独立特大桥施工组织设计范本编制(文本).doc

独立特大桥施工组织设计范本编制
前言
目录
1 工程概况（以润扬桥为例说明）
1.1 工程设计特点
1.1.1 总体设计
润扬长江公路大桥主体工程由北接线、北引桥、北汊桥、世业洲引桥、南汊桥、南引桥、南接线等部分组成，北起扬州南绕城公路，南接312国道并延伸至沪宁高速公路，全长35.66km。南汊悬索桥主桥为跨径1490m的单孔双铰钢箱梁悬索桥，通航净空为50m，为目前“中国第一，世界第三”特大跨径桥梁。

图1-1 润扬桥总体布置图
1.1.2 主要技术标准
南汊悬索桥的主要技术指标为：
桥面宽：32.5m，双向六车道；
设计车速：100km/h
车辆荷载：汽—超20级，挂—120级。
设计风速：29.1m/s
地震基本烈度：Ⅶ度
1.1.3 方案编制依据
1) 润扬长江公路大桥南汊悬索桥施工图
2) 交通部颁《公路桥涵设计通用规范》（JTJ023—89）
3) 交通部颁《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTJ023—85）
4) 交通部颁《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025—86）
5) 交通部颁《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041—2000）
其它相关目录标准、行业标准、技术条件及验收方法等。

1.2 自然条件
1.2.1 地形地貌
润扬长江公路大桥南端位于镇江龙口附近，北端位于扬州市邗江县境内长江南侧为宁镇山脉隆起区，属剥蚀低山丘陵地貌，长江以北地区为长江三角洲冲积平原。在地形地貌上属于长江南岸冲积平原的低漫滩区。地面标高2.3～3.0m（黄海高程），长江大堤标高8.5m左右。南北汊常水位水面宽度分别为1530m和705m。
1.2.2 工程地质概况
大桥桥位区在基岩以上，广泛沉积着第四系松散层，基岩的埋深高程从镇江南岸引桥的-26米，渐降到世业洲北岸的-50多米，然后以陡坎下降到夹江中的-70米左右，再向北引桥段逐渐上抬到-64米左右。
第四系松散层厚度为28.6米，由亚粘土、淤泥质亚粘土、淤泥质亚粘土夹粉细砂层、粉细砂层组成。
表1-1 桥位处工程地质情况表
序号
名称
土层厚度（m）
极限摩阻力（KPa）
①
亚粘土
3~4
25
②
淤泥质亚粘土
8~10
20
③
淤泥质亚粘土夹粉细砂层
6~8
20
④
粉细砂层
5~6
15

1.2.3 水文条件
润扬长江公路大桥位于镇扬河段世业洲汊道的下段，世业洲汊道上接仪征水道，下连六圩河口，主流长约51.5km，形态弯曲，与仪征水道平顺衔接，曲率最大的地方在马桥口及龙门口附近，深泓曲率半径分别为9.0km和5.0km。南汊平均河宽1435m，平均过水面积18084㎡，平均水深13.79m。历年最高水位为7.33m，最低水位为-0.43m。
镇扬河段属于感潮河段，其潮水位为非正规半日潮型，水位的变化明显，每日水位两涨两落，涨潮历时3小时多，落潮历时9小时。受上游径流控制，年内水位变幅较大，历年最大变幅达6.25m，最小变幅也有4.54m。潮水位变幅较小，潮差与平均水深比值小于1/10，本河段以径流作用为主。
根据长江科学院1999年4月提供的“润扬长江公路大桥河工模型实验研究报告”在100年和300年一遇的情况下，桥位河段整体出现冲刷，河床深槽扩展、冲深，一般为3～5m，滩地冲淤变化不大，一般为0～2m。
表1-2 润扬大桥水文情况表
名称
扬洲
镇江
最高潮位（m）
7.33
7.33
最低潮差（m）
-0.43
-0.43
平均高潮位（m）
5.04
4.06
平均低潮位（m）
-0.11
-0.18
平均潮差（m）
5.15
4.24
平均涨潮历时（h:m）
3:56
3:56
平均落潮历时（h:m）
9:59
9:59
统计年限
1972～1981
1951～1997

1.2.4 气候条件
润扬长江公路大桥地处亚热带的北部地区，具有明显的亚热带季风性气候特点。冬季受大陆吹来的寒冷而干燥的偏北风影响，夏季受来自海洋温暖潮湿的偏南风控制，春秋两季为冬季风和夏季风转换季节。四季分明，冬夏长而春秋短，雨量集中，冬冷夏热，春温多变，秋高气爽，雨热同季。
年平均气温155℃，年极端最高气温40.9℃，年极端最低气温-12.0℃。七月是全年最热月，月平均气温27.8℃。一月是全年最冷月，月平均气温2.5℃。
年平均降水量1070.2mm,年平均降雨量日118.1d。降水季节变化明显，夏季降雨集中，一般占全年降水量的45%左右，冬季降水较少，只占全年降水量的11%左右。历年1月、7月平均相对湿度为71%和78%，最小相对湿度为0%和29%。降水量年际变化很大，据统计1978年只有457.6mm，而1991年则高达1919.9mm。
镇江地区由于受季风气候影响，冬季和秋季盛行东北风，春季和夏季多为东南风，一年四季都会出现8级以上大风，据资料统计历年瞬时极大风速40m/s，历年10min平均最大风速28.5m/s。
1.2.5 交通条件
润扬长江公路大桥附近有沪宁高速公路、312国道、扬州南绕公路、扬（洲）瓜（洲）公路、镇扬汽渡、长江航道、京杭运河及镇江火车站等均可提供方便铁路、公路、水运条件，另外业主已先期建设通往工地现场的施工便道，交通条件比较便利。
1.2.6 水电设施
为满足施工要求，业主在南岸、世业洲已架设完成通往施工现场的高压电缆，并提供10kVA的供电电源。工地施工用电可直接架线至工地变电所，使用较方便。
生活用水采用自来水，施工用水，南岸采用地下水，北岸采用地下水及长江水，较为便利，通讯可与当地联系解决。
1.2.7 施工道路
施工现场范围内已有业主提供的进场临时道路。施工场内道路可自行解决。
1.2.8 码头
工地附近有镇扬汽渡码头及世业洲汽渡码头，较为方便。
(具体方案编制过程中可根据实际情况列入，如码头在某些项目不存在，可不列入)
1.3 主要工程特点
1)跨径大：主跨为1490m，边跨为470m，技术含量高，施工难度大。
2)主缆直径大为905m，单根索股长为2580.8m，单根索股重，架设难度大，空中架设索股，紧缆提出较高施工要求。
3)长江航道于主水道，施工过程不能影响或尽可能少用航道，猫道架设及牵引系统能够适应不影响航道。
4)钢箱梁吊装节段长，重量大，单块最重梁段达470吨。
5)国内首次采用“S”型钢丝缠丝主缆进行防护。
6)主缆内部采用“通干燥空气法”进行除湿防腐。
7)锚碇后锚块，配重块后浇段属于大体积混凝土施工。
8)锚碇、450m引桥，连续箱梁采用支架施工，应注意锚碇变位的影响。
9)施工过程中需全程实施监控。
10)主塔、锚碇工期不平衡，施工方案、施工计划需作相应调整来适应工期要求。
1.4 工程重、难点及应对措施
1.4.1 工程重、难点
1)跨径长，施工难度大；
2)主缆直径大，单根索股重，架设难度大；
3)钢箱梁节段长，重量大，吊装难度高。
1.4.2 应对措施
1)精心编制施工组织设计方案，确保方案的可行性与先进性；

2)与国外先进承包商合作，解决施工中的重、难点问题；
3)组织我局最精干的施工队伍进行施工。
2 施工布置(黎雷、李鹏)
2.1 总体策划(黎雷)
2.1.1 项目管理总体目标
高效管理、优质施工，以创建国家优质工程为目标，在合同工期内，圆满完成施工任务。
2.1.2 项目部机构设置
1)项目经理部管理层设七部一室，即生产管理部、工程技术部、质量检控部、监控测量部、机械物资部、财务核算部、合同管理部、经理部办公室。
2)项目经理部施工层根据施工顺序需要共设南岸、北岸上部结构施工作业队、钢筋加工作业队、钢构件加工安装组、混凝土拌和站作业队、混凝土浇筑作业队和预应力作业队等七个作业队。

图2-1 组织机构框图
2.1.3 各机构管理职责
1)生产管理部
负责整个工程的日常生产管理，对现场施工进度、质量、工程计划统计、安全、文明施工、环境等负责，包括施工任务的分配、施工人员的调度、施工机械的调度等。
2)工程技术部
负责图纸会审及编制施工组织设计；制定施工方案；施工技术交底；竣工图绘制；深入施工现场，指导施工及解决现场施工难题；积极推广新技术、新工艺、新材料以确保施工质量、提高工效、节约成本。
工程技术部下设实验室，主要职责为负责完成本标段的各种试验；混凝土、砂浆等配合比设计工作，并监督执行；进场材料的抽样检查工作。
3)质量检验部
负责监督各施工作业队贯彻执行国家、业主、监理与企业发布的工程质量的规定、规程、制度和措施，并检查落实；深入施工现场了解掌握工程质量动态，协助各作业队处理施工中存在的质量问题；施工过程中各道工序的自检和报验工作，及时向各级领导汇报工程质量情况；对各种原材料、成品、半成品的质量检查与验收；记录历次质量检查、各种验收检查的情况，记录质量事故的调查处理情况，记录机械设备、计量测试仪器、人员素质等影响工程质量因素处理情况。
4)监控测量部
负责整个工程项目的所有测量及上部施工的监控工作，包括首级测量控制网的复测，施工控制网的布设和定期复测，永久结构物的测量放样，配合监理进行必要的相邻标段联合复测上部施工各阶段的监控工作。
5)机械物资部
负责施工机械的维修、保养、租赁、选型、购买及加工件的设计，材料的计划、选购、贮存、分类标识、发放、试样采集等工作。
6)财务核算部
负责项目工作款的结算、材料和机械款的给付、职工工资的发放、对重大项目的资金使用情况进行评估和论证、定期进行工程成本分析并进行日常财务管理等。
7)合同管理部
负责项目各种合同的签订、评审及工程计量支付、竣工结算等工作，参与工程材料、机械设备采购合同的评审，参加项目部定期进行的成本核算工作，逐月检查施工合同的履行情况，及时准确的核定工程变更引起的工程费用的增减。
8)总经理部办公室
负责日常的公文收发、处理、传递、办公用品的购买、发放，职工食堂的管理，办公室、生活区保卫人员的管理，日常通讯、打字人员的管理，经理部公务用车的管理、调度，职工劳资统保管理以及与当地有关部门对口联系等工作。
9)项目经理部施工层
共设南岸上部施工作业队、北岸上部施工作业队、钢构件加工作业队、钢筋加工作业队、锚体作业队、引桥施工作业队、混凝土拌和作业队等七个作业队，防腐工程由镇江蓝舶公司分包施工。
①南岸上部施工作业队
以中跨跨中为界负责中跨跨中以南上部构造安装施工的所有工作，作业队配备管理干部、技术人员和操作人员260人。
②北岸上部施工作业队
以中跨跨中为界负责中跨跨中以北上部构造安装施工所有工作，作业队配备管理干部、技术人员和操作工人260人。
③钢构件加工作业队
负责整个工程所有的钢构件的加工工作，其主要的工作内容包括门架结构件、猫道结构件、钢管支架、钢横板、预埋件加工等，配置管理干部、技术人员和操作人员60人。
④钢筋加工作业队
负责南北两岸锚碇后续工程及4×50m引桥钢筋加工、制作、安装工作。配备管理干部、技术人员和操作人员60人。
⑤混凝土拌和作业队
负责南北两岸拌和混凝土、混凝土原材料验收、倒运、保管、混凝土搅拌、混凝土运送等工作。配备管理干部、技术人员和操作工人32人。
⑥锚体作业队
负责南北两岸锚块、配重块、鞍部、锚体后浇段、前锚碇侧墙、前锚室顶板除钢筋外所有施工工作。配备管理干部、技术人员和操作工人120人。
⑦引桥作业队
负责南北岸锚体上四个墩身及锚体前后四跨50米连续箱梁除钢筋外所有工作。配备管理干部、技术人员和操作工人150人。
⑧上构防护工程专业队
负责主缆缠丝所有油漆防护施工、鞍罩、索夹、索股锚具、吊索锚具油漆施工、主缆检修道栏杆、扶手等构件的表面防护施工，由专业施工队伍分包施工，配备管理干部、技术人员和操作工人82人。

2.2 具体布置(李鹏)
2.2.1 施工进度计划（施工总进度计划和单位工程施工进度计划）采用网络计划并用计算机软件完成
2.2.1.1 总体施工进度计划
按照合同总工期及其业主要求的阶段性目标为依据进行编制，利用计算机软件绘制时标双代号网络计划，主要包涵以下节点：前期准备、栈桥、平台、桩基、承台、墩身、盖梁、上部施工等。
2.2.1.2 关键工序进度计划
对关键工序的进度计划进行细化，主要包括桩基施工、承台施工、上部施工等。
2.2.2 施工准备工作计划
2.2.2.1 施工准备工作组织及时间安排；
2.2.2.2 施工现场准备、人员、物资、设备、资金准备
2.2.3 资源需求计划
2.2.3.1 主要材料和周转材料需求计划
2.2.3.2 机械设备需求及进场计划
2.2.3.3 劳动力需求计划
2.2.3.4 本项目投入试验设备和测量仪器计划
2.24 施工平面图设计
2.2.4.1 施工平面图
A.项目施工总平面图：包含桥梁的走向、桩号、结构物名称，承包人驻地位置，监理驻地位置，拌合场位置，便道便桥位置，主要工程数量简表等。
B.驻地建设平面图：经理部规划平面图，按局生产管理处制定的标准执行。
C.拌合场平面图：内容包括：拌合设备布置，料场布置，厂区道路和码头布置，排水系统和电力系统布置，安全和环保设施等。
D.加工场平面图：内容包括加工厂位置，钢材堆放场，库房、道路等。
E.预制场平面图(没有就不必列入)
2.2.4.2 施工平面图说明与规划
分别在各平面图中加以说明。
对拌合场场地硬化需（包含场区道路）做出多种方案，应根据当地实际情况选择一种适当的场地硬化方案。
便道路面结构型式
临建房屋结构型式
2.2.4.3 施工平面图应按现行制图标准和要求进行绘制
2.2.5 测量和试验控制
2.2.5.1 测量检测
主要包括测量的一些常规方法和基本的原理和布置。
2.2.5.2 试验控制
试验控制的总体思路和具体方法。
2.2.6 施工方案综述(黎雷)
2.2.6.1 施工流向和施工顺序
2.2.6.2 施工阶段划分
2.2.6.3 施工方法和施工机械选择
对桥梁的施工方案和机械设备进行比选，明确最终的施工方案和机械设备。
3 施工方案
3.1 下部施工(全由黎雷完成)
3.1.1 桩基础施工
3.1.1.1 水中桩基施工
(几种方法的比较和各自特点,可列表说明)
表3-1 水上基础施工方法比较表
施工
方法
优点
缺点
适用范围
应用项目
栈桥施工法
施工方便，变水上施工为陆上施工，车辆，设备均能从岸上到钻孔平台
成本较高，施工工期较长，同时需合理进行施工组织
现在很多大中桥梁都采取这种方式，但必须考虑成本的摊消和材料的周转
钱江4桥、
钱江5桥、钱江6桥等
浮桥法
利用沉箱或浮船上搭板做成通道，能方便人群通过与安装砼导管，方便砼的浇注
成本相对较低，但局限性也大，不能满足设备及材料运输的需求
比较适合于一些中小型桥梁的施工，在我局现在应用较少

浮吊施工法
直接浮吊配合钻孔平台施工，需考虑材料的运输与砼的浇注
对水上设备的依赖性较强，需要有很多的大型水上设备
适用于大型与较大型桥梁的施工，尤其是水深，水流速度大的施工区域
武汉白沙洲长江大桥、武汉军山长江大桥等
土工围堰施工法
直接土工筑岛围堰，变水上施工为陆上施工，施工方便，成本低
适用范围较少，受到航管局等水利部门的限制，同时施工时间的局限性较大
适用于不通航的小河的钻孔施工，同时水深和流速不大的河段

A.栈桥施工法
(1) 搭设栈桥
1）栈桥结构型式
栈桥主要有两种型式，一种是钢管贝雷栈桥，另一种是钢管型钢栈桥，一般来说，钢管贝雷栈桥的跨径可达18－21米，而型钢栈桥的跨径为9－12米，栈桥型式的选择主要取决于当地的地质情况与现场的材料。
①钢管贝雷栈桥
钢管贝雷栈桥在我局的应用范围较多，因为其跨径大，可有效节约钢管桩，同时贝雷的周转利用也比较方便，因此经济效益较钢管型钢栈桥为好。
钢管贝雷栈桥布置如下图3－1所示，立柱采用0.6m的钢管桩，立柱上布置I45作为分配梁，横向布置6排贝雷，贝雷上布置小型钢作为分配梁，面板采用δ＝10mm的钢板，桥面宽度一般为6－7m，栈桥间距为18－21m。

图3－1 钢管贝雷栈桥布置示意图
②钢管型钢栈桥
钢管型钢栈桥布置如下图3－2所示，立柱采用0.6m的钢管桩，立柱上布置I45作为分配梁，横向布置7－8根大型钢，贝雷上布置小型钢作为分配梁，面板采用δ＝10mm的钢板，桥面宽度一般为6－7m，栈桥间距为9－12m。

图3－2 钢管型钢栈桥布置示意图
2）栈桥设计
①设计条件
a.水文情况：百年一遇洪水位为+8.52m，五年一遇最高水位为6.97m，多年平均最低水位为+2.608m，历史最低水位为+1.23m，最高通航水位为6.12m。年最大洪水有97%发生在每年3～6月或4～7月的梅汛期。
b.潮汐特征：本河段七月份前后潮位最低，八、九、十月份高潮位最高。闸口站年最高高潮位高程756m(1974年8月), 平均高潮位4.45m，历年最低低潮位高程1.19m(1954年8月),平均低潮位3.96m。最大涨潮差2.98m(1973年7月)。大潮周期为15天，农历每月初三、四和十七、十八前后5～７天最大。
c.地质条件：地质条件自上而下为稍中密亚砂土、亚粘土、中砂、细砂、淤泥质亚粘土、粉砂，其物理力学指标如下表所示：
表3-2 地质情况一览表
层号
岩土名称
容许承载力（kPa）
极限摩阻力（kPa）
①2、②2
亚砂土
100
20
①3
亚粘土
100
20
①4
细砂
100
35
①5
中砂
150
40
②1
淤泥质亚粘土
90
15
②3-3
粉砂
100
35
②4-1
细砂
200
40
d.冲刷：桥位断面设计一般冲刷深度为0.2～1.5m，根据涌潮、洪水特征，考虑河床断面压缩，参照以往施工经验，洪水期最大冲刷取10m。
e.河床标高：4号墩为-0.16m，5号墩为+0.45m。
②设计工况：栈桥设计工况主要有如下两种。
a.搭设阶段：50t吊车通过栈桥跨中时，在吊车自重荷载作用下栈桥承重梁、分配梁、钢管桩等的应力和变形计算。验算在涌潮压力作用下栈桥的整体稳定。
b.使用阶段：在栈桥跨中，50t吊车自重荷载和起吊30t作业荷载作用下栈桥承重梁、分配梁、钢管桩等的应力和变形计算。验算在涌潮压力作用下和洪水期栈桥的整体稳定。
经分析，栈桥结构本身以工况②控制设计。
③计算方法
采用SAP2000空间有限元计算综合程序对栈桥进行三维模拟计算。
④栈桥整体稳定设计
根据招标文件提供资料和现场调研情况，栈桥桥墩设计考虑了冲刷影响，保证钢管桩有足够的入土深度；另外，栈桥设计时，钢管桩横向之间设有剪刀撑，并在钢管桩内填砂、桩顶封砼，以提高整体稳定性。在实施和使用阶段，派专人负责测量各墩位处冲刷深度并作记录，及时进行抛石等防护,确保栈桥整体稳定及钢管桩的入土深度满足设计荷载要求。
⑤栈桥防船撞设计
a.船撞方向及概率：根据河床及水位标高，5号墩附近靠上游的一侧栈桥发生船撞的概率比较大，因此，栈桥设计时进行了充分的考虑。
b.防撞设计：为了减少船撞的损失，靠近江中栈桥上部采取3孔一联。栈桥在桥梁墩位处与钻孔施工平台连成一体，以增加栈桥的防撞能力及方便车辆错车。另外，与航道部门联系，发禁航通告，按航道部门的要求设置禁航标志，以预防船撞。
c.发生船撞后的补救方案：在施工过程中，如发生栈桥被船冲撞并造成无法通车时，经理部立即组织作业队进行栈桥的抢修。为不影响正常生产，人员、材料、设备通过租用码头用船舶运输至施工地点施工。
⑥栈桥抗涌潮设计
a.栈桥设计时，合理考虑了涌潮作用下的最大冲刷，使钢管桩具有足够的入土深度，以确保栈桥的整体稳定性。

b.为了增加钢管桩的刚度、稳定性和抗涌潮能力，采用在钢管桩内填砂、桩顶封砼。
c.钢管桩横向之间用剪刀撑或平联连接，并将桩顶型钢横梁与钢管桩施焊固结成整体。
d.为增加栈桥整体稳定性，在墩位处与钻孔平台连成整体。
3）栈桥施工
采用逐孔振沉钢管桩逐孔架设上部结构的施工方法。对于栈桥起点至河堤区段采用50t履带吊车施打钢管桩，见图3－3；对于河堤至浅水区域采用50t履带吊车悬打钢管桩，见图3－4；对于深水区采用打桩船施打钢管桩，见图3－5；栈桥上部结构采用50t履带吊或50t浮吊进行架设，见图3－6。

图3－3 岸上栈桥钢管桩插打 图3－4 浅水区栈桥钢管桩插打

图3－5 深水区栈桥钢管桩插打 图3－6 栈桥上部结构吊装
施工步骤如下：
①栈桥基础及下部施工
②钢管桩振沉完成后，利用50t吊车或浮吊配合人工及时将钢管桩的剪刀撑和平联焊接，在桩顶用2I45型钢连成整体。
③利用50t履带式吊车或50t浮吊铺设栈桥上部结构和行车道板。
④焊接桥面防滑钢筋（II级钢筋），设置栈桥栏杆、照明灯等附属工程。
工效分析如下：
①一孔型钢栈桥施工平均需用3天时间，见下表所示：
表3－3 钢管型钢栈桥工效分析表
序号
工序
时间（h）
备注
1
准备工作
6
人员、材料、设备
2
钢管桩振沉
18
含测量放样及纠偏时间
3
平联或剪刀撑焊接
6

4
牛腿、桩顶承重梁焊接
8
含测量放样及调平时间
5
纵梁、横梁及分配梁铺设
20

6
桥面板铺设
8

7
栈桥栏杆等附属工程
6
部分附属工程可推后施工
合计（小时）
72
②一孔贝雷栈桥施工平均需用4天时间，见下表所示：
表3－4 钢管贝雷栈桥工效分析表
序号
工序
时间（h）
备注
1
准备工作
6
人员、材料、设备
2
钢管桩振沉

20
含测量放样及纠偏时间
3
平联或剪刀撑焊接
8

4
牛腿、桩顶承重梁焊接
10
含测量放样及调平时间
5
贝雷梁、横梁及分配梁铺设
36

6
桥面板铺设
10

7
栈桥栏杆等附属工程
6
部分附属工程可推后施工
合计（小时）
96
栈桥施工工艺流程图见下图所示：

图3－7 栈桥施工工艺流程框图

(2)搭设钻孔平台
栈桥施工的同时，可同时搭设钻孔平台，钻孔平台是水中桩基施工的水上工作平台，钻孔平台施工完毕后，即可下沉钢护筒，布设泥浆循环系统，钻机就位进行钻孔桩施工。
1) 平台搭设
平台搭设采用大浮吊进行施工，先进行钢管桩的插打，然后再安装上部分配梁和铺设平台面板。钢管桩采用前方交会法由岸上控制网控制、测量定位后利用打桩船沉入，每施打完两根钢管桩立即用型钢简单连接，以防船撞变位，为了保证施工时的安全，打桩船由上游方向往下游方向打钢管桩。

图3－8 钻孔平台布置示意图
钻孔平台布置如上图所示，立柱采用钢管桩，立柱上布置大型钢作为横向分配梁，纵向可采用贝雷梁、万能杆件、六四军梁或大型钢，根据施工需求和现场材料进行钻孔平台的设计。
钻孔平台的高度应高于最高施工水位1.0m以上，钢管桩与钢护筒的入土深度需根据桩位处的水流冲刷、钻机的重量、施工荷载等确定。

2)钻前准备
①导向架
导向架的作用是控制并引导护筒在桩孔的正确位置竖直的沉入河床。导向架一般用型钢或小钢轨制成，平面中间为圆孔或方孔，四周为框架。导向架的内径应较护筒外径大5－8cm，固定在钻孔平台上。也可用小型钢在水面附近和水面以上设置2－3道水平的框架与钻孔平台钢管桩焊接，形成一个整体。
②护筒
钢护筒具有固定桩位，引导钻头方向，隔离地下水避免其流入孔内，保护孔口不坍塌，并保证孔内、外水头差，保护孔壁免于坍塌等作用，同时在钻孔过程中可作泥浆池蓄浆备用。
钢护筒一般由12－20mm的钢板卷制而成，内径一般比钻孔桩直径大20－30cm，护筒顶端高度应高于最高施工水位1.5－2.0m，以保证孔内外的水头差，确保钻孔施工的安全。
③泥浆
泥浆主要由膨润土、水、增粘剂组成。钻孔时，泥浆可作用在井孔壁行成一层泥皮，阻隔孔外渗流，保护孔壁免于坍塌。此外，泥浆还起悬浮钻渣的作用，使钻进正常进行，尤其是在冲击钻和正循环回旋钻进中，作用更为突出。
对于水中基桩，在钻孔过程中可利用同墩位的其它孔口护筒作为钻孔泥浆的造浆池和沉淀池，同时在水中设置一条泥浆船负责钻渣的清理和外运，泥浆船上配备一套泥浆泵送设备，钻孔过程中利用泥浆泵将钻渣抽取到运输船上，最后由运输船输送至指定位置弃置，钻孔残渣不能直接向江中排放。
对于陆地区基桩，可在墩位处设置2个钢箱或就近挖两个池子作为造浆池和沉淀池，同时在指定废弃位置开挖一大型钻渣排放池，配置1－2台泥浆输送车，将墩位的钻渣运送至钻渣排放池，待所有基桩成孔后将该排放池掩埋。

(3)钻机就位
以上工序完成后，即可安装钻机，进行水中桩基的施工。
1) 钻机选型
钻机主要有以下三种形式，
①正循环钻机
②反循环钻机
③冲击钻机
三种钻机的比较如下表所示：
表3－5 钻机比较表
类型
工作原理
特点
适用范围
正循环钻机
用泥浆以高压通过空心钻杆，从钻杆底部射出，底部的钻锥在回转时将土壤搅松成为钻渣，被泥浆悬浮，随着泥浆上升而溢出流至井外的泥浆槽，经过沉淀池中沉淀净化，再循环适用
钻进与排渣同时连续进行，施工速度快，施工速度比反循环慢，但入土深度比反循环深。泥浆质量要求高，泥浆循环系统复杂，占地面积较大，泥浆原料需求较多，机具较多，易出现机械故障。
适用土层：适用于粘性土，粉砂、细、中、粗砂，含少量砾石、卵石的土，软岩;
孔径：0.8m－2.5m;
孔深：30m－100m。
反循环钻机
同正循环相反，泥浆由钻杆外流入井孔，用真空泵或空气吸泥机等将钻渣从钻杆中吸出。由于钻杆内径较井孔直径小，故钻杆内泥水上升较正循环快得多。
速度比正循环快，扩孔率大于正循环，钻机结构复杂，费用较高。如采用真空泵吸渣，钻孔深度一般不超过35米，如采用空气吸泥机等，钻孔深度一般不超过65米，气举式可达140米。
适用土层：粘性土，砂类土，含少量砾石、卵石（粒径小于钻杆内径2/3）的土;
孔径：0.8m－3.0m;
孔深：30m－140m
冲击钻机
用冲击式钻机或卷扬机提升冲击钻锤，上下往复冲击，将土石劈裂，破碎，钻渣由泥浆悬浮再孔底上面，使钻锤每次都能冲击到孔底新土层冲击一定时间后，放入掏渣筒掏取钻渣，提出井孔外倒掉
分为实心锤与空心锤，实心锤适用土层广泛，但施工进度慢，空心锤相对进度较实心锤快，但因锤轻，故不适用于漂石层和岩石层。
适用土层：粘性土，砂类土，含少量砾石、卵石（粒径小于钻杆内径2/3）的土;
孔径：0.8m－3.0m;
孔深：30m－140m

2)钻机数量与布置
(4)钻孔
1)开钻

①正循环钻机成孔

②反循环钻机成孔

图3－10 反循环钻机钻孔示意图
③冲击钻机成孔

图3－11 冲击钻机钻孔示意图
(以正循环钻机成孔为例介绍钻孔施工工艺)
钻孔灌注桩因其施工情况的特殊性，钻孔时可能遇到的不定因素较多，因此开钻前制定详细可行的基桩施工作业指导书，包括施工工艺、钻孔前的设备检修、人员培训与准备、泥浆循环系统等材料准备、事故预案、安全方案、质检方案等，并备有可靠的自发电系统和满足要求的商品砼。
①钻孔前，绘制钻孔地质剖面图，以便按不同土层选用适当的钻头、钻进压力、钻进速度、泥浆和正反循环形式。
②钻机安装就位后，调整底座并保持平稳，以保证在钻进和运行中不产生位移及沉陷，否则找出原因，及时处理。
③钻孔作业采用减压钻进，根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速。对于淤泥质土层，采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，每小时进尺不大于1m，以免发生先扩孔后缩孔现象，对于亚粘土层，采用低档慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进；对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆钻进，每小时进尺不大于0.8m；对于砂层，采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进，每小时进尺不大于0.5m，以免孔壁不稳定，发生局部扩孔或局部坍孔，并充分浮渣、排渣，以防埋钻现象；对圆砾层，采用轻压、低档慢速、优质浓泥浆钻进，每小时进尺不大于0.8m，确保护壁厚度以及充分浮渣；护筒底口和不同地层交接处附近，采用低档慢速、小进尺钻进，防止扩孔、塌孔和偏斜孔，每小时进尺不大于0.5m。
④钻孔过程中，及时填写钻孔施工记录，交接班时由当班钻机班长交待接班钻机班长钻进情况及下一班应注意事项。
⑤钻孔作业分班连续进行；经常对钻孔泥浆进行试验，不合要求时，及时调整；随时捞取渣样，检查土层是否有变化，当土层变化时及时报监理工程师并记入记录表中，且与地质剖面图核对。
⑥水中基桩钻孔施工由于受潮水涨落影响，涌潮来临前半个小时，停止钻进并将钻头提起2m～3m，此时，增加护筒内的泥浆，使泥浆面标高高于最高潮位1.5m～2m，保证护筒内外水头差满足要求。
⑦在洪水期或涌潮期施工时，派专人定期测量河床面，当河床冲刷严重时,及时采取抛填砂袋或石笼的办法进行冲刷防护,以确保钢护筒有足够的入床深度和钻孔平台的整体稳定及安全。
⑧因故停止钻进，孔口加护盖。严禁钻头留在孔内，以防埋钻。
2)清孔
钻孔到位后采用长为4～6倍的桩径、直径等于桩径的检孔器或检测孔径的仪器进行孔径和垂直度的检查，并经监理工程师验收合格签认后，进行清孔作业，且满足招标文件《技术规范》要求。
①在清孔排渣时，注意保持孔内水头，防止坍孔。
②严禁用超深成孔的方法代替清孔。
③采用优质泥浆在足够的时间，经多次循环，将孔内的悬浮的钻渣置换出来，并沉淀，清孔时间不少于将孔内泥浆循环三次。
3)下钢筋笼
各墩基桩钢筋笼均在经过地基处理的钢筋棚内集中制作，随后转运到现场施工。

图3－12 钢筋笼吊装图
①制作钢筋笼时，严格按照设计图纸和招标文件《技术规范》要求执行；且在钢筋笼上端均匀设置吊环或固定杆。
②在钢筋笼四周用砂浆圆盘作为保护层厚度衬块，确保钢筋笼保护层厚度；超声波检测管纵向每4.0m与钢筋笼焊接固定。
③在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直；钢筋笼接长采用同轴心搭接单面焊，每节接长保证顺直度满足要求，接头牢固可靠，同一断面接头数量不超过总根数的二分之一。钢筋笼接好后严格检查接头质量，并边下沉边割掉笼内十字撑。
④砼灌注导管采用内径Φ300型卡口管，按招标文件《技术规范》要求，在砼灌注前进行水密承压和接头抗拉试验、长度测量标码等工作，并经监理工程师检查合格后下放导管。
⑤在灌注砼前再次检查孔底沉渣厚度，如不满足要求，则利用导管进行二次清孔直至合格。
⑥导管底口至桩孔底端的间距控制在0.4m左右，首批砼储料斗设计容积为：满足导管初次埋置深度大于1.5m。
4)灌注桩身砼
粗、细骨料采用级配良好的碎石、中粗砂。混凝土具有良好的和易性，灌注时保持有足够的流动性，其坍落度宜控制在18～20cm，首批砼的初凝时间大于10小时。为提高砼和易性，砼中掺用外加剂、粉煤灰等材料，其技术条件及掺用量通过试验确定。
①对于3号墩至5号墩采用2座每小时产量60m3陆地拌和楼生产砼；对于6号墩至8号墩基桩采用2座水上拌和站生产砼，每座拌和站生产能力为60m3/h，同时，陆地拌和站作为备用（砼运输至码头后再用运输船运输至墩位）。
②对于3号至5号墩基桩采用2～3辆容量为6m3的砼搅拌运输车运输砼，两台泵车（80m3/h）输送灌注砼；对于6号墩至8号墩基桩采用两台泵车（80m3/h）输送灌注砼。保证基桩砼灌注连续、快速地进行，做到一气呵成。
③陆地及水中拌和楼均设备用发电机（315kVA发电机2台、220kVA发电机1台），备用的发电机做好供电准备。
④按三倍浇筑桩身砼体积备齐砂、石、水泥、外加剂等原材料，当钻孔灌注桩成孔时间较集中时加大储备量。
⑤砼灌注开始后，注意保持孔内的静压水头不少于2.0m，同时及时测量砼面的高度及上升速度，以便根据计算控制导管埋置深度在2m～6m之间。
⑥施工过程中注意控制砼的最小落差，尤其是桩顶附近砼灌注时，其落差满足技术规范规定要求，确保砼密实。但本工程由于桩顶标高较低，易于控制。
⑦灌注的桩顶标高比设计高出一定高度，控制在50～100cm。
5)质量检验
基桩施工完成且砼强度达到检测要求后，及时与检测单位联系进行检测。
6)主要风险及对策
主要风险如下：
①在钻进过程中如遇洪水或涌潮时，河床水位变化势必剧烈，这会给钻进过程带来较大的坍孔风险。
②根据桥址地质情况，圆砾土层厚达十几米，在圆砾土层施工容易出现严重漏浆的现象，最终导致坍孔。
③主桥基桩均为嵌岩桩，基岩为安山玢岩或粉砂岩及含砾砂岩，个别墩位处，岩石风化差异显著，岩石地基严重不均匀。将导致钻进困难，甚至出现卡钻、掉钻头；成孔后可能出现斜孔、偏孔等现象。
④砼灌注过程中，由于砼和易性较差、砼离析严重，或导管埋深过大、导管提空等，导致断桩。
⑤由于4号墩和5号墩靠近河堤，抛填的片石较多，给平台和钻孔施工带来困难，可能导致护筒下沉过程中产生变形或钻进困难、卡钻等。
具体对策如下：
①防坍孔对策
a.根据不同土层、墩位选择与之相适应的钻进方法。对于水中墩钻至护筒下口附近1m时，提钻抛填粘土反复作正循环旋转护壁2～3次。成孔过程中采用正反循环钻进，在护筒内、淤泥层及粉砂层采用正循环钻进，其余地层均采用反循环钻进。
b.当河床水位变化时，或钻至圆砾土层漏浆严重时，及时调整孔内泥浆水头或用膨润土掺锯末造浆补充水头，保证孔内水头在任何时候均比最高洪水位或最高潮位高1.5～2.0m。
②防掉钻头、偏斜孔对策
a.选择大扭矩、钻杆内径大、气举或泵吸效果好的大型钻机钻孔。
b.加强现场质量管理工作；对于特殊地质，由技术人员对工班长进行详细的施工技术交底，并传达至每一位操作人员，做到心中有数。
c.加强机械设备的检查，尤其是钻杆螺栓、法兰盘等。
d.严格按照要求施加配重；采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。
③防断桩对策
a.选择和易性好的配合比，加缓凝剂，严格控制坍落度，并加强施工过程中砼的和易性控制。
b.砼方量比较大，砼浇筑时商品砼作好准备，以便在需要时能及时提供砼。
c.加强领导现场值班和人员的管理工作，做到职责明确，确保每个参与工人的工作质量从而保证基桩砼的施工质量。
d.加强对通讯设备的检查，确保施工过程中信息畅通，指挥到位。
e.严格按照招标文件《技术规范》要求，进行导管埋深控制，现场技术人员勤测孔深，保证实测数据和计算数据准确无误。
④防护筒变形或钻进困难、卡钻等对策
a.在平台搭设前，首先由潜水工下水摸清桩位附近的河床情况，将抛石清理干净。
b.护筒制作过程严格按照设计要求把关。护筒下沉过程中注意观察，如发现突然出现倾斜或下沉困难时，及时分析原因并制定对策（如有抛石，由潜水员及时清除）。
c.开钻前，由潜水员进入4号墩和5号墩的护筒内进行检查，如有抛石，必须清理干净。
7)工效分析
一根基桩平均施工时间为13天，如下表所示：
表3－6 基桩施工工效表
序号
工序
时间（小时）
备注
1
准备工作
20
包括钻机就位
2
钻孔
144～192

3
清孔、提钻
15

4
孔径、垂直度等检测
6
检测仪器
5
下钢筋笼
8～12