全，租赁方便，设备运输成本很低。三、施工方案施工栈桥方案考虑到黄河水流流速较快，冬季河道有流冰现象，黄河冲砂40天左右以及夏季洪水期的影响等因素，采用浮桥作为施工通道
11、的方案不确定因素多，也相对不安全。黄河大桥施工栈桥设计为贝雷梁钢栈桥，桥面宽度为8.0m，结构形式为315m+518m+518m+518m+315m=360米。施工栈桥设臵在桥梁上游与桥梁中心平行，间距约28m，和钻孔平台连接。主要考虑施工期间正桥钻孔桩、承台基础施工材料设备运输和作为南北岸施工运输车辆通道。为方便水上钻孔桩施工，栈桥桥面于钻孔桩平台齐平。栈桥标准跨度采用18m，上部采用4榀单层双排8片贝雷纵梁，每榀双排贝雷梁间距45cm，榀间距2.4m，横向每3m间距采用10号槽钢加工支撑架连成整体；分配横梁采用20a型工字钢，间距为0.5m；桥面系采用10mm压花钢板；基础采用63010m
12、m钢管桩，为加强基础的整体性，每排桥墩的钢管均采用18号槽钢设臵剪刀支撑连接成整体，每排墩采用4(8)根钢管桩；墩顶横梁采用2I40a型工字钢上下垫梁.采用48钢管作栏杆，栏杆间距为1.5米，高为1.2米。栈桥桥面底部标高按施工期间设计洪水位30.5m考虑，设计为31.0m。详见施工栈桥方案图。栈桥设计荷载采用汽-超20级车队和8m3混凝土搅拌运输车（满载）。汽车及混凝土搅拌运输车活载计算时采用荷载冲击系数1.15及偏载系数1.1。钢管桩按摩擦桩设计，考虑河床冲刷深度和水流作用，钢管桩长经计算约32m，入土深度21m。搭设栈桥所用钢管桩、贝雷梁、型钢等均由北岸河堤便道运入，栈桥由北岸向南延伸至
13、南岸，采用浮吊逐孔边打桩边架梁的方法进行施工。水中墩钢管桩用浮吊吊运钢管就位，并吊起DZ50A震动锤振动下沉钢管桩。打入钢管桩时，应严格控制桩身的垂直度，确保钢管桩合理承载。栈桥施工完成后，需做设计荷载试验并经过鉴定，确认安全后方可投入使用。为适应栈桥钢构件温度变化，栈桥每隔一定距离设一道温度缝，缝宽5cm，温度缝处栈桥所有钢构件均需断开，贝雷梁的阴阳头断开，但阳头仍套在阴头内。同向车辆间距不得小于18m，车速不得超过8km/h。为保证栈桥畅通，栈桥上严禁堆放货物。钻孔平台施工方案考虑到黄河水流流速较快，冬季河道有流冰现象，黄河冲砂40天左右以及夏季洪水期的影响等因素，采用浮式平台的方案不确定
14、因素多，也相对不安全。黄河特大桥水中墩钻孔桩施工拟采用固定平台，然后再安设钻机进行成孔的方法。因墩钻孔桩相邻桩间距较小，为避免钻机在成孔过程中产生塌孔、平台管桩下沉等现象，采用大跨度贝雷梁作主梁，使钢管桩布臵在承台尺寸以外3.6米处，中间采用部分护筒作依托。固定平台平面尺寸为47m33m；以68根80010mm钢管桩作平台基础，承台两侧各设两排，每排30根桩，平台与栈桥连接处采用8根钢管桩加强；钢管桩长拟为32米，入土深度约21米。为增强平台的整体稳定性，承台一侧两排相邻钢管桩间用剪刀撑进行连接。先在顺桥轴线方向两根桩顶布臵2I40b工字钢作小垫梁，然后在15组小垫梁上（垂直桥轴线方向）布臵通
15、长的2I40b工字钢作上垫梁，垫梁间要焊接牢固。然后再在上垫梁上布臵15组贝雷梁，贝雷梁每两片为一组，梁长为33米，中间用标准花架连接。贝雷梁与上垫梁用“U”型螺栓连接。为增强纵梁的横向稳定性，在相邻两组纵梁间用10槽钢进行剪刀撑连接。在贝雷梁上（垂直桥轴线方向）布臵12组2I40b工字钢作次梁，次梁与贝雷梁用“U”型螺栓进行连接。平台平面系采用I20a工字钢作分配梁，间距为0.4米，最后直接在分配梁上铺设10钢板作面板，采用48钢管作栏杆，栏杆间距为1.5米，高为1.2米。平台面标高与栈桥面标高一致。详见钻孔平台方案图。钻孔桩施工方案水中钻孔桩，采用栈桥加水中钻孔平台法施工，钻机采用气举反循环回转钻机，泥浆分离器配合清孔的施工工艺。水中承台施工方案1、钢套箱围堰方案（方案一）1#2#墩承台施工采用双壁钢围堰施工。围堰采用在现场钢结构加工车间加工，在改装后的墩位平台上拼装，利用钻孔桩钢护筒上设臵的吊挂系统吊放，抓泥吸泥法下沉。围堰封底采用水封导管一次性进行。监理工程师论坛设计考虑承台钢套箱作为施工围堰，同时又作为承台混凝土浇筑施工模板的外支撑，钢套箱平面尺寸按承台结构尺寸加宽10cm设计。考虑到拆装方便，钢套箱分两层、分块制作，现场拼装后整体下沉。承台钢套箱边板用8mm的钢板作面板，其上竖向每隔30cm焊75-7-75
