栈桥及水中平台施工方案新.docx
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栈桥及水中平台施工方案新
目录
1工程概况及现场条件3
1.1工程概况3
1.2钻孔灌注桩概况5
1.3现场条件5
1.4质量目标及标准6
2编制依据及验收标准7
2.1编制依据7
2.2验收标准7
3施工准备及部署8
3.1机构组织8
3.2施工场地8
3.3现场交通8
3.4施工用电及用水8
3.5施工设备及人员8
3.6施工材料9
3.7施工顺序10
3.8施工计划10
4施工方法及技术措施11
4.1总体施工思路11
4.2栈桥搭设11
4.2.1栈桥设计11
4.2.2栈桥计算13
4.2.3栈桥安全防护措施17
4.3水中围堰施工18
4.4施工方法概述20
4.5施工工艺流程图21
4.6钢板桩围堰施工方案22
4.6.1钢板桩的打入22
4.6.2抽水围堰支撑26
4.6.3防渗堵漏及变形观测28
4.7围堰计算29
4.7.1北横引河9米围堰计算29
4.7.2八滧港12米围堰计算34
4.8钻孔灌注桩施工方案38
4.8.1测量放样38
4.8.2护筒埋设38
4.8.3钻机就位39
4.8.4泥浆循环39
4.8.5终孔及清孔42
4.8.6钢筋笼的制作42
4.8.7钢筋笼安装43
4.8.8安装导管44
4.8.9水下砼浇筑44
4.8.10桩底注浆46
4.8.11成桩检测48
5施工故障应急处理49
5.1坍塌49
5.2缩颈50
5.3钢筋笼上浮50
5.4桩底沉渣量过多51
5.5导管进水52
5.6堵管52
5.7断桩52
6安全、文明施工保证措施54
1工程概况及现场条件
1.1工程概况
北横引河桥起点桩号K7+325.114，终点桩号为K8+057.515，全长732.821米，桥型为先简支后连续小箱梁+预应力混凝土连续箱梁，分南北幅，北幅跨径组合4×25+（2×25+24.58）+（36.991+60+36.991）+（25.197+3×30）+（2×30+23.642）+4×25+5×25，南幅跨径组合4×25+（3×25+18.895）+（36.991+60+36.991）+（29.524+2×30）+3×30+4×25+5×25；北横引河桥主桥为三跨一联变截面预应力连续相梁桥结构，由于本桥跨越六级航道，为尽可能降低施工期间对北横引河通航的影响，采用挂篮悬臂浇筑法进行连续箱梁的施工。
小箱梁均采用架桥机架预制梁法。
本桥与北横引河顺交48°38′51″，与八滧港逆交19°27′08″，其中水中墩号为BHPL09、BHPL10、BHPR08、BHPR09、BHPL12、BHPL13、BHPR12、BHPR13，共八座。
水中墩台平面图如下：
北横引河桥跨北横引河和八滧港平面布置
1.2钻孔灌注桩概况
本施工方案是北横引河桥水中钻孔灌注桩专项施工方案，方案主要分为三个部分：
栈桥搭设、水中围堰的施工验算及水中钻孔灌注桩的施工技术。
北横引河桥共计8只墩台位于河道内，即：
BHPL09、BHPL10、BHPR08、BHPR09位于北横引河河道中；BHPL12、BHPL13、BHPR12、BHPR13位于八滧港河道中。
具体情况如下所示：
序号
墩号
钻孔灌注桩直径
根数
桩长
备注
1
BHPL09
D120
7
74
北横引河
2
BHPL10
D120
7
74
北横引河
3
BHPR08
D120
7
74
北横引河
4
BHPR09
D120
7
74
北横引河
5
BHPL12
D80
13
56
八滧港
6
BHPL13
D80
13
56
八滧港
7
BHPR12
D80
13
56
八滧港
8
BHPR13
D80
13
56
八滧港
1.3现场条件
（1）场地条件
场地地基土在80m范围内均在第四季松散沉积物，由饱和粘性土、粉性土和砂土组成。
按其地质时代、成因类型、分布发育规律及工程地质特征，可将其划分为5个工程地质层、15个亚层，其中①层为人工填土和新近围垦造田沉积土层，②、④、⑤层土为Q4沉积物，⑦、⑨为Q3沉积物。
（2）水位情况
根据实地调查，结合设计图纸，北横引河水深3米，八滧港水深6米
1.4质量目标及标准
钻孔灌注桩施工质量目标：
（1）原材料合格率100%。
（2）混凝土试件强度合格率100%。
（3）钻孔桩分项工程合格率100%。
2编制依据及验收标准
2.1编制依据
《崇明至启东长江公路通道工程（上海段）Ⅰ标施工图设计》；
《崇明至启东长江公路通道工程（上海段）I标总体施工组织设计》；
《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000；
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
《市政桥梁工程质量检验评定标准》（CJJ2—90）；
《公路桥涵设计通用规范》（JTG／D60-2004）；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
《关于钻孔灌注桩进行桩底注浆的通知》（2009.8.16）
2.2验收标准
《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）；
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
3施工准备及部署
3.1机构组织
钻孔灌注桩施工阶段，由主管生产的项目副经理、总工程师以及结构工程师负责现场安全、生产、技术、机械及材料供应等具体工作的指挥、协调，技术、安全生产、质检、物机等部门相互协作。
成立以项目经理任组长，总工程师和项目副经理任副组长的质量管理领导小组，建立从项目经理、施工队长到操作工人的岗位质量责任制，明确各级管理职责，建立严格的考核制度。
3.2施工场地
本工程中钻孔灌注桩施工均采用围堰施工，施工平台主要依靠后续填土。
为确保施工安全，施工时，应严格控制围堰填土的质量和压实度。
拟定采用粉质粘土进行分层碾压填筑，具体施工要求详见后续文字说明。
3.3现场交通
施工区域场内交通主要是利用施工主便道配合铺设行车道板等措施实现交通目的，场外主要是利用镇级及以上级公路进行运输。
3.4施工用电及用水
根据现场及临时用电计划（另见《施工临时用电方案》），现场主要引接高压电至施工现场，解决施工用电。
按照施工组织设计计划本工程施工用水取自于施工场地附近的河流，对于距离河流较近的施工场地，用水泵直接抽取河水即可。
3.5施工设备及人员
考虑现场情况以及工程特点采用4台GPS-10正循环钻机施工，人员配备每台桩机技术人员2名，电焊工2名，普通工人8名，共四个工作面进行施工。
主要人员配置
序号
工种类别
投入人数
1
管理人员
8人
2
技术人员
8人
3
技术工人
8人
4
普通工人
32人
合计
56人
械设备使用计划
序号
机械名称
规格型号
功率（KW）或容量（方）或吨位（t）
产地
数量（台）
1
钻孔桩机
GPS-10
60KW
4
2
钢筋切断机
WQ-40
4kw
广东
2
3
钢筋弯曲机
W18
1.5kw
广东
2
4
交流电焊机
AKA3001
40KVA
泰兴
2
5
发电机
GF-120
120KW
上海
2
6
泥浆运输车
东风
30m3
长春
2
7
泥浆泵
104
8
8
砼泵车
1
9
砼运输车
8m3
6
11
泥浆蓄罐车
2
12
振动锤
DZJ120
120
2
结合崇明县的地质情况每台桩机每根桩的施工时间约为22小时
施工时间如下表：
钻孔灌注桩分项作业进度指标
分项工程
钻机
定位
钻进
第一
次清孔
吊放
钢筋笼
安装
导管
第二
次清孔
灌注
水下砼
合计
单桩作业时间
1h
8h
1h
5h
2h
1h
4h
22h
钻机的综合成桩能力按。
22小时/1根（Φ1200mm，桩长74m）计算。
3.6施工材料
钢筋笼在现场加工，混凝土供应主要来自于自建混凝土搅拌站，现场混凝土搅拌站生产能力为240m3/h，实际供应混凝土能力可达140m3/h。
混凝土搅拌站距离最远的施工点仅30分钟车程，根据钻孔桩施工计划和混凝土灌注速度混凝土运输配备6台6方或8方的混凝土运输车即可。
3.7施工顺序
3.8施工计划
序号
墩号
施工时间
施工机械
1
BHPR8
2010.3.16～2010.3.31
1#钻机
2
BHPL9
2010.3.16～2010.3.31
2#钻机
3
BHPR13
2010.3.16～2010.3.31
3#钻机
4
BHPL13
2010.3.16～2010.3.31
4#钻机
5
BHPR9
2010.4.1～2010.4.15
1#钻机
6
BHPL10
2010.4.1～2010.4.15
2#钻机
7
BHPR12
2010.4.1～2010.4.15
3#钻机
8
BHPL12
2010.4.1～2010.4.15
4#钻机
4施工方法及技术措施
4.1总体施工思路
根据对现场的调查，我公司对北横引河、八滧港河道内的钻孔桩施工均采用围堰施工方式，北横引河内钻孔灌注桩采用单层拉森Ⅳ型9米钢板桩进行围堰，八滧港河内钻孔灌注桩采用单层拉森Ⅳ型12米钢板桩进行围堰，围堰完成后在钢板桩顶部焊接32#工字钢，形成作业平台，供专业桩基施工队伍进行施工。
运输通道即在2个承台之间搭设一座栈桥，便于钢板桩施工、材料运输，栈桥搭设至承台时，两边各加宽2米（施工方法同栈桥），形成一个施工作业平台，专供吊装以及承台、立柱、0#块的施工，钻孔灌注桩施工为常规施工方法。
4.2栈桥搭设
本标段北横引河和八滧港共8只位于河中的承台，北横引河水深约为3m,八滧港水深约为6m，我部为保证整个工程的施工，在便道走向修筑便桥，桥面宽度均为6米 ，拟建便桥四座，共长103米，河床多为粘土。
便桥的修筑，结合地方的实际情况，满足通航的要求。
4.2.1栈桥设计
1、便桥设计，最大设计运输荷载为60T，桥面宽度为6米。
2、桩组设计：
北横引河：
在河道中确定便桥的走向位置，木桩采用落叶松圆木，直径（小头）φ16-18cm，桩长8米，入土长度4.5m,纵向间距为2m，横向为1m，桐木桩上横向铺垫方木，起到平整与减震作用，桐木桩与方木用铁钉连接牢固，防止纵向和横向移动，对便桥设置防撞扶手和警示标志。
八滧港：
根据河中承台位置确定便道走向，桩基采用φ300的空心钢管立柱，桩长12m,入土长度为5.5m，纵向间距为3m,横向为2.5m。
3、便桥的安装方法（考虑便桥的集中荷载）：
上部纵向为12m长的40#工字钢，每根桩顶设置一根,桐木桩和钢管桩上部用横向方木垫平。
其中便桥结构详见示意图。
4、桥面铺设：
桥面用32#槽钢纵向满铺，两端用螺旋固定，使便桥连接顺畅，行车时无明显的晃动，用来保证车辆通行。
6、护栏用钢管扶手，焊成1.2m高的简易护栏，固定在纵向型钢上，用红白油漆刷好，起到警示作用。
4.2.2栈桥计算
因桐木桩间距较钢管桩密，当将栈桥简化至简支梁计算时，间距小则可以大大增加桩身承载力，四座栈桥梁体和桥面结构相同，故选取直径为300mm的钢管桩进行验算。
（1）因顶层纵向32#槽钢N1为满铺直接当做桥面板，故无需进行强度验算。
其受力情况如下：
N1槽钢受人群均布荷载：
3.5KN/m2×2.5m=8.75KN/m
N1槽钢自重2.5*（3/0.32）*38.2*9.8=8.8KN
钻机自80KN,吊车重250KN,（考虑1.1的冲击系数和1.1的安全系数，合计取1.2系数），计算时考虑最重的一种荷载得：
（250+80）*1.3=429N，汽车吊机每个支腿传递的荷载为：
429/4=107.5KN。
N1槽钢受力最不利情况，受力简图如下：
最大弯矩M=ql2/8+pl/4=80.9kN.m
最大剪力Q=ql/2+p=129.4kN
（2）底横梁I40a工字钢N2检算
因桩间距即跨径为3米和2米，故汽车吊有两个支腿的荷载通过纵梁传递给横梁，钢管桩在3米跨径范围内，N1横梁传递给底纵梁工字钢的最大支座反力:
129KN，则每根上纵梁传递的荷载为129KN/3=43KN
按按单跨3m简支梁分析工字钢受力情况，计算简图如下：
最大弯矩M=ql2/8=48.4kN.m
最大剪力Q=ql/2=64.5kN
I40a工字钢截面特性参数:
〔σ〕=145MPa;〔τ〕=85MPa
A=86.1cm2；b=14.2cm；d=1.05cm；Ix/Sx=34.1m；Ix=21720cm4
Sx=631.2cmWx=1090cm3；Iy=660cm3；ix=15.9cm；iy=2.77cm
需用工字钢根数:
n＝Mmax/（Wx〔σ〕）＝48.4×103/（1090×145）＝0.3根
取n=1根满足要求（每排钢管桩顶布置1根）。
剪应力τ=Qmax*S/（I*d）/n=64.5/0.3410/0.0105=18MPa
<[τ]=85Mpa
经以上计算，每1根钢管桩顶布置1根40a工字钢。
3）局部集中受力计算：
（假设汽车吊支腿直接传递力至N2上）
当25T汽车吊在平台上吊放钻机时，按单跨2.5m简支梁考虑，汽车
吊支腿传递力考虑为：
107.5KN，汽车吊的支腿伸开时横向距离为
2.5m，支腿传递的荷载直接传递到钢管桩上，故只需钢管桩承载力满足要求。
（3）钢管桩桩长的确定及承载力检算
40a#工字钢下部设置300mm钢管桩，由以上计算可知，钢管桩桩顶最大受力：
P＝107.5kN
考虑结构安全，取单桩设计承载力为160kN，选用钢管外径D=300mm、壁厚t=8mm。
（I=7827cm4A=73.4cm2i＝（I/A）1/2＝10.3cm）
1）按地质资料计算的单桩承载力确定钢管桩长度
打入桩的容许乘载力为：
[P]＝1/2（UΣαi×fi×li+λARα）
αi、α——分别为打入桩对各土层桩周摩阻力和桩底承压力影响系数。
（αi、α土层埋深5米以下时取0.8，10米时取1）打入桩均取1，λ——系数，砂类土当D/d≥1时λ=1
A——桩底支承面积A=0.0073m2
R——桩尖土的极限承载力
[P]——轴向受压桩的容许承载力（kN）
U——桩身截面周长（m）U=πd=3.14×0.3=0.942m
fi——桩侧土的极限摩阻力（kPa）
li——各土层的厚度（m）
根据北横引河桥《岩土工程勘探报告》及施工图，栈桥施工区域的土层主要为粉细砂和泥质粉砂岩土，计算取fi=130kPa，R=600kPa。
钢管桩打入土层的最小深度计算如下：
li=（2[P]-ARα）/（UΣαi*fi）
=（160*2-0.8*0.0073*600）/（0.942*130*0.8）
=3.23m
故桩身入土深度均满足要求。
2）按桩身强度检算单桩承载力
钢管桩按一端自由，一端嵌固的等截面压杆考虑，受力简图见图：
杆件长取12米
杆件长细比λ＝l0/i＝12/0.103＝116＜[λ]
＝150
按长细杆计算，利用欧拉公式
临界荷载Pcr＝π2EI/（4l2）
＝π2×210×109×7827×
10-8/4/12/12
＝281.35kN
取安全系数nst＝2则
钢管桩容许荷载[Pcr]＝Pcr/nstr＝281.35/3＝140.7kN
P＜[Pcr]满足要求。
4.2.3栈桥安全防护措施
（1）安全保证措施计划
栈桥及栈桥施工中将面临水中作业的施工安全问题。
栈桥的搭设、拆除施工，要制定有针对性的施工安全计划安全技术措施。
①吊运桩机过程中，应防侧倾，防止碰撞钢管桩。
②搭设栈桥的钢管桩双向应加剪力撑，加固单桩的稳定性。
控制钢管桩的垂直度。
③栈桥及加宽平台上应设防护栏，水上救生设备。
④栈桥加宽平台上机电设备用电要规范。
⑤栈桥平台施工开始时即设置航标，悬挂夜间红灯示警等通航导向标志，并打设钢管桩防撞墩，以策安全。
⑥平台要四周挂红灯，施工平台前后50米挂扬声器，专人监视，防止来往船只碰撞施工平台。
⑦栈桥加宽时，平台的作业人员要全部撤离现场，待平台加宽完毕后在施工。
钢栈桥加宽时要禁止行人及机械通行，待加宽完毕后再开放通行。
（2）生产措施
加强各级安全教育，大力宣传安全生产的重要性，加强领导、人人重视、清除麻痹思想，学习和自觉遵守安全生产操作规程。
①工程设专职安全检查员，负责进行经常性的安全检查和督促工作，及时消除安全方面的隐患，做到安全生产、文明施工、有备无患。
②对进场的工人作好三级安全教育及水上作业的专向安全教育。
对施工机械设备进行维修保养，使其处于良好的技术状态，严禁机械带病作业。
③施工用电气设备由专职电工负责架设安装，专人管理任何人不得乱拉电线、装电器设备。
所有电器设备都应安装漏电保护开关。
并经常检查设备及线路的可靠性。
夜间施工，必须具有足够的照明。
④防火安全，慎之又慎，施工现场配有适用的消防器具。
台风季节和洪水期间及早做好防范工作，注意收听天气预报，及时做好抗洪防风安排。
进入施工现场，必须一切听从指挥，不准穿拖鞋作业，必须配戴安全帽，起重机臂下不得站人。
水上作业必须穿救生衣，配备求生船。
与当地海事、公安部门密切联系，组织联防，搞好冶安保卫工作台，特别是夜间的冶安工作，确保正常的生产秩序。
高空作业必须有防范措施，如安全网、安全带、防护栏等。
工作平台尽量避免超荷载堆放东西，尽可能少放东西，防止事故发生。
⑤特种工种操作者必须持证上岗。
凡有高血压、心脏病、恐高症，血晕症、有癫病史等人员不得从事高空作业。
使用吊机配合施工时，必须通过技术人员的核算、检查认可试吊使用。
4.3水中围堰施工
（1）北横引河水中围堰
根据目前对现场水位的测量可知，北横引河当前水深为3m，承台与现有河道斜交，承台最边缘位于河岸距离约为25m，采用单个承台用9米单层Ⅳ型拉森钢板桩围堰的方法，即BHPL09、BHPR08、BHPL10、BHPR09分别做4个围堰，围堰离承台外边的距离为1米，以保证钻机足够的工作空间。
拉森钢板桩施工前在两个承台之间采用工字钢和桐木桩搭设临时栈桥直通河岸，以便拉森桩施工、桩机、工作人员和设备的通行。
水中围堰结束后，将围堰中的积水抽至承台底标高，围囹支撑，然后具体围堰见下图
（2）八滧港水中围堰
根据目前对现场水位的测量可知，承台位置八滧港最大水深为6m，承台与现有河道斜交，承台最边缘位于河岸距离约为21.4m，采用单个承台用单层12米长Ⅳ型拉森钢板桩围堰的方法，即BHPL12、BHPR12、BHPL13、BHPR13做4个围堰，围堰离承台外边的距离为1米，以保证钻机足够的工作空间。
施工顺序为先围其中一个，承台施工结束后再对另外一个围堰施工。
拉森钢板桩施工前在两个承台之间采用工字钢和桐木桩搭设临时栈桥直通河岸，以便拉森桩施工、桩机、工作人员和设备的通行。
水中围堰结束后，将围堰中的积水抽至承台底标高，围囹支撑，然后具体围堰见下图
4.4施工方法概述
本工程桩基采用正循环钻机施工，属于常见工艺，钻机型号选用GPS-10型号正循环钻机，现场泥浆循环采用现循环。
采用泥浆车集中收集外运的方式，钢筋笼由现场钢筋加场制作，由人工车抬炮车运至施工点，砼由砼拌合站由砼运输车运至施工地点。
4.5施工工艺流程图
为保证上述施工流程的顺利实施，施工过程中必须要严格执行“三检制”即每道工序施工完毕，先由施工队自检，自检合格后填单，上报项目部专职质量员验收，认定达到合格等级后再由项目部会同监理正式验收，认定达到合格等级后方可进入下道工序
4.6钢板桩围堰施工方案
4.6.1钢板桩的打入
⑴钢板桩的选用，本工程选用拉森桩（SKAP-Ⅳ型，日标）宽400mm，高170mm,厚度为15.5mm,截面积A=95.99cm2,理论重量76.1kg/m，考虑到本工程地质情况的需要，北横引河内四座承台拟采用桩长为9米的钢板桩，八滧港内四座承台拟采用桩长为12米的钢板桩。
1、首先在板桩堆放基地对钢板桩进行检查、丈量、分类、编号，选用同种型号的板桩，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理出施工所需型号、规格、数量的钢板桩。
为确保每片钢板桩的两侧锁口平行。
同时，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。
需要进行宽度检查，方法是：
对于每片钢板桩分为上中下三部分用钢尺测量其宽度，使每片桩的宽度在同一尺寸内，每片相邻数差值以小于1cm为宜。
对于肉眼看到的局部变形可进行加密测量。
对于超出偏差的钢板桩应尽量不用。
2、发现缺陷随时调整，整理后在运输和堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将连锁口碰坏。
同时对两侧锁口用一块同型号长2～3m的短桩作通过试验，以2～3人拉动通过为宜，或采用卷扬机拖拉。
锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲、死弯等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过800～1000℃），焊补、铆补、割除、接长等方法加以整修。
同时，要求接头强度与其它断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形。
3、本承台钢板桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油或其它油脂，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。
转角处采用钢管转角桩。
4、插打钢板桩之前须检查振动锤。
振动锤是打拔钢板桩的关键设备，在打拔前一定要进行专门的检查，确保线路畅通，功能正常。
且夹板牙齿磨损不宜太多。
⑵钢板桩理论用量计算：
北横引河钢板桩围堰周长计算：
（10.6+9.8）×2×4=163.2m
163.2/0.4m=408片，
八滧港钢板桩围堰周长计算：
（6.7＋15）×8=173.6m
173.6/0.4m=434片
钢板桩重量计算：
（408×9+434×12）×76.1＝8880×76.1=675.7t
⑶打入
1、施工放样与定位
①将施工区域控制点标明并经过复核无误后加以有效保护。
②在插打钢板桩前需设定位桩。
定位桩采用钢管桩，四角布置，外侧共4根。
③支撑的位置须严格遵照设定的标高、位置布置。
在钢管桩露出水（地）面部分刷上警告标志，并在50cm处焊上槽钢加固。
定位桩与已施工桩位置布置见下图。
北横引河河道内承台围堰示意图
八滧港河道内承台围堰示意图
2、钢板桩打入总体流程
钢板桩从河岸一侧两排同时开始打入第一片钢板桩，然后逐步向河中插打，在河中合龙。
在插打过程中，加强测量工作，发现倾斜，及时调整，为保证插桩顺利合拢，要求桩身垂直，并且围堰周边的钢板数要均分。
导梁为上下双层导梁，确保插打第一片钢板桩的垂直度。
最初的一、二块钢板桩以导梁为定位、垂直插（此项工作应反复仔细校正钢板桩位，确保垂直）至设计标高。
打设位置和方向要确保精度，
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