水中墩承台施工专项方案.docx

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水中墩承台施工专项方案

水中墩承台

施工专项方案

水中墩承台施工方案

1．编制说明

1.1编制依据

⑴《××施工图》及相关合福施（桥）参图

⑵铁路混凝土工程施工技术指南[2010]241

⑶铁路桥涵工程施工安全技术规程TB10303-2009

⑷对施工现场的勘察、采集、咨询所获得的相关资料

1.2编制原则

⑴结合本工程特点和实际情况制定切实可行的施工工艺措施

⑵建立和健全相关管理体系和控制措施，满足建设工期和工程质量标准，符合施工安全要求

⑶科学、经济、合理的原则，树立系统工程的理念，统筹分配各专业工程的工期，搞好专业衔接；合理安排施工顺序，组织均衡、连续生产。

2.工程概况

2.1工程概况

xx特大桥地处××××，中心里程为DK331+093.85，桥梁结构布置结构形式：

14-32m简支梁+1-（48+80+48）m连续梁+35-32m简支梁，全长1793.56m。

xx特大桥DK330+698.32～DK330+806.95处跨越率水，15#、16#为水中墩（连续梁主墩）。

河流与线路大里程夹角为116度。

该河流设计水位144.31m。

测时水位136.15m。

方案中涉及的15#、16#墩河床顶标高分别为135.18m、134.84m，承台底标高分别为129.895m、129.841m。

率水河水文资料：

Q1%=4003.3m3/S,H1%（水面标高）=142.68m,V1%（流速）=5.11m/S,F（汇水面积）=882.57km2。

桥址区属北亚热带湿润季风气候区，冬寒夏热，春秋温暖，雨量充沛，光照充足。

多年平均降水量1869.21mm，少数年份可达2000mm以上，降水比较集中，主要降水发生在4～7月。

多年平均蒸发量1427.9mm，相对湿度79.26%。

因此计划2012年3月前，水中承台施工完成，不受集中降水影响。

设计围堰采用尼龙编织围堰，15#、16#设计围堰工程量共计3402m³

2.2工程地质

根据设计图纸和现场实际情况，15#、16#墩承台基坑开挖地层自上而下依次为：

回填土（筑岛）、⑴2地层（河床卵石覆盖层）、⑶2地层、⑶3地层。

地层岩性描述如下：

2.2.1地层岩性与地质构造

⑴2细圆砾土，灰黄色，松散-稍密，骨架颗粒呈次圆状，母岩成分主要为砂岩，千枚岩，经区扰动样的颗分试验可知，粒径为2-40mm的砾石含量一般为51%-73%，骨架间一般有中细砂填充，级配较好，层厚0.6-4.8m，实测标贯击数N=3-11击，修正后动探击数N63.5=6.18-25.6击。

⑶2钙质砂岩：

灰白色，强风化，砂质结构，层状构造，钙质胶结，岩芯呈块状为主，少量为短柱状，层厚0.4-18.1m、实测标贯击数N=50击，修正后动探击数N63.5=4.04-49.70击。

⑶3钙质砂岩：

灰白色-暗红色，弱风化，砂质结构，层状构造，钙质胶结，裂缝较发育，岩芯呈柱状、短柱状，节长一般5-60cm，揭露层厚1.4-26.10m；修正后动探击数N63.5=30.25击。

饱和单轴抗压强度Ra=10.17-67.47MPa。

表1：

基坑地层一览表

墩号

地层层厚（m）

15#墩

16#墩

备注

回填土（筑岛）

2.8

3.2

卵石层

0.6

强风化钙质砂岩

4.685

1.2

弱风化钙质砂岩

3.8

小计

8.085

8.2

2.3主要工程量

表2：

承台工程量一览表

序号

墩号

设计形式（m）

工程量

备注

C30砼（m3）

钢筋（T）

15#墩

15.8×11.8×4.5m

839

34.3

16#墩

15.8×11.8×4.5m

839

34.3

合计

1678

68.6

3.施工方案及技术措施

3.1总体施工方案说明

在前期水中墩桩基施工筑岛时，已充分考虑承台施工的需要。

因此，水中墩承台施工前，先对15#、16#墩原有筑岛平台进行加固处理，确保围堰稳固、有效控制渗水量，然后对混凝土挡墙围堰位置的填土进行开挖，对开挖后边坡采用堆码临时土袋防护，待围堰挡墙C20片石混凝土浇筑完成并养护后将临时土袋用于围堰外侧防冲刷防护再对围堰内的填土进行开挖，为承台施工提供工作空间。

充分利用重力式挡土墙的特点，水中墩的混凝土挡墙围堰拟采用重力式挡土墙，一方面靠混凝土挡墙自重消除筑岛填土及水压力对围堰的推力，保持其稳定性，确保施工安全；另一方面，结构简单，施工方便，利用混凝土防水特点，对筑岛填土内的渗水起到阻隔作用，减小基坑开挖及承台施工时水的安全隐患。

由于15#、16#除靠下游侧受钢便桥影响承台边沿距钢便桥净距只有2m，因此考虑靠钢便桥一侧采用钢筋混凝土连续墙围堰。

考虑靠钢便桥侧受水流影响较小，从保证承台靠钢便桥侧开挖施工空间要求及围堰施工安全综合考虑，混凝土连续墙至承台边沿净距不小于0.8m，且保证混凝土连续墙厚度不小于0.8m。

水中围堰靠河岸侧因无河流影响，采用土袋防护形式。

3.2混凝土挡墙尺寸确定

3.2.1安排15#、16#墩在枯水季节进行施工，经现场观测水面标高为135.800m，挡墙高度考虑高于施工期间水位0.5m，取2.3m即可。

根据现场实际地形考虑，外侧土袋围堰高度取2.8m（标高137.3），混凝土挡墙高度取2.3m（标高136.8，实测水位加1m），施工期间为旱季。

挡墙稳定验算如下：

（1）迎水侧和流水侧挡墙计算：

挡墙混凝土采用C20片石混凝土，重度γ砼取24KN/m³；

挡墙外围堰填土重度取20KN/m³；

取挡墙外侧如下图1:

0.1坡度，设填土与挡墙背外摩擦角δ=0.3*α（参考水工挡土墙设计规范SL379-2007），tanα=0.1。

α≈5.7º，为负值，即δ=1.7º.

已知：

填土内摩擦角φ=30º，基底摩擦系数

=0.8，填土及填土带重度γ土=20KN/m,填土黏聚力c=0。

受力如下图所示（取1m长挡墙计算）：

图1：

挡墙断面图及受力示意图

对墙趾力臂：

2.3/3m

主动土压力系数。

主动土压力。

：

挡土墙墙后回填土的内摩擦角（材料采用洞碴：

破碎粉砂质千枚岩，按水中砂砾土取30º）。

：

按20KN/

计。

静水压力。

对墙趾力臂：

2.3/3m

水密度取1000kg/

。

h水:

水压力作用点高度，水深取挡墙高度2.3米。

则水压力的力臂为2.3/3m。

挡墙重力：

G墙=G1+G2+G3=15.87+48.024+6.384（KN）

对墙趾力臂：

分别为：

2*0.575/3、1.01、1.522

墙顶土袋压力：

G袋=（1.1+0.975）*0.5/2*20=10.375KN

对墙趾力臂：

1.125m

抗滑移稳定计算：

由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.3条

根据

≥1.3

将本次计算挡墙数据代入公式ks=1.33>1.3满足要求。

抗倾覆稳定计算：

由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.4条

根据ΣM墙/ΣM水土≥1.6

将本次计算挡墙数据代入公式ΣM墙/ΣM水土=2.06>1.6满足要求。

由上可知挡墙宽1.1m，满足挡墙稳定验算抗滑移及抗倾覆要求。

（2）下游侧挡墙计算：

静水压力。

对墙趾力臂：

2.3/3m

水密度取1000kg/

。

h水:

水压力作用点高度，水深取挡墙高度2.3米。

则水压力的力臂为2.3/3m。

挡墙重力：

G墙=0.8*2.3*24=44.61KN

对墙趾力臂：

0.745

由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.3条

根据

≥1.3

将本次计算挡墙数据代入公式ks=1.38>1.3满足要求。

抗倾覆稳定计算：

由《建筑边坡工程规范》GB50330-2002，第10.2.4条

根据ΣM墙/ΣM水土≥1.6

将本次计算挡墙数据代入公式ΣM墙/ΣM水土=1.655>1.6满足要求。

由上可知挡墙宽0.8m，满足挡墙稳定验算抗滑移及抗倾覆要求。

3.3施工工艺流程

水中筑岛平台加固→片石混凝土挡墙围堰施工顶层土袋堆码→基坑开挖→桩头处理、桩基检测→钢筋制安（冷却管制安）→模板→砼浇筑、养生→基坑回填

3.4施工方法

3.4.1筑岛平台加固及混凝土挡墙工艺流程

整平原筑岛围堰至标高至136.8→堆码外层沙袋1.5m厚→铺设麻袋外层隔水层→开挖围堰内侧混凝土挡墙操作空间→在河底基岩上打设接茬钢筋→施工C20片石混凝土挡墙

3.4.2筑岛平台加固

水中墩桩基施工筑岛时，已充分考虑承台施工的需要。

因此，水中墩承台施工时，只需在原有筑岛平台范围内进行混凝土挡墙围堰施工，即可形成工作面。

由于筑岛平台在桩基施工过程及经历雨季后，原有筑岛平台的平面尺寸局部不能满足施工要求。

根据15#、16#承台、混凝土挡墙结构尺寸、筑岛填土最小厚度及筑岛外沿加固层等因素综合考虑，在靠河流上游及靠河流中心侧的基坑防护结构是保证承台施工安全的关键部位，从承台边缘至土袋加固层的距离不得小于6.9m；靠河流下游受钢便桥修建影响其净距经现场测试只有2.0m,因此对钢便桥范围加固主要以回填碎石土与堆码草袋防护为主，减少施工对钢便桥的影响；靠河岸侧筑岛填土损坏较小只需进行局部修整即可。

根据承台开挖至筑岛平台边沿的尺寸要求先进行损坏部分填筑，然后沿四周堆码土袋要求土袋的主要填料为粘性土。

土袋围堰填筑前，先清理底部的树根、草皮、石块等杂物，用土袋盛装松散粘性土，装填量为袋容量的1/2～2/3，袋口用细麻线或铁丝缝合。

加固筑岛边沿四周土袋层厚不小于1.5m，土袋堆码时要求上下左右互相错缝、堆码整齐，外侧坡率取1：

0.5，为了更好地控制土袋堆码质量，水中土袋用带钩的木杆钩送就位。

为进一步提高筑岛平台抗河水冲刷能力，延长筑岛平台使用时间，在筑岛平台土袋堆码完成后，在土袋迎水面一侧铺设一层塑料防水膜，提高筑岛平台抗冲刷及防水性能。

为确保筑岛平台的整体稳定性，要求混凝土挡墙与土袋围堰加固层之间的筑岛填土厚度不得小于2.0m。

筑岛平台加固工程数量见下表

表3：

筑岛平台加固土袋堆码及挡墙围堰工程数量表

工程部位

土袋堆码长度（m）

C20片石混凝土挡墙（m）

备注

15#墩

89.4

51.2

16#墩

89.4

51.2

小计

178.8m

102.4m；300m³

图3：

筑岛平台加固平面图

3.4.3C20片石混凝土挡墙围堰施工

第一步：

测量放样，确定筑岛平台加固位置，待加固位置经现场确定后再开始筑岛平台修整及加固工作。

第二步：

在筑岛平台上先对混凝土挡墙围堰施工位置的填土进行挖出，开挖主要采取人工配合挖掘机开挖的方式进行开挖。

为确保开挖施工人员安全，采取分段开挖、分段浇筑围堰挡墙混凝土的方式进行，开挖挡墙靠外侧时及时通知测量人员校正坡度，对已开挖部分采用临时土袋护坡防护，开挖混凝土挡墙靠承台侧填土时因内部填土需后续清除，因此开挖时留足坡度（1:

1）防止碎石滑落以保证挡墙施工人员安全。

挡墙开挖及混凝土施工不大于15m进行分段，并在分段位置设置沉降缝；

第三步：

为保证C20片石混凝土挡墙及连续墙的稳定性，挡墙必须挖除挡墙范围的筑岛填土及卵石层，将挡墙置于河床底部钙质砂岩岩层上。

在挡墙与基岩接触面、挡墙施工缝处设置接茬钢筋，确保围堰整体稳定性。

第四步：

设置集水沟、集水坑等排水设施的设置，基底清理干净无虚碴积水确保混凝土施工质量。

为增加混凝土挡墙抗滑移稳定性，在挡墙底基岩上设置横纵间距50cm的抗滑移接茬钢筋，钢筋采用φ22螺纹钢，埋入基岩50cm，预留入混凝土40cm，埋入基岩端采用锚固剂锚固；

第五步：

挡墙关模浇筑混凝土并对其进行养护，要求挡墙混凝土采用C20片石混凝土。

拌和站集中拌制砼。

挡墙砼通过溜槽灌注，自由落体高度不大于2m。

采用插入式振动棒振捣密实。

加填片石时要选用质地坚硬、无风化的片石，片石与片石之间应有不小于10cm的间隙，每层砼灌注完成后，加填一层片石，然后再灌注一层砼，片石层间砼厚度不得小于30cm。

3.4.4基坑开挖

围堰靠河岸侧预留3.5m宽出碴及机械通行便道，由于承台开挖地层通过强～弱风化的钙质砂岩地区，其地基承载力在450KPa～600KPa，基岩稳定性较好，在基坑开挖时按承台设计尺寸每边放大80㎝进行开挖，便于承台模板加固及施工排水需要。

覆盖层采用挖掘机开挖；进入弱风化岩层后，采用挖掘机、镐头开挖，辅以风镐平整基面。

底层基础不得超挖。

基坑开挖完成后，及时组织进行承台施工，避免基坑暴露时间过长。

基坑开挖前应做好基坑排水所需各种设备的准备工作，确保基坑开挖时能及时将基坑内积水排出基坑以外。

坑壁边应留有一处人行通道，通道采用挖台阶形式留置，起到行走方便及防滑。

弃土及材料堆放应远离基坑围堰周边，堆置弃土的高度不得超过1.5m。

施工时应注意观察围堰顶有无裂缝，土袋有无凸出、塌落现象发生，确保安全施工。

基坑施工不可延续时间过长，自基坑开挖至基础完成，应抓紧连续不断施工。

基坑开挖到设计标高后应尽快进行自检、报检，验收合格后立即进行后续施工。

弃土不得妨碍施工。

弃土堆坡脚距坑顶缘的距离不宜小于基坑的深度，且宜弃在指定的弃土场内集中处理。

3.4.5基坑开挖完成后，及时凿除桩头并完成桩基检测。

3.4.6钢筋制安

（1）钢筋加工、绑扎

钢材进场检查：

钢筋的性能必须符合现行国家技术标准，具有出厂质量证明书和试验报告单。

进场后进行进场检验。

检验合格后待用。

钢筋的除锈：

钢筋加工时，保证钢筋表面洁净，使用前应先将表面的油渍、漆皮、锈斑等清除干净，钢筋均应清除油污和捶打能剥落的浮皮、铁锈.大量除锈，可通过钢筋冷拉或钢筋调直机调直过程中完成;钢筋局部除锈采取人工用钢丝刷或砂轮方法进行。

钢筋的调直：

对局部曲折、弯曲或成盘的钢筋应加以调直。

钢筋调直使用调直机调直。

钢筋的切割：

钢筋弯曲成型前，应根据配料表要求长度分别截断，通常宜用钢筋切断机进行。

钢筋的弯曲成型：

钢筋的夸曲成型用弯曲机进行。

钢筋的焊接：

钢筋在加工场集中下料、加工，钢筋焊接前，必须根据施工条件进行试焊。

合格后方可正式施焊。

钢筋制作过程中要预留好钢筋接头

位置。

接头焊缝的长度单面搭接不应小于10d（d为钢筋直径〕，双面搭接不应小于5d（d为钢筋直径〕。

焊接保证钢筋接头不在同一断面内（相临焊接接头间距不小于35d）的数量不能超过钢筋总量的50%,搭接焊应先将钢筋预弯，使两钢筋的轴线位于同一直线上，用两点定位焊固定，双面焊缝长度不应小于5d.单面焊缝长度不应小于10d。

焊接时在钢筋一端引弧，并在搭接钢筋端头上收弧，弧坑应填满。

钢筋现场绑扎：

能在钢筋场焊接的钢筋必须在钢筋场加工完毕，现场只进行绑扎。

从钢筋加工场用钢筋运愉车运至工地，并堆放在方木上，然后进

行现场绑扎。

必须严格按照施工图纸和技术交底进行绑扎。

3.4.7模板及支撑

（1）模板选型及质量要求

混凝土外观要求应达到，表面平整光滑，线条顺直，几何尺寸准确（在允许偏差以内）.色泽一致，无蜂窝、麻面、露筋、夹渣和明显的气泡。

模板设计及加工应满足:

接缝严密、不漏浆、构件的形状尺寸和相互位置正确、模板构造简单，支装方便、在实施过程中不变形、不破坏、不倒塌。

在满足模板施工及质量要求的前提下.尽量考虑经济，施工效率等成本因素。

（2）模板安装的技术要求

模板与钢筋安装工作应配合进行，妨碍绑扎钢筋的模板应待钢筋安装完毕后安设。

安装模板时，应防止摸板位移和凸出。

模板设拉杆固定。

浇筑在混凝土中的拉杆，应按拉杆拨出或不拨出的要求，采取相应的措施。

为防止出现漏浆、烂根现象，在模板就位前，模板底口需清理干净。

模板板面之间应平整，接缝严密，不漏浆，保证结构物外露面美观，线条流畅。

模板安装完毕后.应对其平面位置、顶部标高、节点联系及纵横向稳定性进行检查，符合要求后方浇筑混凝土。

浇筑混凝土前，模板应涂刷脱模剂外露面混凝土模扳的脱模剂应采用同一品种，不得使用废机油等油料，且不得污染钢筋及混凝土的施工缝处。

重复使用的模板、支架、拱架应经常检查、维修。

浇筑混凝土时，发现模板有超过允许偏差变形值时，应及时纠正。

（3）模板安装及拆除的控制要点

模板安装前先进行验线，根据放线焊接限位支撑。

模板的垂直度、截面尺寸及顶板标高、钢筋保护层厚度控制口。

对拉螺栓的分布间距均应根据承台宽度高度经计算确定。

侧模应在混凝土强度能保证其表面及棱角不因拆除而受损时，方可拆除。

拆时严禁抛扔，模扳拆除后应维修整理，分类妥善存放。

3.4.8砼浇筑及养生

承台混凝土属大体积混凝土，施工按设计要求和大体积混凝土施工技术要求进行，为了降低大体积混凝土由于水泥水化热而引起的内外温差，在钢筋绑扎过程中，分层分区埋设好冷却水管网，安装好控制阀门。

在绑扎钢筋的同时，进行冷却水管的安装，冷却管要做到密封、不渗漏，并在指定部位设测温装置。

同时外部接进出水总管、水泵。

混凝土内冷却管采用直径50mm钢管。

平面布设间距为100cm×100cm，层间距100cm，上下两层离表面50cm。

冷却水管布设后进行试运行，检验是否渗漏及水流能否满足要求。

为了准确测量、监控混凝土内部的温度，指导混凝土的养护，确保大体积混凝土的施工质量，在构件内合理布设温度测量元件。

在承台混凝土养护期间测定混凝土表面和内部的温度，拆模温差和养护时间应符合施工质量验收标准和设计规定。

承台混凝土采用泵送灌注，在灌注过程中应严格按泵送工艺进行。

混凝土拌合严格按施工配合比配料，砂、石、水泥、水及外加剂等原材料必须经过质量检验并符合要求，计量要准确，保证混凝土拌合时间。

混凝土分层连续灌注，一次成型，分层厚度宜为30cm左右，分层间隔灌注时间不得超过试验所确定的混凝土初凝时间。

《铁路混凝土工程施工技术指南》[2010]241规定：

当工地昼夜平均气温连续3d低于5℃或最低气温低于-3℃时，混凝土施工应符合冬季施工要求。

配制冬期施工的混凝土，优先选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，最小水泥用量不小于300kg/m3,水灰比不大于0.6。

混凝土的搅拌时间比常温施工时延长50%。

混凝土入模温度不低于5℃。

混凝土原材料加热的原则：

优先采用加热水，当加热水仍不能满足要求时，再对骨料进行加热，水泥只能保温，不得加热。

在混凝土浇筑过程中，每一工作板至少检查四次混凝土的出罐及浇注时的温度。

保证混凝土入模的温度不低于5℃。

混凝土应连续浇筑，不得中途间断。

采用机械振捣。

分层浇筑的混凝土，在未被上一层混凝土覆盖前，不得低于+2℃。

混凝土振捣采用插入式振捣器，振捣深度超过每层的接触面50-100mm，保证下层在初凝前再进行一次振捣，使混凝土具有良好的密实度，防止漏振，也不能过振，确保质量良好。

振捣时，振动棒垂直插入，快入慢出，其移动间距不大于振动棒作用半径的1.5倍，即45～60cm。

振捣时插点均匀，成行或交错式前进，以免过振或漏振，振棒振动时间约20～30s，每一次振动完毕后，边振动边徐徐拔出振动棒。

混凝土以不再下沉、无气泡冒出、表面泛光为度，振捣时注意不碰松模板或使钢筋移位。

在承台混凝土灌注完毕后，开始抹面收浆，待混凝土初凝后用两层草袋一层尼龙薄膜覆盖，进行蓄热养护，以保证承台表面温度不至于变化过大，减少承台中心与表面的温度差。

在混凝土凝结过程中将产生大量水化热，为降低混凝土内部温度，减少混凝土内外温差，将预先设置的冷却水管投入运行降低混凝土内温度，始终使承台中心及表面温度差控制在25℃以下。

每次灌注混凝土必须按规范留足强度及弹性模量试件，进行强度检查。

指定专人填写混凝土施工记录，详细记录原材料质量、混凝土的配合比、坍落度、拌合质量、混凝土的浇筑和振捣方法、浇筑进度和浇筑过程出现的问题等，以备检查。

大体积混凝土浇注后，要及时养护防止出现裂纹。

混凝土采用保湿蓄热法养护，即在构件四周及表面覆盖帆布或草袋，用冷却管流出的水进行养护。

经常浇水，保持混凝土表面湿润。

通过调节冷却水管进出水流量和流速，可有效地提高混凝土内部降温效率，控制温差，缩短混凝土养护时间。

养护效果可直接从事先预埋在混凝土中的温度传感器来观察，以使整个养护过程处于监控之中。

3.4.9基坑回填

承台施工完成后，及时完成基坑回填施工。

4.施工组织和施工计划

工程部、试验室、测量队负责具体的施工技术、试验检测和测量放样等的控制工作。

砼原材料选用的砂石料和水泥以及钢筋采用甲供、甲控的合格材料，但必须满足设计及规范要求自检各种原材料，自检合格后报监理审批，审批合格方可使用。

施工配合比需上报监理中心实验室审核，批准使用后才能用于现场施工。

4.1主要设备、人员及劳动力配置

表4：

劳动力配置

序号

工班

数量

工作内容

钢筋工

钢筋制作运输、安装

模板工

模板安装

砼工

砼浇筑

普工