新沂河主墩围堰施工方案.docx
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新沂河主墩围堰施工方案
江苏省宿新高速公路宿迁段
SX-SQ6合同段
新沂河特大桥主墩围堰施工方案
中交二公局一公司
宿新高速公路工程SX-SQ6标项目经理部
二00九年十二月
主墩基础围堰施工方案
一、工程概况
二、工程特点和难点分析
三、方案拟定
四、方案比选
五、施工方案选定
六、施工方案计算
七、施工组织
新沂河特大桥主墩基础围堰施工方案
一、工程概况
本合同起点桩号为K32+000，起于宿迁市宿豫区曹集乡陈庄村胜利组北，终点在新沂市邵店镇沂北村（K39+700），接SX-XY1施工标段。
路线全长7.7公里，其中新沂河特大桥梁一座，全长2038米。
新沂河是沂沭泗流域洪水主要入海通道之一，宣泄骆马湖洪水和沭河人民胜利堰下泄的洪水。
在淮、沂洪水不遭遇的情况下，通过分淮入沂，并担负着分泄淮水入海的任务。
新沂河主桥段设计为8跨35米预制箱梁。
主墩采用钻孔灌注桩基础，水下承台。
一个主墩承台由4根φ1.6m的群桩组成，承台尺寸为10.25m×6.6m×2.5m。
新沂河特大桥水中主墩既是本标段工程的关键，也是本项目的控制性工程。
主墩基础的施工方案拟定直接影响到该桥的节点进度，对按期完成施工任务，早日实现全线贯通具有重要意义。
二、工程特点和难点分析
1、目前现状
新沂河特大桥主桥段由于严重采砂的原因，主桥范围内的河床破坏严重。
经我项目部多次实际测量结果，河床实际高程和河面宽度与设计有很大的出入，南岸已坍塌41米，原设计时水面宽为254米，现在水面宽为305米，18号桥墩离水面只有13米，27号桥墩已在河道边缘，河床以下的土层3～8米受到严重的扰动。
设计图纸中表明河床下3.5米范围为采砂弃土。
2、施工难点
该处主要的施工难点可以概括为以下几点：
1）、由于近期采砂严重，新沂河河床地质情况与设计单位勘查时有很大出入，无法判断真实地质情况。
2）基坑埋置深，根据设计图纸，主墩处平常水面标高为8.5米，承台最低标高为-2.88米，位于水下11.38米，且承台尺寸较大，施工难度大。
3）土质条件差，设计图纸中表明承台底部为淤泥层，属采砂弃土，性质很差，厚度约3~4m，该土质条件给基坑开挖增加了极大的困难，也存在一定的施工风险，采用通常的施工方案无法实现。
4）施工周期短。
设计图纸中明确表明每年7月份为泄洪时期，同时新沂河主桥工程是项目的重要控制性节点工程，因此我部必须在6月中旬前完成下部结构施工，施工工期非常紧张，而此处的工程量也相当大，任务重，必须尽早确定施工方案，以便早日组织施工。
三、方案拟定
我部根据该墩所处的地理位置、地形条件以及施工方便，初步拟定采用两种方案：
方案一、直接向桥梁主墩两侧30米河内填土，设置顶宽10米，底宽58米，高12米的土方堤坝，堤坝填筑结束后外侧搭设钢管桩、内侧搭设木桩加固，作为主墩围堰。
加固结束后进行围堰内排水，将水中施工变为陆地施工。
围堰排水后进行桩基筑岛施工，桩基施工结束开挖承台基坑，如基坑开挖困难再搭设承台钢板桩围堰施工。
方案二、搭设水中施工平台进行钻孔桩施工。
先以钢管桩为基础在每两个承台之间搭设两个码头，钢管桩上铺设贝雷片，以此作为打设钢管桩的平台，之间加支撑，其上铺槽钢，以此作为钻孔桩施工平台，在此上钻孔桩作业待钻孔桩作业完成后拔除钻孔用的钢管桩，然后在承台位置处打钢板桩围堰作承台基坑开挖用。
四、方案比选
1、技术可行性：
从技术上比较以上二种方案应该都是可行的，但二种方案间各有其技术难点：
第一种方案以填土筑岛为主要施工方法，该方案的技术难点在于因为都是填土筑岛，而且填筑高度较高，而该处的河床土层淤泥较大，岛外缘极易发生滑坡现象，外侧钢管桩易在岛土压力下发生倾覆，但桩基筑岛施工相当于在两侧堤坝中间增加了横系梁，使围堰变成整体更加牢固。
但内部承台基坑开挖困难，如再使用的钢板桩做承台围堰，验算钢板桩长度最少为18米；第二种方案比较简单，技术上可行，但要求钢板桩长度较长（20米以上），难度在于打拔钢板桩困难，由于采砂原因地质情况与设计单位勘察时发生了变化，致使在计算时数据使用不明确，且打拔过程中易发生偏位和漏水等问题
2、施工可行性
第一方案施工相对较简单，直接向河中填筑土方设置堤坝，加固后排水进行桩基筑岛施工即可，存在堤坝稳定性和承台基坑开挖的问题；第二种方案施工难度大，先要搭两个通道（码头）以便机械作业，且单层钢板在水中密水效果不一定满足理想要求。
二个方案比较，第一种方案比较易于实施，第二种困难相对较大。
3、工期可行性
第一种方案施工相对简易，施工周期较短，但填挖土量较大，需对筑岛稳定采取多重加固措施；第二种方案虽技术可行，但施工难度大，周期较长。
4、安全可行性
安全比较应该是第一种方案最安全，首先方案是将水中施工变为陆地施工，减少了很多安全隐患，并且施工时需要的机械设备相对比较简单；第二种方案相对危险系数大一点，因为钢板桩打拔过程中易发生偏位和漏水等问题，一次性成功率差。
五、施工方案选定
经项目部研究决定采用第一种施工方案，主要原因如下：
1、施工方法比较简单，可以短时间内调集使用设备及使用材料；
2、主墩施工工期较短，必须7月份汛期来临前完成所有主桥段下部结构施工，第一种方案施工速度较快；
3、新沂河除泄洪期外水流基本处于静止状态，不会有水流对堤坝产生破坏；
4、土方围堰施工结束，排水后可以清楚查明河床下地质情况，便于桩基承载力计算及施工；
六、土方围堰计算
1、围堰结构组成
围堰用土方填筑而成，外侧用钢管桩加固，内侧用木桩加土袋加固等组成。
根据目前新沂河现状，水深10米，围堰尺寸为：
顶宽10米，底宽58米，高12米；需要计算出围堰内排水后围堰能否承受水压力。
2、水压力计算
已知条件：
1、水深：
10m；
2、水密度1.0；
3、重度：
10（牛顿引力9.8…）
4、无水流；
水压力=1*10*10=100千帕；
截面面积压力为：
1/2*100*10=500千帕；
3、堤坝压力计算
已知条件：
1、围堰高12m；
2、松散土密度为：
1.75g/cm3（按一般粘土计算）；
3、围堰压实度90%，系数以0.9计算；
4、静止土压力系数取：
0.55；
5、重度：
10；
堤坝压力=（0.55*1.75）*0.9*10*12=103.95千帕；
堤坝截面面积压力=1/2*103.5*12=623.7千帕﹥500千帕；
经计算堤坝压力大于水压力，另有堤坝两侧搭设钢管桩及木桩加固，因此排水后堤坝可以提抗住水压，满足施工要求；
由于堤坝底部土层为淤泥层，围堰排水后有可能出现流沙现象，需要进行计算，计算如下：
现场实际水力梯度=水深/水流长度（堤坝底宽）=10米/58=0.17
临阶水力梯度=（河床淤泥饱和密度*重度）/（水密度*重度）-1
淤泥饱和密度按一般值取16，重度为10，水密度为1.0，按规范要求安全系数取2.5；
=（16*10）/（1*10）-1=0.6*2.5=0.4﹥0.17，满足要求；
七、施工组织
1、根据施工图纸中工期的要求，该段必须在08年7月前结束施工，据此安排，要求工期十分紧张，按围堰正常施工工序，填土围堰----搭设两侧加固桩----等待固结----围堰排水----桩基筑岛----下护筒----布钻机钻孔----桩砼施工结束----开挖基坑----打钢板桩加固----清淤泥到标高----封底（等砼强度）----承台墩身施工。
2、土方围堰填筑
土方围堰横跨新沂河，围堰顶面宽10米，底宽58米，高12米，需要土方约28万立方（河床淤泥按计算3米）。
填筑前首先确定围堰的土源，已与河道管理处及地方政府协商在桥梁附近的南侧与北侧各征用1个取土坑。
填筑时首先在桥梁边线的两侧30米处测量放样，标出围堰的宽度和方向。
采用自卸汽车装运，推土机渐推渐进的施工方法，推进过程中逐步进行压实。
填筑超过水面1米后，停止施工，用压路机进行碾压，以增加堤坝的密实度和强度，加速堤坝的沉降。
碾压后再开始分层填筑、分层碾压，填筑厚度不超过50cm。
围堰超出水面1.5米后，采用50cm厚6%灰土进行填筑，并压实，压实度至少达到90%以上。
填筑结束后进行沉降观测，观测时间不少于10天，如沉降量过大，则继续碾压。
直至围堰无沉降为止。
填筑时围堰顶面高程至少高出水面2米。
填筑过程必须连续进行，以减少围堰两侧土方被水浸泡厚度；
围堰填筑结束后，首先对围堰进行加固，在距围堰的外侧间隔5米搭设15米长钢管桩，内侧搭设木桩，间距为50cm/根，木桩搭设结束后用麻袋装土往桩与围堰间进行填筑，用挖机进行压实，确保堰身的安全，牢固。
3、围堰排水
围堰填筑、加固结束后，进行围堰内排水施工。
围堰经计算满足10米水深的抗压能力并且经水力梯度也满足规范要求。
排水时采用10台水泵同时进行，控制抽水速度不能过快。
首先降水两米后停止排水，观察堤坝变化情况，如有较大渗水，应立即停止施工。
对围堰再重新加固，加固措施为：
两侧再搭设钢板桩。
围堰排水基本结束后，围堰四周一定会存在少量的渗水情况，采用两级降水，确保水中桩基施工顺利进行。
排水结束后会同设计单位查看河床地貌、地质情况，确定承台标高，建议将个别承台适当调整，确保施工进度与安全。
4、桩基施工
围堰排水结束后，进行桩基的施工，桩基施工前先将围堰内的淤泥清除，再用素土将桩位处进行填筑，采用筑岛施工的方法。
填筑宽度为10米。
填筑时按1:
2进行放坡并分层填筑、压实。
填筑结束后进行沉降观测，沉降稳定后铺设横、纵向方木，以便钻机就位。
桩基共64根，直径1.6米，平均桩长41米。
根据施工情况，决定在每墩处设置两台钻机，左、右幅各一台（每台钻机完成量按4根计算），共16台钻机，由中间向两侧推进施工。
钻进过程中要注意观察钻机的倾斜度。
钢筋笼采用吊车吊装，混凝土浇筑采用罐车运输、汽车泵浇筑的施工方法。
5、承台施工
在桩基施工结束桩基混凝土达到强度后，开挖承台基坑。
承台开挖后进行桩基检测，桩基检测合格后进行承台施工。
在施工前首先要将承台底部淤泥及渗水进行处理，渗水处理采用明抽、暗降的施工方法。
如承台开挖时四周坍塌及渗水情况严重则采用钢板桩搭设围堰，确保施工安全。
基坑开挖结束后浇筑20cm厚C20混凝土封底，等混凝土强度达到要求后，开始承台施工；承台共计16个，单个承台混凝土为127.6m³，钢筋为12.4吨。
承台混凝土浇筑采用混凝土罐车运输、汽车泵浇筑的施工方法，承台施工时注意墩身钢筋笼预埋尺寸。
6、墩身施工
承台施工结束，混凝土强度达到90%后开始施工墩身，主桥段共计28根，为2.7m*1.5m椭圆型墩身，平均高度20.38m，最小墩身（C40）混凝土为67m³，钢筋为27.6吨；最大墩身混凝土为95m³，钢筋35.6吨。
两根墩身中间设置两道横系梁，系梁尺寸为1.4m*1.2m，单个系梁（C30）混凝土为7.8m³，钢筋684kg，最大钢筋为直径20螺纹钢。
经项目部研究决定墩身分两次进行施工：
①、绑扎墩身钢筋，同时按照图纸要求将系梁钢筋求预埋在墩身设计位置，系梁预埋钢筋先用弯曲机进行打弯，与墩身钢筋焊接牢固。
预埋时各种型号钢筋多预埋两根，防止施工系梁扳回时折断。
钢筋绑扎结束后支立模板，支立模板时系梁预埋钢筋要紧贴模板，便于施工系梁时顺利扳出。
②、墩身混凝土浇筑结束达到设计强度90%后开始施工系梁，施工前先将系梁处墩身进行凿毛，便于混凝土更好的结合。
然后搭设系梁支架并铺设系梁底模，底模铺设结束后进行系梁预埋钢筋焊接，焊接时要加强焊接质量。
钢筋绑扎结束后支立系梁侧模，浇筑混凝土。
混凝土浇筑采用混凝土罐车运输、汽车泵浇筑的施工方法。
7、盖梁施工
墩身系梁施工结束后，开始盖梁的施工。
主桥段共计盖梁16个，单个盖梁钢筋7.1吨，混凝土37.2m³，共重:
100吨。
结合现场施工情况决定搭设碗扣支架作为盖梁支撑。
碗扣支架步距为0.6米，并用剪刀撑连接。
支架搭设结束后顶面铺设15*15木方作为盖梁底模支撑。
侧模采用定型钢模，共两套。
混凝土浇筑采用混凝土罐车运输、汽车泵浇筑的施工方法。
8、拟投入此施工段的机械及人员安排
8.1、主桥段施工按照施工图要求，必须在汛期来临前完成所有工程的施工并拆除围堰保证汛期排洪不受影响。
为确保工程施工顺利进行，我部将抽调本单位最精良的设备资源进行统一调配，保证此施工段所需的设备资源。
拟投入此段的主要施工机械表见下页表
序号
机械名称
型号
数量
计划进场时间
1
挖掘机
小松200
3台
2009.12
2
挖掘机
CAT32OBL
2台
2009.12
3
推土机
TY180
4台
2009.12
4
装载机
ZL50
4台
2009.12
5
振动压路机
YZ18
6台
2009.12
6
自卸汽车
CA3162
30台
2009.12
7
回旋钻机
KP2000
16台
2009.12
8
砼拌和楼
HZS60
1台
2009.12
9
砼拌合楼
HDJ5290
1台
2009.12
10
砼输送泵
HBT60C
2台
2010.2
11
钢筋切断机
GQW40
2台
2009.12
12
对焊机
GQW40
2台
2009.12
13
电焊机
30~50W
20台
2009.12
14
汽车起重机
25t
2台
2010.2
15
发电机组
120KW
4台
2010.2
8.2.劳动力安排与使用计划
计划投入120人，其中主要管理人员5名，作业层115人，两个桥梁施工队同时作业，各阶段人员配备随着施工进度计划的发展以及各工序、项目的完成情况动态变化。
主桥段主要管理人员及职务见下表
姓名
职务
职责
赵军科
项目经理
施工总负责
强宏伟
项目副经理
施工总调度
刘继铭
项目总工
施工技术负责
曹光磊
专职安全员
现场安全负责
俞旺发
测量工程师
现场测量
张强胜
结构工程师
现场施工
9、计划安排
根据总体施工进度安排，新沂河主桥段下部结构必须在2008年7月前完成，承台基坑围堰在2008年4月前完成，具体安排如下：
（如春节期间天气晴朗，只放假三天）
1、土方填筑：
新沂河南、北两侧同时向河中心推进，2009年12月10日开始，2010年1月15日结束；
2、钢管桩及木桩搭设：
2010年1月15日开始，2010年1月20日结束；
3、围堰排水：
2010年1月21日开始，2010年1月30日结束；
4、桩基筑岛：
2010年2月1日开始，2010年2月10日结束；
5、桩基施工：
2010年2月8日开始，2010年3月10日结束；
6、承台施工：
2010年3月1日开始，2010年4月4日结束；
7、墩身、盖梁施工：
2010年3月20日开始，2010年6月5日结束；
8、围堰拆除：
2010年6月6日开始，6月15日结束；
中交二公局一公司
宿新高速公路工程SX-SQ6标项目经理部
二00九年十二月
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