水中桩基承台施工平台方案.docx
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水中桩基承台施工平台方案
西咸新区沣东新城红光路沣河大桥
桩基、承台施工平台专项方案
编制：
审核：
审批：
中国水电建设集团路桥工程有限公司
红光路沣河大桥项目经理部
二〇一三年八月
红光路沣河桥桩基、承台施工平台专项方案
一、编制依据
1、由中交第一公路勘察设计研究院有限公司设计《西咸新区沣东新城红光路沣河桥第一册桥梁基础工程》
2、《沣东新城红光路沣河大桥总体临建方案》
3、《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ2-2008）
4、《红光路沣河大桥工程勘察报告》
5、《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）
二、工程概况
西咸新区沣东新城红光路沣河大桥起止桩号K0+896～K1+813，全长917米，主桥为5×100m的变截面连续箱梁跨越沣河主河道。
9#桥墩右幅、10#桥墩、11#桥墩、12#桥墩处于水中，水深9米，共计105根桩基、7个承台、14个桥墩涉及水中施工。
去年进场以来，我项目部就对桥位处沣河的水位变化情况进行了密切关注和调查了解，桥位处沣河的常水位基本维持在381.0m～382.0m，河底受常年采砂影响，河底标高在374.0～375.0m，并且桥位范围内及下游200米处有2座土岛，对施工范围水位影响较大。
今年沣河在进入雨季以来共出现了两次涨水，据秦都水文站提供的相应资料（项目部与沣河秦都水文站签订了汛期的报讯协议），其流量分别为460m3/s和150m3/s，现场观测，桥位处最高水位分别为385.5m和383.5m。
据秦都水文站提供的水文资料，沣河五年一遇洪水流量为436m3/s，十年一遇洪水流量为587m3/s，二十年一遇洪水流量为789m3/s。
桥位中心线
钢便桥中心线
三、交通条件
本项目交通便利，桥梁终端与既有公路相邻，考虑施工需要将沿桥梁右幅修筑一道宽8m的临时便道，施工便道与既有公路连接，河道搭设一长400m宽6m的钢便桥与施工便道相连接，以满足施工需要和左右岸的通行需求。
四、总体施工方案
4.1方案规划
根据现有的图纸及调查了解的情况，为满足施工需要水中桩基和承台施工须搭设钢便桥并设置相应的作业平台，初步拟定了筑岛和搭设水中作业平台两种方案。
4.2筑岛方案
沣河汛期水位较高，平常水位相对稳定，所以提出了水中桩基和承台施工筑岛方案，其总体规划为：
9#墩利用左幅的开挖料进行右幅筑岛施工，10#、11#、12#墩借土填方筑岛。
筑岛的平面尺寸以承台外边线外放5m作为筑岛顶面的边线，靠近钢便桥一侧距承台边7.6m（为满足钢便桥上吊车作业需要，钢便桥靠近桥位一侧距右幅桥位边线4.5m）。
顶面平面尺寸为61.4m×22.4m（9号为39.3m×22.4m）。
外侧边坡比1:
1，迎水面采用码砌砂袋防护。
平台顶面高程按386.0m控制，靠近钢便桥一侧修筑斜坡道与钢便桥连接。
筑岛在下部结构施工完毕后，需进行挖除，挖除至水面以下及380.0m高程。
根据设计桩顶标高为378.1m，筑岛顶标高为386.0m，在筑岛上进行桩基施工时，虚桩长度为7.9m。
4.3水中作业平台方案
首先在搭设作业平台前先将桥墩承台处借土填筑至383.0m高程，顶面平面尺寸为：
63.4×23.4m，（9号为36.6m×23.4m）。
承台施工采用钢板桩围堰。
水中作业平台顶面高程与钢便桥齐平，高程为388.6m，采用Φ600、壁厚10mm的钢管桩基础（横向布置3根、间距为2.3米），桩顶布置两根I45bcm工字钢横梁；钢便桥纵梁各跨跨径均设计为12m、实际施工过程因为地质或施工条件限制跨径会有所不同但均不应超过12m。
根据行车荷载及桥面宽度要求，12米跨纵梁布置单层3排6片贝雷片（规格为175cm×350cm）；贝雷片纵向间用贝雷销联结，横向用90型定型支撑片联结以保证其整体稳定性，贝雷片与工字钢横梁间用U型铁件联结以防滑动。
桥面采用公路用装配式钢桥定型桥面板（设计规定最大荷载为挂车—80级，故受力不再做验算），单块规格为4.5m×1.26m，桥面板结构组成为：
5.5mm厚印花钢板、12cm工字钢底横肋（间距30cm）、12cm槽钢底竖肋（间距65cm）。
制作好的桥面板安放在贝雷片纵梁上并用U型铁件联结。
桥面采用钢管（直径3.0cm）做成的栏杆进行防护，栏杆高度1.2米，栏杆纵向5.0米1根立柱、高度方向设置两道横杆，安装完成后涂上红白油漆。
该方案中，筑岛顶标高为383.0m，在筑岛上进行桩基施工时，虚桩长度4.9m。
下部结构施工完成后拆除钢便桥作业平台，拔除钢板桩围堰，挖除筑岛土体至380.0m高程。
水中作业平台的平面尺寸及结构见《水中作业平台平面布置图》。
4.4钢便桥
红光路大桥便桥设计长度400米，单跨跨度为12米，共计33跨，桥面有效宽度6米。
将各个墩位筑岛形成的作业平台进行连接，钢便桥桥面高程为388.6m，以满足施工设备的通行需求和洪水过流需要。
基础：
ZQ1～ZQ32号墩采用Φ600×10mm钢管桩基础；桥台采用C30混凝土桥台，台后与施工便道顺接。
钢便桥设计共为33跨，连续墩采用单排3根桩基，桩间距2.3m；钢钢便桥下横梁采用双支I45b，以321型贝雷桁架作为主梁，二榀一组，花架宽度为0.45m，相邻两组中心距2m，全断面共计3组。
贝雷梁顶的横向分配梁采用HN350*175mm，分配梁之间间距为400mm，桥面标高+388.6m。
根据桥位地质土层情况判定，钢管桩的入土深度要达到8~10m。
桥面板采用槽钢[20a（材质16Mn）并排卧放，其下按照0.75米间距放置6排，采用321型装配式公路钢桥贝雷片拼装而成，排与排采用900型支撑架交错布置；便桥基础采用直径600mm，壁厚10mm的钢管桩3根钢管桩采用1根I40a工字钢横向连接为一个整体，钢管桩外露长度超过5米时，设置剪刀撑，采用[12槽钢与钢管桩焊接连接，主梁的连接采用U型卡连接固定，以抵御行车冲击力。
考虑季节性涨水影响，桥面距流水面高5米。
4.5钢板桩
承台施工时基坑采用拉森Ⅲ型钢板桩支护，钢板桩顶面标高为383m。
桥位处水深4~9m，大部分为7m左右，方案二较方案一能减少钢板桩的长度（不筑岛钢板桩长度需要15m，筑岛后减少至9m），并减少钢板桩的内部支撑（15m钢板桩内支撑需要5道，9m钢板桩内支撑2道即可满足要求），以免影响承台施工，
4.6河道内原土岛清除
在位于本大桥施工范围内及下游200m处有两座土岛，桥位处土岛的大小为168m×30m，顶面标高为384.0m；下游处土岛大小为140m×9.6m，顶面标高383.5m；具体见下图。
桥位处阻水的孤岛
下游处土岛
下游过流宽度为35米
在原河道内，两座土岛阻挡河水的有效过水断面，导致河水位升高，对筑岛及施工平台造成水位压力。
为确保在筑岛及施工平台完成后，河道内能够有足够的过水断面，计划将两座土岛进行挖除，疏通河道，增加过流能力，确保安全度汛。
4.7、过流计算
4.6.1筑岛作业平台过流计算
筑岛填筑完成后，对筑岛上游进行疏通，确保9#—10#、10#—11#、11#—12#之间能够顺畅过水，筑岛顶高程386.0m，过水断面宽度93.12m×3=279m，河底高程受挖砂影响，多数为深坑，计算时按382.0m考虑，筑岛的安全高度0.5m，洪水位按385.5m考虑，采用宽顶堰流计算，其过流能力为658m3/s，能够满足10年一遇洪水的过流需要。
4.6.2水中作业平台过流计算
首先筑岛填筑完成后，搭设施工平台，确保9#—10#、10#—11#、11#—12#之间能够顺畅过水，平台顶高程388.6m，过水断面宽度83.6×4=334m，河底高程受挖砂影响，多数为深坑，计算时按382.0m考虑，钢便桥底高程为386.9m，洪水位按385.5m考虑，采用宽顶堰流计算，其过流能力为853m3/s，能够满足20年一遇洪水的过流需要。
五、方案比选
5.1方案对应的主要工程量
5.1.1、筑岛的主要工程量
1）土方填筑量：
（61.4+85.4）×12÷2×22.4×3=59189m3；（10#—12#筑岛）（39.3+63.3）×12÷2×22.4=13789m3；（9#筑岛）
4座筑岛共填筑59189+13789=72978m3；
2）钢便桥：
400m；
3）15m钢板桩：
23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；（9#筑岛）
（51.8+14.4+51.8+14.4）×3=397.2m；（10#—12#筑岛）
4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；
4）筑岛挖除土方量：
（61.4+73.4）×6÷2×22.4×3=27175m3；（10#—12#筑岛）（39.3+51.3）×6÷2×22.4=6088m3；（9#筑岛）
4座筑岛共挖除27175+6088=33263m3；
5.1.2水中施工平台主要工程量
1）土方量填筑：
（62+78）×8÷2×22.6×3=37968m3；（10#—12#筑岛）
（36.6+52.6）×8÷2×22.6=8063m3；（9#筑岛）
4座筑岛共填筑37968+8063=46031m3；
2）钢便桥：
400m；
3）9m钢板桩：
23.8+14.4+23.8+14.4=76.4m；（9#筑岛）
（51.8+14.4+51.8+14.4）×3=397.2m；（10#—12#筑岛）
4座筑岛钢板桩长度为76.4+397.2=473.6m；
4）钢平台：
平台面积共60.6m×23.4m×3=4254m2；（10#—12#平台）
38.6m×20.4m=787m2；（9#筑岛）
4座钢平台共4254+787=5041m2；
5）筑岛挖除土方量：
（62+68）×3÷2×22.6×3=13221m3；（10#—12#筑岛）
（36.6+42.6）×3÷2×22.6=2684m3；（9#筑岛）
4座筑岛共挖除13221+2684=15905m3；
5.2方案成本计算
方案成本计算
工程项目
单位
水中筑岛
水中施工平台+水中筑岛
工程量
单价
总价
工程量
单价
总价
筑岛填筑
m3
72978
70
5108460
46031
70
3222170
钢便桥
m
400
15000
6000000
400
15000
6000000
钢板桩
m
473.6
4500
2131200
473.6
2500
1184000
钢平台
m2
0
5041
1000
5041000
虚桩长度
m
840
800
672000
415
800
332000
筑岛挖除
m3
33263
70
2328410
15905
70
1113350
合计
16240070
16892520
5.3方案综合比选
桩基、承台作业平台方案对比
平台方式项目
水中筑岛
水中施工平台
备注
费用比较（万元）
1624
1689
对工程进度的影响
填土工程量大，施工期间受雨天影响较大。
平台搭设时间较长，施工期间不受雨天影响。
施工难度
岛体防冲刷要求较高。
钢管桩及施工平台施工难度较大。
安全
填筑需确保压实度，大型机械作业存在安全隐患。
在钢管桩及平台施工中存在安全隐患，但在主体施工时，较安全。
设备要求
需投入大量土方作业机械
需打桩设备及少量土方作业机械
对环保的影响
大量的土方填筑，对河水污染较大
土方填筑较少，对河流的污染较小
对河道的度汛影响
能满足十年一遇洪水过流需要
对河道过流影响较小，能满足二十年一遇洪水过流需要
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