水中桩基、承台施工平台方案.doc

1、西咸新区沣东新城红光路沣河大桥桩基、承台施工平台专项方案编制： 审核： 审批： 中国水电建设集团路桥工程有限公司红光路沣河大桥项目经理部二一三年八月红光路沣河桥桩基、承台施工平台专项方案一、编制依据 1、由中交第一公路勘察设计研究院有限公司设计西咸新区沣东新城红光路沣河桥 第一册 桥梁基础工程 2、沣东新城红光路沣河大桥总体临建方案 3、城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ 2-2008） 4、红光路沣河大桥工程勘察报告5、公路桥涵施工技术规范（JTG/T F50-2011）二、工程概况 西咸新区沣东新城红光路沣河大桥起止桩号K0+896K1+813，全长917米，主桥为5100m的变截面连

2、续箱梁跨越沣河主河道。9#桥墩右幅、10#桥墩、11#桥墩、12#桥墩处于水中，水深9米，共计105根桩基、7个承台、14个桥墩涉及水中施工。去年进场以来，我项目部就对桥位处沣河的水位变化情况进行了密切关注和调查了解，桥位处沣河的常水位基本维持在381.0m382.0m，河底受常年采砂影响，河底标高在374.0375.0m，并且桥位范围内及下游200米处有2座土岛，对施工范围水位影响较大。今年沣河在进入雨季以来共出现了两次涨水，据秦都水文站提供的相应资料（项目部与沣河秦都水文站签订了汛期的报讯协议），其流量分别为460 m3/s和150m3/s，现场观测，桥位处最高水位分别为385.5m和38

3、3.5m。据秦都水文站提供的水文资料，沣河五年一遇洪水流量为436m3/s，十年一遇洪水流量为587m3/s，二十年一遇洪水流量为789m3/s。桥位中心线钢便桥中心线三、交通条件 本项目交通便利，桥梁终端与既有公路相邻，考虑施工需要将沿桥梁右幅修筑一道宽8m的临时便道，施工便道与既有公路连接，河道搭设一长400m宽6m的钢便桥与施工便道相连接，以满足施工需要和左右岸的通行需求。四、总体施工方案4.1方案规划根据现有的图纸及调查了解的情况，为满足施工需要水中桩基和承台施工须搭设钢便桥并设置相应的作业平台，初步拟定了筑岛和搭设水中作业平台两种方案。4.2筑岛方案沣河汛期水位较高，平常水位相对稳定

4、，所以提出了水中桩基和承台施工筑岛方案，其总体规划为：9#墩利用左幅的开挖料进行右幅筑岛施工，10#、11#、12#墩借土填方筑岛。筑岛的平面尺寸以承台外边线外放5m作为筑岛顶面的边线，靠近钢便桥一侧距承台边7.6m（为满足钢便桥上吊车作业需要，钢便桥靠近桥位一侧距右幅桥位边线4.5m）。顶面平面尺寸为61.4m22.4m（9号为39.3m22.4m）。外侧边坡比1:1，迎水面采用码砌砂袋防护。平台顶面高程按386.0m控制，靠近钢便桥一侧修筑斜坡道与钢便桥连接。筑岛在下部结构施工完毕后，需进行挖除，挖除至水面以下及380.0m高程。根据设计桩顶标高为378.1m，筑岛顶标高为386.0m，在

5、筑岛上进行桩基施工时，虚桩长度为7.9m。4.3水中作业平台方案首先在搭设作业平台前先将桥墩承台处借土填筑至383.0m高程，顶面平面尺寸为：63.423.4m，（9号为36.6m23.4m）。承台施工采用钢板桩围堰。水中作业平台顶面高程与钢便桥齐平，高程为388.6m，采用600、壁厚10 mm的钢管桩基础（横向布置3根、间距为2.3米），桩顶布置两根I45bcm工字钢横梁；钢便桥纵梁各跨跨径均设计为12m、实际施工过程因为地质或施工条件限制跨径会有所不同但均不应超过12m。根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层3排6片贝雷片（规格为175cm350cm）；贝雷片纵向间用贝雷销联结

6、，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。桥面采用公路用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车80级，故受力不再做验算），单块规格为4.5m1.26m，桥面板结构组成为：5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用U型铁件联结。桥面采用钢管（直径3.0cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向5.0米1根立柱、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。该方案中，筑岛顶标高为383.0m，在筑岛上进行桩基施工时，虚桩长度4.9m。下部结构施

7、工完成后拆除钢便桥作业平台，拔除钢板桩围堰，挖除筑岛土体至380.0m高程。水中作业平台的平面尺寸及结构见水中作业平台平面布置图。4.4钢便桥红光路大桥便桥设计长度400米，单跨跨度为12米，共计33跨，桥面有效宽度6米。将各个墩位筑岛形成的作业平台进行连接，钢便桥桥面高程为388.6m，以满足施工设备的通行需求和洪水过流需要。基础：ZQ1ZQ32号墩采用60010mm钢管桩基础；桥台采用C30混凝土桥台，台后与施工便道顺接。钢便桥设计共为33跨，连续墩采用单排3根桩基，桩间距2.3m；钢钢便桥下横梁采用双支I45b，以321型贝雷桁架作为主梁，二榀一组，花架宽度为0.45m，相邻两组中心距2

8、m，全断面共计3组。贝雷梁顶的横向分配梁采用HN350*175mm，分配梁之间间距为400mm，桥面标高+388.6m。根据桥位地质土层情况判定，钢管桩的入土深度要达到810m。桥面板采用槽钢20a(材质16Mn)并排卧放，其下按照0.75米间距放置6排，采用321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成，排与排采用900型支撑架交错布置；便桥基础采用直径600mm，壁厚10 mm的钢管桩3根钢管桩采用1根I40a工字钢横向连接为一个整体，钢管桩外露长度超过5米时，设置剪刀撑，采用12槽钢与钢管桩焊接连接，主梁的连接采用U型卡连接固定，以抵御行车冲击力。考虑季节性涨水影响，桥面距流水面高5米。4.5钢板

9、桩承台施工时基坑采用拉森型钢板桩支护，钢板桩顶面标高为383m。桥位处水深49m，大部分为7m左右，方案二较方案一能减少钢板桩的长度（不筑岛钢板桩长度需要15m，筑岛后减少至9m），并减少钢板桩的内部支撑（15m钢板桩内支撑需要5道，9m钢板桩内支撑2道即可满足要求），以免影响承台施工，4.6河道内原土岛清除在位于本大桥施工范围内及下游200m处有两座土岛，桥位处土岛的大小为168m30m，顶面标高为384.0m；下游处土岛大小为140m9.6m，顶面标高383.5m；具体见下图。在原河道内，两座土岛阻挡河水的有效过水断面，导致河水位升高，对筑岛及施工平台造成水位压力。为确保在筑岛及施工平台完

10、成后，河道内能够有足够的过水断面，计划将两座土岛进行挖除，疏通河道，增加过流能力，确保安全度汛。下游过流宽度为35米下游处土岛桥位处阻水的孤岛4.7、过流计算4.6.1筑岛作业平台过流计算筑岛填筑完成后，对筑岛上游进行疏通，确保9#10#、10#11#、11#12#之间能够顺畅过水，筑岛顶高程386.0m，过水断面宽度93.12m3=279m，河底高程受挖砂影响，多数为深坑，计算时按382.0m考虑，筑岛的安全高度0.5m，洪水位按385.5m考虑，采用宽顶堰流计算，其过流能力为658m3/s，能够满足10年一遇洪水的过流需要。4.6.2水中作业平台过流计算首先筑岛填筑完成后，搭设施工平台，确

11、保9#10#、10#11#、11#12#之间能够顺畅过水，平台顶高程388.6m，过水断面宽度83.64=334m，河底高程受挖砂影响，多数为深坑，计算时按382.0m考虑，钢便桥底高程为386.9m，洪水位按385.5m考虑，采用宽顶堰流计算，其过流能力为853m3/s，能够满足20年一遇洪水的过流需要。五、方案比选5.1 方案对应的主要工程量5.1.1、筑岛的主要工程量1）土方填筑量：（61.4+85.4）12222.43=59189m3；（10#12#筑岛）（39.3+63.3）12222.4=13789m3；（9#筑岛）4座筑岛共填筑59189+13789=72978m3；2）钢便桥：

12、400m；3）15m钢板桩：23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；(9#筑岛)(51.8+14.4+51.8+14.4)3=397.2m；（10#12#筑岛）4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；4）筑岛挖除土方量：（61.4+73.4）6222.43=27175m3；（10#12#筑岛）（39.3+51.3）6222.4=6088m3；（9#筑岛）4座筑岛共挖除27175+6088=33263m3；5.1.2 水中施工平台主要工程量1）土方量填筑：（62+78）8222.63=37968m3；（10#12#筑岛）（36.6+52.6）8222.6=8063m3

13、；（9#筑岛）4座筑岛共填筑37968+8063=46031m3；2）钢便桥：400m；3）9m钢板桩：23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；(9#筑岛) (51.8+14.4+51.8+14.4)3=397.2m；（10#12#筑岛）4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；4）钢平台：平台面积共60.6m23.4m3=4254m2；（10#12#平台）38.6m20.4m=787m2；（9#筑岛）4座钢平台共4254+787=5041m2；5）筑岛挖除土方量：（62+68）3222.63=13221m3；（10#12#筑岛）（36.6+42.6）3222.6=2

14、684m3；（9#筑岛）4座筑岛共挖除13221+2684=15905m3；5.2方案成本计算方案成本计算工程项目单位水中筑岛水中施工平台+水中筑岛工程量单价总价工程量单价总价筑岛填筑m37297870510846046031703222170钢便桥m400150006000000400150006000000钢板桩m473.645002131200473.625001184000钢平台m20504110005041000虚桩长度m840800672000415800332000筑岛挖除m33326370232841015905701113350合计16240070168925205.3 方案

15、综合比选桩基、承台作业平台方案对比 平台方式 项目 水中筑岛水中施工平台备注费用比较（万元）16241689对工程进度的影响填土工程量大，施工期间受雨天影响较大。平台搭设时间较长，施工期间不受雨天影响。施工难度岛体防冲刷要求较高。钢管桩及施工平台施工难度较大。安全填筑需确保压实度，大型机械作业存在安全隐患。在钢管桩及平台施工中存在安全隐患，但在主体施工时，较安全。设备要求需投入大量土方作业机械需打桩设备及少量土方作业机械对环保的影响大量的土方填筑，对河水污染较大土方填筑较少，对河流的污染较小对河道的度汛影响能满足十年一遇洪水过流需要对河道过流影响较小，能满足二十年一遇洪水过流需要经过比较，水中

16、作业平台的费用略高于筑岛，但水中作业平台在雨季施工不受影响，而且对汛期度汛的影响很小，优势明显。如果采用筑岛方案，为了确保汛期安全度汛，必须对桥位下游河道进行疏通、清理，据了解目前下游河道的征地问题尚未解决，疏通河道很难实现。本项目是沣东新城的重点项目，工期压力比较大，采用筑岛方案受制约因素较多，无法保证工期，因此我部建议采用方案二：水中作业平台。六、施工工艺具体施工步骤如图：9#、12#筑岛及平台9#、12#墩桩基施工10#、11#筑岛及平台10#、11#墩桩基施工9#、12#墩承台施工拆除平台，掘出岛体土方、墩身施工10#、11#墩承台施工钢便桥施工 筑岛及平台施工顺序图6.1筑岛施工6.

17、1.1测量放样 放样出桥梁中线，沿中线左右划线，确定回填方位。6.1.2施工准备 施工前先将筑岛范围及便道范围用标注物标识，填筑前需将筑岛范围内河床上树根、草皮、污泥等杂物清理干净，以减少渗流，在材料准备上，提前选定堰体土料，以保证各种材料及时到位。6.1.3岛体填筑（1）、堰体土采用素土，为保证各工序的衔接，堰体采用分段流水作业，采用1.2m挖掘机，自卸车运输至筑岛施工现场，筑岛填筑不要直接向水中倾倒土，应出水面和土倒在已有堰头，用机械顺坡送入水中，以免直接倒入水中土体发生离析或被水冲走，造成堰体填好后渗水，造成浪费，水面以上土分层填筑，每层厚度不超过30cm，并采用压路碾压密实，达到堰体整

18、体稳固，承受一定的抗冲刷，合拢后不下沉，不塌陷满足施工要求。（2）、对承台四周插打拉森型钢板桩，先对钢板桩经过装卸、运输、会出现撞伤、弯扭及锁口变形，钢板桩在拼组前必须进行检查。测量放样后，按照施工方法，先打定位桩，在定位桩上安置导梁，组成框架式的围笼作为插桩时导向设备，因此在施打前必须制作导向架。最后剩下20片，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。（3）、清除筑岛内淤泥；先采用抽水机将被围起部分水抽干，然后组织挖机及运输车将水中淤泥运离现场。（4）、施工中严格按照设计要求放出坐标控制点，保证施工过程没有多于设计的土落入河道造成汇水面积减少，水流量增

19、大给堰体造成压力。6.1.4、土岛清除施工待主体工程完毕以后，开始挖掘出岛体，掘出深度在水下34m。清除土岛时，从河道中心向岸边清理，4台挖掘机同时作业，开挖顺序先清理岛体中心，再向岸边逐步施工，开挖的土方全部外运。施工中为满足环保要求，对出场车辆进行清洗，设置刷车设备一套。6.2钢便桥及作业平台施工6.2.1主要设计标准、参考资料和验收标准 （1）、主要设计标准 、计算行车速度：5km/h、设计荷载：单跨跨中承载500KN重车（备注：桥梁施工过程最重车辆为10m3水泥砼罐车、其自重和砼重为350KN，经过施工控制相邻跨单跨12米最多通行一部罐车）、桥跨布置：n12m连续贝雷梁桥、桥面布置：净

20、宽6m、桥面高程：+388.6m、行车距离：不小于30米（2）、主要参考资料 、交通部公路桥涵施工技术规范JTJ0412000、人民交通出版社路桥施工计算手册、交通部交通战备办公室装配式公路钢桥使用手册、公路施工手册、公路桥涵钢结构木结构设计规范（3）、主要验收标准钢便桥和钢平台架设完毕后以施工过程实际经受的最大荷载来进行通行验收，即以一辆10m3水泥砼罐车（总重量约350KN）来回通行来检验便桥和平台的稳定性和安全性，同时布置观测点观测钢便桥和平台沉降和位移变形。6.2.2钢便桥结构形式如下、基础结构为：钢管桩基础、下部结构为：工字钢横梁、上部结构为：贝雷片纵梁、桥面结构为：装配式公路钢桥专

21、用桥面板、防护结构为：钢管护栏6.2.3钢便桥施工设计文字说明（1）、基础及下部结构设计 钢便桥钢管桩基础布置形式： 根据桥位所处实际地质和水深情况，钢便桥桥墩基础采用如下形式布置：、钢便桥普通墩采用600mm、壁厚10 mm的钢管桩基础（横向布置3根、间距为2.3米）、桩顶布置两根I45cm工字钢横梁；、制动墩（每隔三跨设置一制动墩）：采用600mm、壁厚10 mm的钢管、单墩布置6根管桩排架基础。管桩与管桩之间用C10槽钢水平向和剪刀方向牢固焊接。（2）、上部结构设计钢便桥纵梁各跨跨径均设计为12m、实际施工过程因为地质或施工条件限制跨径会有所不同但均不应超过12m。根据行车荷载及桥面宽度

22、要求，12米跨纵梁布置单层3排6片贝雷片（规格为175cm350cm）；贝雷片纵向间用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。（3）、桥面结构设计钢便桥采用双向通行设计，全宽6m，桥面采用10mm钢板，并做防滑处理，外侧采用直径48mm钢管做围栏硬防护，栏杆的竖杆、扶手涂刷上红白相间的油漆，并粘贴反光膜用于警示桥梁界限，竖杆高度1.0m。每隔30m设置安全警示灯，每隔20m设置夜间照明灯。6.3钢便桥及作业平台施工工艺流程及主要方法 钢管桩加工制作吊车就位振动锤与钢管桩连接测量定位振动下沉钢管桩钢管桩间联接系焊接桩顶钢板及横梁安装吊

23、车纵向安装贝雷梁装配式钢桥面板安装栏杆安装打钢管桩技术要求：严格按设计书要求的位置和标高打桩。钢管桩中轴线斜率1L、且不大于20mm。钢管桩入土深度必须大于 7 m，实际施工过程由于各个支墩地质情况复杂，管桩终孔高程应以DZ90桩锤激振2分钟仍无进尺为准。钢管桩的清除：河道管理要求，新桥建成后必须拔除钢管桩。6.3.1主要施工方法 （1）、施工流程测量定位导向架固定吊机就位起吊管桩打至设计标高桩顶切槽及牛腿安装横梁就位焊接纵梁固定焊接直道板横梁铺设铺设桥面板扶手安装设备移位其他附属设施安装。（2）、施工方法第一步：导向梁或夹桩架前移就位。靠近岸边两跨利用导向梁定位，其他跨利用夹桩架定位。导向梁

24、前移就位依靠履带吊，夹桩架首次就位依靠履带吊，后续前移就位依靠2台3t卷扬机对称同步牵引。导向架固定在已经形成的一跨栈桥的3根钢管桩上。第二步：全站仪测量确定桩位并标识。第三步：确定桩位。利用导向架或夹桩架上的活动工字钢形成导向方框，确定桩位。导向框内径为钢管桩外径加20cm。导向方框宜点焊连接，便于拆除。第四步：钢管桩就位。加工厂制作好的钢管桩利用运桩台车运至现场，50t履带吊垂直运输并自上而下通过导向方框插入就位。第五步：震动锤就位并夹桩，做好震冲准备。第六步：测量调整钢管桩桩位和垂直度。就位过程中，测量人员应与吊装工密切配合，通过多次试插或利用在钢管桩上焊接临时承重耳保证就位精确和管桩的

25、垂直度。第七步：开启电源，震动下沉。震动下沉前及时拆除精确就位过程中加设的临时固定装置。先用低档位震动10秒钟，检查桩位及垂直度，确保无大变形后，高档位连续震动下沉。震动下沉过程中严密监控桩位和垂直度，做好插打记录。发现倾斜度超过1%应拔出，重新插打。振动持续时间长短应根据不同土质具体确定，一般不超过1015分钟。第八步：测量计算钢管桩嵌入河底深度。停止震动下沉后水准仪、塔尺测控入土深度。如果嵌入河底深度达不到设计要求（2倍管径即1.4m），及时报告项目领导以便确定加固措施、制定加固方案。深度虽达不到设计要求但超过1米时，根据现场地质及下沉过程实际情况酌情可不采取加固措施；深度达不到1米时，必

26、须采取相应的加固措施。第九步：缓慢松开夹具，移开震动锤。第十步：确定桩顶标高、放样。全站仪施放设计桩顶高程，做出鲜艳表示以便进行后续的割桩和开槽工作。第十一步：桩头割平、开槽。履带吊配合人工小心割除和开槽。桩顶、开槽承重面必须水平、光滑。第十二步：垫梁就位、焊接固定。履带吊垂直运输，人工安装焊接。焊接时严格按照设计要求检查每一道焊缝质量，不合格的坚决返工，不允许放过一个死角。第十三步：平联管安装就位。平联管加工厂预制作，现场精确测量后调整管件长度等几何尺寸，保证精度要求。履带吊垂直运输吊装就位，人工焊接。焊接时严格按照设计要求检查每一道焊缝质量，不合格的坚决返工，不允许放过一个死角。第十四步：

27、桥面板位置放样、标识。全站仪测量放样，在安装好的帽梁上醒目的标识出桥轴线、桥面左右边线及全部承重梁的详细位置。第十五步：桥面板整体运输、安装就位。承重梁及桥面加工厂预制作，汽车吊配合载重车场内水平运输，履带吊现场垂直运输吊装就位。人工精加工焊接安装。焊接时严格按照设计要求检查每一道焊缝质量，不合格的坚决返工，不允许放过一个死角。第十六步：放样、焊接扶手栏杆。第十七步：安装平联管上斜撑，前移导向梁或夹桩架。转入下一跨施工。6.3.2主要施工设备及人员配置 栈桥施工计划投入施工作业人员12人。拟投入以下施工设备：50t履带吊1台、装载机1台、DZ90振动锤1台、电焊及气割设备3套。七、钢便桥及作业

28、平台结构计算7.1钢便桥计算书7.1.1主要材料的截面特性力学性能查实用建筑五金手册P59表1-3-14，P62 表1-3-18截面尺寸抵抗矩抗剪强度值弹性模量E惯性矩截面积20aI20aI40a7.1.2便桥结构计算模型的选择确定：根据公路工程技术标准P22页之规定，车道荷载为：桥梁单跨跨度为12米，内插得集中荷载标准值PK=220KN,均布荷载标准值为qk=10.5KN/M。车道荷载主要技术指标见下表：车辆荷载主要技术指标项目单位技术指标车辆重力标准值KN350前轴重力标准值KN700中轴重力标准值KN2120后轴重力标准值KN2140轴距m4+1.4轮距m1.8前轮着地宽度及长度m0.3

29、0.2中、后轮着地宽度及长度m0.60.2车辆外形尺寸（长宽）m82.57.1.3便桥的检算。1.1桥位工程地质条件桥址处ZK11钻孔从上到下地质土层情况详见附表1。附表1 桥位地质土层情况表（ZK11） 土层序号土层名称层厚（m）层底标高（M）黄土状土5.4382.72砂类土9.1373.62圆砾10.0363.62-1砂类土4.0359.62-1粉质粘土4.8354.82砂类土1.5353.32-1粉质粘土1.7351.62砂类土2.9348.72-1粉质粘土3.8344.92砂类土13.6331.32-1粉质粘土1.0330.02砂类土13.7316.62-1粉质粘土1.3315.32砂类土12.2303.122.1 设计条件（1）公路桥涵钢结构及木结构设计规范（JTJ025-86）（2）钢结构设计规范（GB50017-2003）（3）公路桥涵设计通用规范（JTG D60-2004）（4）公路桥