钻孔灌注桩平台施工方案.docx

1、钻孔灌注桩平台施工方案钻孔灌注桩平台设计与施工方案一、工程概况11 桥位、桥型布置#长江大桥工程B7标段位于北港桥梁工程近崇明岛侧，起点桩号K19+238，终点桩号K20+678.64，全长1440.64m，由辅通航孔桥、崇明岛侧浅滩区非通航孔50m梁连续梁桥和陆上段30m梁连续梁桥三部分组成。辅通航孔桥距崇明岛大堤约500m，桩号范围K19+238K19+678，考虑3000吨级船舶双向单孔通航，桥梁上部结构采用四跨预应力砼连续梁，设三个主墩和两座边墩，长440m，跨径组合8014014080m。主梁采用单箱单室斜腹板截面，墩身采用钢筋砼空心薄壁墩，基础采用320250cm变截面钻孔灌注桩。

2、崇明岛侧浅滩区50m梁连续梁桥桩号范围K19+678K20+378，长700m。上部结构采用双幅等高单箱单室箱梁，跨径组合为7x50m7x50m；墩身采用钢筋砼薄壁空心墩，基础采用钻孔灌注桩、PHC钢筋砼预应力管桩两种形式。12 钻孔桩主要工程量钻孔桩工程数量表 表1 工程名称工程项目单位数量辅通航孔桥基桩250300cm根79承台主墩：44.8x18x5m座3座250m梁桥基桩160200cm根24160cm根4013 施工环境条件1.3.1地形地貌特征建桥址场区地貌类型为河口、砂嘴、砂岛和沙滩地貌，水域为河床、江心暗砂地貌。水域部分由于受径流和潮流的作用水下地形复杂，北港水域江底呈现南北两

3、个水道。南水道宽约4.2公里，呈宽状“U字形，水深1618m，江底略有起伏，幅度约34m；北水道宽约800m，最大水深约16m。江堤外普遍分布有潮滩，在近崇明岛北港北测分布有一宽约2.7公里的暗砂堡镇沙，砂体呈现NWSE走向，与长江迳流方向基本一致，砂体表面较平，最浅处水深仅几米，落潮时已露出水面。1.3.2 水文特征1、潮汐本工程所在的长江口为中等强度潮汐河口，口外为正规半日潮，口内潮波变形，为非正规半日浅海潮。潮波变形程度越向上游越大，导致潮位、潮差和潮时沿程发生变化。外高桥、长兴的潮位特征值(吴淞零点以上)见表2所示。潮位特征值汇总表 表2项目外高桥长兴堡镇实测最高潮位5.99m97.8

4、.185.88m97.8.185.67m81.9.1实测最低潮位-0.43m69.4.5-0.29m69.4.50.19m69.4.5平均高潮位3.27 m3.30 m3.33 m平均低潮位0.88 m0.84 m0.86 m平均涨潮历时4h45min4h54min4h48min平均落潮历时7h40min7h31min7h38min平均潮差2.34m2.47m高潮累计频率100/0潮位4.12m4.13m4.10m低潮累计频率900/0潮位0.44m0.56m0.52m20年一遇高潮位5.44m5.46m2、潮流受海岸、河槽约束，进入工程所在区域潮流的运动形式为往复流，且落潮流历时长于涨潮流历

5、时、落潮流速大于涨潮流速。桥区涨潮平均流向稳定在29403140之间，流速在0.300.88m/s之间，涨急流向基本稳定在29703240之间，流速在0.541.86m/s之间；落潮平均流向基本稳定在13701440之间，流速在0.421.14m/s之间，落急流向基本稳定在14001440之间，流速在0.931.64m/s之间。3、波浪根据外高桥站的资料统计，该海区以东南风最多，SE、SSE向风的频率分别为11.6%、12.3%。N-NNE-NE-ENE-E等向的频率为6.57.2%之间。强风向为NNE、ESE与NNW，强浪向为NNW-N-NNE-NE，E-ESE-SE。外高桥实测最大波高3.

6、2 m，方向为NNW，相应周期为4.8S，风速为25m/s。北港无长期测波资料，采用陈家镇气象站19741994年的风速资料，推算的50年一遇设计波要素见表3。北港设计波要素(50年一遇) 表3 波 向设计波高(m)平均周期(s)1%4%13%NW(NNW)3.072.602.125.17NNE(N,NE)2.161.821.474.28ESE(E)3.402.892/345.444、风长江口地区属东亚季风区，以偏北风和东南偏南风为多，西南偏西风出现最少。48月盛行南向风，其中7月以南向偏东风为多，11月翌年2月盛行偏北风。据五号沟临时站测风资料(199620#)，年常风向为SE向(11.2%

7、)，次常风向为N向(10.3%)，年强风向为ENEESE，极值出现在9711号台风过程和派比安台风过程中(最大风速25.0m/s)，次强风向为NW-N向，NNW向十分钟平均最大风速均为24.0m/s。年平均6级大风天数75.5，7级大风天数21.5，8级大风天数4.1。台风出现在610月且集中在79月(占84)。133 地质条件本标段位于#长江北港北水道，标高约-164.15m以上深度范围内的地层分布较复杂，拟建场区全新统土层厚度较大，且在横向和纵向相变较大。可分为17个工程地质(亚)层，拟建场地沿线的地层分布具有如下特点：地基土的分布与特征：1全新统土层：近崇明岛约为-41.5m，全新统土层

8、概况如下。1崇明岛陆域局部段分布有厚约1.3m、软塑状的1层灰黄色粉质粘土；浅部分布3层砂质粉土层，江中砂体和长兴岛、崇明岛陆域区厚度较大(最大厚约17m)，在南北深槽区受切割变薄或缺失，该层在一定的水动力作用下易产生流砂和管涌现象。2长兴岛陆域与崇明岛近岸段3层之下分布有第层淤泥质粉质粘土，厚度约2m，而江中与崇明岛陆域缺失。3沿线遍布有第层淤泥质粘土层，流塑状，高压缩性，易触变和流变。厚度约2.624.5m，江中砂体与长兴岛侧厚度较小。4第1层以粘性土为主，纵横向变化较大，在崇明岛侧下部夹薄层粉砂较多，呈粘质粉土；在江中和长兴岛区段夹砂较少，呈粘土或粉质粘土。该层厚度变化较大，约2.02.

9、5m。5第2层为粘质粉土，该层在横向和纵向上相变亦较大，厚度约2.516.5m，在江中砂体(堡镇沙)至崇明岛段与崇明岛陆域缺失。2上、中更新统土层概况如下：拟建场地缺失#市统编的第层和第层土。1第层以粉性土为主，整个场区遍布，层面埋深-50.6-40.3m，总体来说，随深度增加砂性渐重、状态渐好，根据土性与工程性质差异又可细分为二个亚层(1、2)，层总厚度约14.833.4m，状态中密密实。其中在1层中局部段夹有厚约1.517.5m、软塑状的透镜体粉质粘土夹粉土(1层)。2第1层灰色砂质粉土与粉质粘土互层状态极不均匀，仅局部段分布；第2层灰黄灰色含砾粉细砂层，沿线均有分布，土质均匀，密实，在长

10、兴岛近岸段、江中与崇明岛陆域埋藏较深，在长兴岛陆域埋藏较浅，层面标高约-63.4-62.2m。3其下均为中更新统地层(、(11)、(12)层)，状态为硬塑状粘性土或密实状含砾粉砂，层面与层厚均变化较大，层面标高约-92.3-99.9m，第层仅在江中局部段分布。二、钻孔施工平台设计与施工方案辅通航孔桥与50m连续梁钻孔灌注桩均采用搭设施工平台方法施工。21 搭设辅通航孔桥钻孔施工平台1、钻孔施工平台方案拟定辅通航孔桥桥位处水位深，涨落潮时流速大，根据我单位以往施工经验，采用以钢护筒作为承重结构平台形式，钢护筒采用路建桩8号打桩船施打。该方案在东海大桥7标成功采用过，具有施工速度快、质量好、成本低

11、等优点。主墩和边墩根据施工需要设置墩侧平台，平台由12根100=10mm的钢管桩作基础，钢管桩也采用路建8号打桩船施打，型钢和钢板构成上部结构，平台面积为253m2。其主要功能为堆放材料、设置发电机房以与作为吊装作业场地。2、平台结构设计1平台的设计标准1在20年一遇水位20年一遇波浪组合下，施工平台结构强度、刚度均满足规范要求。2在二年一遇波流荷载作用下，平台顶部施工设备照常施工，平台结构强度、刚度仍能满足规范要求。2平台标高拟定平台顶面标高与栈桥相同，为6.5m。3平台基础设计平台基础由钢护筒组成，按设计桩位布置。考虑到钢护筒整根加工制作、运输、插打，为防止施工过程中变形，钢护筒壁厚拟定为

12、18mm，在上下护筒口各1m范围内壁厚为38mm。钢护筒底面标高拟定为：主墩平台50m，边墩平台45m；钢管桩底面标高拟定为：主墩和边墩墩侧平台-35m。为增加平台整体抗风浪能力，钢护筒以与钢管桩之间通过30钢管焊接成整体，联结钢管设一层，布置在标高1.5m处，联结钢管壁厚为8mm。根据地质水文资料，主墩、边墩桥墩局部冲刷按照10m考虑。在实施和使用阶段，派专人负责测量墩位的冲刷情况，并采取抛石压桩等措施进行冲刷防护，以确保平台整体稳定与钢护筒的入土深度满足要求。4平台上部结构设计平台上部结构均采用钢结构，主、次承重梁、分配梁均采用型钢，呈空间网格形式布置，以焊接形式连接。1主承重梁主承重梁采

13、用H60窄翼缘型钢，延横桥向布置在每排钢护筒两侧的牛腿上。2次承重梁次承重梁采用工32a型钢，顺桥向放置在H60主承重梁上，布置间距110165cm不等。3分配梁分配梁采用14工字钢，横桥向布置在次承重梁顶部，布置间距3950cm不等。4面板面板采用10mm厚钢板。主墩、边墩平台结构布置形式见图1、图2所示。图1 主墩平台总体布置图图2 边墩平台总体布置图图3 墩侧平台图3、平台结构计算1平台计算荷载种类平台结构的计算荷载主要有水平荷载和竖向荷载，其中水平荷载包括波流力、风载，竖向荷载包括结构自重、施工荷载。1平台结构自重2施工荷载：3台KP3500钻机1台履带吊钢筋笼与下放装置自重320年一

14、遇风暴高水位时的波流力42年一遇风暴高水位时的波流力5风载取1.0Kpa2计算工况与荷载组合1工况一：台风期，停止施工阶段。荷载组合：123+52工况二：3台钻机同时钻孔的施工阶段。荷载组合：12+43平台计算方法平台基础整体计算采用Robot有限元程序进行计算。通过建立平台的空间模型模拟各工况条件下平台的结构强度、刚度与整体稳定性。计算模型见图3所示。图3 平台计算模型4平台主要计算结果平台主要计算结果见表7所示。主墩平台基础整体计算主要计算结果 表7构件名称主墩平台边墩平台最大应力(Mpa)最大变形(mm)最大应力(Mpa)最大变形(mm)钢护筒43横桥向25mm48横桥向31mm钢管平联

15、5254H60122126I32a143118I141181135钢护筒与钢管桩承载力计算1地质特征土层名称埋藏深度层面-层底m桩侧极限摩阻力标准值qf(Kpa) 桩端极限摩阻力标准值fp(Kpa) 3灰黄灰色砂质粉土0.010.0010.016.837.5灰色淤泥质粘土10.022.5251-1灰色粘土11.835.337.51-2灰色粉质粘土夹粉土21.146.0501灰色砂质粉土29.76881.251t灰色粉质粘土夹粉土34.07556.252灰色粉砂47.061.093.751灰色砂质粉土互粉质粘土互层50.479.381.252)钢护筒与钢管桩承载力验算冲刷按10m考虑钢护筒在持力

16、层中的厚度：1-1灰色粘土层厚9m，1-2灰色粉质粘土夹粉土层厚9.9m，1灰色砂质粉土层厚10.1m。Pj=0.5(3.143.2)(937.5+9.95010.181.25)=8305.3KN(钢护筒承受最大竖向力为2000KN)墩侧平台钢管桩承载力验算冲刷按10m考虑钢管桩在各持力层中的厚度：1-1灰色粘土层厚9m，1-2灰色粉质粘土夹粉土层厚5m， Pj=0.53.141937.5+550=922.375(钢管桩承受最大竖向力为500KN)4、平台施工1平台的总体施工方法与顺序平台的总体施工方法为采用打桩船插打钢护筒，现场人工焊接平联与斜撑，浮吊拼装上部结构。总体施工顺序按先主墩平台、

17、再边墩平台的顺序流水作业，与栈桥同时施工。2平台施工流程平台施工流程见图4所示。图4 平台施工流程3平台钢护筒施工1钢护筒加工制作选择振华港机厂负责钢护筒加工制作、运输，该厂具有丰富的钢结构制作经验，并拥有大型浮吊、出海码头与大型运输船，可以满足钢护筒的制作、运输要求。钢护筒、钢管桩加工制作与验收均严格按技术规范相关标准进行，其主要检查内容有焊缝、吊耳、直径、桩长等，相应的技术指标除满足规范要求外、外形尺寸还须满足表9规定要求。 钢护筒外形尺寸允许偏差表 表9偏 差 名 称允 许 偏 差说 明钢管外周长0.5%周长，且不大于10 mm测量外周长管端椭圆度0.5%d，且不大于5 mm两相互垂直的

18、直径之差管端平整度2 mm多管节拼接时，以整桩质量要求为准管端平面倾斜0.5%d，且不大于4 mm桩管壁厚度按所用钢材的相应标准规定桩长偏差+300mm-0.0mm测量整桩长2钢护筒运输加工好的钢护筒采用驳船运输至工点，为防止运输过程中钢护筒变形，钢护筒叠放不超过2层。3钢护筒插打钢护筒采用路建桩8号打桩船从上游至下游的方向逐排插打，打桩船参数如图3所示，打桩船插打钢护筒如图4所示。打桩船技术参数船长60.0m船宽27.0m型深5.0m动力主发电机组：400KVA1副发电机组：50KVA2液压泵站:柴油机600PS2打桩部分桩架高度：水面以上92m俯仰角度：30度可打桩径：320cm可打桩长：

19、78m水面以上起重能力：200t桩锤重量：35t图3 打桩船与打桩船技术参数图4 打桩船插打钢护筒打桩船、运输驳船锚泊“路桥建设桩8号打桩船抛锚定位采用8部10吨加重型海军锚，每个锚上设立浮漂，抛锚艇配合作业。运桩驳船利用定位船抛锚定位。打桩船、驳船均顺水锚泊。起吊钢护筒、钢管桩通过紧松锚缆将打桩船移至运输驳船侧，成两船中心线互相垂直状态，龙门梃前倾至吊钩对准所要吊的钢管桩直径中心。下放吊钩，主吊钩吊前吊点，副吊钩吊其余吊点。立护筒主吊钩上升，副吊钩下降，随着下降程度，副吊钩逐个解去，使钢护筒成竖直状态。龙门梃后倾，使钢护筒与龙门梃滑道成平行状态即同时成竖直状态。机械手合龙抱住钢护筒并锁定。替

20、打桩帽沿龙门梃轨道滑移，套住桩顶。插钢护筒操纵室通过观察打桩船上的两台测距仪调整桩架的前后倾斜度，使其成竖直状态，再根据预先输入的单桩平面坐标，依据打桩船“海上打桩GPS-RTK定位系统显示打桩船的姿态与钢护筒空间位置的图形和数据，通过锚机精确调整船位、利用打桩架液压系统调整桩架，使钢护筒到达设计位置。慢慢放开上吊点主吊钩，打开抱桩器，使钢护筒在重力的作用下自动插桩。测量人员复核钢护筒位置，满足要求不满足要求，上吊点起桩，关闭打桩器，重新定位；如果桩位变化误差在允许范围之内，微调其位置后，进行下一步工序施工。锤击沉桩解除上吊点，桩锤沿龙门梃下滑，压锤稳桩，打开离合器，启动起落架，锤击沉桩。沉桩

21、的开始阶段要重锤轻打，以防溜桩，待贯入度正常后再逐步加大冲击能量。在沉桩过程中，如果出现贯入度异常、桩身突然下降、过大倾斜、移位等现象，应该立即停止沉桩，由技术部门分析原因并提出具体解决方案。停锤、移船钢护筒锤击至符合停锤标准时，停止锤击，打桩船移船重复上述步骤的施工。钢护筒和钢管桩插打注意事项 钢护筒和钢管桩施打时注意控制桩顶标高，应控制在正误差10cm以内。 沉桩停锤标准：打桩的质量主要是以贯入度和桩底设计标高两个指标控制，钢护筒底部位于砂质粘土层上。沉桩至设计标高时，最后10击每击平均贯入度2.5mm可以停锤；沉桩达不到设计标高时，最后10击每击平均贯入度1.5mm可以停锤。 钢护筒和钢

22、管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：平面偏位10cm，倾斜度0.5%；钢管桩偏位20cm，倾斜度1%。 钢护筒的插打尽量选择在流速较小时施工。 根据地质、水流、水深等特点，适当考虑钢护筒的预偏量，稳桩时测量人员应随时注意桩位的变化情况，并随时注意打桩船锚位的变化，若发现走锚，立即停止沉桩，并立即组织大马力值班拖轮紧急拖带。 沉桩过程中，要密切注意贯入度变化，沉桩过程中如出现异常情况，应与时与技术部门协商解决。 打桩船就位时，掌握水深情况，防止钢护筒底部尖触与海床面，使护筒受损。 锤击沉桩时，桩锤、替打、送桩器和桩宜保持在同一轴线上，替打应保持平整，避免产生偏心锤击；当船行波影响沉桩稳定

23、时，宜暂停锤击。 下沉护筒时有可能遇到障碍物，可派潜水员水下协助清障。4施加钢管联结 钢护筒沉设完成后，采用浮吊与时将钢护筒、钢管桩的横向钢管平联焊接，同步进行斜撑施工。 联结钢管因护筒偏位会造成支撑长短不一，为加快联结钢管的安装时间、减少其施工难度，特设计了可调节套管接头形式，钢套管直径比连接钢管大2cm，长50cm，布置在连接钢管一侧。套筒接头形式见图5。图5 套筒接头布置形式 钢管联接施工过程中，同步进行牛腿的焊接。并根据钢护筒的偏位情况适当调整牛腿尺寸，以满足上部结构安装要求。5上部结构施工平台上部结构主要施工内容包括：安装型钢承重梁和分配梁、铺设1cm面板、设置平台栏杆。上部结构施工

24、技术要点如下。 首先采用浮吊栈桥搭通后可采用履带吊安装钻孔平台，然后再安装墩侧的施工平台。 承重梁、分配梁采取在陆地接长后，浮吊安装就位。 H60承重梁与牛腿之间、H60承重梁与分配梁之间、分配梁与平台面板之间均采用焊接固定。 未开钻的护筒顶口加设分配梁，并在上面铺设钢板封口，以便于履带吊车作业。 平台四周栏杆采用45的无缝钢管制作，栏杆水平向设置两道，每3m设置一道竖向支撑，支撑焊接在横向型钢梁上，栏杆高度为1.2m。 平台防护设施的安装平台上部结构安装好后，安装安全防护装置、避雷装置与通航警示装置等设施。22搭设浅滩区施工平台50米连续梁桥钻孔灌注桩直径有160200cm、160cm两种形

25、式。布置在崇明岛侧浅滩区PM122墩布置在大堤内侧。1、浅滩区施工平台的结构形式右幅平台兼作左幅承台、墩身的施工通道。平台结构形式见下图6。浅谈区钻孔灌注桩施工平台采用钢管桩承重的方式，与施工栈桥连通，顶面标高与栈桥相同。钢管桩直径80cm，壁厚8mm；钢护筒直径按钻孔桩直径分220cm、180cm两种，壁厚统一为12mm。上部结构采用型钢和桁架相结合方式，钢管桩顶承重梁采用2根H60型钢，面层承重梁采用H45型钢和桁架两种形式，H45承重梁布置在钢护筒附近，通过牛腿支撑在钢护筒上以减少其跨径，桁架承重梁布置在平台中部和与栈桥连接部位。面层分配梁采用I14型钢，面板采用10mm厚钢板。图6 平

26、台平面布置图2、平台搭设平台钢管桩、钢护筒均采用采用50t履带吊配振桩锤振设，上部结构型钢由履带吊安装。平台施工方法与浅滩区栈桥施工方法相同。钢护筒和钢管桩施打时要注意桩顶标高的控制，桩顶标高应控制在正误差10以内。当钢管桩进尺极为缓慢或施沉困难时，则不能强行施沉，以免钢管偏位或变形，要分析其原因，若桩尖遇到异物时，则须采取调整桩位、跨径等措施，以满足施工要求。1钢管桩施打时，若桩顶有损坏或局部压屈，则对该部分予以割除并接长至设计标高。2钢管桩施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：平面偏位20，倾斜度1；钢护筒施工的平面位置、倾斜度必须满足下列要求：平面偏位10，倾斜度0.5。3采用履带吊吊

27、打钢管桩时，利用导向架定位，钢护筒和钢管桩接缝焊缝应饱满、无夹渣、气泡、焊缝周围焊接四跨加劲板补强。三、主要施工组织安排平台搭设采用水上船舶作业，平台形成后通过栈桥与生产场地连通，材料、设备、人员均可由栈桥运输至各墩位。3.1机构组织为优质高效地完成长江大桥的钻孔平台施工任务，我部拟成立平台施工指挥中心，设一名现场施工总负责人，下设安全生产、技术、质检、物机等部门相互协作。根据作业面划分和施工需要，拟设置2个作业队，分别为基础施工作业队和上部结构铺装作业队。3.2工期安排施工进度计划安排主墩与边墩桩基施工进度计划横道图序号任务名称开始时间完成时间20#-20#12月1月2月3月4月5月6月7月

28、一主墩桩基1钢护筒、钢管桩制作05-11-1005-12-102钢护筒、钢管桩插打05-12-1106-1-243平台上部结构施工05-12-2606-3-104钻孔桩施工06-1-2506-6-26二边墩桩基1钢护筒、钢管桩制作05-11-1005-12-102钢护筒、钢管桩插打05-12-106-2-33平台上部结构施工061-2506-4-144钻孔桩施工065-1306-9-183.3资源配置3.3.1劳动力安排为确保钻孔平台施工能按照计划完成，施工高峰期共投入155人，劳动力使用计划安排详见下表10。劳动力使用计划表 表10作业队电焊工吊装工木工船员机械普工基础施工作业队人1010501010上部结构铺装作业队人20151010103.3.2机械设备使用计划为确保钻孔平台施工能按照阶段性目标完成，我部已制定了详细的机械设备使用计划，详见下表11。主要船机设备使用计划表 表11序号设备名称规格型号数量状况用途进场