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钻孔灌注桩平台施工方案

、工程概况

1.1桥位、桥型布置

1.2钻孔桩主要工程量

2.-

1.3施工环境条件

2.-

、钻孔施工平台设计与施工方案

4.-

2.1搭设辅通航孔桥钻孔施工平台

2.2搭设浅滩区施工平台

12-

三、主要施工组织安排

13.-

3.1机构组织

13-

3.2工期安排

1.3-

3.3资源配置

1.4-

四、质量保证措施

16-

4.1质量管理机构

1.6.-

4.2质量保证体系

16-

五、安全及环保措施

1Z-

5.1安全保证措施

1.7.-

5.2环保措施

1.8-

5.3文明施工

1.9-

、工程概况

钻孔灌注桩平台设计与施工方案

1.1桥位、桥型布置

上海长江大桥工程B7标段位于北港桥梁工程近崇明岛侧，起点桩号K19+238，终点桩号

K20+678.64,全长1440.64m由辅通航孔桥、崇明岛侧浅滩区非通航孔50m梁连续梁桥和陆上段30m梁连续梁桥三部分组成。

辅通航孔桥距崇明岛大堤约500m,桩号范围K19+238〜K19+678，考虑3000吨级船舶双向单孔通航，桥梁上部结构采用四跨预应力砼连续梁，设三个主墩和两座边墩，长440m,跨径组合80+

140+140+80m。

主梁采用单箱单室斜腹板截面，墩身采用钢筋砼空心薄壁墩，基础采用©320〜250cm变截面钻孔灌注桩。

崇明岛侧浅滩区50m梁连续梁桥桩号范围K19+678〜K20+378，长700m。

上部结构采用双幅等高单箱单室箱梁，跨径组合为7x50m+7x50m；墩身采用钢筋砼薄壁空心墩，基础采用钻孔灌注桩、PHC钢筋砼预应力管桩两种形式。

1.2钻孔桩主要工程量

钻孔桩工程数量表表1

工程名称

工程项目

单位

数量

辅通航孔

桥

基桩

（|250〜©300cm

根

承台

主墩：

44.8x18x5m

座

边墩：

38.5x13.2x4m

座

50m梁桥

基桩

根

1.3施工环境条件

1.3.1地形地貌特征

建桥址场区地貌类型为河口、砂嘴、砂岛和沙滩地貌，水域为河床、江心暗砂地貌。

水域部分由于受径流和潮流的作用水下地形复杂，北港水域江底呈现南北两个水道。

南水道宽约4.2公里，呈宽状“U”字形，水深16〜18m,江底略有起伏，幅度约3〜4m；北水道宽约800m,最大水深约16m。

江堤外普遍分布有潮滩，在近崇明岛北港北测分布有一宽约2.7公里的暗砂（堡

镇沙），砂体呈现NW-SE走向，与长江迳流方向基本一致，砂体表面较平，最浅处水深仅几米，落潮时已露出水面。

1.3.2水文特征

1、潮汐

本工程所在的长江口为中等强度潮汐河口，口外为正规半日潮，口内潮波变形，为非正规半日浅海潮。

潮波变形程度越向上游越大，导致潮位、潮差和潮时沿程发生变化。

外高桥、长兴的潮位特征值（吴淞零点以上）见表2所示。

潮位特征值汇总表表2

项目

外高桥

^长兴

堡镇

实测最高潮位

5.99m

5.88m

5.67m

实测最低潮位

-0.43m（69.4.5）

-0.29m（69.4.5）

—0.19m

平均高潮位

3.27m

3.30m

3.33m

平均低潮位

0.88m

0.84m

0.86m

平均涨潮历时

4h45min

4h54min

4h48min

平均落潮历时

7h40min

7h31min

7h38min

平均潮差

2.34m

2.47m

高潮累计频率

412m

413m

4.10m

低潮累计频率

0.44m

0.56m

052m

20年一遇高潮位

5.44m

5.46m

2、潮流

受海岸、河槽约束，进入工程所在区域潮流的运动形式为往复流，且落潮流历时长于涨潮流历时、落潮流速大于涨潮流速。

桥区涨潮平均流向稳定在294〜314°之间，流速在0.3CH0.88m/s之间，涨急流向基本稳定在2970〜32才之间，流速在0.54〜1.86m/s之间；落潮平均流向基本稳定在1370〜14才之间，流速在0.42〜1.14m/s之间，落急流向基本稳定在14（°〜1440之间，流速在0.9A1.64m/s之间。

3、波浪

根据外高桥站的资料统计，该海区以东南风最多，SE、SSE向风的频率分别为11.6%、12.3%。

N-NNE-NE-ENE-E等向的频率为6.5〜7.2%之间。

强风向为NNE、ESE及NNW，强浪向为NNW-N-NNE-NE，E-ESE-SE。

外高桥实测最大波高3.2m,方向为NNW，相应周期为4.8S,风速为25m/s。

北港无长期测波资料，采用陈家镇气象站1974〜1994年的风速资料，推算的50年一遇设计波要

素见表3。

北港设计波要素（50年一遇）表3

波向

设计波高（m）

平均周期（s）

13%

NW（NNW）

307

260

212

517

NNE（N,NE）

216

132

147

428

ese（e）

340

289

2/34

544

4、风

长江口地区属东亚季风区，以偏北风和东南偏南风为多，西南偏西风出现最少。

4〜8月盛行南向

页脚内容-3-

风，其中7月以南向偏东风为多，11月〜翌年2月盛行偏北风。

据五号沟临时站测风资料（19942000年），年常风向为SE向（11.2%，次常风向为N向（10.3%,年强风向为ENE〜ESE,极值出现在9711号台风过程和派比安台风过程中（最大风速25.0m/s）,次强风向为NW-N向，NNW向十分钟平均最大风速均为24.0m/s。

年平均6级大风天数75.5,7级大风天数21.5,8级大风天数4.1。

台风出现在6〜10月且集中在7〜9月（占84%）。

1.3.3地质条件

本标段位于上海长江北港北水道，标高约-164.15m以上深度范围内的地层分布较复杂，拟建场区全新统土层厚度较大，且在横向和纵向土相变较大。

可分为17个工程地质（亚）层，拟建场地沿线的

地层分布具有如下特点：

地基土的分布与特征：

（1）全新统土层：

近崇明岛约为-41.5m,全新统土层概况如下。

1）崇明岛陆域局部段分布有厚约1.3m、软塑状的②1层灰黄色粉质粘土；浅部分布②3层砂质粉土层，江中砂体和长兴岛、崇明岛陆域区厚度较大（最大厚约17m）,在南北深槽区受切割变薄或缺失，该层在一定的水动力作用下易产生流砂和管涌现象。

2）长兴岛陆域及崇明岛近岸段②3层之下分布有第③层淤泥质粉质粘土，厚度约2m,而江中及崇明岛陆域缺失。

3）沿线遍布有第④层淤泥质粘土层，流塑状，高压缩性，易触变和流变。

厚度约2.6〜24.5m,江中砂体及长兴岛侧厚度较小。

4）第⑤1层以粘性土为主，纵横向变化较大，在崇明岛侧下部夹薄层粉砂较多，呈粘质粉土；在

江中和长兴岛区段夹砂较少，呈粘土或粉质粘土。

该层厚度变化较大，约2.0〜2.5m。

5）第⑤2层为粘质粉土，该层在横向和纵向上相变亦较大，厚度约2.5〜16.5m,在江中砂体（堡镇沙）至崇明岛段及崇明岛陆域缺失。

（2）上、中更新统土层概况如下：

拟建场地缺失上海市统编的第⑥层和第⑧层土。

1）第⑦层以粉性土为主，整个场区遍布，层面埋深-50.6〜-40.3m,总体来说，随深度增加砂性渐重、状态渐好，根据土性及工程性质差异又可细分为二个亚层（⑦1、⑦2）,⑦层总厚度约14.8〜33.4m,状态中密〜密实。

其中在⑦1层中局部段夹有厚约1.5〜17.5m软塑状的透镜体粉质粘土夹粉土（⑦1层）。

2）第⑨1层灰色砂质粉土与粉质粘土互层状态极不均匀，仅局部段分布；第⑨2层灰黄〜灰色含砾粉细砂层，沿线均有分布，土质均匀，密实，在长兴岛近岸段、江中及崇明岛陆域埋藏较深，在长兴岛陆域埋藏较浅，层面标咼约-63.4〜-62.2m。

3）其下均为中更新统地层（⑩、（11）、（12层），状态为硬塑状粘性土或密实状含砾粉砂，层面及层厚均变化较大，层面标高约-92.3--99.9m,第⑩层仅在江中局部段分布。

、钻孔施工平台设计与施工方案

辅通航孔桥及50m连续梁钻孔灌注桩均采用搭设施工平台方法施工。

2.1搭设辅通航孔桥钻孔施工平台

1、钻孔施工平台方案拟定

辅通航孔桥桥位处水位深，涨落潮时流速大，根据我单位以往施工经验，采用以钢护筒作为承重结构平台形式，钢护筒采用路建桩8号打桩船施打。

该方案在东海大桥7标成功采用过，具有施工速度快、质量好、成本低等优点。

主墩和边墩根据施工需要设置墩侧平台，平台由12根①100（8=10mm）的钢管桩作基础，钢管桩也采用路建8号打桩船施打，型钢和钢板构成上部结构，平台面积为253*。

其主要功能为堆放材料、设置发电机房以及作为吊装作业场地。

2、平台结构设计

（1）平台的设计标准

1）在20年一遇水位+20年一遇波浪组合下，施工平台结构强度、刚度均满足规范要求。

2）在二年一遇波流荷载作用下，平台顶部施工设备照常施工，平台结构强度、刚度仍能满足规范要求。

（2）平台标高拟定

平台顶面标高与栈桥相同，为+6.5m。

（3）平台基础设计

平台基础由钢护筒组成，按设计桩位布置。

考虑到钢护筒整根加工制作、运输、插打，为防止施工过程中变形，钢护筒壁厚拟定为18mm,在上下护筒口各1m范围内壁厚为38mm。

钢护筒底面标高拟定为：

主墩平台-50m，边墩平台-45m；钢管桩底面标高拟定为：

主墩和边墩墩侧平台-35m。

为增加平台整体抗风浪能力，钢护筒以及钢管桩之间通过©30钢管焊接成整体，联结钢管设一层,布置在标高+1.5m处，联结钢管壁厚为S8mm。

根据地质水文资料，主墩、边墩桥墩局部冲刷按照10m考虑。

在实施和使用阶段，派专人负责测

量墩位的冲刷情况，并采取抛石压桩等措施进行冲刷防护，以确保平台整体稳定及钢护筒的入土深度满足要求。

（4）平台上部结构设计

平台上部结构均采用钢结构，主、次承重梁、分配梁均采用型钢，呈空间网格形式布置，以焊接形式连接。

1）主承重梁

主承重梁采用H60窄翼缘型钢，延横桥向布置在每排钢护筒两侧的牛腿上。

2）次承重梁

次承重梁采用工32a型钢，顺桥向放置在H60主承重梁上，布置间距110〜165cm不等。

3）分配梁

分配梁采用14工字钢，横桥向布置在次承重梁顶部，布置间距39〜50cm不等。

4）面板

面板采用10mm厚钢板。

主墩、边墩平台结构布置形式见图1、图2所示

…J..JJJi—1:

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图1主墩平台总体布置图

图2边墩平台总体布置图

图3墩侧平台图

3、平台结构计算

（1）平台计算荷载种类

平台结构的计算荷载主要有水平荷载和竖向荷载，其中水平荷载包括波流力、风载，竖向荷

载包括结构自重、施工荷载。

1）平台结构自重

2）施工荷载：

3台KP3500钻机+1台履带吊+钢筋笼及下放装置自重

3）20年一遇风暴高水位时的波流力

4）2年一遇风暴高水位时的波流力

5）风载取I.OKpa

（2）计算工况及荷载组合

1）工况一：

台风期，停止施工阶段。

荷载组合：

1）+2）+3）+5）

2）工况二：

3台钻机同时钻孔的施工阶段。

荷载组合：

1）+2）+4）

（3）平台计算方法

平台基础整体计算采用Robot有限元程序进行计算。

通过建立平台的空间模型模拟各工况条件下平台的结构强度、刚度及整体稳定性。

计算模型见图3所示。

图3平台计算模型

（4）平台主要计算结果

平台主要计算结果见表7所示。

主墩平台基础整体计算主要计算结果表7

构件名

称

主墩平台

边墩平台

最大应力

（Mpa）

最大变形（mm）

最大应力

（Mpa）

最大变形（mm）

钢护筒

钢管平

联

横桥向25mm

横桥向31mm

H60

122

126

132a

143

118

I14

118

113

（5）钢护筒及钢管桩承载力计算

1）地质特征

土层名称

埋藏深度（层面-层底）

（m）

桩侧极限摩阻

力标准值qf（Kpa）

桩端极限摩阻

力标准值fp（Kpa）

②3灰黄~灰色砂质粉土

0.0~10.0

10.0~16.8

37.5

④灰色淤泥质粘土

10.0~22.5

⑤1-1灰色粘土

11.8~35.3

37.5

⑤1-2灰色粉质粘土夹粉土

21.1~46.0

⑦1灰色砂质粉土

29.7~68

81.25

⑦1t灰色粉质粘土夹粉土

34.0~75

56.25

⑦2灰色粉砂

47.0~61.0

93.75

⑨1灰色砂质粉土互粉质粘土互层

50.4~79.3

81.25

2）钢护筒与钢管桩承载力验算（冲刷按10m考虑）钢护筒在持力层中的厚度：

5i-i灰色粘土层厚9m,⑤1-2灰色粉质粘土夹粉土层厚9.9m,⑦1灰色砂质粉土层厚10.1m=

Pj=0.5X[（3.14X3.2）X（9X37.5+9.9X50+10.1X81.25）]

=8305.3KN（钢护筒承受最大竖向力为2000KN）

2墩侧平台钢管桩承载力验算（冲刷按10m考虑）

钢管桩在各持力层中的厚度：

⑤1-1灰色粘土层厚9m,⑤1-2灰色粉质粘土夹粉土层厚5m,

Pj=0.5X【（3.14X1）X（9X37.5+5X50）】=922.375钢管桩承受最大竖向力为500KN）

4、平台施工

（1）平台的总体施工方法及顺序

平台的总体施工方法为采用打桩船插打钢护筒，现场人工焊接平联及斜撑，浮吊拼装上部结构。

总体施工顺序按先主墩平台、再边墩平台的顺序流水作业，与栈桥同时施工。

（2）平台施工流程

平台施工流程见图4所示。

图4平台施工流程

（3）平台钢护筒施工

1）钢护筒加工制作

选择振华港机厂负责钢护筒加工制作、运输，该厂具有丰富的钢结构制作经验，并拥有大型浮吊、

页脚内容-8-

出海码头及大型运输船，可以满足钢护筒的制作、运输要求

钢护筒、钢管桩加工制作及验收均严格按技术规范相关标准进行，其主要检查内容有焊缝、吊耳、

直径、桩长等，相应的技术指标除满足规范要求外、外形尺寸还须满足表9规定要求。

偏差名称

允许偏差

说明

钢管外周长

±0.5%周长，且不大于10mm

测量外周长

管端椭圆度

±0.5%d,且不大于5mm

两相互垂直的直径之差

管端平整度

2mm

多管节拼接时，以

整桩质量要求为准

管端平面倾斜

±0.5%d,且不大于4mm

桩管壁厚度

按所用钢材的相应标准规定

桩长偏差

+300mm

0.0mm

测量整桩长

钢护筒外形尺寸允许偏差表

表9

2）钢护筒运输

加工好的钢护筒采用驳船运输至工点，为防止运输过程中钢护筒变形，钢护筒叠放不超过2层。

3）钢护筒插打

钢护筒采用路建桩8号打桩船从上游至下游的方向逐排插打，打桩船参数如图3所示，打桩船插

打钢护筒如图4所示

图3打桩船及打桩船技术参数

图4打桩船插打钢护筒

1打桩船、运输驳船锚泊

“路桥建设桩8号”打桩船抛锚定位采用8部10吨加重型海军锚，每个锚上设立浮漂，抛锚艇配合作业。

运桩驳船利用定位船抛锚定位。

打桩船、驳船均顺水锚泊。

2起吊钢护筒、钢管桩

通过紧松锚缆将打桩船移至运输驳船侧，成两船中心线互相垂直状态，龙门梃前倾至吊钩对准所要吊的钢管桩直径中心。

下放吊钩，主吊钩吊前吊点，副吊钩吊其余吊点。

3立护筒

主吊钩上升，副吊钩下降，随着下降程度，副吊钩逐个解去，使钢护筒成竖直状态。

龙门梃后倾，使钢护筒与龙门梃滑道成平行状态（即同时成竖直状态）。

机械手合龙抱住钢护筒并锁定。

替打桩帽沿龙门梃轨道滑移，套住桩顶。

4插钢护筒

操纵室通过观察打桩船上的两台测距仪调整桩架的前后倾斜度，使其成竖直状态，再根据预先输入的单桩平面坐标，依据打桩船“海上打桩GPS-RTK定位系统”显示打桩船的姿态及钢护筒空间

位置的图形和数据，通过锚机精确调整船位、利用打桩架液压系统调整桩架，使钢护筒到达设计位置。

慢慢放开上吊点主吊钩，打开抱桩器，使钢护筒在重力的作用下自动插桩。

测量人员复核钢护筒位置，满足要求（不满足要求，上吊点起桩，关闭打桩器，重新定位；如果桩位变化误差在允许范围之内，微调其位置）后，进行下一步工序施工。

5锤击沉桩

解除上吊点，桩锤沿龙门梃下滑，压锤稳桩，打开离合器，启动起落架，锤击沉桩。

沉桩的开始阶段要重锤轻打，以防溜桩，待贯入度正常后再逐步加大冲击能量。

在沉桩过程中，如果出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应该立即停止沉桩，由技术部门分析原因并提出具体解决方案。

6停锤、移船

钢护筒锤击至符合停锤标准时，停止锤击，打桩船移船重复上述步骤的施工。

7钢护筒和钢管桩插打注意事项

•钢护筒和钢管桩施打时注意控制桩顶标高，应控制在正误差10cm以内。

•沉桩停锤标准：

打桩的质量主要是以贯入度和桩底设计标高两个指标控制，钢护筒底部位于砂质粘土层上。

沉桩至设计标高时，最后10击每击平均贯入度w2.5mm可以停锤；

沉桩达不到设计标高时，最后10击每击平均贯入度w1.5mm可以停锤。

•钢护筒和钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：

平面偏位w10cm,倾斜度w0.5%;

钢管桩偏位w20cm,倾斜度w1%。

•钢护筒的插打尽量选择在流速较小时施工。

•根据地质、水流、水深等特点，适当考虑钢护筒的预偏量，稳桩时测量人员应随时注意桩位的变化情况，并随时注意打桩船锚位的变化，若发现走锚，立即停止沉桩，并立即组织大马力值班拖轮紧急拖带。

•沉桩过程中，要密切注意贯入度变化，沉桩过程中如出现异常情况，应及时与技术部门协商解决。

•打桩船就位时，掌握水深情况，防止钢护筒底部尖触及海床面，使护筒受损。

•锤击沉桩时，桩锤、替打、送桩器和桩宜保持在同一轴线上，替打应保持平整，避免产生偏

心锤击；当船行波影响沉桩稳定时，宜暂停锤击。

•下沉护筒时有可能遇到障碍物，可派潜水员水下协助清障。

4）施加钢管联结

1钢护筒沉设完成后，采用浮吊及时将钢护筒、钢管桩的横向钢管平联焊接，同步进行斜撑施工。

2联结钢管因护筒偏位会造成支撑长短不一，为加快联结钢管的安装时间、减少其施工难度，

特设计了可调节套管接头形式，钢套管直径比连接钢管大2cm,长50cm,布置在连接钢管一侧。

套筒接头形式见图5。

图5套筒接头布置形式

3钢管联接施工过程中，同步进行牛腿的焊接。

并根据钢护筒的偏位情况适当调整牛腿尺寸，以满足上部结构安装要求。

5）上部结构施工

平台上部结构主要施工内容包括：

安装型钢承重梁和分配梁、铺设1cm面板、设置平台栏杆。

上

部结构施工技术要点如下。

1首先采用浮吊（栈桥搭通后可采用履带吊）安装钻孔平台，然后再安装墩侧的施工平台。

2承重梁、分配梁采取在陆地接长后，浮吊安装就位。

3H60承重梁与牛腿之间、H60承重梁与分配梁之间、分配梁与平台面板之间均采用焊接固定。

4未开钻的护筒顶口加设分配梁，并在上面铺设钢板封口，以便于履带吊车作业。

撑焊接在横向型钢梁上，栏杆高度为1.2m。

6平台防护设施的安装

平台上部结构安装好后，安装安全防护装置、避雷装置及通航警示装置等设施。

2.2搭设浅滩区施工平台

布置在崇明岛侧浅滩区（PM122墩布置在大堤内侧）。

1、浅滩区施工平台的结构形式

右幅平台兼作左幅承台、墩身的施工通道。

平台结构形式见下图6。

浅谈区钻孔灌注桩施工平台采用钢管桩承重的方式，与施工栈桥连通，顶面标高与栈桥相同。

钢

上部结构采用型钢和桁架相结合方式，钢管桩顶承重梁采用2根H60型钢，面层承重梁采用H45

型钢和桁架两种形式，H45承重梁布置在钢护筒附近，通过牛腿支撑在钢护筒上以减少其跨径，桁架承重梁布置在平台中部和与栈桥连接部位。

面层分配梁采用I14型钢，面板采用10mm厚钢板。

图6平台平面布置图

2、平台搭设

平台钢管桩、钢护筒均采用采用50t履带吊配振桩锤振设，上部结构型钢由履带吊安装。

平台施工方法与浅滩区栈桥施工方法相同。

钢护筒和钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，桩顶标高应控制在正误差10cm以内。

当钢管桩

进尺极为缓慢或施沉困难时，则不能强行施沉，以免钢管偏位或变形，要分析其原因，若桩尖遇到异物时，则须采取调整桩位、跨径等措施，以满足施工要求。

（1）钢管桩施打时，若桩顶有损坏或局部压屈，则对该部分予以割除并接长至设计标高。

（2）钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：

平面偏位三20cm,倾斜度三1%;钢护

筒施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：

平面偏位三10cm，倾斜度三0.5%。

（3）采用履带吊吊打钢管桩时，利用导向架定位，钢护筒和钢管桩接缝焊缝应饱满、无夹渣、气泡、焊缝周围焊接四跨加劲板补强。

三、主要施工组织安排

平台搭设采用水上船舶作业，平台形成后通过栈桥与生产场地连通，材料、设备、人员均可由栈

桥运输至各墩位

3.1机构组织

为优质高效地完成长江大桥的钻孔平台施工任务，我部拟成立平台施工指挥中心，设一名现场施

工总负责人，下设安全生产、技术、质检、物机等部门相互协作。

根据作业面划分和施工需要，拟设置2个作业队，分别为基础施工作业队和上部结构铺装作业队。

3.2工期安排

施工进度计划安排

主墩及边墩桩基施工进度计划横道图

序

任务名称

开

宀完

2005年-2006年

号

主墩桩基

始

钢护筒、钢管

桩制作

05-1

1-10

05-1

2-10

—

钢护筒、钢管

桩插打

05-1

2-11

06-1

-24

平台上部结

构施工

05-1

2-26

06-3

-10

06-1

-25

06-6

-26

钻孔桩施工

二二二

边墩桩基

钢护筒、钢管

桩

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