长江大桥墩承台施工方案.docx
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长江大桥墩承台施工方案
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施工方案
工程名称：
编制单位：
编制人：
审核人：
批准人：
编制日期：
年月日
23#～24#墩承台施工方案
1.编制依据
1.1施工图纸
（1）九江长江公路大桥B2合同段施工招、投标文件。
（2）九江长江公路大桥施工图设计（第二册第一分册正式图纸）
（3）九江长江公路大桥施工图设计第二册第三分册《北塔、北辅助墩、北过渡墩（B2标段）》（送审稿）
（4）《九江长江公路大桥地质勘察报告》（江西省交通设计院&中铁大桥勘测设计院有限公司，2009年8月）
1.2国家和交通部现行有关标准、规范、规则、规程、办法
（1）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）
（2）《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）
（3）《公路桥涵钢结构及木结构设计规范》（JTJ025-86）
（4）《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
（5）《滚轧直螺纹钢筋连接接头》（JG163-2004）
（6）《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2003）
（7）《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2003）
（8）《钢筋混凝土用钢筋焊网》（GB/T1499.3-2002）
（9）《公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范》（JTGD62.2004）
（10）《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）；
（11）《公路桥涵养护规范》（JTGH11-2004）
（12）《工程测量规范》（GB50026—93）
（13）《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）
（14）《公路工程集料试验规程》（JTJ058－2000）
（15）《公路工程水泥及水泥混凝土试验规程》（JTGE30—2005）
（16）《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）
（17）《热轧U型钢板桩国家标准》（GB/T20933-2007）
2.工程概述
2.1概述
九江长江公路大桥处于长江中下游地区，跨越长江，连接湖北、江西两省。
桥址位于已建九江大桥上游10.8km处，两岸大堤间距2.62km。
大桥为全封闭双向六车道高速公路，主桥桥面宽度38.9m（含风嘴）；副孔、引桥桥面宽度为33.5m。
长江大桥全长5541m，其中大桥主跨桥跨布置为：
70m+75m+84m+818m+233.5m+124.5m=1405m双塔混合梁斜拉桥；北岸副孔桥为2×（7×50）+2×（6×50）=1300m等截面预应力砼连续箱梁。
23#～24#墩为九江长江公路大桥主桥北侧辅助墩和过渡墩。
23#辅助墩采用带圆端矩形承台，横桥向总宽度30m，圆弧部分半径6/4m，顺桥向总宽度14m，承台高度6m，顶标高11.0m。
为了加强基础抵抗水平力的能力，桩顶伸入承台40cm，承台底面受力主筋采用3层网格钢筋，主筋为两根一束的φ28钢筋。
网格间距纵桥向、横桥向均为20cm，最下一层主筋到承台底面51cm，两层主筋之间的间距20cm。
承台底面配置φ20钢筋网，网格间距15cm，到底面距离11.2cm。
承台顶面受力主筋为通长钢筋，通长钢筋采用2层网格钢筋，纵、横向网格间距均为15cm，主筋为单根φ28钢筋；最顶一层主筋到承台顶面11.2cm，两层主筋之间的间距20cm。
24#过渡墩承台与23#辅助墩承台的形状基本一致，仅承台横桥向宽度加大2m，为32m。
23#辅助墩、24#过渡墩基础构造图见图2.1-1、图2.1-2，承台工程数量表见表2.1-1。
表2.1-123#、24#墩承台工程数量表
项目
规格
单位
工程数量
合计
23#
24#
混凝土
C35
m3
2320.4
2488.49
4808.89
普通钢筋
φ20
Kg
42639
46493
89132
φ28
Kg
165459
177220
342679
钢筋网
D10焊接
Kg
10514
11155
21669
冷却管
φ42.3×6.5mm黑铁管
Kg
5537
5969
11506
图2.1-123#墩基础构造图
图2.1-224#墩基础构造图
2.2水文条件
2.2.1水流速度
桥位区位于亚热带温润区，冬夏温差较大。
夏季高温闷热，冬季有霜冻和降雪发生。
本地区雨量充沛，降雨多集中在4～7月，约占全年降雨量的60％以上。
风向以东南风为主，间有东北风及西南风最大风力为7～8级，其余各月多为北风及东北风，最大风力可达9级，多发生在9月份。
湖北侧主航道流速：
2.2m/s左右,湖北侧浅滩区流速：
1.1m/s左右。
2009年10月10日现场实测表面流速为1.7m/s左右。
2009年11月10日现场实测表面流速为1.8m/s左右。
2010年3月10日现场实测表面流速为2.0m/s左右。
2.2.2水位资料
根据现场调查，桥位处近7年水位资料见表2.2-1。
表2.2-1近7年水位资料
年度
2004年
2005年
2006年
2007年
2008年
2009年
2010年
月份
最高
最低
最高
最低
最高
最低
最高
最低
最高
最低
最高
最低
最高
最低
1月
6.75
6.12
7.97
6.87
8
6.59
7.07
6.17
6.88
6.28
7.0
6.42
7.04
6.53
2月
6.12
5.8
11.73
7.61
8.49
6.39
7.77
6.19
7.36
6.38
8.31
6.46
7.23
7.15
3月
8.77
6.09
11.04
8.73
10.13
8.49
9.25
7.77
9.66
6.38
11.4
8.31
10.64
7.20
4月
9.47
8.28
9.81
9.06
12.34
8.91
9.63
7.5
11．49
9.3
12.86
8.31
14.8
8.94
5月
13.98
9.47
15.33
9.05
13.46
10.9
10.79
8.19
11.45
9.84
13.71
12.24
14.8
12.63
6月
15.45
12.85
16.14
15.11
15.03
12.81
14.85
9.2
15.02
10.73
14.11
12.63
18.5
16.5
7月
16.23
14.7
15.42
14.06
14.79
13.51
16.56
14.27
14.59
13.54
15.51
13.08
8月
15.9
14.02
16.41
14.33
14.16
9.15
17.14
15.02
16.03
13.54
15.96
14.82
9月
15.39
13.84
17.56
13.35
10.19
8.08
15.06
14.24
16.53
14.33
14．93
11.11
10月
13.92
10.07
13.91
11.24
8.83
7.35
14.25
8.79
14.34
8.57
9.75
7.89
11月
10.07
8.68
11.49
9.63
8.86
6.83
8.79
7.01
14.36
8.57
8.01
6.97
12月
8.92
7.03
9.63
6.81
8.42
6.2
7.01
6.13
11.8
6.39
6.9
6.58
3.23#～24#墩承台总体施工方案
23#～24#墩承台施工采用钢板桩围堰作为止水结构。
钻孔桩施工完成后，及时拆除钻孔钢平台，搭设钢板桩围堰施工平台，采用液压打拔桩机进行钢板桩施打，浇注封底混凝土后，分2层进行承台施工。
待墩身施工出水后，对钢板桩围堰进行整体拆除。
图3-123#～24#墩承台施工工艺流程图
4.23#～24#墩承台总体施工工期
根据23#、24#墩钻孔桩施工进度，基础施工节点工期如下：
23#墩钻孔桩施工完成时间：
2010年8月15日；
23#墩承台施工完成时间：
2010年11月10日。
24#墩钻孔桩施工完成时间：
2010年8月31日；
24#墩承台施工完成时间：
2010年12月2日。
具体施工工期见23#、24#墩施工进度计划横道图。
23#、24#墩施工进度横道图
5.钢板桩围堰施工方案优点
23#、24#墩承台方案确定采用钢板桩围堰方案，结合场地、工期、经济优越性、地质情况，钢板桩围堰优点有以下几个方面：
（1）占用空间小，无须准备大的制作钢套箱场地；
（2）对设备要求相对较低，无须配置大型拼装和下沉钢套箱的设备；
（3）可多次周转且打设速度较快，施工进度有保障；（钢围堰方案和钢套箱方案工效对比见表5-1、5-2）
（4）钢板桩围堰基底清淤、拆除等较钢套箱围堰安全，拆除方便；
（5）我局在钢板桩围堰施工方面已有成功的先例（广州轨道交通六号线2标的白沙河大桥SH15#主墩、二七长江大桥边墩承台施工均采用钢板桩围堰的方式），且使用效果较好。
表5-1钢套箱围堰施工方案工效分析
施工
工序
内容
施工准备
平台拆除
搭设拼装平台
第一节套箱拼装焊接
导向系统安装
起吊系统安装调试
钢套箱起吊
拼装平台拆除
钢套箱下放至自浮
浇注首次夹壁砼
拼装第二节钢套箱
浇注第二次夹壁砼
吸泥下沉到位
临时固结钢套箱
浇注第三次夹壁砼
回填砂石找平
封底平台搭设
封底砼施工
汇总
原双壁钢围堰方案（天）
4
4
5
14
2
4
1
2
1
2
7
2
8
1
1
4
2
2
66
表5-2钢板桩围堰施工方案工效分析
施工工序内容
施工准备
平台拆除
安装导向梁
加工及吊装围囹
搭设打桩平台
插打钢板桩
内部吸泥
封底平台搭设
封底砼施工
汇总
拟钢板桩围堰方案（天）
4
4
3
8
5
10
4
2
2
43
图5-1白沙河大桥SH15#主墩钢板桩围堰施工
图5.3.2-2二七长江大桥边墩承台钢板桩围堰施工
6.钢板桩围堰设计
6.1设计条件
以24#墩为计算模型（23#墩类似于24#墩）。
九江长江公路大桥桥位24#墩处水文资料、设计参数情况如下：
（1）钢板桩顶标高：
+16.5m
（2）钢板桩底标高：
-7.5m
（3）承台顶标高：
+11.0m
（4）承台底标高：
+5.0m
（5）承台厚度：
6.0m
（6）封底混凝土顶标高：
+5.0m
（7）封底混凝土底标高：
+2.8m
（8）封底砼厚度：
2.2m
（9）施工（抽水、浇注承台）水位：
+14.5m
（10）设计流速：
1.5m/s（施工时）
（11）泥面标高：
+7.2m
（12）混凝土干容重：
24kN/m3
（13）钢材容重：
78.5kN/m3
（14）封底砼强度等级：
C25
6.2封底砼抗浮验算
浮力：
封底砼重：
护筒和封底混凝土间的粘结力：
（方向向上）
6.3钢板桩结构受力计算
6.3.1钢板桩结构布置形式
图6.3-1钢板桩围堰立面布置图
6.3.2材料特性
表6.3-1钢板桩（Q355）材料特性
材料规格
尺寸
每米钢板桩截面特征
宽度（mm）
高度（mm）
底板厚度（mm）
截面积（cm2/m）
单位重量（kg/m）
截面模数
（cm3/m）
容许弯曲应力（MPa）
PU28
600
454
15.2
216
101.8
2840
210
表6.3-2围囹（Q235）材料特性
材料规格
截面积（cm2）
截面模数
（cm3）
回转半径
（cm）
容许轴向应力（MPa）
容许弯曲应力（MPa）
H型钢588×300
187.21
3838
24.55
140
145
钢管Φ630×8
156.33
2400
21.99
140
145
6.3.3计算工况及荷载系数
6.3.3.1计算工况
工况一：
基坑内挖泥至标高2.9m，浇筑封底砼前；
工况二：
基坑内抽水至标高11.5m；
工况三：
基坑内抽水至标高8.5m；
工况四：
基坑内抽水至标高5.0m；
工况五：
基坑内浇筑承台3m后拆除第三层围囹系统；
6.3.3.2荷载系数
标准值＝土压力标准值+水压力标准值+流水压力标准值
6.3.4各工况模型计算结果汇总
N1、1#墩
变形
应力
围囹一
反力
围囹二
反力
围囹三
反力
围囹安装时板桩对应位置偏位（mm）
（mm）
（Mpa）
（kN）
（kN）
（kN）
工况一
16.9
35
17.9
工况二
26.9
98
51
96
52
15/25指向基坑
工况三
27.1
106
49.8
91.5
138.7
工况四
27.2
114
49.7
80.7
141.9
工况五
28.0
114
40.4
117.5
6.4围囹系统受力计算
由钢板桩结构各工况计算结果汇总表可知：
第三层围囹控制荷载值：
（工况四）
第二层围囹控制荷载值：
（工况五）
第一层围囹控制荷载值：
（工况二）
图6.4-1第三层围囹系统布置图
图6.4-2第二层围囹系统拆除两侧钢管横撑后布置图
图6.4-3第一层围囹系统布置图
6.4.1围囹计算结果
图6.4-4第三层围囹轴力图
图6.4-5第三层围囹弯矩图
图6.4-6第二层围囹轴力图
图6.4-7第二层围囹弯矩图
图6.4-8第一层围囹轴力图
图6.4-9第一层围囹弯矩图
6.4.2极值结果汇总
表6.4-1围囹计算结果汇总
围囹编号
最大内力
最大应力（MPa）
应力限值（MPa）
轴力（kN）
弯矩（kN.m）
第三层围檩
1628
449
115
145
第二层围檩
1015
865
142
145
第一层围檩
481
393
68
145
注：
临时结构其应力可以提高1.3系数。
从表6.4-1中可以看出，所有围囹应力满足要求。
6.5钢管横撑计算结果汇总
6.5.1极值结果汇总
表6.5-1钢管横撑应力计算结果汇总
横撑编号
最大组合应力（MPa）
应力限值（Mpa）
3-1
33
140
3-2
46
140
3-3
45
140
3-4
17
140
2-2
55
140
2-3
46
140
2-4
12
140
1-2
45
140
1-3
24
140
1-4
5.5
140
注：
表中3-1表示第三层围囹系统1号钢管横撑，表中3-2表示第三层围囹系统2号钢管横撑，3-3表示第三层围囹系统3号斜撑，3-4表示第三层围囹系统4号斜撑。
从表6.5-1中可以看出，所有横撑应力满足要求。
6.5.2钢管横撑稳定验算
6.5.2.1整体稳定
各钢管撑的整体稳定计算结果汇总表见表6.5－2所示，从中可以看出，钢管撑的整体稳定性满足要求。
表6.5-2钢管横撑（单根Ф630x8）整体稳定计算结果汇总表
钢管编号
最大组合应力（Mpa）
长细比（单根）
稳定系数
稳定应力限值（Mpa）
3-1
33
66
0.774
108
3-2
46
66
0.774
108
2-2
55
66
0.774
108
1-2
45
66
0.774
108
注：
表中3-1表示第三层围囹系统1号钢管横撑，表中3-2表示第三层围囹系统2号钢管横撑。
6.5.2.2局部稳定
各钢管撑的局部稳定计算结果汇总表见表6.5－3所示，从中可以看出，全部满足要求。
表6.5-3钢管横撑（单根Ф630x8）局部稳定计算结果汇总表
钢管编号
直径（mm）
厚度
宽厚比
限值
（100（235/fy））
3-1
630
8
78.8
100
3-2
630
8
78.8
100
2-2
630
8
78.8
100
1-2
630
8
78.8
100
注：
表中3-1表示第三层围囹系统1号钢管横撑，表中3-2表示第三层围囹系统2号钢管横撑。
7.钢板桩围堰施工
7.1钢板桩围堰施工流程
钢板桩围堰施工流程如下：
安装导梁
两层围囹分层制作
围囹分层吊装、安装
施工平台搭设
浮吊配合插桩
履带吊、振动锤就位
从上游向下游施打钢板桩
施打钢板桩、下游合拢
图7.1-1钢板桩围堰施工流程图
7.2钻孔平台拆除
根据钻孔平台结构单元重量，合理利用现场起重设备（浮吊、50t履带吊、25t汽车吊）依次将钻孔平台的面板、分配次梁、贝雷架、和支撑梁拆除。
采用ICE815振动锤将钻孔平台位于承台部分的钢管桩拔出（边上两排桩留待以后搭设墩身施工平台），以23#墩为例如下图所示。
图7.2-123#墩钻孔平台拆除简图
7.4钢板桩施工
7.4.1钢板桩插打设备选择
钢板桩采用PU28型，单根重量2444kg，长度24m，结合后续围堰内施工需要，插打钢板桩有3中设备选择：
（1）强力高速液压打拔桩机
强力高速液压打拔桩机具有如下特点：
a.利用挖土机的液压系统，无需外加控制单元，省时方便。
b.打、拔桩速度较快，节省工作时间。
c.采用橡胶护筒，减少噪音及振动。
d.可360度自动回转，自由夹放材料。
e.夹桩稳定，钢板桩施打导向性较好。
图7.4-1PCF450型液压振动机
（2）50t履带吊+120型电动锤
50t履带吊与120电动锤均为本项目已进场设备，在平台和栈桥施工中有多次钢管桩沉放施工的成功经验，但对施工平台结构强度要求较高。
二七大桥部分钢板桩插打采用的就是70t履带吊配合120型电动锤。
图7.4-2二七大桥70t履带吊+120型电动锤插打钢板桩
（3）80t浮吊+120型电动锤
80t浮吊与120电动锤均为本项目已进场设备，是平台和栈桥施工次钢管桩沉放施工的主要使用设备。
表7.4-1钢板桩插打设备比较分析
序号
设备选择
优缺点
1
强力高速液压打拔桩机
施工速度快，工效高；设备较少，作业半径有限
2
50t履带吊+120型电动锤
已进场设备，工艺成熟；施工速度一般，对平台要求高
3
80t浮吊+120型电动锤
已进场设备，工艺成熟；施工速度较慢
结论
23#、24#墩施工主要采用50t履带吊配合120型电动锤进行，浮吊辅助施工
7.4.2钢板桩插打施工准备
钢板桩运到工地后，在拼组前必须对其进行检查、丈量、分类、编号，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。
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、接长等方法加以维修。
同时接头强度与其他断面相等，接长焊接时，用坚固夹具夹平，以免变形，在焊接时，先对焊，再焊接加固板，对新桩或接长桩、在桩端制作吊桩孔。
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，夹板牙齿磨损不宜太多。
7.4.3导向梁安装
钢板桩的插打利用先行下放的围囹做内侧导向，围囹外侧采用工25加工导向梁支撑在钢护筒（或导梁）外侧悬臂式结构，导向梁结构见图7.4-3所示（图中所示x、y值由现场钢护筒实际偏位、垂直度等因素决定）。
现场利用浮吊将支撑架挂装并焊接固定在钢护筒上,再分层下放支撑围囹，搁置在支撑架牛腿上。
图7.4-3导向梁加工图图7.4-4钢板桩导向架安装图
7.4.4钢板桩围堰围囹下放
钢板桩的插打利用先行下放的围囹做内侧导向。
23#、24#墩围囹共有3层，采用HN588×300型钢和φ630×8钢管焊接组合而成。
由于单层围囹最重达到62.5t，平面尺寸为32m×16m，采用在150t浮吊上整体拼装制作、整体下放工艺。
首层围囹安装之前，先将前两层围囹依次先行下放到钢板桩围堰导向梁牛腿上。
围檩之间设置φ273钢管传力支撑。
二七大桥钢板桩围堰围囹整体吊装见图7.4-5。
图7.4-5二七大桥钢板桩围囹整体吊装照片
7.4.5施工平台搭设
钢板桩围堰施工平台是前期钢板桩定位导向梁（钢板桩插打到位后加固作为钢围囹），钢板桩施打（如果采用履带吊施打）和后期基底清淤、垫层施工、封底施工等的作业平台。
在拆除钻孔平台的同时将钢护筒割除至+16.5m标高（与钻孔平台钢管桩顶标高一致），护筒内顶口用［14作十字撑。
护筒上铺设双拼H588型钢作为主梁，共设置4道。
主梁上铺设4道双层双排贝雷片，其上铺设间距为1.5m的工25a横向分配梁与间距为0.3m的工14纵向分配梁，最顶层铺设8cm厚花纹钢板作为面板。
为方便侧向钢板桩定位，可利用未拆除平台主梁，作为导向操作平台。
施工平台如图7.4-6、图7.4-7所示：
图7.4-6施工平台平面图
图7.4-7施工平台剖面图
7.4.6钢板桩插打顺序
钢板桩插打最困难的就是保证最后的合拢，为尽量减少水流等对已插钢板桩的影响，合拢口选择在下游。
为尽量方便转角处钢板桩的施工，钢板桩的插打顺序为：
从上游中部开始，向下游施工，并在下游一侧合拢。
钢板桩插打顺序见图7.4-8。
图7.4-8钢板桩插打顺序图
7.4.7首根钢板桩插打
首根钢板桩的施工精度控制至关重要（其作用相当于悬索桥主缆索股的基准索），其决定了后期每根桩的插打精度和质量。
整个围堰第一根钢板桩位于上游侧围堰的中间部位，定位插打质量受长江水流流速影响最大。
根据现场情况，拟先在其（第一根钢板桩）上游侧先插打一排（5根）钢板桩，以起到阻挡水流作用，之后再开始定位插打首根钢板桩，以确保其精度和质量。
钢板桩利用围囹等导向装置定位，用振动锤起吊第一根钢板桩（挑选外观、锁口顺直）通过导向架下插，自重下沉，直至稳定。
用靠尺或经纬仪检查垂直度，如达不到要求（≤0.2%），进行调整，直至满足要求。
（钢板桩倾斜方向只能向外侧倒不能向内侧倒）。
用电动锤振动下沉至+16.5m标高，用靠尺和经纬仪检查垂
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