白龙涧特大桥桩基础施工方案.docx
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白龙涧特大桥桩基础施工方案
郑西铁路客运专线试验段工程
白龙涧特大桥
桩基础施工组织设计
中铁二十三局集团有限公司
二○○五年九月
目录
1编制依据和编制原则3
1.1编制范围3
1.2编制依据3
1.3编制原则3
2工程概况和主要工程数量表5
1.1技术标准5
1.2地形地貌5
1.3地质构造5
1.4地层岩性5
1.5水文地质特征7
1.6不良地质、特殊岩土特征7
1.7工程概况8
1.8主要工程数量表8
3施工组织情况10
3.1施工准备10
3.1.1临时工程准备10
3.1.2技术准备11
3.1.3物资准备12
3.2施工队伍部署12
3.3总体施工顺序13
3.4总体施工计划13
4施工方案17
4.1施工方法17
4.1.1钻孔桩基础17
4.1.2承台17
4.1.3墩台身17
4.2施工工艺17
4.1.1钻孔桩基础19
4.1.2承台施工28
1工程概况和主要工程数量表
1.1工程概况
白龙涧特大桥中心里程为DK352+015，孔跨式样37-32m预应力混凝土简支箱梁，桥全长1221.17m，位于R=9000m曲线及直线上。
桥台采用矩形空心桥台，桥墩全部为空心圆端形桥墩，墩高6.0～19.5m，空心墩壁厚0.5m，外坡30:
1，内坡40:
1；基础采用桩径1.25m摩擦桩基础，桥台基础采用9根φ1.25m钻孔灌注桩，桥墩均采用8根φ1.25m钻孔灌注桩，全桥共有φ1.25m桩306根，桩长40～68m。
桩基最大成孔深度约74米。
1.2地形地貌
桥址位于华阴市卫峪乡吕城村西侧，上跨白龙涧。
此处沟槽弯曲，河底纵坡平缓，两岸阶地发育。
桥渡与主流斜交40°。
DK351+754、DK352+349处分别有土质便道与线路交叉，便道宽1.0～1.5m。
白龙涧特大桥桥址依次经过三个地貌单元：
渭河Ⅰ级阶地、二级黄土台塬斜坡地带和渭河Ⅱ级阶地。
二级黄土台塬已被切割成一孤包，中间高，周围低；渭河Ⅰ级阶地呈带状，南窄北宽；Ⅱ级阶地分布范围较大，南高北低。
工点范围地形相对开阔，最大高程387m，最小高程356m，相对高差31m。
1.3地质构造
据陕西大地地震工程勘察中心完成的《郑西客运专线陕西段地震安全性评价工作报告》F10断层在DK351+600里程与特大桥斜交通过，该断层在此处为隐伏断层，发育宽度较小，因桥址处第四系松散覆盖层厚度大于200m，可不考虑活动断裂的地表位置对大桥的影响，但要考虑抗震设防和可能的地震液化。
1.4地层岩性
工点区出露地层主要为：
表层第四系全新统冲击砂质黄土，上更新统风积砂质黄土，下部发育有风积砂质黄土及冲积黏质黄土、粉质黏土、粉土、黏土、细砂、中砂、粗砂、卵石土，按岩层由新到老、由细到粗描述如下：
1.砂质黄土（Q4al3）：
厚1.0～13.8m，具孔隙，土质不均，局部夹有植物根系，坚硬为主。
II级普通土，σ=120kPa。
具湿陷性。
1.卵石土（Q4al7）：
层状或透镜状分布于部分地段，浅灰白色，厚1.5～11.5m成分以花岗岩等为主，浑圆状，粒径组成：
直径>60mm的约占35%，60～40mm的约占15%，40～20mm的约占30%，余为杂砂等充填，稍密，潮湿，Ⅲ级硬土，σ0=500kPa。
3.砂质黄土（Q3eol3）：
主要分布在二级黄土台塬斜坡区，淡黄色，厚度大于15m，具孔隙，土质较均匀，局部含少量砂礓石，坚硬为主。
II级普通土，σ=150kPa。
4.砂质黄土（Q3al3）：
层状分布于部分地段。
褐黄色，厚5～15m，具针状孔隙，夹有白色钙质条纹斑点，土质较均匀，硬塑为主。
II级普通土，σ0=150kPa。
5.黏质黄土（Q3al3）：
层状分布于部分地段。
褐黄色，厚5～20m，具针状孔隙，夹有白色钙质条纹斑点，土质较均匀，硬塑为主。
II级普通土，σ0=150kPa。
6.粗砂、砾砂（Q3al5）：
浅灰色，厚1.0～1.0m，成份以石英、长石等为主，砂质不均，中密为主，潮湿，II级松土，σ0=250kPa。
呈透体状分布。
7.卵石土（Q3al7）：
透镜状分布于部分地段，浅灰白色，厚10～14.5m，成份以花岗岩等为主，浑圆状，粒径组成：
直径>60mm的约占35%，60～40mm的约占30%，余为杂砂等充填，中密，饱和。
Ⅲ级硬土，σ0=600kPa。
8.粉质黏土（Q2al1）：
层状或透镜状分布，淡黄色、棕红色，厚1.5～20m，土质均匀，局部夹有砂薄层，岩芯呈短柱状，硬塑为主，局部为软塑。
Ⅱ级普通土，σ0=180kPa。
9.粉土（Q2al2）：
透镜状分布，淡黄色，厚度不均，土质均匀，岩芯呈短柱状，中密，饱和。
Ⅱ级普通土，σ0=180kPa。
10.黏土（Q2al1）：
透镜状分布，棕黄色，厚度不均，土质均匀，局部夹有砂薄层，岩芯呈柱状，硬塑为主。
Ⅱ级普通土，σ0=200kPa。
11.细砂（Q2al4）：
浅灰色，厚1.2～14.4m，成分以石英、长石等为主，砂质不纯，夹有土层等。
Ⅰ级软土，密实为主，潮湿，饱和。
σ0=200kPa，呈层状或透镜状分布。
12.中砂（Q2al5）：
浅灰色，未见底，成分以石英、长石等为主，砂质不纯，含黏粒高，局部夹有粉质黏土薄层，密实，饱和。
Ⅰ级软土，σ0=250kPa。
13.粗砂、砾砂（Q2al5）：
浅灰色，厚1.0～1.0m，成分以石英、长石等为主，砂质不均。
密实为主，饱和。
Ⅰ级软土，σ0=300kPa，呈透体状分布。
1.5水文地质特征
1、白龙涧河谷中发育有季节性地表水流，雨水期水量较大，枯水期水量较小，甚至没有水流，受气候变化影响较大。
2、黄土台塬区斜坡地带地下水位埋深大于40m；白龙涧河谷区地下水埋深一般在50m左右，主要为上层滞水和下部砂类土孔隙潜水，其水位主要受河水、大气降水和农田灌溉共同影响。
3、地下水水质良好，对圬工无侵蚀性。
1.6不良地质、特殊岩土特征
1.桥址区DK351+600～+700段线路左侧斜坡上发育一滑坡，此滑坡离线路较远，对桥址影响不大。
据钻孔及试坑试验资料，结合桥台两端路基试验资料，白龙涧桥址区二级黄土台塬区斜坡表层风积砂质黄土及白龙涧河谷表层冲积砂质黄土具湿陷性、具中等－高压缩性。
具体每个墩台湿陷等级及湿陷土层厚度分段如下：
郑州台：
Ⅱ级自重（中等）湿陷土层厚度约12m（砂卵石层以上砂质黄土均为湿陷性土层）；
1～9号墩：
Ⅰ级非自重（轻微）－Ⅱ级自重（中等）；
10～17号墩：
Ⅱ级自重（中等）湿陷土层厚度13～15m（卵石层及地下水位以上砂质黄土均为湿陷性土层）；
18～28号墩：
Ⅱ级自重（中等）湿陷土层厚度5～8m，（卵石层及粉质黏土以上砂质黄土均为自重湿陷土层）；
29～34号墩：
Ⅱ-Ⅲ级自重（中等-严重）湿陷土层厚度15m（地下水位以上砂质黄土均为湿陷性土层）；
35号墩、36号墩及西安台：
Ⅳ级自重（很严重）湿陷土层厚度为25m，黄土具中等－高压缩性，粉质黏土具中等压缩性。
1.7技术标准
1、双线铁路桥，位于直线及曲线上，线间距5.0m；
2、速度目标值：
350km/h；
3、设计活载：
列车竖向荷载采用ZK活载；
4、设计洪水频率：
1/100。
1.8主要工程数量表
本桥主要工程数量见表下表：
主要工程数量表
工程项目
部位
单位
工程数量
桥梁工程
桥全长
m
1221.17
墩台
C30钢筋砼
墩台顶帽
m3
1744.2
HRB335钢筋>10
墩台顶帽
kg
210791
C30钢筋砼
台顶
m3
125.2
C30砼
台身
m3
441.6
C50钢筋砼
支撑垫石
m3
77.8
HRB335钢筋>10
支撑垫石
kg
24458
C30砼
墩身
m3
4659.8
C30砼
加台
m3
219.7
HRB335钢筋>10
墩身
kg
478710
钢料
空心墩检查
kg
46598
承台
C25钢筋砼
m3
8199.2
HRB335钢筋>10
kg
86091.6
钻孔桩
C25砼
m3
20228.9
HRB335钢筋>10
kg
930530.4
Q235钢筋Φ≤10
kg
101144.5
总桩长Φ125/Φ150
m
16484/0
备注：
上表数量为电子版设计图工程数量。
3施工组织情况
3.1施工准备
3.1.1临时工程准备
为满足施工需要需修建的临时工程有：
施工便道、临时房屋、临时供电、临时供水、临时通讯、砼拌和站、钢筋加工场等。
临时工程的布置情况详见“白龙涧特大桥施工平面布置图”、“白龙涧大桥拌合站平面布置图”。
3.1.1.1施工便道
该桥处公路交通发达，与线路相伴而行的有国道310、西潼高速、县道319等公路，这些公路距桥位较近，可作为材料运输的主干道。
沿该桥线路右侧修建贯通的施工便道，并在DK352+200修建一条通往该桥的进场主便道，一端通往既有的乡村公路，另一端与桥位处的施工便道连接。
便道标准为：
路面宽度3.5m，面层采用泥结碎石，厚16cm，根据地基情况采取适当措施进行加固，考虑通视条件，每200m加设错车道；进场主便道采取C20混凝土进行硬化，浇注厚度20cm。
进场主便道长300m，贯通施工便道长1300m。
为方便进场及郑州台、1~6#墩的施工，在跨越白龙涧时分别在进场便道、厂内助便道上设置2-1.5m圆管,管道长6m。
3.1.1.2临时房屋
现场临时生活及办公房屋采用彩色活动板房，生产房屋根据使用性质分别修建，拌和站、钢筋加工棚等采用钢结构棚架进行修建，材料库、水泥库房、混凝土试块养护室等需要封闭、防潮、防冻的房屋采用砖混结构修建。
场内驻扎两个桥梁施工队，房屋建设按照每人平均占用生产、生活住房4m2,共计建设临时住房800m2。
3.1.1.3拌合站
本桥修建1座HZS50混凝土拌合站，配备一台JS1000搅拌机和PL1500自动计量配料机，100T散装水泥罐3个，砂石料存放区采用砌筑1.5m高的砖墙隔离，并搭设遮阳遮雨棚。
场地全部采用C15混凝土硬化，浇注厚度15cm，四周挖设排水沟，与白龙涧相连，保证雨水顺利排出。
为保证拌合站在湿陷性地基上的安全，尤其注意处理好拌合站处地基的防水工作，重点做好：
地表面的硬化避水、排水。
3.1.1.4施工用电
为保证施工用电，在拌合场地内安装500KVA变压器1座，从10kv供电线接引，经配电室后输送至拌合站、钢筋加工场等处，同时配备200KW发电机一台作为备用电源。
与施工便道平行布置临时供电主电缆，通过配电箱将临时供电支线牵引至施工现场的各个场所。
3.1.1.5施工用水
施工用水采用打井取用地下水，在砼拌和站打一眼Φ50CM，深100M的水井取用地下水，并在现场设生活及施工用蓄水池各一个，满足工程施工及日常生活的需要。
经检验水质符合饮用水标准，可以使用。
3.1.1.6施工通讯及网络
为保证该桥在施工过程中通讯畅通，工区驻地和各施工队均安装程控电话。
各施工队调度、安全员全部配对讲机。
本桥位所在地区属无线网络服务区，手机可直接用于通信联络。
项目部领导、各部门负责人、各施工队领导均配置手机，以保证对内对外的通讯联络。
3.1.2技术准备
3.1.1.1测量放线
根据设计院提供的交桩资料对导线点、水准点进行复测，并将复测成果报批，根据审批后的成果资料布设导线控制网，控制该桥的测量放样工作。
导线控制网的测设精度要满足要求，控制桩的埋设要设在前后通视且不易被扰动的位置，并采取混凝土包裹牢固。
在开工前完成该桥的贯通测量，对各主要坐标点认真做好防护、记录、计算，测量无误后，整理成正式资料。
3.1.1.2图纸会审
开工前组织工区技术室的技术主管、工程师对图纸进行详细的审核，并做好审核记录，搞清设计意图，发现图纸中存在的问题及时上报设计院，使每个技术人员彻底了解分管范围内工程的设计情况，并确保并施工图纸准确无误。
3.1.1.3技术交底
根据设计要求备齐所需定型图、参考图及各种相关资料。
施工前由总工程师组织工程技术部对各工区技术人员进行技术交底和岗位技术培训。
技术交底的内容包括：
图纸要求、施工工艺、质量标准、操作方法及要领、安全细则、环保要求、施工规则要求、施工顺序、与前后工序的关系、工种间的配合、预埋件位置、砼及砂浆配合比、结构物尺寸、标高、测量桩橛及水准点等。
3.1.3物资准备
根据工程进度计划编制详细的季、月物资需用量计划，超前准备充足、合格的施工材料，同时严把质量关，防止不合格材料进场。
由指挥部统一组织各种材料的采购和供应工作，地材就近购置，并充分利用当地的运输力量，保证材料的运输；钢材及水泥采用国家大型企业的产品。
各种材料经试验合格并报监理工程师批准后方可使用。
3.2施工队伍部署
该桥配置3个专业施工队伍，负责本桥的基础和下部结构的施工。
施工队伍布署及分工见表：
《施工队伍配置及任务划分一览表》。
施工队伍配置及任务划分情况一览表
施工队伍
位置
人数
主要设备
施工任务
桩基施工队
DK352+100右侧
20
旋挖钻2台
桩基钻孔施工
桥梁一队
DK352+100右侧
180
挖掘机、吊车、模板等
郑台-18#基础及下部结构
桥梁二队
DK352+100右侧
200
挖掘机、吊车、模板等
19#-西台基础及下部结构
钻孔桩施工组织：
1.钻孔作业
2.钢筋加工安装
3混凝土浇筑
承台施工组织：
1.基坑开挖
2.桩头及基底处理
3.钢筋绑扎
4模板支立
5混凝土的浇筑、养生
6.基坑回填
3.3总体施工顺序
下部结构总体上按照梁体架设的顺序（西安台→郑州台）进行，即从大里程向小里程方向推进。
为使跨白龙涧的基础及墩台身尽量避开汛期，使位于本处的6#、7#墩先行施工，并尽快完成。
具体施工顺序为：
一台钻机从西安台开始施工桩基，逐墩向小里程施工；另一台钻机从19#墩开始（跨白龙涧的6#、7#墩桩基根据雨季情况适时安排），按照从大里程向小里程的方向逐墩施工至郑州台。
承台及墩台身的施工按照桩基的施工顺序进行。
3.4总体施工计划
计划编制说明：
重点说明计划编制的依据及完成计划需具备的相应条件，对特殊情况的说明。
要求使用网络图表达。
要求含梁体架设及附属工程。
钻孔桩：
2005.11.1～2006.1.10
承台：
2005.11.21～2006.4.2
墩台身：
2005.11.5～2006.6.30
具体各墩的施工计划安排如下：
（1）钻孔桩工程：
墩台
编号
计划安排时间
墩台
编号
计划安排时间
开始
结束
开始
结束
郑台
06.1.5
06.1.10
19
06.1.5
06.1.10
1
06.1.31
06.1.4
20
06.1.31
06.1.4
2
06.1.26
06.1.31
21
06.1.26
06.1.31
3
06.1.20
06.1.26
22
06.1.20
06.1.26
4
06.1.14
06.1.19
23
06.1.14
06.1.19
5
05.11.1
05.11.6
24
06.1.9
06.1.14
6
05.11.6
05.11.11
25
06.1.4
06.1.9
7
05.11.12
05.11.16
26
05.11.29
06.1.3
8
06.1.9
06.1.14
27
05.11.24
05.11.29
9
06.1.4
06.1.9
28
05.11.19
05.11.24
10
05.11.29
06.1.3
29
05.11.13
05.11.18
11
05.11.24
05.11.29
30
05.11.8
05.11.13
12
05.11.19
05.11.24
31
05.11.3
05.11.8
13
05.11.13
05.11.18
32
05.11.28
05.11.2
14
05.11.8
05.11.13
33
05.11.21
05.11.27
15
05.11.3
05.11.8
34
05.11.17
05.11.21
16
05.11.28
05.11.2
35
05.11.12
05.11.16
17
05.11.21
05.11.27
36
05.11.6
05.11.11
18
05.11.17
05.11.21
西台
05.11.1
05.11.6
（2）承台工程
墩台
编号
计划安排时间
墩台
编号
计划安排时间
开始
结束
开始
结束
郑台
06.3.23
06.4.2
19
06.3.23
06.4.2
1
06.3.16
06.3.26
20
06.3.16
06.3.26
2
06.3.9
06.3.19
21
06.3.9
06.3.19
3
06.3.2
06.3.12
22
06.3.2
06.3.12
4
06.1.25
06.3.5
23
06.1.25
06.3.5
5
05.11.21
05.11.30
24
06.1.18
06.1.28
6
05.11.27
05.11.7
25
06.1.11
06.1.21
7
05.11.4
05.11.14
26
06.1.4
06.1.14
8
06.1.18
06.1.28
27
06.1.28
06.1.7
9
06.1.11
06.1.21
28
06.1.22
06.1.1
10
06.1.4
06.1.14
29
06.1.15
06.1.25
11
06.1.28
06.1.7
30
06.1.8
06.1.18
12
06.1.22
06.1.1
31
06.1.1
06.1.11
13
06.1.15
06.1.25
32
05.11.25
06.1.4
14
06.1.8
06.1.18
33
05.11.18
05.11.28
15
06.1.1
06.1.11
34
05.11.11
05.11.21
16
05.11.25
06.1.4
35
05.11.4
05.11.14
17
05.11.18
05.11.28
36
05.11.27
05.11.7
18
05.11.11
05.11.21
西台
05.11.21
05.11.30
4施工方案
4.1施工方法
4.1.1钻孔桩基础
选用旋挖钻机钻孔、孔口埋设钢护筒、泥浆护壁；钢筋笼分节加工成型，吊车吊装、孔口焊接接长；砼由拌合站集中拌制，砼搅拌运输车运输，导管法灌注水下砼。
4.1.2承台
人工配合反铲挖掘机放坡开挖，施工时根据边坡稳定情况采取方木及钢轨桩进行支撑支护。
钢筋在加工场预制成型，现场绑扎；砼分层浇筑。
模板配置：
4.2施工工艺
基础及下部结构施工工艺框图如下：
桥梁桩基础施工工艺框图
4.1.1钻孔桩基础
需要说明的问题：
1同一墩台桩基施工的顺序安排。
2泥浆池的设置及循环方法。
3.成孔工艺（干、湿结合成孔，长大孔的成孔方法）
4.应重点说明湿陷性黄土上施工应采取的具体措施，如：
钻孔过程中如何防止泥浆对失陷性黄土的影响，如何减少泥浆池对失陷性黄土的影响；穿越砂层过程中采取措施防止坍孔和沉淀过厚。
为达到文明施工的要求，防止泥浆影响湿陷性黄土地基稳定，需对泥浆池进行合理的布置和处理；为减小钻孔施工施工中对临近桩孔的影响，钻孔施工按照调打方式进行。
见《桥墩桩基施工布置图》。
旋挖钻机施工效率高、速度快、施工精度高（全电脑控制）、履带式行走移位方便的特点，该工程桩基的成孔采用旋挖钻机。
见《旋挖钻机设备图》。
钻孔桩施工工艺见《桥梁下部结构施工工艺框图》。
①施工准备
A、资料准备
（1）开工前应具备场地工程的地质资料和必要的水文地质资料，桩基工程施工图及图纸会审纪要。
（2）施工现场环境和邻近区域内的地上地下管线（高压线、管道、电缆）、地下构筑物、危险建筑等的调查资料，确保不影响现场的施钻工作。
旋挖钻设备图
（3）主要施工机械及其配套设备的技术性能资料，所需材料的检验和配合比试验，对所需的材料必需做材料的试验，试验室根据所用的原材料作好混凝土的配合比试验。
（4）具有可操作性的桩基工程的施工组织设计或施工方案和有关施工
工艺的试验参考资料。
（5）工程地质资料
作好全面的施工准备，施工前对工程的地质情况尤其是对湿陷性黄土的特性进行必要的研究，对钻孔过程中可能会遇到的问题及突发事件采取针对性的措施及应急处理方案。
B、场地的布置
（1）平整场地
由于旋挖钻机回转半径大,钻杆高,自重大,在钻机就位前对场地要平整夯实,保证场地有一定硬度以免沉陷。
（2）施工便道
合理布置施工便道，保证旋挖钻机及其它的施工机械安全就位，方便钻渣的及时外运。
（3）合理布置临时用水、用电设施及泥浆、排渣等其它设施，全面满足施工工作的要求。
C、施工机械设备
旋挖钻机、泥浆泵（排污）、砂石泵（清孔）、混凝土搅拌运输车、铲车（钻渣外运）、自卸汽车（钻渣外运）、运浆车（泥浆外运）、吊车、电焊机、导管、护筒等。
钻头选择：
为保证钻孔的进尺和成孔的质量、安全，在钻孔前根据设计地质柱状图，选取钻具如下：
对一般性黄土、砂土采用旋挖斗，当遇到对粘土中含有大量姜石、砂砾层使用旋挖斗有困难时，可以先使用螺旋钻再利用钻具钻进。
D、测量放线
采用全站仪精确定位桩孔的位置，根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制护桩为基准控制护筒的埋设位置和钻机的准确就位。
护桩要做好保护工作，防止施工过程中扰动。
E、钻机就位
钻机就位时，要事先检查钻机的性能状态是否良好。
保证钻机工作正常。
通过测设的桩位准确确定钻机的位置，并保证钻机稳定，通过手动粗略调平以保证钻杆基本竖直后,即可利用自动控制系统调整钻杆保持竖直状态。
②护筒就位
护筒采用双壁钢护筒，由单节长度2m的护筒组成，护筒间由平头螺栓连接（护筒结构见示意图）。
护筒与BG钻机的动力头驱动连接器连接在一起，钻机操作手利用导墙将第一节钢护筒准确定位，之后通过大扭矩BG钻机动力头将钢护筒旋转压入设计标高。
护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。
护筒顶一般高于原地面0.3m,以便钻头定位及保护桩孔。
③泥浆制备
旋挖钻机成孔时无需泥浆循环，泥浆的作用为护壁及悬浮钻渣，旋挖钻机对静切力的要求较高，泥浆中的砂不宜沉淀析出，为控制含砂量，配制时宜选用优质膨润土配制低比重的泥浆。
钻进的过程中泥浆的失水主要表现为初失水和静失水，其形成的泥皮薄，需要的时间长，这在钻进松散地层（砂层）时，易出现护筒周围坍塌现象。
因此对泥浆的配合比、泥浆性能指标要求如下：
泥浆配合比
地层
膨润土
纯碱
CMC
聚丙烯酰胺
水
一般
6~8
0.3~0.5
0.05~0.1
0~0.05
100
漏失
10
0.3~0.5
0.1~0.2
100
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