高速公路立交水上作业施工组织设计.doc

一、概况
本标段华东路立交主线和A、B匝道跨越浦东运河，跨度20.84m。浦东运河为七级航道，是通向浦东北部高桥镇和高东镇的重要水路，为确保水上施工及航道安全，特单独编制本施组以指导施工，本施组包括水上围堰和钻孔灌注桩施工两部分，承台、立柱和盖梁施工按照已编制的华东路立交承台、立柱和盖梁施工组织设计执行，上部结构吊装和桥面系施工施组并入华东路立交一并编制。
主线和匝道分别有4只承台位于浦东运河中主线每只承台8根Φ800mm钻孔灌注桩，尺寸12.11×3.6×1.6m，呈哑铃形布置。匝道每只承台4根Φ800mm钻孔灌注桩，尺寸3.6×3.6×1.6m，呈矩形布置。承台高度均为1.6m，顶标高1.8~2.1m不等。承台结构轴线与现有河道中心线平行，离河岸约3.6m，详见附图一《浦东运河平面布置图》。

二、地质、水文情况
工程范围属滨海平原地貌类型，浦东运河常水位2.78m，最高水位3.2m，最低水位2.5m，其它水文资料暂缺。河床断面测量显示：承台施工位置的淤泥面标高在＋1.4～＋2.2m之间，主线6＃、7＃墩4只承台和A、B匝道4只承台，全部或部分位于河床泥面线以下。

三、水上作业施工方案
综合考虑桩基形式、承台位置、埋设深度以及河床淤泥深度等因素，确定采取双排钢板桩围堰、清淤换填形成干施工环境后进行钻孔灌注桩和下部结构施工，待下部结构完成后拆除围堰、清淤后恢复河道。主线单侧承台同相邻匝道承台作为一个围堰单体，分为四个区域围堰。

四、占用航道情况
为最大限度的降低施工对浦东运河航道的不利影响，采取单侧施工的方法：先实施西侧围堰，待西侧下部结构完成施工，拆除围堰后，开始东侧施工。相应占用航道分为两个阶段：
第一阶段：见附图二《第一阶段围堰示意图》，西侧围堰区域长29.25m，宽9.1m，共两处，开放航道宽度17.9m，历时4个月。
第二阶段：见附图三《第二阶段围堰示意图》，东侧围堰长29.25m，宽9.1m，共两处，西侧已完成施工的承台净宽6.062m，开放航道宽度11.838m，历时4个月。

五、双排钢板桩围堰
5.1双排钢板桩围堰的平面布置
5.1.1为缩短施工围堰占用河道的时间，主线单侧承台与相邻匝道承台组成一个围堰单体，单侧两个围堰同时施工。
5.1.2平行与河流中心线的围堰段（简称主围堰），距主线承台外边线1.2m；垂直与河流中心线的围堰段（简称端围堰），距主线承台边线1.0m，且伸入河岸线1.0m；主围堰与两侧端围堰，将1只主线承台和1只匝道承台围合其中。
5.1.3主围堰长29.25m，两侧端围堰长10.618m，合计50.486m。占用河道宽9.1m。
5.2双排钢板桩围堰的结构
5.2.1双排钢板桩围堰宽2.5m，围堰内两侧为袋装粘土，每侧宽约0.6m，中间为粘土芯墙宽约1.3m。
5.2.1钢板桩选用热轧轻型［30＃槽钢，咬口排列，桩长6.0m（＋3.50～－2.50m）。
5.2.2外侧钢板桩淤泥面以上3.1m，入土深度2.9m；而内侧钢板桩淤泥面以上3.20m，入土深度2.80m。详见附图四《围堰剖面示意图》。
5.2.3入土深度与沟槽深度的比值：外侧钢板桩为1.17；内侧钢板桩为0.88；平均1.03，大于0.5的要求。
5.2.4为保证围堰的整体性，钢板桩两外侧用热轧轻型［30＃槽钢作导梁，并用Φ22mm的对拉螺栓将其销紧，对拉螺栓间距2.0m。同时在围堰交接处的顶部选用热轧轻型［30＃槽钢将其焊接成整体，以增强角隅处的整体性。
5.3双排钢板桩围堰施工及围堰内的施工流程
⑴ 用15t吊车吊震动锤施打钢板桩（2～4根为一组）→⑵ 安装导梁、对拉螺栓及角隅处的加固→⑶ 清除钢板桩围堰内底部淤泥→⑷ 分层填筑袋装粘土和粘土芯墙→⑸ 拧紧对拉螺栓→⑹ 抽干围堰内水，同时做好围堰内的排水施工→⑺ 围堰范围填土至＋3.5m→⑻ 施工钻孔灌注桩（12根）→⑼ 承台基坑开挖至＋0.3米（或＋0.4米）→⑽ 钢筋混凝土承台、立柱和盖梁施工→⑾拆除围堰内填筑物→⒀ 拆除对拉螺栓及角隅处的加固→⒁ 拔除钢板桩→⒂ 恢复原岸坡。
5.4双排钢板桩围堰施工要点：
5.4.1钢板桩必须密咬式排列，即1.1米5根钢板桩，咬口要紧密，板桩要挺直，若不密缝要用木板或草包填塞。
5.4.2打桩前，要将钢板桩调直，同时可将2～4根钢板桩点焊成一组，以减少缝隙。钢板桩的根数，视震动锤的振动力大小而定。
5.4.3围堰内淤泥由潜水员用高压水枪，将淤泥冲起，再由泥浆泵将泥浆抽出，以达到清除淤泥目的。
5.4.4围堰内填筑物施工前，要将导梁和对拉螺栓安装好，并通过对拉螺栓将两排钢板桩之间的尺寸调整至2.0m。再进行角隅处的加固。其后方能进行围堰内填筑物的施工。
5.4.5围堰内填筑物的施工，尽可能在低潮时进行。分层填筑袋装粘土和粘土芯墙要，两侧袋装粘土堆砌3～4层后，即需填筑其间的粘土芯墙；填筑面露出水面后，粘土芯墙要夯实。
5.4.6端围堰伸入河岸线长度不得少于1.0m，但近岸部分钢板桩的长度可减短至4.0m。
5.5施工围堰的安全性的考虑
5.5.1受力状态的分析
⑴ 围堰施工后，且围堰内的水抽干时：围堰外侧钢板桩受围堰内侧向土压力（约3.1m）－围堰外侧向水压力（3.1m），围堰内侧钢板桩受围堰内侧向土压力（2.6m），大于外侧钢板桩的受力。
⑵ 施工灌注桩时：围堰内填土至＋3.5m，比⑴状态安全，不于考虑。
⑶ 承台基坑开挖后：围堰外侧钢板桩受围堰内侧向土压力（3.1m）－围堰外侧向水压力（3.1m）；而围堰内侧钢板桩受围堰内侧向土压力（3.2m）大于外侧钢板桩的受力，是最大的受力状态。
5.5.2最大的受力状态的强度验算
⑴ 热轧轻型［30＃槽钢的截面特征值
高30cm；宽10cm；截面面积40.47cm2；重量31.77kg/m；
截面抵抗矩Wy＝129.8cm3；截面惯性矩Iy＝326.6cm4。
⑵ 计算图式的简化：本应按照“悬臂式板桩的计算”规定，计算埋入深度、最大弯矩，选择板桩截面，由于缺少土壤特征值资料，故简化成悬臂梁进行计算。图式如下：
qmax＝57.6KN/m

3200

⑶ 最大土压力：
qmax＝γH·B＝18KN/m3·3.2m·1.0m＝57.6 KN/m
⑷ 最大弯矩：
Mmax＝q·l2/6＝57.6·3.22/6＝98.304 KN·m
⑸ 最大应力：
σmax＝Mmax/Wy＝98.304×106/129.8×103×5/1.1
＝166.7N/mm2＜〔σ〕＝205N/mm2
故安全。

六、钻孔灌注桩施工
6.1概况
6.1.1主线每只承台8根Φ800mm钻孔灌注桩，桩长45~51m不等，匝道每只承台4根Φ800mm钻孔灌注桩，桩长45~51m不等，共计48根。
6.1.2设计混凝土标号为水下C25。
6.1.3将围堰范围清淤后分层回填素土至围堰顶(+3.5m标高)，回填必须用粘土，土中不得夹杂砖块等建筑垃圾，以免影响成孔质量。
6.2测量放样
6.2.1首先根据设计提供的墩位中心桩坐标及方位角定出中心控制桩及法向控制桩，然后以此放出钻孔灌注桩桩位中心及其攀线桩。
6.2.2桩位中心控制桩及法向控制桩必须经过监理复核后才能使用
6.2.3桥墩横轴线与桥梁中心线均为斜交，测放桩位小样时必须搞清斜交方向，完成桩位放样后必须通过相邻桩（跨）的间距进行复核，确保桩位准确无误。
6.3钻机选型
6.3.1钻孔灌注桩施工采用上海探机厂生产的GPS-15反循环钻机，其技术参数如下：
钻孔直径：800~1500mm 转盘转速：13、23、42rpm
钻盘扭矩：17.7kNm 驱动动力功率：30kw
钻机质量：15000kg
6.3.2钻头采用三翼或四翼式钻头，钻头直径为φ800mm。
6.3.2及时进行钻机设备报验，钻机、钻头、导管等设备经监理验收合格后方可开钻。
6.4护筒埋设
6.4.1护筒采用钢护筒，壁厚为3mm~5mm，护筒的内径比钻孔桩设计直径大10cm左右。
6.4.2护筒的制作必须有一定的强度和刚度，接缝和接头焊接密实、不漏水。
6.4.3护筒按照预先布置好的设计桩位中心进行埋设，并应严格保持护筒的垂直。
6.4.4护筒埋设深度2m左右。如护筒底的土质较差、护筒底容易渗水坍塌时，必须挖深换土，在筒底换50cm厚的粘土，分层夯实后再安放护筒。护筒就位后，在护筒四周分层回填粘土并夯打密实。夯填时应对称匀称，防止护筒移位。
6.4.5护筒顶必须高出回填土表面0.3m（+3.8m标高），避免雨水及地面积水流入护筒内。
6.4.6钢护筒中心与桩孔中心偏差控制在5cm以内，埋设倾斜度偏差控制在1%以内。
6.5钻机就位
6.5.1钻机安装就位必须保证底座平稳，必须控制好机头钻杆的垂直度与机架平台的水平度，保证钻机顶部、钻盘中心与护筒中心必须在一条垂直线上，偏差控制在2cm以内。
6.5.2钻进前应仔细做好钻杆、钻头长度的测量工作，在钻杆上标志编号并记录各节长度。钻进中钻杆下放前应复核长度，以保证钻孔深度的准确性。
6.5.3钻机就位后，必须及时复测钻机平台或护筒的顶标高，作为今后量测孔深与沉渣厚度的依据。
6.6泥浆循环与硬地坪布置
6.6.1泥浆循环采用泥浆池、循环槽、沉淀池组成。
6.6.2施工期间，根据沪建建管[95]第114号文件的有关要及时做好硬地坪，避免泥浆外泄污染河道。
6.6.3泥浆外运必须采用专用槽车进行。
6.7钻进
6.7.1考虑到本地区土层上部大部分为淤泥质粘土和粉土，因此采用人工造浆，采用性能合格（塑性指数较大、含砂率较小）的粘土和膨润土搅拌后使用。对下部粘土部分土层采用自然造浆方法。
6.7.2钻进过程中每2小时检测一次泥浆指标，注意及时调整泥浆指标，使其符合规范要求，同时应注意土层变化，随时与地质图进行对照，合理调整钻进速度与钻压等钻进参数。钻进记录必须如实、准确、及时、整齐。
6.7.3钻进时，注入孔口的泥浆密度≤1.10、粘度：16″~18″，排出孔口的泥浆密度≤1.15、粘度：18″~22″。注意保持足够的水头高度、合理控制泥浆指标，避免坍孔。
6.7.4相邻桩的施工间隔时间不得小于36个小时，以混凝土浇注完成时间为准。
6.8终孔
钻进达到设计标高后，应即进行终孔检查（孔深、孔径、垂直度），符合设计要求后进行第一次清孔，在混凝土导管安装完毕后，再进行第二次清孔，孔底沉渣厚度不得大于10cm。经监理检查合格后方能浇筑混凝土。
6.9钢筋笼的制作
6.9.1钢筋进场后必须在指定地点分类堆放整齐，必须具备质保单，并及时完成有关材料与焊接试验。项目部必须及时完成材料报验工作。
6.9.2钢筋笼制作时，按设计位置布置加强箍筋，加强箍筋必须与主筋进行点焊，在加强箍筋和全部主筋焊接后，绑扎螺旋筋，并用部分点焊加强。
6.9.3钢筋骨架长度受起吊高度及运输条件限制时，采取分段制作。主筋应采用搭接焊焊接，在同一截面内钢筋接头不得多于主筋总数的50%，焊接长度与接头间距必须符合要求。
6.9.4在钢筋骨架的顶端焊接四个挂钩，以便将钢筋骨架临时吊装在钻机大梁或护筒口上，挂钩高度应使骨架在孔内的标高符合设计要求。
6.9.5按照图纸要求，每2m截面内设置4根⑧元宝形撑筋，以确保钢筋笼有足够的保护层。
6.10钢筋笼安装
6.10.1钢筋骨架必须对准护筒中心缓慢下放至设计标高，对分段制作的钢筋骨架，当前一段放入孔内后，即用钢管临时搁支在钻机大梁或护筒上，再起吊另一段，对准位置，焊接完成验收合格后，逐段放入孔内至设计标高，最后将最上面一段利用挂钩挂在护筒上，并与护筒内壁焊接固定，避免在混凝土浇注过程中钢筋笼整体上浮。
6.10.2钢筋骨架的顶面和底面标高必须符合设计要求。在钢筋笼体下放过程及时汇总长度，控制好底部标高。
6.10.3下放钢筋骨架时必须防止碰撞孔壁，下插过程中，要观察孔内水位变化。如下插困难，必须查明原因，不得强行插下。
6.10.4为避免钢筋笼笼体在下放过程中插入孔壁造成塌方，钢筋笼底部主筋可稍向内弯曲。
6.10.5 根据指挥部《质量检测工作会议纪要》（2005-01）的要求，由设计指定30%的钻孔桩进行声测，钢筋笼安装过程中，必须同步放置3根Ф50mm钢管作为声测管。
6.10.6声测管底标高同钢筋笼底标高，顶标高与地表标高平。
6.10.7声测管接头必须采用套管接头，钢套管长度8~10cm，内径宜比声测管外径大2~3mm，焊缝必须严密，严禁漏水。
6.10.8声测管底部用5mm薄钢板焊接密封，下放钢筋笼完成后灌水，顶部用木樽封堵密实。
6.10.9声测管呈等边三角形放置，必须与钢筋笼焊接固定成整体，防止混凝土浇注时移位。
6.11安装导管
6.11.1导管为灌注水下混凝土的重要工具，直径宜为20-40cm，并不得小于20cm。
6.11.2每节导管的连接必须牢固可靠，确保不漏水，不漏气。
6.11.3导管在使用前必须对规格、质量和连接构造作认真的检查验收，符合要求后，应在导管外壁用明显标记逐节编号，并标明尺度，有关数据必须记录备案。
6.11.4吊放导管时，导管位置必须居中，轴线顺直，稳定沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁。
6.12水下混凝土浇筑
6.12.1设计标号为水下C25，根据规范要求实际使用C30混凝土，坍落度18~22cm，含砂率0.4~0.5，水灰比0.5~0.6，初凝时间不得早于2.5h。
6.12.2二清后至水下混凝土开始浇灌的时间间隔不得大于30分钟，超过30分钟，必须再次检测沉渣厚度，如厚度大于10 cm，必须再次清孔至符合设计要求。
6.12.3开始灌注前，最下节导管底口与孔底的距离，以能排放出隔水栓和混凝土为度，一般为30-50cm。
6.12.4经计算，混凝土初灌量为1.95m3（桩孔底至导管底间距按0.4m、导管初次埋置深度按2m、导管直径按0.3m、水头高度按51m、泥浆比重按11kN/m3、混凝土比重按24kN/m3）。必须确保混凝土初灌量的准确性，混凝土储料斗的体积必须满足初灌量的要求。
6.12.5水下混凝土灌注必须连续进行，严禁中途停顿，必须密切注意管内混凝土下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内混凝土面高度，计算导管埋入深度（一般埋管深度为2~6m，在任何情况下不得小于1m或大于10m）。
6.12.6随着孔内混凝土的上升，导管应及时逐节拆除，拆下的管节应立即冲洗干净，堆放整齐。
6.12.7当混凝土面升至钢筋骨架下端时，应保持埋管较深，并适当放慢灌注速度，以防止钢筋骨架被托顶上升。当孔内混凝土面进入钢筋骨架1~2m后，应适当提升导管。
6.12.8混凝土实际灌注高度应比设计桩顶高出1.0m，以确保设计桩顶部位的水下混凝土强度符合设计要求。如果地表标高与桩顶标高高差小于1.0m时，必须待混凝土实体漫出护筒口后方可停止混凝土灌注。
6.12.9在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减少，压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现混凝土面上升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土，使灌注工作顺利进行。
6.12.10商品混凝土级配通知单必须随车跟来，及时按规定完成混凝土试块。必须事先联系好混凝土供应商，保证混凝土浇注的连续性。
6.12.11混凝土施工过程中必须按要求及时进行坍落度测定。
6.12.12有关混凝土的灌注情况、灌注时间、混凝土面的高度、埋管深度、导管拆卸以及异常情况等，必须指定专人如实记录并整理。
6.12.13混凝土充盈系数不得小于1.05，也不宜大于1.3。
6.12.14每根桩必须制作不少于3组试块。
6.13试成孔
6.13.1本工程钻孔灌注桩施工前必须进行试成孔，试成孔数量每座桥为2根。
6.13.2试成孔的目的是为了核对地质资料，检验所选用的设备、机具、施工工艺以及技术要求是否能满足设计要求。
6.13.2试成孔施工过程中必须认真记录钻孔进尺读数，认真核对地质资料，钻孔完成后，必须照常进行清孔，清孔完成后及时测定孔底标高，然后待2小时后再次测定孔底标高，确定沉渣厚度。
6.13.3试成孔必须采用井径仪等检测设备进行孔径、孔深、沉渣厚度等项目的检测，因此，在试成孔施工过程中必须及时通知有关检测单位及时进行相关的检测工作。
6.13.4如检测数据反映无法满足设计要求，必须及时总结，找出问题根源，必要时重新制订施工工艺，再次进行试成孔直至有关检测数据复核设计要求。
6.14钻孔灌注桩检测抽检频率
6.14.1成孔检测
抽样10%进行成孔检测
6.14.2超声波检测
按30%进行超声波检测，且每一墩台不少于1根。
6.14.3高应变动测
抽样5%进行高应变检测，且不少于5根。
6.14.4低应变检测
除去做超声波和高应变的所有桩。
6.15钻孔灌注桩施工工艺流程

桩基施工方案报工程师审批
设备报验

钻机钻头进场

桩 位 放 样

埋 置 护 筒 泥浆调制
N
钻 孔 定 位 报监理审批
N
联系商品砼 自检及监理检验
Y
钻孔、记录进尺
N
终孔检查、测孔深、清孔 备钢筋

测泥浆指标、倾斜度、 N
沉淀层厚度、孔径 取样试验 退货

钢筋笼制作
N
自检成型尺寸
N
监理检验
下钢筋笼、导管、二次清孔 Y
N
撤出钢筋笼和导管 再检查沉淀厚度、测泥浆指标

灌注水下砼 试块制作

测量、记录砼面标高、砼数量、测砼坍落度

砼浇筑完毕、测砼顶面标高
N
钻孔桩质量自检并报监理审批 经监理同意采取补救措施

进入下一道工序

七、安全、文明施工措施
7.1围堰
7.1.1河道上施工的安全管理工作必须符合现行《内河交通安全管理条例》的规定，开工前报告当地港航监督部门。
7.1.2水上作业所用船只应经过船检部门检查合格后方可使用，施工期间按规定设置航行标志及救护、消防等设施。
7.1.3及时了解和掌握气象和河道水文情况，汛期必须编制紧急预案，并安排人员进行24小时值班，贮备好相关的抢险物资。
7.1.4围堰两端距外侧围堰不小于2m位置设置桐木保护桩5~8根，间距不大于1m，呈“L”形布置，并按要求悬挂警示标志。
7.1.5施工期间，加强对围堰的检查和维护工作，施工遇雨、雾天，视线不清时停止水上作业。
7.1.6不得在围堰平台上堆放与水上作业无关的设备和材料等物品，物品堆放不得超过外侧围堰范围。
7.1.7未经同意，挖机、吊机等重载设备一律不得上围堰平台施工。
7.1.8施工作业必须满足港航监督部门提出的其他要求。
7.2钻孔灌注桩
7.2.1钻机经安装、调试后必须及时报验，由项目部进行安全验收，合格后方可投入使用。
7.2.2施工期间，钻孔设备要定期检查，经常注意设备运转情况，并定期进行保养，发现问题及时处理，确保机电设备安全运转。
7.2.3机械设备刹车必须灵敏可靠，运转部位必须有安全防护罩、标志等安全装置，电器部分要有接零保护和防雨装置。
7.2.4施工中所有设备用电一律由配电箱接出，不得随意乱接，停止工作时关闭总电源。
7.2.6钻机操作工及其它主要技术工种要集中思想，谨慎作业，并认真遵守安全钻机规程，确保各技术岗位不出现各类事故。
7.1.5钻进中或在钻孔上方作业，必须封盖好孔口，防止物件落入孔中。
7.1.6雨天严禁进行焊接作业。
7.1.7施工必须采用钻孔灌注桩硬地施工法，以杜绝钻孔灌注桩施工过程中泥浆外泄对周围环境的污染，改善施工现场的作业条件，防止泥浆对河道、绿地等造成污染。
7.1.8特殊工作施工作业人员必须进行报验并持证上岗。
7.1.9有关供水供电、钢筋作业棚的设置要求必须符合文明施工的有关规定。

八、施工进度计划
单侧安排两台GPS-15钻机进行桩基施工，具体进度如下：
西侧围堰、清淤、回填 4.16~5.5
西侧钻孔 5.5~5.20
西侧承台、立柱、盖梁 5.20~7.10
拆除围堰、清淤 7.10~8.1
东侧围堰、清淤、回填 8.1~8.20
西侧钻孔 8.20~9.5
西侧承台、立柱、盖梁 9.5~10.25
拆除围堰、清淤 10.25~11.15

九、其它
承台、立柱和盖梁施工严格按照已批准的华东路立交施工组织设计执行。

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