锁口钢管桩围堰施工专项方案.doc
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永州城南大桥锁口钢管桩围堰、承台施工方案
目录
1.编制依据 1
2.工程概况 1
2.1总体简介 1
2.2技术要点 2
2.3水文地质情况 2
2.4施工条件 3
2.5工程特点、施工难点分析 3
3.总体施工方案 4
4.施工计划 4
5.围堰总体设计 5
5.1围堰设计主要工艺比选 5
5.2围堰与钻孔钢平台施工先后顺序确定 5
5.3围堰具体设计 6
6.围堰施工方法及工艺 8
6.1围堰施工工艺 8
6.2围堰总体施工流程 9
6.3锁口钢管桩加工 9
6.4测量定位 10
6.5锁口钢管桩引孔、插打与合龙 10
6.6锁口钢管桩堵漏及漏水处理 13
6.7圈梁及内支撑安装施工 14
6.8围堰内抽水开挖 17
6.9围堰监测 17
7.承台施工 18
7.1准备工作 19
7.2钢筋绑扎及冷却水管施工 21
7.3测温点布设 23
7.4模板施工 25
7.5混凝土浇筑 25
7.6混凝土温度控制的主要措施和方法 29
7.7承台、塔吊位置布置 31
7.8承台施工常见病害及其预防措施 32
8.雨季施工保证措施 34
9.工期保证措施 36
9.1工期目标 36
9.2保证工期的组织机构 36
9.3工期保证措施 37
10.质量保证措施 39
10.1质量组织机构 39
10.2质量保证体系 40
11.安全保证措施 43
11.1安全目标 43
11.2建立、健全安全保证体系 43
11.3安全检查程序管理 44
11.4安全教育与培训 44
11.5外来劳务人员的安全管理措施 45
11.6特殊工种管理措施 46
11.7施工安全措施 46
11.8钢围堰施工安全措施 48
11.8应急救援预案 48
12.文明施工及环境保护 52
12.1文明施工及环境保护控制目标 52
12.2文明施工保证体系 52
12.3环境保护控制体系 53
12.4文明施工控制措施 54
12.5环境保护控制措施 55
附表1：
机械设备配置 58
附表2：
劳动力配置 58
附件3：
锁口钢管桩围堰计算书 58
附件4：
锁口钢管桩围堰设计图 58
3
永州城南大桥锁口钢管桩围堰、承台施工方案
1.编制依据
⑴永州城南大桥两阶段施工图设计；
⑵永州城南大桥锁口钢管桩围堰设计图；
⑶永州城南大桥两阶段施工图设计工程地质；
⑷《公路桥涵施工技术规范》JTG/TF50-2011;
⑸《钢结构设计规范》GB50017—2014；
⑹《钢结构工程施工及验收规范》GB50205—2001；
⑺《建筑钢结构焊接技术规程》GB50661—2011;
⑻《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008;
⑼湖南省永州市涉河桥梁防洪评价报告A143005008。
2.工程概况
2.1总体简介
永州市城南大桥工程选址城南大道与金水路平交口，跨湘江西路和湘江东路，顺接城南大道，止于城南大道与空港路平交口。
桥梁主线全长1183.56m，工程内容包括：
主桥工程、引桥工程、匝道桥工程、匝道道路工程。
引桥桥墩：
5#、6#、7#，主桥桥墩：
边墩8#，主墩9#、10#、11#位于湘江内。
主桥主墩承台尺寸为13.7m×24.2m×4m，封底混凝土为1m，边墩承台尺寸为：
8.45m×10.5m×4m，引桥承台尺寸为：
4.2m×3.9m×2.5m。
主桥立面布置图如下：
图2-1主桥立面图
2.2技术要点
城南大桥主线桥梁全长1183.56m，道路等级采用城市Ⅰ级主干道标准，设计车速50km/h,汽车荷载等级为城-A级。
2.3水文地质情况
2.3.1水文资料
本桥位于老埠头水文站及潇湘水电站中间，场地内地表水较为发育，主要受大气降雨的补给，沿着沟渠流入湘江；该桥位区地下水稳定后标高一般在95.0-97.0m，泄洪时水位一般92.0-95.0m，含水层主要为细砂和卵石层，随着湘江水位变化而变化。
根据资料冷水滩区城南大桥处各级频率洪水水位如下表：
表2-1城南大桥处各级频率洪水水位表
频率（％）
1
2
5
10
20
50
水位
102.66
102.12
101.17
100.42
99.58
98.66
流量
15900
14600
12900
11500
9240
7420
调查近三年2013-2015年水文情况，2013年-2014年水位较稳定，基本保持在97m左右，2015年发生一次20年一遇的洪水，城南大桥处水位高为101.44m，发生时间为2015年11月13日。
2.3.2地质资料
根据勘察揭示，水中墩地质情况如下表：
表2-25#-11#墩地质情况统计表
墩号
5#
6#
7#
8#
9#
10#
11#
地质各层标高（m）
卵石层
89.97-88.77
89.08-88.28
88.22-87.62
92.20-87.8
93.57-86.97
88.78-86.98
88.63-86.53
全风化粉砂质泥岩
88.77-87.57
88.28-87.28
87.62-86.72
87.8-85.3
86.97-85.77
86.98-85.78
86.53-85.33
强风化粉砂质泥岩
87.57-73.97
87.28-75.08
86.72-79.22
85.3-75
85.77-76.67
85.78-71.08
85.33-71.73
表2-35#-11#墩地质层厚情况统计表
墩号
5#
6#
7#
8#
9#
10#
11#
地质各层厚度由上而下（m）
卵石层
1.2
0.8
0.6
4.4
6.6
1.8
2.1
全风化粉砂质泥岩
1.2
1
0.9
2.5
1.2
1.2
1.2
强风化粉砂质泥岩
13.6
12.2
7.5
10.3
9.1
14.7
13.6
2.4施工条件
2.4.1气象条件
桥位区气候处热带湿润气候，春夏之间雨量集中，多年平均降雨量1278.2mm，4-6月雨量占41.7%，7-9月雨量较少，秋季多旱，暑热期长，年平均气温17.9℃，极端最高气温39.9℃，极端最低气温-8.5℃，平均风速17m/s，最大风速26m/s。
2.4.2施工现场条件
⑴施工用电
本工程共设计4台变压器用于满足工程用电，其中湘江东岸1台630KW变压器供应水中墩施工。
14#墩南侧800KW供应引桥、匝道及生活用电。
16#墩北侧400KW变压器供应拌合站用电。
湘江西侧一台400KW供应该处引桥及匝道路基施工和生活用电，用电比较方便。
施工用电不足或临时停电时采用发电机组应急。
⑵施工用水
本桥所在区域地表水及地下水比较充足，可以做施工用水，在洪水期间，须检测合格方能用作施工用水。
2.5工程特点、施工难点分析
根据本桥的水文、地质情况分析，水中承台施工采用锁口钢管桩围堰，由于深水作业，且地质有岩层，施工难度大，为施工重难点。
3.总体施工方案
⑴桩基施工完毕后，拆除部分外围平台及钢管桩。
⑵引孔、插打锁口钢管桩围堰，锁口钢管桩混凝土浇筑，填充止水材料，围堰施工完毕，抽水安装支撑，堰内土石方，采用破碎锤配合挖机开挖。
⑶堰内开挖至设计标高，割除钢护筒，浇筑垫层混凝土。
⑷垫层混凝土强度达到设计要求时，凿桩头，承台施工。
4.施工计划
表4-1水中墩围堰、承台施工计划安排表
序号
部位
施工周期
开始时间
完成时间
1
11#钢围堰
60
2016/10/1
2016/11/30
2
11#承台
50
2016/12/1
2017/1/20
3
10#钢围堰
60
2016/11/15
2017/1/15
4
10#承台
50
2017/1/17
2017/3/8
5
9#钢围堰
60
2017/1/14
2017/3/15
6
9#承台
50
2017/3/16
2017/5/5
7
5-8#钢围堰
90
2017/1/19
2017/4/19
8
5-8#承台
90
2017/2/20
2017/5/19
表4-211#墩围堰、承台施工计划安排表
序号
工序
工程量
施工周期
开始时间
完成时间
1
钻孔及插打钢管桩
116根
40
2016/10/1
2016/11/9
2
钢管桩混凝土浇筑
100m³
1
2016/11/10
2016/11/11
3
抽水施工第一层支撑
48248kg
4
2016/11/12
2016/11/16
4
抽水施工第二层支撑
48248kg
4
2016/11/17
2016/11/21
5
抽水施工第三层支撑
48248kg
5
2016/11/21
2016/11/26
6
抽水施工第四层支撑
64331kg
5
2016/11/26
2016/12/1
7
开挖卵石
1300m³
5
2016/12/1
2016/12/6
8
破碎开挖岩石
830m³
25
2016/12/6
2016/12/31
9
承台垫层施工
55m³
2
2017/1/1
2017/1/3
10
钢筋安装
53626kg
15
2017/1/3
2017/1/18
11
模板安装
305㎡
2
2017/1/18
2017/1/19
12
混凝土浇筑
1326.16m³
1
2017/1/19
2017/1/20
5.围堰总体设计
5.1围堰设计主要工艺比选
（1）围堰结构形式比选
表5-1围堰结构形式比选表
围堰类型
优点
缺点
比选结果
双壁钢围堰
1、结构刚度大，适用于深水基础。
2、可整体拼装成型后下沉、在工厂制作入水浮运，也可在施工平台上分块散拼成型。
1、承台入岩深度平均3.5m，钢围堰下沉困难，需采用爆破或抓斗施工，施工难度大，安全风险高。
2、拆除需水下切割。
3、加工制作要求高，焊接工作量大，影响整体工期。
不采用
钢板桩围堰
1、能打入较硬土层，可拼装成各种形状。
2、小型吊装设备即可完成单片插打。
1、长度多为定尺，常用最大长度为18m，超过18m时接长插打施工要求高。
2、整体刚度小，支撑较多
，整体稳定性差，不适用。
不采用
锁口钢管桩围堰
1、结构稳定，加工制作简单快速、施
工工期短。
2、可采用轻型吊装设备在桩基施工同时安装钢管桩围堰。
3、整体刚度大、材料回收利用率高、平面布置适应性强等特点。
4、能较好的适应软弱覆盖层。
5、可利用小型破碎锤解决承台入岩3.5m施工困难的问题，施工简单。
1、锁口处止水要求高。
2、支撑较多，体系转换多。
采用
（2）锁口钢管桩围堰适用于水深20m以内、水流流速小于3m/s，河床为砂类土、粘性土、碎（卵）石类土和风化岩等地层条件下的高桩承台和低桩承台。
5.2围堰与钻孔钢平台施工先后顺序确定
先钻孔平台再围堰可在最短时间内施工桩基，节约工期。
主墩水下基础采用先搭设钻孔平台，桩基施工与钢管桩围堰安装同步进行的方式施工。
钢平台、围堰、马道平面相对位置布置图如下：
图5-1钢平台、围堰、马道平面相对位置布置图
5.3围堰具体设计
围堰顶标高为98m，施工正常水位为96.5m。
实际施工中根据水位需要，安装内支撑。
钢管桩采用T—C型锁口钢管桩，主管采用φ529×10mmQ235B钢管，主墩及边墩锁口“阴头”为φ180*8mm钢管，引桥桥墩锁口“阴头”为φ168*8mm钢管，阳头均为I20b工字钢。
钢管桩距承台边缘预留2m间距，方便承台施工时模板安装。
9#-11#主墩围堰竖向设置四层内撑，标高分别为97m、94m、91.5m、89m。
第一层圈梁采用3HN450x200型钢，第四层圈梁采用3HN700x300型钢，内撑主管采用φ630×10mm钢管。
8#、12#边墩围堰竖向设置三层内撑，标高分别为97m、94m、91.5m。
第一层圈梁采用3HN450x200型钢，内撑主管采用φ529×10mm钢管,第二、三层圈梁采用3HN700x300型钢，内撑主管采用φ630×10mm钢管。
5#-7#引桥桥墩围堰竖向设置四层内撑，标高分别为97.5m、94.5m、92m、89.5m。
第一、二层圈梁采用2HN700x300型钢，第三、四层圈梁采用3HN700x300型钢，内撑主管采用φ630×10mm钢管。
钢管桩围堰构造如下图所示。
图5-29#-11#主墩锁口钢管桩立面布置图
图5-38#、12#边墩锁口钢管桩立面布置图
图5-45#-7#桥墩锁口钢管桩立面布置图
6.围堰施工方法及工艺
6.1围堰施工工艺
引孔→锁口钢管桩加工→安装导向定位架→插打钢管桩→钢管桩灌注混凝土→钢管桩堵漏→抽水安装第一道支撑→依次安装第二、三、四、道支撑→开挖至坑底。
施工准备
6.2围堰总体施工流程
导向架平台搭设
钢管桩制作
安装导向架
钢管桩运输存放
引孔
测量控制检查
插打钢管桩
围堰合龙
灌注砼
锁口止水
监测控制
围堰内抽水
安装内支撑
破除桩头
封底混凝土
承台施工
拆除围堰
图6-1围堰施工流程图
6.3锁口钢管桩加工
1、施工主要材料：
φ529×10mm螺旋管、φ180*8mm钢管、φ168*8mm钢管、I20工字钢。
在施工前进行钢管桩加工，按照总体施工进度计划提前10天组织材料进场，做到早计划、早落实，备足相应材料并在岸上加工足够数量的钢管桩。
钢管桩型钢出厂必须附有相应材料检验、试验合格证书、成品出厂合格证，每节钢管桩的质量要求：
焊缝饱满、无沙眼或漏焊现象，钢管桩制作标准按如下规定执行。
锁口钢管桩选用螺旋钢管，其加工制作在钢筋加工厂内焊接施工。
先将钢管对接成设计长度，然后将锁口工字钢与钢管定位焊接。
每根钢管桩上的锁口要对称位于钢管的同一直径线上。
钢管桩的对接焊缝按照Ⅱ级焊缝质量标准检查验收；其余的焊缝按照Ⅲ级焊缝质量标准作外观检查，要求饱满、无裂纹、不漏水。
钢管桩顺直、不折、不弯。
图6-2钢管桩T-C型锁口示意图
6.4测量定位
在围堰上下游一定距离的河岸陆地上设置控制测量点。
在导向梁安装之前，用全站仪测放出围堰的内轮廓线；在钢管桩插打过程中，用全站仪控制锁口钢管桩的垂直度。
6.5锁口钢管桩引孔、插打与合龙
6.5.1引孔
根据设计图及现场地质情况，锁口钢管桩均采用80cm旋挖钻引孔插入钢管桩。
⑴施工工艺流程
准备工作→钻机定位→安装钢护筒→钻孔→成孔→安装导向架→插入管桩→下一根管桩施工。
⑵施工方法
①桩位测定：
根据桩位平面图及测量基准点，测放桩位，经项目部测量班对桩位定位后，方可开始下沉钢护筒；
②钻机定位后安装钢护筒，开始钻孔；
③成孔后利用导向架将螺旋管插入孔中，难以插入时采用震动锤辅助插入；
④管桩插入后即可拔出钢护筒开始下一根桩施工。
6.5.2插打
（1）先在钻孔平台上接长横梁与平台面板分配梁，梁端纵梁连通。
钢管桩紧贴纵梁插打，保证其垂直度。
首先将导向桩打设到位。
安装导向框。
（2）利用导向框插打第1根钢管桩，第1根钢管桩插打至指定位置时停止插打，然后进行第2根钢管桩插打，第2根钢管桩插打至与第1根钢管桩齐平时，停止第2根钢管桩插打，将第1根钢管桩剩余部分插打到位，再开始第3根钢管桩插打，插打至与第2根钢管桩平齐时停止插打完成第2根钢管桩剩余部分插打，如此循环施工。
（3）履带吊将钢管桩吊至插点处进行插桩，对准桩与定位桩的锁口，锁口抹上润滑油，开动液压机，夹紧桩，开始沉桩。
（4）试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至孔底，开动振动锤打桩下沉，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直。
（5）在打桩过程中，为保证钢管桩的垂直度，用全站仪在无导向框限位两个方向加以控制。
为防止锁口中心线平面位移，在打桩进行方向的钢管桩锁口处设卡板，阻止管桩位移。
同时在导向框上预先算出每根管桩的位置，以便随时检查校正。
（6）打桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性继续转动一定时间，打桩至设计高度。
（7）松开液压夹口，提升第二根钢管桩至桩位处，打第二根桩，以此类推至打完所有桩。
（8）钢管桩插打同一截面接头数不超过总数的50%,接头上下交错布置。
（9）插打示意图如下：
导向桩
图6-3插打示意图
6.5.3纠偏
（1）第一根钢管桩沉入后的垂直度影响到整个围堰其它钢管桩的垂直度，其打入时要缓慢些，打入到设计深度一半时暂停沉桩，检查桩身的垂直度是否在0.5％L以内，如满足要求则继续开启振动锤沉桩；否则拔出重打。
（2）其它的钢管桩在定位架和锁口的共同作用下，一般不会产生较大偏差，只需每插打15～20根作一次检查，保证桩身的垂直度在1％L以内即可。
表6-1桩身检验标准
序号
检查项目
允许偏差
检验方法
1
桩身垂直度
1%L（L为桩长）
用尺量
2
齿槽平直度及光滑度
无电焊渣或毛刺
用2-3m长的桩段作通过试验
3
桩长度
不小于设计长度
用尺量
6.5.4合龙
（1）锁口钢管桩由围堰上游分两头插打、到下游合龙。
（2）钢管桩围堰合龙前，在插打至最后4～5根桩时，测量缺口的宽度，准确计算出合龙桩的外径，加工大小合适的钢管桩运至施工现场插打。
（3）为保证钢管桩围堰合龙时两侧锁口互相平行，避免使用异型桩进行合龙，减小合龙难度，当钢管桩两端相距10～15根桩的距离时，之后每打入一根桩，均须用全站仪控制其垂直度。
若桩身存在偏斜，应逐根纠正，分散偏差，调整合龙。
6.5.6浇筑砼
锁口钢管桩全部施工完毕后，对钢管桩进行水下灌注混凝土，采用导管灌注法，浇筑顺序为上游侧往下游侧连续浇筑，混凝土浇筑深度为1.5m。
6.6锁口钢管桩堵漏及漏水处理
6.6.1锁口钢管桩堵漏
止水的一般方法是在施工过程中用棉花加粘土混合物填塞接缝。
堵漏材料采用现场基坑开挖出来的粘土，外购买棉絮，采用人工的方式将棉絮和粘土混合物塞进锁口内。
6.6.2锁口漏水处理
（1）抽水过程中或抽水后发现个别锁口漏水，可派潜水工下水检查漏水处位置，根据实际情况进行止水处理。
（2）抽水后如发生锁口漏水较大或漏水处较多影响围堰内基础施工时，要停止抽水、让水回灌入围堰，重新进行止水处理，然后再抽水。
6.7圈梁及内支撑安装施工
6.7.1圈梁及内支撑安装工序流程
主墩9#-11#围堰内支撑安装顺序如下（假设钢管桩顶标高为0m）:
安装第一层内支撑→抽水至-4.5m→安装第二层内支撑→抽水至-7m→安装第三层内支撑→抽水至-9.5m→安装第四层内支撑→抽水开挖至基坑底以下0.5m。
示意图如下：
图6-4第一层内支撑安装
图6-5第二层内支撑安装
图6-6第三层内支撑安装
图6-7第四层内支撑安装
边墩8#围堰内支撑安装顺序如下（假设钢管桩顶标高为0m）:
安装第一层内支撑→抽水至-4.5m→安装第二层内支撑标高→抽水至-7m→安装第三层内支撑→抽水开挖至基坑底。
引桥5#-7#围堰内支撑安装顺序如下（假设钢管桩顶标高为0m）:
安装第一层内支撑→抽水至-4m→安装第二层内支撑标高→抽水至-6.5m→安装第三层内支撑→抽水至-9m→安装第四层内支撑→抽水开挖至基坑底。
6.7.2圈梁安装
围堰合龙后，根据施工水位度量并在钢管桩上标志出圈梁水平位置；在支撑附近将型钢托架焊接在钢管桩上，作为圈梁安装的支承。
将岸上下料并连接好的圈梁型钢用履带吊吊放到托架上，紧贴钢管桩并与其焊接；不能紧贴钢管桩的，在两者之间加小钢板焊接。
6.7.3内支撑安装
（1）在圈梁上测出支撑的安装位置，并准确测量出每根支撑两端圈梁间净距；根据净距对支撑钢管下料并将其两端切割成企口。
为使支撑钢管达到轴心受压计算条件，企口切割时要保证钢管轴线和圈梁水平中线重合。
（2）用吊机将支撑吊放到对应位置安装，圈梁与支撑钢管端头直接焊接牢固、圈梁顶面与支撑钢管间用连接钢板焊接连接。
最后安装围堰转角处三角支撑。
6.8围堰内抽水开挖
将围堰内水抽至河床面，用履带吊将小型挖机吊至基坑内开挖基坑，基坑挖出物通过料斗或吊车吊运至基坑外，由渣土车拉运至指定地点。
挖掘机采用XR30-8小型挖机，整体重量2.8t，宽度1.48m，挖掘深度可达3m，还可拼装破碎锤。
采用63t履带吊将其吊至基坑内开挖。
吊装总重65.8t，符合钢栈桥承载能力（70t）要求。
6.9围堰监测
1、监测目的
在锁口钢管桩围堰施工过程中，只有对围堰钢管桩、支撑结构进行全面、系统的的监测，才能对围堰工程的安全性有全面的了解，以确保工程的顺利进行，在出现问题时及时反馈，并采取相应的应急措施。
2、监测内容
（1）围堰垂直位移和水平位移
围堰变形（垂直位移和水平位移）监测，在围堰水上部分顶部和底部设置两层固定标点，每层布置12个监测点（具体布置图如下图6-8），监测其竖直方向及垂直围堰轴线的水平方向的位移变化。
垂直位移监测可与水平位移监测配合进行。
监测断面要选择在最大堰高、合龙地段、堰基地质条件变化较大处及堰体施工质量存在问题的地段。
（2）围堰内支撑应力监测
围堰内支撑应力变化监测，在围堰内支撑钢管上贴应力片，通过应力器随时监测内支撑钢管的应力变化。
发现异常及时进行处理。
图6-8围堰监控布置图
（2）围堰渗流量
渗流量监测，通常将堰体背水坡脚排水沟的渗水集中引入基坑内的集水坑，可在各排水沟内分段设置量水堰进行监测，也可用基坑排水站的排水量推算围堰渗流量。
7.承台施工
城南大桥主墩承台尺寸为13.7m×24.2m×4m；边墩承台尺寸为：
8.45m×10.5m×4m，水中引桥承台尺寸为：
4.2m×3.9m×2.5m。
该方案
主要介绍主墩承台施工。
承台施工工艺流程图如下：
承台基坑开挖
凿除桩头
承台垫层施工
承台钢筋绑扎
底、中层冷却装置布设
模板安装
第一层混凝土浇筑
冷却水降温
接合面凿毛处理
第二层钢筋绑扎
顶层冷却装置布设
第二层混凝土浇筑
冷却水降温
拆摸及养护
测量放样
7-1承台施工工艺流程图
7.1准备工作
7.1.1测量放样
（1）校检仪器
本标段的仪器，在到达施工现场时并出具具有相关检测资质的检测单位进行检测后的书面校检合格证明资料，保证仪器在校检合格期限内使用；施工期间，按照规范要求和仪器的使用情况，每年须送检一次。
（2）对承台、系梁等相关坐标进行测量放样。
（3）施工技术准备
a.工程技术人员需熟悉承台相关施工图纸，领会设计意图；
b.组织相关工程技术人员集中进行本方案的学习、讨论和交底，并解决了各方提出的疑问。
c.技术人员对施工班组进行详细的技术交底和安全交底，确定施工路线。
7.1.2桩头处理
桩头利用人工配合风镐进行剥桩施工。
待桩头剥完后，用水冲洗干净使之露出骨料，并对桩头钢筋进行清污和调至设计要求。
最后对桩头做无损检查，检验合格后方可进行下
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