嵌岩灌注桩工程施工组织设计方案.docx

1、嵌岩灌注桩工程施工组织设计方案北部湾港码头接岸工程主体工程 嵌岩灌注桩施工方案版本编号： -20160215C 编 制 单 位：四航局项目部 审 批 单 位： （盖章） 编 制 人 员： 子公司法人： 项目总工程师： 子公司技术负责人： 项 目 经 理： 批准文件号： 定 稿 日 期： 批 准 日 期： 共 份 第 份一、分项工程概况1.1工程简介本工程位于我国南海北部湾北部的湾水域，是连接30万吨级油码头的重要组成部分。工程总长度2998.5m，水下基础为嵌岩灌注桩结构，水上部分为墩台、箱梁式结构。本工程共包含53个独立墩台，墩台分为甲、乙、丙、丁、四种型号，其中甲、乙、丙型墩台每个包含4根

2、嵌岩灌注桩，丁型墩台每个包含6根嵌岩灌注桩。嵌岩灌注桩总计220根，桩直径均为2000mm、桩长3261m不等。嵌岩灌注桩共分为甲、乙两种型号，桥墩编号为D1D4墩所含嵌岩桩为甲型桩，共16根，其余为乙型桩，共204根，甲型桩与乙型桩的差别在于主筋数量及预留钢筋长度不同。嵌岩桩钢筋有HPB300和HRB400两种，其设Q235B I14工字钢12条通长布置、及10环形槽钢间距2米一道。单根嵌岩桩其型钢及钢筋笼总重约为24.8146.56t，其主筋保护层为120mm、桩混凝土等级为C35。嵌岩灌注桩典型断面详见图2-1。图2-1：灌注桩典型断面图1.2施工环境及条件1.2.1气象条件本地区海域施

3、工环境恶劣，海况复杂，据龙门海军气象站19661985年实测资料统计分析，本区域季风分布特征比较明显，每年58月多偏南风，尤以67月最多，10月至翌年3月多偏北风，4月及9月为偏北风气旋和偏南风气旋交替时期；每年511月份受台风影响其中7、8、9三个月较为严重，影响本地区的台风平均每年为24次，最多5次。台风袭击时，常伴有暴雨或大暴雨。1.2.2地质条件根据第三航务工程勘察北部湾港码头接岸工程岩土工程勘察报告（施工图设计阶段，2013年3月）。根据本次勘探成果资料，在勘探深度围揭露的岩土层主要为第四纪海陆交互相沉积层和志留纪浅海相类复理式建造沉积，以下志留统连滩群为主，主要岩性有砂质岩（局部钙

4、化和硅化）、泥质粉砂岩和泥质灰岩等。根据地基土的地质时代、成因类型、埋藏深度、空间分布发育规律、物理力学性质指标及其工程地质特征，将其划分为7个地基土层及其亚层。各地基土层的工程地质特征分述如下：Io、砂混贝壳灰灰黄色，饱和，松散。砂质不纯，颗粒不均匀，贝壳含量约1020%，一般以中砂为主，混有少量粗砾砂，局部为粉砂或细砂；局部混贝壳较少，局部混较多粘性土或淤泥。该层在勘察区分布不均匀，大部分区域缺失，一般直接出露于海底，厚度一般较薄，为0.52.3 m.实测标准贯入试验击数一般为12击。I1-1、淤泥混砂灰、灰黑色，厚度一般较薄，为0.52.0 m，局部稍厚，为2.23.5 m。该层实测标准

5、贯入试验击数一般为12击。I1-2、淤泥质粉质粘土灰、灰黑色，厚度一般为1.53.7 m，该层实测标准贯入试验击数一般为12击。I2、粗砾砂混淤泥褐黄灰白色，局部为灰色或灰黄色，厚度不均匀，一般为0.52.9 m，局部区域较厚，为3.17.1 m。该层实测标准贯入试验击数一般为17击。II1、粉质粘土褐黄灰白色，局部为灰色或灰黄色，厚度不均匀，一般为0.73.2 m，钻孔K2区域厚度较大，为6.4 m。该层实测标准贯入试验击数一般为26击。II1t、砂混粘性土灰黄灰白色，局部见灰色或黄褐色，厚度一般为0.52.9 m，局部较厚，为3.4 6.0m。该层实测标准贯入试验击数一般为49击。II2、

6、粗砾砂混粘性土灰白灰色，局部见灰绿色、褐黄色等，厚度一般为1.65.8 m，该层实测标准贯入试验击数一般为1123击。III1、粉质粘土灰灰白色，局部见灰绿色、褐黄色，厚度一般为1.01.7 m，该层实测标准贯入试验击数一般为2845击。IV1、残积黏性土杂色（主要有褐黄色、灰黑色、灰白色、灰色等，见少量灰绿色），在本次勘探区域分布较少，大部分区域缺失。厚度一般较薄，为0.54.9 m.实测标准贯入试验击数一般为512击。IV2、残积砂质黏性土杂色（主要有褐黄色、灰黑色、灰白色、灰色、灰绿色等）。该层在本次勘探区域分布较广泛，厚度一般较薄，为0.54.3 m.实测标准贯入试验击数一般为1428

7、击。V、砂质泥岩/泥质砂岩全风化层杂色（主要有褐黄色、灰色、灰白色，局部灰绿色、褐红色等）。该层在本次勘探区域分布较广泛，厚度不均匀，一般较薄，为0.55.8 m，K12钻孔区域较厚，达10.1 m。实测标准贯入试验击数一般为3048击。VI1、砂质泥岩/泥质砂岩散体状强风化层杂色（主要有褐黄色、灰色、灰白色，偶见褐红色、浅灰绿色、灰黑色等），该层在本次勘探区域分布较广泛，厚度不均匀，局部厚度较薄，为0.65.0 m，局部厚度较大，为5.219.6 m。实测标准贯入试验击数一般大于50击。VI1t、泥炭质土该层在本次栈桥勘探区域分布较少，在引堤区由于孔深限制未揭露。顶板起伏大，标高为-15.3

8、-32.4 m，厚度均未揭穿，揭示厚度一般大于1.0 m。1.3目标及管理要求（1）质量目标严格按照GB/T19001-2008 idt ISO9001：2008标准建立质量管理体系并确保运行有效，确保工程施工符合设计文件的有关要求，工程质量确保按照水运工程质量检验标准JTS257-2008评定，达到合格等级。（2）工期目标除受到不可抗力因素影响及设计变更等造成工期延误外，确保本工程按照合施工节点及同工期按时完工，实现工期目标。（3）安全目标依照国家安全生产法律法规、企业安全生产制度和规程组织施工作业，有效运行按照GB/T28001：2001职业健康安全管理体系规建立的职业健康安全管理体系，确

9、保不发生海损、机损和人员伤亡事故，重伤频率为零。1.4适用技术规及验收标准标准本工程嵌岩灌注桩施工应符合以下规技术要求：（1）水运工程质量检验标准（JTS257-2008）（2）港口工程桩基规（JTS167-4-2012）（3）建筑桩基检测技术规（JGJ106-2003）（4）水运工程混凝土施工规（JTS 202-2011）（5）海港工程混凝土结构防腐蚀技术规（JTS153-3-2007）（6）钻孔灌注桩施工规程（DBJ08-202-92）其他相关施工规及质量要求。二、环境因素、危险源及风险分析、评估2.1环境因素本工程施工水域海况复杂，条件恶劣，平均每月可作业天气约为15天左右，且时常有暴雨

10、、强阵风等天气影响，且嵌岩灌注桩为本工程水工基础施工，受天气影响较大。2.2危险源及风险分析、评估本工程嵌岩灌注桩施工中主要有以下危险源：（1）本工程设计钢护筒入土深度较浅，钢护筒沉桩完成后易发生桩位倾斜。（2）钢护筒夹桩施工以墩为单位进行，采用浮吊吊装夹具安装的施工方式受海面风浪条件影响较大，吊装存在一定风险；且夹具与钢护筒焊接时易发生漏电等风险。（3）钢丝绳、卡环老化、磨损、裂缝，钢丝绳断丝（股），钢丝绳、卡环接法不符合要求,造成起重伤害（4）嵌岩桩冲孔作业时，由于钢护筒顶面低于施工平台顶面，作业人员、杂物易发生坠入孔中的危险。（5）嵌岩桩成桩过程中，钢筋笼及对接起吊角度不符合规定或构件超

11、重、违章操作。造成起重伤害（6）本工程嵌岩桩施工均为海上作业，施工人员易发生坠海风险。2.3对风险控制和保证技术措施（1）安排专人了解施工水域气象动态，及时通知现场技术管理人员，按照应急预案尽早做好应对恶劣天气的防措施，避免危险事故发生。（2）嵌岩桩施工方案需详细列出施工平台及机械荷载受力分析，所有吊装作业施工前均应仔细核算吊具、吊点、卡环等受力分析，并经监理及公司批准后方可实施。（3）所有现场施工人员均应接受安全技术培训交底后方可上岗，所有施工人员应按照要求佩戴劳动防护设施，特种作业人员需持证上岗。（4）落实安全检查制度，做到每周小检查、每月大检查。对于违反安全规定人员给予处罚、违反安全规定

12、的设备及时清场或维修。三、主要施工工艺方案3.1工艺流程嵌岩灌注桩施工工艺流程见图3.1-1。3.2总平面布置根据总进度计划安排，嵌岩灌注桩施工以墩为单位分区段进行施工：D54D36墩为第一施工区段、D35D18墩为第二施工区段、D17D1墩为第三施工区段。施工方向为D54墩向D1墩推进施工。施工总平面布置图见图3.2-1：泥浆外运施工准备施工平台加工施工平台安装施工平台加固桩机就位辅助桩施打桩位复测钻进施工孔深测定、清孔残渣存放护壁泥浆制备处理成孔检查NOYES安放钢筋笼钢筋笼加工钻机移位导管就位导管密封检查二次清孔水下混凝土灌注孔内泥浆排放混凝土拌合、输送桩体检测桩头修整完成图3.2-1：

13、嵌岩灌注桩工艺流程图第一施工区段第二施工区段第三施工区段图3.2-1：施工平台平面布置图3.3施工方法3.3.1施工平台施工平台施工工艺流程见图3.3-1。图3.3-1：施工平台工艺流程图（1）施工平台设计根据施工进度计划，每天需完成2根嵌岩灌注桩施工任务，为保证施工计划，故施工平台上机械设备共有：2台冲孔桩机、2个泥浆池、1台发电机。则施工平台尺寸最小为12m*15m。本工程施工平台设计分为2种型号：第一种是包含4根嵌岩桩类型的施工平台，其平面尺寸为12m*15m；另一种是包含6根嵌岩桩类型的施工平台，其平面尺寸为12m*18m。施工平台均为独立式平台，自下而上结构依次为：500mm（10）

14、钢管桩，钢管桩桩侧设置牛腿，牛腿上设36a工字钢作为下横梁，纵向主梁选用“321”型军用贝雷片，贝雷梁上横向铺设25a型工字钢分配梁，横向分配梁上纵向满铺20a型槽钢作为顶面。施工平台平面布置图见图3.3-2、图3.3-3。图3.3-2:12m*15m施工平台平面布置图图3.3-3:12m*18m施工平台平面布置图（2）施工平台制作由于施工水域天气恶劣、海况复杂，为降低安全风险、提升施工速度，本工程施工平台均由陆上加工成型后，再转运至施工现场进行水上吊装安装，最后施打辅助桩、焊接牛腿，并对施工平台进行加固。本工程共计制作12m*15m施工平台17个，12m*18m施工平台1个。根据施工进度，施

15、工平台流水循环使用。施工平台断面图见图3.3-4、图3.3-5。图3.3-4：施工平台纵断面图图3.3-5：施工平台横断面图（3）施工平台安装施工平台安装工艺流程详见图3.3-6.图3.3-6：施工平台安装工艺流程图钢护筒夹桩完成后即可进行施工平台安装工作。施工平台首先吊装安装至钢护筒夹具上，此时施工平台由钢护筒及其夹具提供支撑力。施工平台临时安装加固完成后，即开始用振动锤施打辅助桩并焊接牛腿，最后将施工平台下横梁工字钢与辅助桩上的牛腿焊接连接形成整体。此时，施工平台由辅助桩及钢护筒共同提供支撑力。施工平台安装完成后顶面标高均为+7.1m。钢护筒夹桩后详图见图3.3-7、图3.3-8。施工平台

16、安装详见图3.3-9、3.3-10。图3.3-7：4根桩类型墩台钢护筒夹桩图图3.3-8：6根桩类型墩台钢护筒夹桩图图3.3-9：4根桩类型施工平台临时安装图图3.3-10：6根桩类型施工平台临时安装图（4）施工平台型钢详细布置图及计算书见附件1。3.3.2嵌岩灌注桩根据地质条件及现场的实际情况，本工程嵌岩灌注桩均选择冲击钻机施工。钢筋笼分节在项目部金鼓江预制场加工制作，运输船运至现场吊装安放；混凝土搅拌船现场拌制，通过布料杆泵送至储料仓后浇筑水下混凝土成桩。嵌岩灌注桩成孔、成桩施工流程详见图3.1-1（嵌岩灌注桩工艺流程图）。3.3.2.1冲击成孔施工平台搭设好后，桩机就位开始冲孔，冲锤中心

17、线与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线上，冲机钢绳偏差不大于5cm，并将冲机加固固定，使冲机在钻进过程中不发生位移。冲孔同时制备泥浆，泥浆拌制时须选用优质粘土为原料，必要时掺高效絮凝剂（聚丙烯酰胺PHP）、羧基纤维素（CMC）、纯碱（Na2CO3）等，并经试验室配比确定。泥浆指标：比重为1.11.3，黏度在一般地层为1622s，在松散易坍塌地层1928s，PH值大于6.5，胶体率不小于95%，新配制泥浆含砂率不大于4%。泥浆的采用应根据成孔方法和地层情况而定，若是粘土层，采用优质粘土造浆；若是砂土层或淤泥层，采用膨润土造浆。以便孔壁挤压密实形成泥浆护壁。当孔深至钢护筒埋设底部时，应低锤密击，锤高0.4

18、0.6m，直至孔深达护筒底以下34m后，才可加快速度，将锤提高至23.5m以上转入正常冲击。冲孔时应及时将孔残渣排出，每冲击12m，应排渣一次，并定时补浆。每冲击12m检查一次成孔的垂直度，如发生斜孔、塌孔或护筒周围冒浆时，应立即停机，待采取相应措施后再进行施工。冲击成孔施工要点：（1）在护筒脚下2m时，冲击采用小冲程（0.5m左右）冲击，泥浆比重1.21.45，软弱层投入粘土块夹小片石。（2）基岩层冲孔时，采用34m高冲程，泥浆比重为1.3左右，勤清渣。如遇基岩面倾斜，回填块石至岩面以上3050cm，先低锤密击，待形成平面后正常冲击。如遇溶洞，应采用回填粘土夹片石，低锤密击冲击造壁后继续冲孔

19、。（3）当冲孔至岩面时，每钻进0.51.0m要取一次岩样，并妥善保存，以便终孔时验证。冲击过程中，为防止跑架，应随时校核钢丝绳是否对中桩位中心，发生偏差应立即纠正。成孔后，应用测绳下挂0.5kg重物测量检查孔深，核对无误后，经监理工程师终孔验收后，进行下一道工序。3.3.2.2终孔、清孔当冲孔至设计标高，并达到设计要求嵌岩深度后，停止进尺，稍提冲击锤以小冲程（约50cm100cm）反复冲击挠动桩底沉渣，采用正循环法清孔，直至沉渣厚度、泥浆比重和含砂率符合规要求为止。钢筋笼安装后还应进行二次清孔，直至孔底沉渣厚度小于5cm的要求，此时应注意及时补充泥浆，保持稳定的水头高度。清孔后泥浆比重一般控制

20、在1.101.20，含砂率小于4%，粘度1720s。3.3.2.3检孔（1）孔径检测孔径检测是在桩孔成孔后，下放钢筋笼前进行的，是根据桩径制做笼式检孔器入孔检测，其外径为2000mm，长度为8m12m。检测时，将探孔器吊起，孔的中心与起吊钢绳保持一致，慢慢放入孔，上下通畅无阻表明孔径符合要求。（2）孔深和孔底沉渣检测孔深和孔底沉渣采用标准锤检测。测锤一般采用锥形锤，锤底直径13cm15cm，高2022cm，质量4kg6kg。测绳必须经检校过的钢尺进行校核。3.3.2.4钢筋笼制作安装钢筋笼采用陆上制作，由运输船运送至施工现场。在第一次清孔完毕后，起重船吊装安放钢筋笼，钢筋笼主筋采用钢套筒连接，

21、且同一截面接头数量不应大于50%。钢筋笼型号、位置安放必须准确。钢筋笼的制作应符合表3-1要求。表3.3-1：钢筋笼制作允许偏差序号项目允许偏差（mm）1主筋间距102箍筋间距103钢筋笼直径104钢筋笼长度0，+100钢筋笼外侧设置控制保护层厚度的垫块（砼保护层厚度为120mm），其间距竖向为2m，横向圆周不得小于4处。钢筋笼在运输和吊装安放时，应防止变形，安放应对准孔位，不得强行插入和碰撞孔壁，就位后应立即固定。钢筋笼安装完毕时，应会同建设单位、监理单位对该项施工进行隐蔽工程验收，验收合格后应及时灌注水下混凝土。3.3.2.5安放导管导管采用壁厚7.5mm的无缝钢管制作，直径300mm。导

22、管必须具有良好的密封性能，使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，进行水密试验的水压不应小于孔水1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大压力的1.3倍。导管吊放时应居中且垂直，下口距孔底0.30.5米，最底端一节导管长度应大于4米。导管接头用法兰或双螺纹方扣快速接头。3.3.2.6清孔本工程采用正循环工艺清孔，第一次清孔采用橡胶管，以降低泥浆浓度，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利；二次清孔在导管下放后，利用导管进行，二次清孔泥浆比重控制在1.151.2，粘度28s，含砂率8%，孔底沉渣厚度50mm。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔浆液面的稳定和

23、高度。清孔完毕后，必须在30分钟进行砼浇筑。3.3.2.7水下砼灌注水下砼灌注是成桩过程中的关键工艺，施工人员应从思想上高度重视，在做好准备工作和技术措施后，才能开始灌注砼浆料。本工程混凝土采用搅拌船现场拌合、泵机泵送、导管水下砼灌注的方式，混凝土强度等级为C35。料斗砼灌注量应计算准确，首批灌注桩砼的方量应能满足导管首次埋置深度1.01.5m和填充导管底部的需要，所需砼方量可参考以下公式计算：式中：V-灌注首批砼所需用量（m3）； D-孔桩直径（m）； H1-桩孔底至导管底端间距，一般取0.4m； H2-导管初次埋置深度（m）； d- 导管径（m）； h1-孔桩砼达到埋置深度H2时，导管砼柱

24、平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），即h1=Hw*w/c ,Hw表示井孔水或泥浆的深度（m），w表示井孔水或泥浆的重度（kN/m3）,c表示砼拌合物的重度（取24kN/m3.故，本工程嵌岩灌注桩首次浇筑砼方量应为：V=（4.4+0.7h1）=5.4m36.3m3砼浇筑要一气呵成，不得中断，间歇时间一般应控制在15min，任何情况下不得超过30min。最后一次灌注砼量，应高出桩顶设计标高1.5m，然后凿除至设计顶标高。以利新老混凝土结合和保证砼施工质量。3.3.2.8泥浆、渣土处理成孔过程中产生的泥浆及时排放至储浆运输船，再由运输船运至弃置点。3.4施工进度计划及保证措施3.4.1进度计划

25、本工程共计220根嵌岩灌注桩，计划250个工作日完成，平均每天生产2根桩。3.4.2进度保证措施为保证工期进度，每个独立施工平台上拟配置两台冲孔钻机，共计投入24台冲孔钻机；施工平台之间采用人行便桥连接，同时配备300Kw发电机13台。3.5资源配置3.5.1机械设备投入机械设备投入详见表3.5-1、表3.5-2表3.5-1：现场船机设备投入序号船机名称性能数量用 途1起重船200t可旋转臂2艘转运桩机、搭设施工平台、吊装钢筋笼等2冲孔桩机8吨（锤重）24台嵌岩灌注桩成孔施工3水泵612台抽水4泥浆泵24台冲孔53000T搅拌船75m3/h, 2台搅拌系统2艘浇筑混凝土6材料供应船组1套为搅拌

26、船供料及钢筋笼运输7发电机300kW13台现场施工用电8交通船20座4艘9清渣船200 m3/次1艘泥浆运输及倾废10水船可装水100t1艘为制备泥浆提供淡水表3.5-2：钢筋加工场设备投入序号机械名称型号数量用途备注1焊机40020台钢筋笼加工2切割机4台钢筋笼加工3弯曲机2台钢筋笼加工4调直机2台钢筋笼加工5车牙机2台钢筋笼加工6汽车吊25吨1台钢筋笼转运临租7平板车12m1台钢筋笼转运临租3.5.2劳动力投入劳动力投入详见表3.5-3：表3.5-3：施工现场劳动力投入序号工种人数（人）备注1技术员3现场管理2测量工43冲机工人1004电工45焊工8安装施工平台6起重工87钢筋工168混凝

27、土工16四、职业健康安全、环境保护、质量保证技术措施4.1职业健康安全保障措施4.1.1组织保障项目部成立以项目经理为组长，项目技术负责人、项目副经理为副组长，安全部、工程部、机务部为组员的安全生产领导小组，负责对工程施工安全进行全面管理。（1）安全生产领导小组负责组织安全方案制定、发布、评估和修订，组织施工现场安全检查、评估、总结、提出防措施。项目经理为安全生产的第一责任人。（2）生产副经理经理安全职责a、认真贯彻国家关于安全生产的方针政策、法规、法令和当地政府条例的规定，在项目经理领导下，对安全生产管理的施工生产安全负责任，是施工安全生产直接责任人。b、组织每月进行一次安全生产大检查，在计

28、划、布置、检查、总结、评比施工生产时，同时计划、布置、检查、总结、评比安全工作。c、在施工过程中，当生产与安全发生矛盾时，必须坚持生产服从安全原则。d、在生产调度会上，经常对所有主管的部门的人员进行安全教育，并督促其履行岗位职责。e、一旦发生事故，应积极参与组织抢救，妥善保护现场，按有关规定及时报告，并参与事故调查和处理工作。f、有权拒绝上级违章指挥，严以律已，接受群众监督，维护职工合法权益，不违章指挥。g、参与组织编制和审查施工组织计划、施工方案的安全技术措施或安全保证措施，并督促有关人员做好施工前的交底工作和监督落实。h、负责督促有关人员落实四航安字2000第378号水工工程施工安全检查标

29、准和船舶安全检查评价标准，督促和检查船舶按时开展工前安全活动。（3）安全员岗位职责：a、贯彻落实各项安全技术措施，组织参与安全设施、施工用电、施工机械的验收；b、监督、检查操作人员的遵章守纪、组织参与安全技术交底，对施工全过程做好安全控制并做好记录；c、掌握安全动态，发现事故隐患时及时采取防护措施；d、制止违章作业，严格安全纪律，当安全与生产发生冲突时，有权制止冒险作业；e、对进入施工现场使用的各种安全用品及机械设备，要配合材料部门进行验收检查工作；f、协助上级部门组织的安全检查，如实汇报工程项目的安全状况；g、负责一般事故的调查、分析、提出处理意见，协助处理重大工伤、机械事故，并参与制定纠正和预防措施，防止事故再发生。（4）施工技术人员岗位职责：a、贯彻项目安全管理目标、组织实施安全生产保证体系；b、负责临边、洞口的安全防护的