墩桩基及围堰施工安全专项方案.docx

1、墩桩基及围堰施工安全专项方案第一章 编制说明1.1、编制目的 XXXXXXXXXXX墩桩基及钢围堰施工其工程量大，围堰作为龙头柳江特大承台基础主要施工平台。本方案力求能有效的指导6#墩桩基及围堰施工，同时满足质量和进度要求，及能安全、高效的完成6#墩桩基及围堰施工任务，特编制本方案。1.2、编制依据1.2.1、XXXXXXXXXXXXX两阶段施工图设计。1.2.2、我国现行公路、桥涵工程施工规范及质量检验评定标准： 1）、公路桥涵设计技术规范； 2）、公路施工手册桥涵（上下册）； 3）、路桥施工计算手册； 4）、桥梁施工工程师手册（第二版）； 5）、城市桥梁工程施工与质量验收规范（CJJ220

2、08）； 6）、公路桥涵钢结构及木结构设计规范JTJ025-86 7）、结构力学 8）、公路桥涵施工技术规范（JTG/T F502011）1.2.3、我国现行临时用电规范及标准 1）、施工现场临时用电安全技术规范（JGJ462012） 2）、电力建设安全工作规程（SDJ65-82） 3）、电气装置安装工程低压电器施工及验收规范（GB50254-96） 4）、电气装置安装工程接地装置施工及验收规范(GB50169-2006) 1.2.4、我国现行航道区域施工规范及检验评定标准 1）、中华人民共和国国家标准GB50139-2004内河通航标准； 2）、中华人民共和国国家标准GB5863-93内河助

3、航标志； 3）、中华人民共和国国家标准GB5864-93内河助航标志的主要外形尺寸； 4）、中华人民共和国行业标准JTJ287-2005内河航道维护技术规范； 5）、XXXXXXX区航道管理条例； 6）、XXXXX区航标管理工作规定（2005年9月）1.2.5、现场实际情况和通过调查所掌握的有关资料信息。1.2.6、我公司的综合实力、机械设备能力、技术力量和多年来类似工程建设所积累的丰富施工经验。1.3、编制原则1.3.1、本施工方案根据XXXXXXXX桥址的地质、水文、气候、气象条件及工程规模、技术特点、工期要求、工程造价多方面的因素而编制。1.3.2、本方案为锁口钢管桩围堰，在满足施工机械

4、、人群荷载受力要求的前提下，力求经济合理。1.3.3、围堰施工方案力求结合实际、安装方便、工期短，达到经济实用和安全可靠的目的。1.3.4、围堰施工严格遵守各有关设计、施工规范、技术规程和质量评定及验收标准，确保工程质量达到要求。1.3.5、钢管桩围堰在施工使用时，尽量减少对柳江水体的影响。1.4、适用范围本方案适用于本项目XXXXXXXXXX墩桩基及围堰安全生产施工和事故应急救援工作。第二章 工程慨况2.1、工程简介XXXXXXX位于XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX，跨越柳江，该桥有三个柱墩XXXXXXX。XXXX墩设计XXXX根直径为Xm的桩基，位于XXXX岸边，

5、承台顶标高+XXXXm，承台底标高+XXXm,XX#墩需要进行围堰的搭设。X#墩钢围堰采用锁口钢管桩方案，两幅承台采用同一钢管桩围堰连体施工，锁口钢管桩围堰平面内尺寸XXXXXXXXXXm,锁口钢管桩顶标高为+XXXXm,管桩底标高为+XXXXm左右，钢管桩长XXXXm。2.2、施工自然条件2.2.1、地形地貌XXXXXXXX位于XXXXXXXXXXXXXXXXX，跨越XXXXX。桥区主要属河流阶地地貌，桥址处柳江水面交宽阔，河床常年宽约370m，较顺其位于XXX电站下游，水流缓慢，河底高程为45.050.0m，水深为3.015.0m不等；柳江岸地形起伏较大，地势较陡，高程为77131m，属喀

6、斯特地形地貌，岸坡基岩裸露，桥台处可见坍塌现象。2.1.2、地层岩性根据地质钻探资料，场地覆盖土层主要为第四系洪积层、石灰系下同岩关组（C1y)、泥盆系上统陆江组（D31）石灰及泥盆系中统东岗岭阶（D2d)灰岩。柳江岸河床由于冲刷原因，河床部分无覆盖层，大部分河床直接裸露强风化石灰岩或中风化石灰岩。2.1.3、气候条件本项目地处关系中东部，四季分明，夏长而雨多，气候温和，年平均气温21.2，1月最冷，月平均气温11.7，7月最热，月平均气温29.6，历年最低气温为-1.2，历年最高温度为39.4，年降水量1250毫米，年平均降雨天数为141天，每年10月至至次年3月为旱季。2.2.4、水位条件

7、柳江属丘雨源醒河流，洪枯季节明显，一般5月8月为汛期，年最大洪峰发生68三个月，枯水季节为10月翌年3月。枯水位（施工水位）为58.1159.59m之间，桥址上游柳江水文站历年水文资料统计：实测最大流量32700m/s。桥址位置河段枯水期水流流速较小，水流平流；高水位是，水流趋直现象明显，桥区的流速值较大。洪水期20年一遇航道内流速最大值2.5m/s,10年一遇洪水航道内流速最大值0.23m/s。第三章 钢围堰设计情况3.1、设计方案3.1.1、设计标准3.1.1.1、公路等级：高速公路；3.1.1.2、设计荷载等级：汽车：公路-I级，人群：2.5KN/m2；3.1.1.3、设计洪水频率：1/

8、300；3.1.1.4、设计时速：120km/h；3.1.1.5、设计风速：25m/s；3.1.1.6、桥面宽度：桥面分左右幅，双幅总宽2x15.18米，单幅横断面划分为：0.5米（中空带）+0.5米（防撞护栏）+12.5米（桥面净宽）+0.43米（防撞护栏）+1.5米（人行道）+0.25米（人行道栏杆）；3.1.1.7、通航标准：II级，远景预留3000吨级；3.1.1.8、地震烈度：根据中国地震动参数区划图（GB18360-2001）桥址地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。3.1.2、结构设计XXXXXXXXXXX总长度为XXXXXXm，该桥XXXXXXXXXX

9、三个主墩位于柳江之中。XX#墩施工采用锁口钢围堰，承台分两幅设计。根据柳江的水文、地质特点，拟采用锁口钢围堰施工方案。结合实际情况， XX#主墩位置均有卵石覆盖层，且层厚均为XXm以上，承台围堰拟采用锁口钢管桩方案。3.2、钢围堰使用功能围堰满足承台施工的要求。3.3、钢围堰材料钢管桩、工字钢及钢板等钢材采用A3钢，容许轴向应力=140（Mpa），容许弯曲应力=145（Mpa），容许剪应力=85 Mpa，容许端部承压力=210（Mpa）。贝雷梁及贝雷梁支撑架钢材采用16Mn钢，容许轴向应力=200（Mpa），容许弯曲应力=210（Mpa），容许剪应力=120 Mpa。3.4 、人员、机具、机械

10、准备 3.4.1、施工机械配置要求 围堰施工施工机械配置要求见施工机械设备配置表施工机械设备配置表序号名称规格（型号）单位数量1抓斗GSD80台22振动打桩锤60t台23振动打桩锤30t台24轮胎式汽车吊25t台25运土车20m3台66长臂挖掘机台27挖掘机Pc200台28交直流电焊机500A,600A台 69潜水泵30m3台1110砼罐车8m3台611混凝土泵机台112混凝土导管米100 3.4.2、施工人员配置要求 围堰施工人员配置要求见施工人员配置表施工人员配置表序号工种数量1吊机司机42挖机司机63运土车司机64电焊工85混凝土罐车司机126泵车司机27混凝土工108杂工63.5、钢围

11、堰设计结构形式3.5.1、基本情况 XXXXXXXXXX总长度为XXXXXXm，其中X#X#墩共X个桥墩位于柳江之中，根据XXXXX的水文、地质特点，拟采用钢围堰施工方案。结合实际情况， XX#墩位置均有卵石覆盖层，且层厚均为XXm以上，承台围堰拟采用锁口钢管桩方案。3.5.2、钢围堰结构设计X#墩承台围堰拟采用锁口钢管桩方案。两幅承台采用同一钢管桩围堰连体施工，锁口钢管桩围堰平面内尺寸XXXXXmXXXm （已考虑施工偏差和承台施工的立模空间）。锁口钢管桩顶标高为+XXm（考虑在旱季施工，水位在XXXXX-XXX之间），钢管桩穿过卵石层（层底标高基本上在+XXXX左右），打入软岩层，钢管桩底

12、标高为+XXm左右，钢管桩长XXm。锁口钢管桩采用630mm10mm钢管桩两则分别加焊I20b工字钢和160mm8mm开口钢管形成锁口，由于桩径较大，根据施工经验，桩径45cm时，桩尖不封闭有利桩下沉，故桩尖不采取桩靴封闭加强，而采取桩尖补强圈补强，即在桩尖钢管50cm处外侧焊接10mm厚钢板补强圈。锁口钢管桩围堰平面图3.5.3、 钢围堰的施工方法锁口钢管桩提前在岸上加工焊接锁口，在主墩冲孔桩施工完毕后插打，锁口钢管桩插打利用25t吊机配合，先用30t振动锤初打，最后再采用60t振动锤插打到位。插打前先安装导向，以保证锁口钢管桩围堰顺直、每根钢管桩锁口能互相锁紧、防止漏水。由于钢管桩过长，考

13、虑两层围囹支撑。钢管桩插打完毕抽水到第一道支撑牛腿下的位置，安装第一道支撑（标高59.3m）。第一道支撑安装完毕后再继续抽水到第二道支撑牛腿下的位置，安装第二道支撑（标高56.5m)。第二道支撑安装完毕后再继续抽水开挖或抛填至基坑底。7#墩河床顶标高经地勘报告和现场实测后推断在4850之间，承台底标高为52m，所以需将底部抛填至50m左右，然后浇筑封底混凝土; 6#墩由于筑岛标高为61m左右，承台底标高为55m，故基坑开挖量不大。基坑开挖采用2台长臂挖机同时作业，同时根据基坑土质情况，也可安放一台小挖机在基坑内作业，将基坑内土进行挖填。开挖过程要同时对基坑内抽水。快挖填到承台底时要注意观察基坑

14、内的水位变化情况及锁口钢管桩围堰防水情况，若基坑底土质情况好，基坑渗水小，基坑底可采取不封底或直接采用混凝土干封，此时干封混凝土厚度约50cm；若基坑土质较差，基坑底渗水量大，则需要采用水下混凝土封底，封底厚度1.5m。具体方式视情况而定。3.6、钢围堰的结构检算3.6.1、检验内容3.6.1.1、桩围堰结构验算围堰内抽水至承台底时，对围堰桩进行整体受力分析、结构构件受力、强度验算，并作钢管桩入土深度；支撑的位置校核。3.6.1.2、封底混泥土验算围堰内抽水至承台时，对封底混泥土进行浮力、强度检算，并作封底砼厚度校核。3.6.1.3、围堰整体稳定性检算围堰内抽水至承台底时，对围堰整体进行倾覆整

15、体稳定性检算。3.7、6#墩围堰检算3.7.1、锁口围堰钢管桩结构检算围堰采用锁口钢管桩形式，钢管桩为630mm10mm钢管和角工字钢焊接组合，工字钢形成锁口，单个锁口钢管桩个构件连接处采用钢板进行焊接，钢管桩桩长9m。围堰桩为16.69m35.45m,设置两层内支撑，内支撑选用630mm10mm钢管支撑，围囹为工字钢140b双拼，钢管桩共38+38+19+19=114根。6#墩围堰施工时，设计水位为60.65m，设计流水速度1.0m/s，主墩处河床卵石覆盖层最低标高54.00m。围堰拼装完成后，围堰没开挖至高程51m，抽水并进行水下混凝土封底。3.7.2.、静力分析及荷载计算围堰采用有水开挖

16、、基坑内不排水，开挖时保证坑内水头与堰外水头高度一致，抽水至内支撑位置处及时安装内撑待开挖至封底标高后浇筑封底混凝土，由此可知堰内水全部抽去时是锁口钢管桩围堰结构最不利情况。围堰水压荷载分为静水压力和动水压力，静水压力作用围堰的四周，动水压力作用于围堰迎水面，这里验算迎水面的钢管桩受力情况。设计水流速度1.0m/s。静水压力水头差：60.65-52=8.65m静水压力计算公式：静水压力荷载在Midas中模拟时全部作用在630mm10mm钢管桩上，不考虑工字钢和焊接板受力的作用，只考虑它们阻水的作用动水压力计算公式：式中：K为形状系数，取1.5,；A为阻水面积，单根钢管桩计算单元；V为流水速度，

17、取1.0m/s，为河水容量，取10kN/.故单根钢管桩计算单元动水压力,其作用于水面下1/3水深处。3.7.3、围堰结构构件检算根据结构的受力情况，利用Midas软件对结构建模计算。1个锁口钢管桩只考虑630mm钢管受力，锁口钢管桩、围囹及内支撑用梁单元模拟，封底混凝土采用实体单元模拟。结构受到静水压力和动水压力。锁口钢管桩围堰的设计原则按下述的工作状态和非工作状态计算设计。“工作状态”是指有施工人员在围堰内，必须保证绝对的安全，设防标准最高。要求各构件应力小于容许值，临建结构容许应力科提高20%，则Q235钢材容许弯曲应力取170MPa,容许剪切应力取102MPa，轴向容许应力170MPa；

18、结构具有足够的耐疲劳性能；梁的允许跨中扰度按照桁架选取，为1/400的单跨跨径；结构上的任何连接不破坏。围堰在自重、静水压力及动水压力组合下计算结果见下表围堰结构构件计算结果结构构件位移/mm钢管桩弯曲应力/MPa钢管桩剪应力/MPa围囹弯曲应力/MPa围囹剪应力/MPa内撑组合应力/MPa最大值7.8103.922.01.510.7544.6结构分析：经检算围堰结构构件最大位移发生在钢管桩中部，取封底砼顶面至钢管桩顶计算长度，容许位移值10.65/400=0.027m=27mm，满足要求。Q235钢材容许弯曲应力取170MPa,容许剪切应力取102MPa,故围堰构件满足设计要求。结构分析：经

19、检算围堰结构构件最大位移发生在钢管桩顶部，容许位移值5.65/400=0.014m=14mm，满足要求。Q235钢材容许弯曲应力取170MPa,容许剪切应力取102MPa,故围堰构件满足设计要求。3.7.4、封底混凝土检算3.7.4.1、抗浮力检算封底混凝土等级C30，厚1.0m，最不利施工水位60.65m，封底混凝土底面高程54.00m，主墩处河床强风化泥岩最低标高54.00m,则水头差h=6.65m。主墩承台下有18根2m桩基，查路桥计算施工手册，取桩基与封底混凝土的摩擦=120kPa。围堰内部尺寸16.69m35.45m，其中18个钢护筒2.4m，则基底面积是510.27水浮力：封底混凝

20、土自重：桩基与封底混凝土的摩阻力：钢管桩对浮力稳定作用取下两个式子计算的较小值：1)、钢管桩与封底混凝土的摩阻力； 2）、钢管桩抗拨力等于钢管桩与泥岩层摩阻力+钢管桩自重钢管桩与泥岩层摩阻力： 钢管桩自重：抗拨力;锁口钢管桩数量114根，钢管桩与强风化泥岩层面摩阻力按1/3极限摩阻力计算取40kPa,封底混凝土底面下钢管入土深度4.5m，单个锁口钢管桩中钢管桩630mm10mm，单重155.3kg/m;单个120b工字钢单重42kg/m；单个钢管630mm10mm单重39.18kg/m;位于钢管桩底部0.5m长补强圈，单重157.8kb/m。则抗浮力系数：满足要求。3.7.4.2、强力检算封底

21、砼的应力，变形可采简化方式进行计算，可对有限元计算结果进行初步的校核。一般可取两端固支梁、四边简支板等2种计算模型。6#墩桩底砼采用两端固支梁模型计算。主墩桩基（考虑钢护筒）净距L=3.0m，在主墩桩基之间取B=1m宽度按照两端固结梁模式验算封底混凝土的厚度。将围堰内的水抽干，封底混凝土受底部的水压荷载作用，其压力为：混凝土自重重新所产生的压力：梁上作用的总荷载为：其计算简图如图所示 根据结构力学固支梁在均布荷载作用下，其端部的弯矩为：跨中部位的弯矩为：端部最大剪力为：相应的应力为：相应的最大剪应力为：从以上计算可以看出，混凝土应力较小，满足要求。3.7.4.3、围堰整体稳定性检算围堰在静水压

22、力作用下，受力是对称的不会发生倾斜，只有在流水压力作用下才有可能发生倾斜，如果围堰发生整体倾斜，那么它的转动轴就是背水面的围堰脚趾处，稳定力矩是由桩基与封底混凝土的摩阻力G1、混凝土自重G2、钢管桩抗拨力G3的合力与水浮力P的差值。倾覆力矩是由流水压力F产生的。围堰整体稳定性受力简图见下图。 F R D P 围堰整体稳定性受力简图稳定力矩：倾覆力矩：式中：L围堰重心位置到转动轴的距离；D流水压力作用点到转动轴的距离。稳定系数：围堰不存在倾覆的可能。3.7.5、结论经检算，龙头柳江特大桥6#墩锁口钢管桩围堰施工安全性可能得到保证。建议：根据围堰结构构件受力计算结果，取两层内撑计算可行。由于钢管桩

23、的最大弯矩应力发生在桩和河床交接处，施工时要做好适当措施。第四章 施工准备及工艺4.1、施工准备4.1.1、堆场整平钢围堰施工用钢量大，种类多。为保障施工正常有序进行，需建钢材料堆放场及加工场。分别在龙头柳江特大桥的临时用地堆放材料，随着围堰的施工，在不影响施工的前提下，陆续把材料转移至便桥上进行安装。4.1.2、材料、机具运输所用材料中钢管及型钢从厂家购置，现场安装，型钢、钢板、钢护筒从厂家进货，现场根据实际需要加工。现场配备，两个浮箱，2台25t汽车吊，方便材料的运输、安装等。4.1.3、供电施工中焊接较多，用电量较大。主要电源从附近的变压器接入，另外在施工现场配备2台200kW发电机。4

24、.2、基础施工工艺流程锁口钢管桩围堰施工工艺流程图4.3、钢管桩施工前准备工作1)冲孔桩施工完成后，撤离冲机，清理孔桩施工平台。2)将钢管桩运到工地后，详细对其检查后，进行钢管桩锁口焊接，焊接先采用连续电焊后，再实施满焊，焊缝厚度不小于4mm，钢管桩锁口焊接加工完成后，对两侧锁口用两根23m的短桩作通过试验，以23人拉动通过为宜（保证锁口的竖直）。锁口通不过或桩身有弯曲、扭曲等缺陷，采用冷弯，热敲（温度不超过8001000），焊补、铆补等方法加以整修。3)单根钢管桩长20m，在桩端制作吊桩孔。桩身内外侧及锁口阴阳头，均涂以黄油混合物油膏（重量配合比为：黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1

25、），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。4)钢管桩施打前，测量放样定位，控制围堰各个边的钢管桩位置，定出围堰的角点。4.4、钢管桩吊运和堆放装卸钢管桩采用两点吊。吊运方式采用单根起吊，并注意保护锁口阴阳头，以防止锁口变形。管桩堆放在平坦加固的场地上，堆放前对场地进行压实处理。在堆放时注意以下几点：1) 堆放的顺序、位置、方向、和平面布置等应考虑到以后的施工方便；2) 钢管桩要按型号、规格、长度、施工部分分别堆放， 并在堆放处设置标牌说明；3) 钢管桩应分层堆放， 每层堆放数量一般不超过3根， 各层间要垫枕木，垫木间距一般为34 米，支点在枕木两侧用木楔塞牢，防止变形，且上、下层垫木应在同一垂

26、直线。4.5、钢管桩插打1）、打桩机械选择根据设计地质和现场调查情况， 打桩机械选择60T振动打桩机。2）、钢管桩打设锁口钢管桩采用单根逐根插打。先用吊车将钢管桩吊至插点处进行插桩， 插桩时锁口要对准， 每插入一根即套上桩帽， 轻轻加以锤击。在打桩过程中，为保证钢管桩的垂直度，用全站仪在无导向框限位两个方向加以控制。为防止锁口中心线平面位移， 在打桩进行方向的钢管桩锁口处设卡板， 阻止管桩位移。同时在导向框上预先算出每根管桩的位置，以便随时检查校正。开始打设的一、二根钢管桩的位置和方向确保精确，以便起到样管导向作用，每打入1 m应测量一次，打至预定深度后应立即用钢筋与导向框焊接固定。钢管桩插打

27、顺序：由各边中部向两端插打钢管桩，分别在角桩处合拢。根据现场实际情况和钢管桩的设计，选择单桩打入法，以一根钢管桩为一组，逐根插打，直至钢管桩插打完毕。4.6、钢管桩内支撑安装钢管桩内支撑共设两层，内支撑系统由牛腿、导梁、支撑钢管构成。牛腿采用30cm槽钢，导梁采用2根40cm工字钢拼成钢箱，支撑钢管采用63010mm钢管。内支撑安装顺序为：基坑开挖至牛腿设计标高底以下30cm安装牛腿安装导梁安装钢管支撑。4.7、钢管桩封水在钢管桩围堰打插结束并支撑固定好以后，向锁口钢管桩的锁扣部位，即160钢管内注入专用的封水胶合剂。在围堰抽水时，安排专业水手对局部位置进行修补。4.8、钢管桩施工质量标准钢管

28、桩检验标准如钢管桩检验标准钢管桩检验标准序号检验项目允许偏差检验方法1桩身垂直度1%L（L为桩长）用尺量2齿槽平直度及光滑度 无电焊渣或毛刺用2-3 m 长的桩段作通过试验3桩长度不小于设计长度用尺量4.9、基坑开挖基坑开挖采用长臂挖机和抓斗完成，围堰基坑上部长臂挖机能够着的地方均采用长臂挖机挖除，堆放在围堰5米外的范围，并及时将弃土运到指定位置放置。围堰基坑下部采用GSD80抓斗出土。为加快开挖速度，采用两台长臂挖机同时开挖，开挖分层进行，每层厚度约50cm。抓斗机由斗体和主机两部分组成，主机为一台履带式起重机，抓斗容积为1.0m3，由于卵石及土体较为硬密，抓斗采用带掘齿的抓斗。抓土从基坑中

29、央向四周对称、均匀、逐步、分层抓土，为使抓斗能在基坑内靠边的位置偏抓土，在钢管桩顶面焊接数根钢筋挂钩，挂钩钢筋采用20圆钢制作，偏抓时，先将抓斗落至开挖面底，将抓土斗张开用的钢丝绳挂在钢管桩周边的钢筋挂钩上，然后将抓斗提升至一定高度后突然松下，再将钩子上的钢丝绳取下，收紧闭口用的钢丝绳，即可达到偏抓的目的（如下抓斗偏抓示意图）。抓斗偏抓示意图抓出的土放置在离基坑边5m以外的地方，再用汽车运输弃至指定地点，不得堆积于基坑边。挖土过程边抽水，观察检查围堰渗漏情况，同时注意检查围堰锁口钢管及支撑是否变形。4.10、封底混凝土浇筑基坑开挖过程注意观察围堰渗水情况，若围堰密封性好，渗水量小，则围堰封底采

30、用干封，基坑只需要开挖到承台底50cm，基坑内水抽干后清理平整基底，直接往基坑内灌注50cm厚封底混凝土。若基坑内渗水量大，渗水量大于预计的封底混凝土浇筑速度，且基坑底不密实，则考虑采用水下混凝土封底，此时需将基坑底开挖至承台底下1.5米，不抽水，安装封底平台及导管，按水下混凝土灌注工艺进行水下混凝土封底。4.11、承台施工1）承台钢筋、模板、砼施工桩基检验合格后，即可进行承台施工，承台施工前，将封底砼表面清理干净并用找平。承台钢筋在钢筋加工场统一加工，基底检查合格后，精确放样定位，钢筋现场绑扎，并按要求预埋墩身预埋件。严格按照规范要求进行布置和焊接，单面焊缝长度不小于10d（d为钢筋直径），焊缝高度不小于4mm，确保钢筋的施工质量。承台模板采用大块钢模，6mm厚，模板纵、横向均缀以加强钢板，钢板厚度为6mm，纵横间距分别为40cm，模板分24块在