水中墩施工专项方案解析.docx
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水中墩施工专项方案解析
沙溪特大桥（南平联络线）水中墩
围堰施工方案
一、编制依据
（一）、《沙溪特大桥（南平联络线）施工图》；
（二）、国家、铁道部和福建省现行的有关法律、法规；
（三）、铁道部现行的设计、验收标准、安全规程等各项技术标准；
（四）、本地区自然环境、气候条件和资源条件；
（五）、本桥的现场调查的相关地质、水文等相关资料；
（六）、《向莆铁路FJ-2标段总体实施性施工组织设计》。
二、工程概况
（一）、工程概况
沙溪特大桥位于向莆铁路南平联络线上，起讫里程为LDK001+112.46～LDK001+717.68，该桥全长605.22m，桥梁结构形式为1-24m+6-32m＋（48+2×80+48）m＋1-32m+2-24m+1-32m，全桥均为桩基础。
该桥跨越沙县境内的沙溪河，河流与线路大里程夹角为60度，河面宽度为362m，水深4.2～9.8m，LDK1+685.8～LDK1+698.7处跨越205国道，公路与线路大里程夹角为69度，限高5m，6#～12#墩为水中墩。
本桥桩径分别为100cm、125cm、150cm，总计桩基144根，其中水中桩基91根，陆上钻孔桩53根。
其中7#～11＃墩为48m＋80m＋80m＋48m连续箱梁，梁箱梁的预应力体系设计为竖向及纵向预应力，竖向预应力采用Φ25高强精轧螺纹钢筋，用JLM型锚具，Φ35波纹管成孔，纵向预应力采用7Φ5低松驰钢绞线，OVM-15、9锚具，悬臂灌注法施工。
（二）水文及地质情况
1、水文特征
地表水主要为沙溪河水，水位随季节降水的变化而变化。
根据沙县水文站提供的水文材料，沙溪河十年一遇洪水位为107.92m，沙县站各年最高洪水位及出现的时间如下：
时间
最高水位m
相应最大流速m/s
2006-6-1
108.66
3.27
2007-6-14
105.76
2.12
2008-6-19
104.86
1.76
由于沙溪河的水位高低主要取决于上游和下游电站，根据降雨量调节水位高低，本桥水中墩围堰施工时间的位在103.0m。
地下水主要类型为第四系空隙潜水，基岩裂隙水和岩溶水，空隙潜水主要赋存与第四系砂砾卵石层中，属孔隙承压水，水量较丰富，基岩裂隙水主要赋存于粉砂岩裂隙硅质岩、炭质页岩，属裂隙潜水，含水量较弱。
岩溶水主要富存于灰岩溶洞中，水量丰富，地下水主要受大气降水-沙溪河地表水体补给。
2、不良地质和特殊地质
桥址区岩溶发育，根据地质勘探资料，7＃～12＃墩下均存在溶洞，其中最大溶洞高为32m，最小溶洞高为0.3m，且溶洞与溶洞彼此相通，且成珠串状，溶洞内按其充填状态分为空溶洞、半充填溶洞、全充填溶洞。
充填物又分为粉质粘土、粉质粘土夹碎石及角砾、细角砾土等，充填物大部分呈软塑或流塑状，对桥梁基础施工产生较大影响。
（三）、主要技术标准
铁路等级：
Ⅰ级
正线数目：
单线
设计速度：
160Km/h
设计活载：
中-活载
三、水中墩围堰方案选定
根据沙溪特大桥水文和地质资料对水中墩围堰方式进行选定。
6＃墩距离沙溪北岸不远，水深约5.4m，河床覆盖层较厚，选择采用12m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
7＃墩水深约8.1m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
8＃墩水深约7.3m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
9＃墩水深约7m，河床覆盖层极不均匀，最小覆盖层厚度为0.5m，且溶洞密集，钢板桩无法打入。
先进行水下爆破，再采用15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
10＃墩水深约6.8m，河床覆盖层较厚，选择15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
11＃墩水深约9m，河床覆盖层不均匀，承台底标高为92.193m，为确保水中施工安全选择采用18m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
12#墩距离南岸较近，水深约7.4m，河床面由岸边向和中心倾斜，河床覆盖层不均匀，为确保水中施工安全选择采用15m长拉森Ⅳ型钢板桩施工围堰；
四、围堰施工方案
根据选定的围堰施工方案，分别以9＃墩为例介绍钢板桩围堰的施工。
（一）、9＃墩钢板桩围堰设计和施工
1 、设计情况
承台为两级，第一级承台尺寸为：
12.2m（横桥向）×12.2m（纵桥向）×3.5m（高度），第二级承台尺寸为：
6.4m（横桥向）×6.4m（纵桥向）×1m（高度），设4个1m×1m的倒角。
承台底面设计高程为94.174m，河床面高程为95.7m，承台埋入河床深度为1.526m。
2、水位情况
正常水位：
常水位为103.2m（此时水深7.5m），十年一遇洪水水位107.92m（水深12.22m），考虑都围堰施工时间需经过一个雨季，参照最近两年的最高水位105.75m，设计时按水位106.0m考虑。
3、水流速度
因该桥位于水电站库区，水流较为缓慢。
流速小于V=0.1m/s。
4、 河床地质条件
河床地质情况，由上至下为：
砾砂（层厚约2m，基本承载力300Kpa）、粉质粘土（硬塑状态，以粉粘粒为主，含20~30%角砾，层厚约为1m，基本承载力为350Kpa）、全风化粉砂岩（原岩结构基本破坏，含10~30%的强风化岩块，雨水易软化、崩解，基本承载力为200Kpa）。
5、钢板桩围堰设计情况
结合河床地质情况及施工要求，采用进口拉森Ⅳ型钢板桩进行围堰施工，长度为15m，宽度为40cm，厚度为17cm。
围堰顶面标高暂定为104.0m，高出施工水位1m（此标高不一定能够满足，基本原则是打入全风化粉砂岩，并且伸入封底混凝土底面以下1.5～2m）。
围堰内设3道围囹和内支撑，所有内围囹均采用I40a工字钢制作，内支撑采用φ529×10mm和φ820×10mm焊接螺旋钢管，斜撑1和斜撑2之间采用[18＃槽钢进行焊接连接，以减小斜撑2的自由长度。
各节点采用焊接（施工中严格执行钢结构施工规范）。
图4-1钢板桩围堰平面图
图4-2钢板桩围堰立面图
6、钢板桩围堰施工方案
（1）施工准备
钢板桩运至工地后,应仔细进行检查。
桩身不得出现扭曲、裂纹等缺陷,有缺陷的钢板桩禁止使用；锁口必须进行检查。
每片钢板桩两侧锁口内均涂黄油混合物（重量配合比为∶黄油∶沥青∶干锯末∶干粘土粉=2∶2∶2∶1）,以减少板桩插打或拔除时相互间的摩擦力,且提高抗渗漏性能。
（2）安装导向架
利用已有的护筒，在钢护筒顶部采用I22a工字钢纵横交错，在四周焊接I22a工字钢，悬挑部分加设斜撑，形成上层导向架。
在水面上50cm处采用∠80×80×10角钢焊接三角支撑牛腿，在其上安装第一层围囹做为第二层导向架。
在导向架上反扣[20a,作为打设钢板桩的内轮廓导向及定位系统（限位板）。
导向架必须精确定位,否则会影响到钢板桩的合拢及承台位置。
（3）插打钢板桩至合拢
钢板桩的插打顺序从水流的上游开始,这样可以减少后面的板桩因水流阻力而插打不便,且有利于钢板桩的合拢。
顺水流两侧连续插打,至下游处合拢。
从第一块角桩开始,必须保证钢板桩的垂直度,并及时用平台上仪器测量或吊锤球检查,人工挂倒链纠偏。
插打时,在上下两层导向架上,分别安设导限位板,要准确定位使钢板桩在打设过程中不左右偏移,待插打十几块钢板桩稳定后,可临时与导向架联结（点焊）,然后再插打其余的板桩。
钢板桩围堰在合拢时,两侧锁口不一定平行,会出现上大下小或上小下大,左右偏移等情况,因此在合拢前,可将合拢处5～7片钢板桩不打入河床设计位置,只需打入少许深度使之稳定即可,用20t导链分别拉两侧锁口,使之变大或变小,然后将板桩徐徐插入,再分块打之,使之沉至设计深度。
如果用导链调整仍不奏效,只能从下游拔出一侧钢板桩,在角桩部位进行调整,重新打设,最终合拢。
（4）水下砼封底
吸砂设备采用用20m3空气吸泥机。
在围堰内用两支空的油桶,上面放上两根型钢,铺上木板,作为放置抽砂泵的浮动平台,操作人员可站在平台上,移动抽砂嘴,将围堰内的设计标高以上部分的砂土,全部抽至围堰之上,堰内抽砂时,要注意向堰内补水,以保持内外水头一致。
无法抽出的土层采用抓斗抓土后再采用空气吸泥机抽砂至设计深度。
清基到设计深度后将设备吊出围堰,及时进行水下封底。
钢板桩内的封底砼作用有三:
第一是作为围堰内抽水后的钢板桩支撑结构；第二是用以抵消抽水后围堰内底板形成的底鼓力；第三是用来封闭围堰内的水和砂,为承台施工提供一个理想的作业环境,故而封底砼量大,质量要求高。
封底砼水下灌注采用直升导管法,由围堰中央向四周推进。
灌注中要保持砼的连续性,不得二次封底,以保证封底砼的质量。
封底砼表面有一适当坡度,形成一汇水坑,便于承台施工时集水抽出。
另外,可根据需要高砼的标号,使砼的强度较早达到设计要求,不致延误工期。
（5）安装围囹及内支撑
封底砼达到设计标号C20,即可抽水。
当抽水至支撑设计位置下0.7m～1.0m时,即可安设围囹和内撑系统。
按照设计标高,在板桩围堰的每个侧面用3个∠80×80×10角钢做成的牛腿,焊在钢板桩上,作为围囹的临时安装结构,安装并焊接内撑系统。
然后,准备4～6台抽水泵将围堰内的水抽至第二道围囹下0.7m～1.0m，与上层相同的方法安装第二道围囹和内支撑，直至第三道围囹和内支撑。
围囹及内支撑安装完成后抽水至封底砼面。
在抽水过程中，先在内侧边抽水边堵漏,将旧棉絮压入板桩间的锁口内,压紧、压实,在内侧个别位置漏水较大的部位，由潜水员潜入水下由外侧进行封堵，可保证围堰封水,少量渗水可将水流引入围堰四边的集水坑内采用抽水机抽出围堰外，保证承台施工在无水的环境中进行。
（6）承台和桥墩施工
抽完水后,清理封底混凝土顶面稀泥和混渣。
清理完成后待用4台空压机8台风镐凿除桩头,进行桩基检测。
桩基检测合格后，进行测量放线，进行钢筋和模板施工。
模板用0.9m×1.5m的钢模板,外边撑以10cm×10cm方木,间距为30cm,方木后面用短方木及木楔子顶于钢板桩上,保证模板稳定性,立好模后,分层绑扎钢筋。
第一级承台层钢筋绑好之后,即可灌注第一级承台混凝土。
第一级承台施工完成后,再次立模,绑扎钢筋,进行第二级承台混凝土的灌注。
承台施工完成后施工墩柱。
（7）拆除围囹支撑、拔除钢板桩
当墩身完成之后,首先应清理围堰内所有机具，材料。
清理完成后向围堰内抽水,抽水至第三道围囹下0.7m～1.0m时拆除第三道围囹和内支撑；然后再向围堰内出水至第二道支撑下0.7m～1.0m，拆除第二道围囹和内支撑，按同样的方法拆除第一道支撑。
支撑拆除完成后继续向围堰内抽水，抽水水位可高出围堰外水面，用振动锤将钢板桩锤击松动,破坏其与封底砼的粘接力,拔出板桩的顺序宜从顺水流方向的下游面开始,逐次拔除钢板桩。
7、钢板桩围堰施工组织及机械设备、材料投入
为保证钢板桩围护施工顺利进行，我部拟投入一支钢板桩围护施工的专业队伍，配齐人员及设备，保质、按期、安全地完成施工任务，确保后续工序快速进行。
拟投入主要人员及机械设备、材料见下表：
表4-1施工人员配备表
人员分工
数量
人员分工
数量
队长
1名
起重工
4名
副队长
1名
司机
4名
技术主管
1名
电工
2名
技术员
3名
起重指挥
2名
安全员
1名
电焊工
6名
施工员
1名
杂工
10名
修理工
2名
潜水员
2名
合计
40名
表4-2主要机械设备投入表
设备名称
型号
单位
数量
浮吊
300t
台
1
汽车吊
QY－30T
台
2
焊机
BX－500型
台
6
乙炔设备
套
4
污水泵
7.5KW
台
6
空气吸泥机
6m3
台
1
泥浆泵
120m3/h
台
1
振动锤
45KW
套
1
振动锤
90KW
套
1
表4-39#墩钢板桩围堰材料数量表
表4-49#墩钢板桩围堰导向架材料数量表
五、工期安排
每个承台下的桩孔桩基础完成后，便可开始施工钢板桩围堰，对水中的6#-12#墩围堰施工工期安排如下：
（一）钢板桩围堰施工工期
6#墩钢板桩围堰：
拆除平台5天，安装导向架5天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底10天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑17天，共计60天。
计划2009年11月2日开始，2009年12月31日完成。
7#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底10天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计62天。
计划2010年4月1日开始，2010年6月2日完成。
8#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底12天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计63天。
计划2009年12月15日开始，2010年2月15日完成。
9#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，预先开挖河床20天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底12天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计83天。
。
计划2010年3月1日开始，2010年5月22日完成。
10#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底12天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计63天。
计划2010年2月10日开始，2010年4月14日完成。
11#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底12天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计63天。
计划2010年5月1日开始，2010年7月2日完成。
12#墩钢板桩围堰：
拆除平台6天，安装导向架6天，插打钢板桩10天，围堰内开挖清底12天，封底混凝土3天，封底混凝土养生10天，围堰内抽水安装围囹内支撑18天，共计63天。
计划2010年6月1日开始，2010年8月2日完成。
六、保证措施
（一）组织措施
为全面实现工程的工期、质量、安全、环保等要求，本着“组织机构精干高效、施工队伍专业精炼、机械设备装备精良、现场布置管理有序、生产资源优化配置”的原则组织施工。
为此，组建了一个专业化施工队伍，专门进行水中桥墩围堰的施工。
（二）安全目标及安全保证措施
1、杜绝因工死亡事故，避免重伤事故，轻伤率控制在5‰以内。
2、无机械行车和道路交通责任事故，无等级火灾事故。
3、建立安全生产岗位责任制，执行谁主管谁负责安全的原则。
定期开展安全活动和定期进行安全教育。
安检专（兼）职工程师和班组长坚持工人岗前作业安全交底（讲话）。
4、严格执行安全生产检查制度，定期进行综合检查和不定期专项检查，通过检查，发现隐患，及进整改，杜绝事故。
5、操作、指挥人员必须经有关部门培训，持有操作证者方可上岗，健全交接班制度。
6、严格遵守“安全操作规程”，特种作业人员必须持证上岗，做到管理人员不违章指挥，作业人员不违章操作，工人不违反劳动纪律。
7、施工区域内要设明显的安全牌，施工人员进入施工现场必须戴好安全帽，严禁非生产人员进施工场地。
8、作业前，应对机械作无负载升降、旋转、变幅、前后等运行，检查制动器性能是否稳定，需要满足操作规程后方可投入正式生产，每天一小查，每周一大查。
10、施工用90型电动振动锤，因振动锤为有负载起动，启动时需二倍电流，电焊机使用应开振动锤启动后使用。
11、焊接作业点与氧气瓶、乙炔等物品距离不得少于5米，与易燃易爆物品的距离不得小于15米，乙炔与氧气瓶之间存放距离不得小于5米。
12、夜间施工要有足够的照明设施，对睡眠不足，严禁酒后上岗作业。
严禁带病作业，尤其是施打钢板桩。
下班前要认真检查施工现场，切断现场所有的设备电源，熄灭一切明暗火种。
13、施工中，遇有大雨或六级以上大风时，应暂停施工，并采取有效加强措施，提高设备等防风能力。
14、执行安全用电制度，加强用电管理，配电箱必须完好，线路绝缘可靠，临时线上安装漏电保护装置，下班时要切断电源，确保用电安全。
15、施工所用电器线路和用电设施，应采取防触电措施。
16、焊机的电源开关应设在监护人附近，便于及时切断电源。
17、用电设备的外壳应有可靠的接地零安全措施，焊接地线接连到工件上。
18、在2米以上高度作业时，应采取安全防护措施。
19、脚手架材料不得有严重锈蚀或变形，保证搭设基础牢固，应设置宽度不小于60厘米的平台、护栏和步行踏板。
20、安全爬梯使用前要进行安全检查，保证结构可靠，状况良好。
使用时要按2：
1的斜度放置，两侧设扶手，并固定上下端。
21、高处作业人员必须配备和正确使用安全带和安全绳。
安全带和安全绳应无磨损、断股、变质，钩挂有效。
22、遇大雨天气或六级以上大风天气，应停止高处作业。
23、传递物件不得抛掷，有可能坠落的物料应拆除或固定，防止跌落。
24、起吊和下放要细心缓慢，旋转速度要均匀平稳，要设专人拉回绳，防止吊物摆动碰物伤人，吊重物前，应检查钢丝绳是否有伤损。
25、大件的吊装作业时，应详细制定吊装方案，编制吊装作业指导书，吊装前，要对吊机进行检查验收。
保证吊机处于完好状态。
26、大件吊装作业时，技术人员和安全员在现场进行监督，现场人员严禁酒后作业。
27、起吊人员和现场指挥人员必须经过劳动部门的培训，持证上岗。
28、吊装要施加保护，不同阶段的吊装要分别制备专用吊具，避免吊装变形并保护构件表面不受损伤。
29、吊装点严格按设计要求进行，吊装时轻吊轻放，避免变形和碰撞。
30、吊装作业须鸣警示铃，严禁钩下站人。
31、汽车吊使用前吊臂要经过试吊检验，四支腿垫实方可作业。
（三）文明施工措施
1、施工现场要整洁有序，各种机械物应整齐放置在规定区域。
2、施工现场道路畅通，路面平坦，保证司机视野开阔，满足消防要求。
3、施工人员劳保用品穿戴整齐，戴好安全帽，禁止穿拖鞋或光脚进入施工现场。
4、施工现场树立安全生产标示牌，书写施工安全须知，标语等。
（四）应急预案及措施
本工程水上施工工程量大，施工人员多，施工过程中要做好水中施工应急预案及措施，施工时容易发生的安全事故是落水事故，针对此种事故制订应急预案具体如下：
当发生水上作业点施工人员和船员落水时现场人员抛投救生圈或绳子，大声呼救，利用救生船舶施救落水人员。
如果夜间采用照明灯照射落水者，组织动力船舶及时搜救。
现场负责人立即向本单位应急救助领导小组及救援部门报告。
报告内容必需说明出事地点、时间、落水人员数量及详细情况。
落水人员被救起，根据伤势情况提前通知救护车在岸边接应及时送往医院救治。
附件：
围堰设计计算书
6#墩—12#墩围堰设计图
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