水中墩台施工专项方案2.doc

叆河桥水中墩台施工专项方案

沈丹客专TJ-3标三工区
二〇一一年四月八日

叆河桥水中墩台施工专项方案
一、编制依据
《沈丹客专相关设计文件》；
《沈丹客专TJ-3标施工组织设计》；
《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南TZ213-2005》；
《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准 铁建设[2005]160号》；
二、编制范围
叆河1＃特大桥桥12#～16#墩（DK177+875.53～DK178+006.49）;叆河2＃特大桥14#～19#墩（DK179+089.57～DK179+245.26）。
三、工程概况
叆河1＃桥12#～16#墩、叆河2＃桥14#～19#墩处于叆河河道中，水中墩台设计为桩基承台，桩径φ125cm，单墩共10根桩（2#桥为12根桩），水中钻孔灌注桩共有110根，桩长均在10m以内，承台尺寸为长×宽×高=1250×830×250cm（以1#桥14#墩为例）。河床中墩高均在30m左右。
叆河为季节性河流，在一年的2～5月份为枯水期，目前水面标高37.2m，最大水深2.9m。丰水期水面标高为一般在39.2m。2010年百年一遇最高水位在44.2m。
地质情况：河床中覆盖2.5m卵石土，其下为3.3m花岗岩（σ0=600Kpa），承台底在600Kpa花岗岩下1m。

四、施工总体安排
1、为使工程安全、快速、优质的完成，选派专人负责本项工程。组织机构设置为：设立专业架子队，设置队长1人，技术负责人1名，技术员4名，测工3人，专职质检员2名，专职安全员2名，试验员1名，材料员1名。现场施工在在工区领导之下进行，架子队严格把关。
2、选择有类似施工经验的队伍，实行专业化施工。劳动力计划如下：
劳动力计划表
序号
工种
人数
备注
1
管理人员
6
队长1人，专职质检员2名，专职安全员2名，材料员1名。
2
技术人员
9
技术负责人1名，技术员4名，测工3人，试验员1名，
3
钢筋工
40
钢筋加工绑扎
4
木工
25人
模板安装
5
机械操作人员
20
汽车吊、挖机司机
6
机械操作人员
66
钻机工人
7
其它工人
20
混凝土工人及其它
3、工期安排
尽量利用枯水季节完成水中墩台施工任务，结合现场筑岛完成及队伍进场情况，工期安排如下：
桩基施工：2011.4.2～2011.4.30
水中基础施工：2011.5.2～2011.5.30
水中桥墩施工：2011.6.1～2011.10.31
五、大临工程分布及总体设计
1、在DK177+670右侧建立架子队驻地及钢筋加工厂，占地25亩；暂时利用9工区拌和站进行混凝土供应。
2、临时便道：临时便道经叆河2#桥钢便桥渡过叆河，沿河修筑，在叆河1#桥筑岛顶面通过，保证通行道路宽不小于6m。
3、施工用电：自DK177+670附近500KVA变压器引入。
4、设备使用计划：
设备使用计划
序号
机械设备名称
规格、型号
单位
数量
1
挖掘机
CAT320
台
2
2
汽吊
30T
台
2
3
汽吊
25T
台
1
4
自卸汽车
10T
台
10
5
装载机
ZL50C
台
1
6
钢筋弯曲机
GW-40
台
2
7
电焊机
BX1-500
台
12
8
钢筋调直机
GX-12型
台
2

钢筋切断机
GQ-40
台
2
9
振捣器
ZG/ZW
台
20
10
柴油发电机
200KW
台
2
11
模板
顶宽3.2m，坡比45：1
套
2
12
模板
顶宽3m，坡比45：1
套
1
13
模板
空心墩
套
2
六、水中墩台施工工艺
水中墩台采用筑岛的方式进行施工；采用当地河滩料掺拌粘土进行填筑（河滩料与粘土比例为1：1），筑岛面顶宽30m，按1：1放坡，在两墩中间埋设φ150cm圆管泄洪；筑岛顶面标高为38.7m，比枯水期水面高1.5m。筑岛平面图附后。
1、钻孔灌注桩施工
根据当地地质情况，钻孔灌注桩采用冲击钻成孔，每墩上两台钻机，对角线布置。每台钻机配备管形钻头和实心钻头各一个，花岗岩钻进选用4.5～5.9t底部带球弧面十字形铸钢实体钻头，钻头直径1.23cm，并焊φ32mm钢筋环4个，用φ28mm钢丝绳围绕2～3圈，以备掉钻头后易于打捞。由于钻具磨损最大，每台钻机配备钻头修理设备。
钢护筒采用6mm钢板卷成，长2.5m；护筒中心偏差不大于5cm；护筒顶面高出筑岛面30cm，钻孔时保证孔内水头高出河面不少于1.5m。泥浆池设在两墩之间。
采用孔内抛填粘土造浆，泥浆比重上层卵石层  1.4，下层花岗岩1.2；粘度控制在16～22s；含砂率不大于4%；胶体率不小于95%；PH值大于6.5。
开孔时先在孔中灌入泥浆或直接注水，投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水为1.5m，并防止溢出，掏碴后及时补水。护筒底脚以下2-4m范围内一般比较松散，采用浓泥浆（或按1:1投入粘土和小片石）、小冲程、高频率反复冲砸，以促使护筒底口形成“硬壳”。避免护筒底口漏浆。冲击钻孔时，若遇到倾斜岩面，则回填粘土、小块片石并用小冲程冲砸，冲砸过程中一面挤石造壁，一面切削倾斜岩面，直至全断面进入岩石后正常钻进。
按照设计图纸及施工规范要求进行钢筋笼的制作，并在钢筋笼四周按设计要求设置圆形混凝土垫块，保证钢筋笼的定位并有足够的保护层，钢筋笼的绑扎及焊接工艺，施工中严格按设计要求和施工规范执行。
钢筋笼制作完成后，运到现场，利用汽车吊及时吊放钢筋笼。
混凝土采用导管水下灌筑，导管采用无缝钢管，底部距孔底30～50cm，导管要有足够的刚度和强度，导管使用前和使用一个时期后应做压水试验，并试验隔水栓能否顺利通过。水密试验时的水压不小于孔内水深的1.3 倍压力；压水试验根据施工中可能出现的最大压力确定。导管自下而上作标尺和编号，灌筑前还要进行升降试验。
混凝土灌筑要及时进行，若时间过长须再测沉渣，沉渣厚度超过设计要求需重新清孔。
混凝土必须具有良好的和易性，配合比应通过试验确定。为防止水下混凝土在灌筑过程时间较长，混凝土凝固而导致重大事故的发生，混凝土中可掺入高效缓凝减水剂以延缓凝结时间，改善混凝土的和易性及节约水泥。
首批混凝土灌筑前精确计算首盘混凝土方量，制作足够容积的封底用漏斗，确保封底顺利，确认封底成功后，进行正常浇注。灌筑过程严格依照规范进行，随时进行混凝土质量、导管埋置深度等各项检测以保证整个灌筑过程的顺利。
浇注开始时，要连续有节奏地进行，当导管内混凝土不满时，徐徐地浇注，防止在导管内造成高压气囊，压漏导管。导管底端要始终埋入混凝土面以下2～6m，严禁把导管提出混凝土面。
混凝土浇筑过程中注意观察钢筋笼是否上浮，否则采取加固措施。
在浇注将近结束时，导管内混凝土柱高度相对减少，导管内混凝土压力降低，而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现混凝土顶升困难，可在孔内加水稀释泥浆，减少泥浆比重，使浇注工作顺利进行。
灌筑结束后，用测绳准确测出桩顶的混凝土面标高，并按规范要求考虑超灌余量。
研究设计和地质资料，踏勘，钻机选型号
制定详细的施工方案以及质量和安全保证措施
埋设护筒
钻机就位、钻孔
安装导管
灌筑桩身水下混凝土
拔除护筒

测量放样
清孔
桩身钢筋笼安放
场地清理，按环保要求进行地表恢复处理
制备泥浆、建循环系统
制作钢筋笼并移至孔位处
量测混凝土面高度及埋管深
导管试拼装，做密封试验
混凝土试件制作

钻孔桩施工工艺框图
2、承台基坑开挖
筑岛面标高38.7m，承台底标高32m，基坑开挖深度为6.7m，受筑岛宽度限制，无法进行放坡开挖，采用钢板桩围堰进行基坑开挖。采用拉森Ⅳ号钢板桩（YSP111型）。钢板桩围堰设计尺寸为10.4×14.4m。由于地质条件限制，钢板桩围堰无入土深度，靠围囹支撑承受压力。
2.1钢板桩围堰
钻孔桩完成后，采用钢板桩防护进行承台施工，围堰尺寸10.4×14.4m，采用4#拉森钢板桩（YSP111型），承台尺寸为长×宽×高=1250×830×250cm。
①施工准备
A.钢板桩运到工地后均进行详细检查、丈量、分类、编号及登记。
B.锁口检查：用一块长1.5m～2.0m符合类型、规格的钢板桩作标准，将所有同类型的钢板桩做锁口检查。检查是用绞车或卷扬机拉动标准钢板桩平车，从桩头至桩尾进行。
C.板桩长度不够时，可用同类型的钢板桩等强度焊接接长，焊接时先对焊接或将接口补焊合缝，再焊加固板，相邻板桩接长缝应注意错开。
D.钢板桩采用组桩插打，每隔4～5m加一道夹板，夹板在板桩起吊前夹好，插打时逐付拆除，周转使用。组桩的锁口内均涂以黄油混合物油膏，以减少插打时的摩阻力并加强防渗性能。
E.拼制角桩时，将一块钢板桩纵向割开后，中间用角钢或钢板弯制焊接、铆接或螺栓连接成角桩。
②导框制作及安装
钢板桩围堰需用方木或型钢作为内导梁、导框制成围笼。内外导梁间距比钢板桩有效厚度大8cm～10cm，以利钢板桩的插打。矩形围笼导梁按设计尺寸直接下料，导梁接头均安排在横撑支点处，接头用夹板螺栓连接。
安装导框前，先进行测量定位。导框安装时先打定位桩或作临时施工平台。导框在工厂或现场分段制作，在平台上组装，固定在定位桩上，待插打入少量钢板桩后，逐渐将导框固定到钢板桩上。
③插打与合拢
因施工场地位于筑岛顶面，直接用打桩机打桩。
A.采用60锤插打钢板桩。经过整修或焊接后的钢板桩，要用同类型的钢板桩进行锁口试验、检查。
B.在施打钢板桩围堰前，在围堰上下游一定距离及两岸陆地设置经纬仪观测点，用以控制围堰长、短边方向的钢板桩的施打定位。
C.钢板桩采用逐块(组)插打到底或全围堰先插合拢后，再逐块(组)打入，矩形围堰先插上游边，在下游合拢。
D.插打钢板桩时从第一块(组)就要保持平整，几块插好打稳后即与导框固定，然后继续插打，为了使打桩正常进行，设一台吊机来担负吊桩工作。钢板桩起吊后须以人力扶持插入前一块的锁口内，动作要缓慢，防止损坏锁口，插入以后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入，或用锤重下压，比较困难时，也可以用滑车组强迫插桩，待插入一定深度并站立稳定后，方可加以锤击。
E.钢板桩打桩前进方向的锁口下端用木栓塞住，防止泥砂进入锁口内，影响以后插打。凡带有接头的钢板桩应与无接头的桩错开使用，不得已时其接头水平位置至少应上下错开2m以上。
F.保证钢板桩插打正直顺利合拢的措施是随时纠正歪斜，歪斜过甚不能用拉挤办法整直者要拔起重打，纠正无效时,应特制楔形桩合拢。
G.钢板桩组桩插打时，组桩的嵌缝用油灰及旧棉絮以钝凿嵌塞。组桩的外侧锁口均应在插打前涂以黄油或混合油膏(黄油∶沥青∶干锯末∶干粘土=2∶2∶2∶1)，以减少插打时的摩阻力，并加强防渗能力。
④围檩的及角撑的设置：
围檩采用HM450mmx300mm型钢，内撑采用600mm x10mm钢管，上下两层，围檩固定于钢板桩内壁，钢管桩八字撑两端均用三角加劲板加固。围檩施工的技术要求如下：
１）围檩与钢板桩之间搭靠实心密实，当与钢板桩之间有少量空档时用钢板焊接。
２）围檩距桩顶的距离为100cm。
３）围檩的制作要封闭，转角处采用焊接牢固。
４）角撑与围檩之间同样要焊接牢固，接触密实。
按先支撑，后开挖的原则进行。具体支撑顺序如下：开挖至第一层支撑处→加第一层围檩及内撑→开挖至第二层支撑处→加第二层围檩及内撑→开挖至基坑底。
围檩型钢安装，首先在安装位置下方焊接承受围檩自重的临时短型钢，然后吊人围檩型钢就位。由于部分钢板桩侧面与围檩型钢之间存在空隙，将每片有空隙处的钢板桩用短型钢支撑在围檩型钢上并焊接固定，尤其注意钢板桩围堰四角与围檩型钢的固定。
⑤钢板桩的拔除及整理
A.钢板桩拔出前，应先将围堰内的支撑及其他设施从上到下陆续拆除，并陆续填土使内外压力平衡，使板桩挤压消失，拔桩设备可用吊机、打拔桩机等，拔桩可用长卡环扣在拔桩孔上作为吊点。
B.拔出的钢板桩应清刷干净、修补整理、涂刷防锈油。在运输堆放时，不使碰撞，防止弯曲变形，堆放场地应坚实平整，堆放时应按板桩类型、长度分别编号、登记、堆放整齐。

定位桩
钢板桩
木导桩
木楔
特制角桩
流
向
合拢点
起点
矩形钢板桩围堰结构平面图
矩形板桩围堰插打次序图

⑥围堰内排水
主要采用钢板桩自身进行挡水，锁口涂以混合油膏(黄油∶沥青∶干锯末∶干粘土=2∶2∶2∶1)，当开挖至基底时，在基坑四周开挖集水井，采用4台大功率抽水机（QJ350型）进行抽水。

钢板桩围堰施工工艺流程图
定位桩、导框、
钢板桩等制备
施 工 准 备
测 量 定 位
搭设水中工作平台
打 入 定 位 桩
安 装 导 框
打 入 钢 板 桩
围堰内抽水堵漏
基础、墩身施工
围堰内灌水、拆除施工平台
钢板桩拔除、整理
结 束

到达花岗岩后，采用爆破方式进行开挖，挖机配合出碴；采用抗水岩石硝铵炸药，注意爆破作业不得破坏基底的完整性，基底以上30cm采用人工风镐整修至设计标高；
3、承台施工
承台开挖及封底处理：承台开挖采用机械开挖，人工配合基坑整修工作。基底清理完毕立即进行5cm厚水泥砂浆垫层施工，基底四周挖汇水沟，设集水坑用大功率水泵集中抽水。垫层施工完毕后，在垫层上放线，定好立模边线。
钢筋绑扎：钢筋的要求同扩大基础中钢筋要求，钢筋在钢筋加工厂加工成半成品，再运至现场绑扎，钢筋的接头采用冷挤压或焊接接头。桩顶锚固筋与承台或墩台基础锚固筋按规范和设计要求连接牢固，形成一体。
砼浇筑：承台侧模板采用专制面积为2m2以上的大块钢模板，采用吊机配合安装。混凝土采用集中拌和，罐车运输，泵送或溜槽入仓。混凝土浇筑采用斜面推进的方法完成混凝土的浇筑，分层厚度为30cm。分层间隔浇筑时间不超过试验所确定的混凝土初凝时间，以防出现施工裂缝。混凝土振捣采用φ50mm和φ70mm插入式振捣棒，对于大面积分层浇筑混凝土，振捣棒振捣深度为插入下层5cm，并保证下层在初凝前再进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度。混凝土采用低水化热水泥配置，并采取措施严格控制混凝土的入模温度，拆模后覆盖养生。
承台的允许偏差和检验方法
序号
项 目
允许偏差（mm）
检验方法
1
尺寸
±30
尺量长、宽、高各2点
2
顶面高程
±20
测量
3
轴线偏位
15
测量纵横各2点
4
前后、左右边缘距设计中心线尺寸
±50
尺量

施 工 准 备

基 坑 开 挖
基 底 处 理
基 坑 检 测
绑 扎 钢 筋
立 模
浇 筑 混凝土
养 生
清 理 桩 头
制作试块
钢 筋 加 工
基坑回填
桩 基 检 测

承台施工工艺框图

4、墩身施工
水中墩高30m，按10m一次浇筑混凝土，最高不超过12m。
模板拼装：桥台模板采用6mm厚钢板加工成整体拼装式钢模，桥墩身施工采用定型钢模。模板框架采用14#槽钢加固，加劲肋采用50mm等边角钢加固，严格控制加工质量，作到表面平整，尺寸偏差符合规范与设计要求，具有足够的强度、刚度、稳定性，拆装方便，接缝采用契口缝确保严密不漏浆。
模板拼装前，涂刷优质长效脱模剂。模板安装好后，检查轴线、高程符合要求后进行加固，保证模板在浇筑混凝土过程中受力后不变形、无移位。模板安装好后，自模板顶部与中部，往四周呈八字方向用四根钢丝绳及花篮螺栓与地垄拉结，将模板固定牢固。模板内干净无杂物，拼装平整严密，支架结构立面、平面均安装牢固，支架立柱在两个互相垂直的方向加以固定，支架支承部分安置稳固地基上。
钢筋绑扎：钢筋在现场集中加工，人工绑扎成形。钢筋骨架外侧绑扎同级混凝土垫块，混凝土垫块要购买铁道部相关部门认可的成品，满足钢筋保护层要求；钢筋接头所在截面按规范要求错开布置。经自检及监理工程师检验合格后，进行下道工序施工。
混凝土浇筑：浇筑前，对支架、模板、钢筋、保护层厚度及预埋件进行检查。混凝土集中拌制，拌和运输车运至现场，泵送入模。混凝土水平分层浇筑，分层厚度不超过30cm，落差较大时采用串筒下料，串筒出口距混凝土表面1.5m左右，插入式振动器振捣密实，振动器移动间距不超过其作用半径的1.5倍，与模板保持5～10cm的间距，插入下层5cm左右，防止碰撞模板、钢筋及预埋件。
墩台周围、顶部分别采用塑料薄模及草袋遮盖、覆盖，并洒水养护，当气温低于5℃时，不进行洒水。
七、质量、安全保证措施
1、建立建全岗位责任制，人人明确工作职责范围；叆河1＃桥水中墩施工由Ⅲ标三工区架子四队负责实施，人员分工如下：
项目部管理人员：
生产副经理：李帅 负责资源的调配及统筹安排
工区总工：王强 负责方案的制定及危险源的辩识
队长：田峰 现场生产负责人
技术负责人：郭清文 负责方案实施
技术员：张佳 楚占明 李艳傅 周军 负责过程控制
2、参加操作的工人必须进行专门培训，考核合格后方可上岗。
3、轴线及高程必须经工地技术负责人验收，测控位置经常复核，技术措施到位；
4、各工序均须进行自检及互检，上道工序不合格不得进入下道工序施工。
5、各种材料、成品、半成品加工均有出厂合格证明，确保进场质量；
6、各种施工记录、质量检查记录完整，与施工同步，有专人填写、收集、整理，采用法定计量单位；
7、建立必要的奖罚制度，对质量做出贡献的员工给以适当的物质奖励；对质量事故的责任者，视损失大小，情节轻重给予经济惩罚。
八、施工过程应急预案
1、影响水中墩施工的最不利因素为叆河水位；目前叆河水位处于一年中最低，项目部已安排水中墩各安排2台钻机进行施工，水中墩模板均已到位；
经过现场核查，在上游共有3道大坝，第一道为中兴水库，第二道为长虹电站，第三道为龙凤电站，我工区已与凤城水务局联系，当降水频繁水库放水时通知我方提前进行准备。联系方式为：
叆河施工应急通讯录
序号
姓名
职务
联系方式
1
吴俊
凤城水务局
13941502569
2
仲伟兴
凤城水务局
13941582594
3
李帅
生产副经理
18704152017
4
周国桥
外协负责人（书记）
18601219092
5
刘成文
项目部调度
13700183002
6
田峰
施工队长
18241579985
2、应急机械准备：
现场配备PC200型挖机2台，30T汽吊2台，25T汽吊2台；自卸汽车2台。
3、进入雨季后，预计洪峰到达前，组织全体工人将现场施工机械及模板移至河边高地，挖机迅速将14#墩与15#墩中间挖开宽10m泄水槽进行泄水，以确保既有岛屿安全。

叆河一号桥筑岛平面图

拉森Ⅳ型钢板桩围堰计算书
基底为岩石，无须进行坑底流砂验算，无须进行坑底隆起验算，钢板桩无入土深度，直接按挡土板进行受力验算：
1、钢板桩计算：
按主动土压力进行桩底5.5m深处水平土压力p：
P=r×h×tag2(45-φ/2)=18×5.5×tag2(45-30/2)=33Kpa

计算简图
按单片钢板桩进行受力检算：

弯距图

剪力图
Ysp111型钢板桩性能参数为：B=400mm，t=13mm，h=125mm，Ix=1920cm4，w=196cm3,A=76.42cm2。
单片钢板桩所受最大弯距为6.9KN.M，最大剪力为13.1KN;
δ=Mmax/w=6.9/196=35MPa＜[f]=205MPa
T=Qmax/A=13.1/76.42= 1.7 MPa ＜[τ]=100MPa 强度满足要求；
2、围囹计算：
围囹采用HM400型钢，Ix=72100000mm4,Wx=369744mm3,A=13670mm2。
受集中荷 载P=25.9kn，简化为均布荷载为69KN/m，所受内力如下：

变距图

剪力图
单片钢板桩所受最大弯距为77.6/2=38.8KN.M，最大剪力为129/2=64.5KN;
δ=Mmax/w=38.8×1000/369744=105MPa＜[f]=205MPa
T=Qmax/A=64.5/13670= 4.7 MPa ＜[τ]=100MPa 强度满足要求；
3、钢管桩计算：
钢管桩所受轴力为258KN，钢管桩长L=9.5m，采用φ600mm钢管桩，t=10mm，i0=209mm，λ=l0/i0=45.5 ψ=0.868
δ=F/(ψ×A)=258/(0.868×18.5)=16 MPa＜[f]=205MPa 钢管桩稳定性达到要求，合格。