水中钢平台桩基专项方案.docx

1、水中钢平台桩基专项方案永州城南大桥钻孔平台、水中桩基施工方案1.编制依据 永州城南大桥两阶段施工图设计； 永州城南大桥钻孔平台设计图； 永州城南大桥两阶段施工图设计 工程地质；公路桥涵施工技术规范JTG/TF50-2011;钢结构设计规范GB500172014；钢结构工程施工及验收规范GB502052001；建筑钢结构焊接技术规程GB506612011;城市桥梁工程施工与质量验收规范CJJ 2-2008; 湖南省永州市涉河桥梁防洪评价报告A143005008。2.工程概况2.1总体简介桥梁主线全长1183.56m，工程内容包括：主桥工程、引桥工程、匝道桥工程、匝道道路工程。 引桥桥墩：5#、6

2、#、7#，主桥桥墩：边墩8#，主墩9#、10#、11#位于湘江内。主桥长380m，采用（70+2120+70）预应力混凝土矮塔斜拉桥，引桥长803.56m，采用现浇预应力混凝土箱梁结构。匝道桥长372.78m，采用现浇混凝土箱梁结构。主桥主墩桩基采用15根桩长28m直径2m的钻孔灌注桩，边墩采用8根桩长25m直径2m钻孔灌注桩，5-7#墩均为直径2.5m的钻孔灌注桩。 2.2水文地质情况2.2.1水文资料本桥位于老埠头水文站及潇湘水电站中间，场地内地表水较为丰富，主要受大气降雨的补给，沿着沟渠流入湘江；该桥位区地下水稳定后标高一般在95.0-97.0m，泄洪时水位一般92.0-95.0m，含水

3、层主要为细砂和卵石层，随着湘江水位变化而变化。根据上游老埠头水文站实测水文资料统计，1951年至今该站实测最大流量为1976年7月10日，流量14700m3/s，相应水位104.18m，实测第二大洪水为2008年6月14日，流量13000m3/s，相应水位103.76m。根据资料冷水滩区城南大桥处各级频率洪水水位如下表：频率（）125102050水位102.66102.12101.17100.4299.5898.66流量1590014600129001150092407420调查近三年2013-2015年水文情况，2013年-2014年水位较稳定，基本保持在97m左右，2015年发生一次20年

4、一遇的洪水，城南大桥处水位高为101.44m，发生时间为2015年11月13日。 2.2.2地质资料根据勘察揭示，水中墩地质情况如下表： 表2-1 5#-11#墩地层标高情况统计表墩号5#6#7#8#9#10#11#地质各层标高（m）卵石层89.97-88.7789.08-88.2888.22-87.6292.20-87.893.57-86.9788.78-86.9888.63-86.53全风化粉砂质泥岩88.77-87.5788.28-87.2887.62-86.7287.8-85.386.97-85.7786.98-85.7886.53-85.33强风化粉砂质泥岩87.57-73.9787

5、.28-75.0886.72-79.2285.3-7585.77-76.6785.78-71.0885.33-71.73表2-2 5#-11#墩地层层厚情况统计表墩号5#6#7#8#9#10#11#地质各层厚度由上而下（m）卵石层1.20.80.64.46.61.82.1全风化粉砂质泥岩1.210.92.51.21.21.2强风化粉砂质泥岩13.612.27.510.39.114.713.6 各墩地质柱状图如下：图2-1 5#墩地质柱状图图2-2 6#墩地质柱状图图2-3 7#墩地质柱状图图2-4 8#、9#墩地质柱状图图2-5 10#、11#墩地质柱状图2.3 施工条件2.3.1气象条件桥位

6、区气候处热带湿润气候，春夏之间雨量集中，多年平均降雨量1278.2mm，4-6月雨量占41.7%，7-9月雨量较少，秋季多旱，暑热期长，年平均气温17.9，极端最高气温39.9，极端最低气温-8.5，平均风速17m/s，最大风速26m/s。2.3.2施工现场条件施工用电本工程共设计4台变压器用于满足工程用电，其中湘江东岸1台630KW变压器供应水中墩施工。14#墩南侧800KW供应引桥、匝道及生活用电。16#墩北侧400KW变压器供应拌合站用电。湘江西侧一台400KW供应该处引桥及匝道路基施工和生活用电，用电比较方便。施工用电不足或临时停电时采用发电机组应急。施工用水本桥所在区域地表水及地下水

7、比较充足，可以做施工用水，在洪水期间，须检测合格方能用作施工用水。 3.施工管理机构、材料、机械、人员本桥由中铁十七局永州城南大桥项目经理部直接管理和指挥施工生产，施工现场由桥梁工程师、质检工程师、试验工程师现场跟踪管理，栈桥一队承担该桥的钻孔平台施工任务，桩基二队担任该桥的水中桩基施工任务，施工组织机构图见图3-1。图3-1 施工组织机构图根据工期要求，我项目部制定配置了充足的施工设备，且对机械设备进行定期保养和维修，设备均处于完好状况，能满足正常的施工要求。施工用材料按要求进行了取样试验，按监理和施工要求已准备就绪。施工组织的管理人员和施工人员已提前到场对施工前期的各项工作内容作好了部署和

8、实施。表3-1 主要施工人员配备表分 类人 数备注计划实际缺席行政管理人员220技术管理人员220技工20200持证普工50500机械驾驶人员24240持证机械修理人员660持证电工220持证汇总76760表3-2施工机械计划表序号机械名称单位型号数量功率1吊车台QY25325吨2履带吊台QUY7023旋挖钻机台220型14冲击钻机台95振动锤台90kw16电焊机台127发电机台1250KW8切割机台3 4.施工计划安排钻孔平台施工遵循钢栈桥施工方向由湘江东岸至西岸施工，首先施工11#-9#钻孔平台，钻孔平台施工完毕后，下沉钢护筒，随后施工桩基，桩基施工完毕后，拆除平台，用于施工搭设8#-5#

9、平台。钻孔平台及桩基施工时间见下表4-1。表4-1钢栈桥施工工期表代码分项工程施工工序计划时长最早开始 最早结束1水中工程11#平台施工152016/8/152016/8/30211#桩基施工802016/8/312016/11/19310#平台施工152016/8/312016/9/15410#桩基施工802016/9/152016/12/3159#平台施工152016/9/162016/10/169#桩基施工802016/11/192016/2/2878#平台施工102016/10/102016/10/2088#桩基施工402016/12/312016/2/99引桥水中桩基施工（5#-7#

10、）包含平台搭设902016/12/282016/3/285.钻孔平台施工方案及方法5.1钻孔平台设计情况 (1)城南大桥工程钻孔桩施工用钻孔平台由中铁十七局设计院设计，钻孔平台标高与栈桥齐平。设计结构为：采用钢管桩基础，钢管桩分为振动下沉桩及栽桩两种形式，振动锤击达到70t力不下沉为分界点（钢管桩承载力不得小于700KN），钢管桩顶安装2I45a工字钢纵梁和321型贝雷梁作横梁，上铺I25a工字钢形成分配梁，5mm厚防滑钢板。用直径300mm，壁厚5mm螺旋钢管将钢管桩进行横向及纵向联接，18a槽钢作为剪刀撑。平面布置图如下。图5-1 主墩9#-11#钻孔平台平面布置图图5-2 边墩8#、12

11、#钻孔平台平面布置图图5-3 引桥5#-7#墩钻孔平台平面布置图 (2)当钢管桩需要接长时，把两钢管对焊，保证轴线在同一位置，并在对接处四周每隔60焊接连接板，以增强焊接处的可靠性。 (3)焊接质量应满足有关规范要求，角焊缝焊脚尺寸不小于最小被焊件厚度80%。焊后须做外观检查，应饱满、无夹渣、孔眼、漏焊、假焊等缺陷。焊条应采用E42型。药皮类型和牌号应符合不同焊位（竖焊、仰焊、平焊）的相应要求。 (4)平台外侧马道设计结构：钢管桩基础，240工字钢横梁，贝雷架结构，18a工字钢分配梁，上铺8mm防滑钢板。用直径300mm，壁厚5mm螺旋钢管将钢管桩进行横向联接，18a槽钢作为剪刀撑。横截面布置

12、图见下图5-2。图5-4钻孔平台截面图图5-5钻孔平台外侧马道截面图图5-6钻孔平台与外侧马道平面图5.2钻孔平台施工工艺流程现场施工顺序为：钻孔平台施工由湘江东岸至西岸施工，即由11#墩向5#墩依次施工，钻孔平台每边留下6米的平台作为运输、机械停放平台，施工锁口钢管桩。1-14钢管桩采用植桩施工5-7钻孔平台施工流程图5.3钻孔平台施工方法钻孔平台施工由11#-5#墩依次施工。在钻孔平台迎水侧，定为1-14#桩，均需要采用混凝土灌注桩栽入钢管，混凝土灌注桩标高以设计图纸图示为准，其余桩均采用钢管桩沉桩。钢管桩打设采用61t履带吊结合DZ90振动锤从钢栈桥上打设，钢管桩打设完成后开始铺设上部结

13、构，采用61t履带吊在桥上进行平台上部贝雷片及桥面搭设。5.3.1振动沉桩施工步骤桩位测定：根据桩位平面图及测量基准点，测放桩位，开始下沉钢管桩。振动沉桩机、机崖、桩帽应连结牢固；沉桩机和桩中心轴应保持在同一直线上。在钢管桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确，利用用18a槽钢制作的导向架控制桩位偏差。沉桩前，应尽可能在每根桩的一侧用油漆划上段落标记，以便于沉桩时确定桩的入土深度。沉桩顺序，一般由一端向另一端连续进行。当桩埋深有深浅时，宜先沉深后沉浅。开始沉桩时宜用自重下沉，待桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。在沉桩开始时，应严格控制桩位位置及钢管桩的竖直度，在沉桩过程中不得采用顶、拉桩头或桩身

14、办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加力矩。搭设过程应认真做好沉桩记录。沉桩注意事项沉桩过程中，应注意防止桩的偏移。遇到下列情况应即暂停，待分析原因，采取适当措施后方可继续沉桩作业。贯入度发生急剧变化。桩身突然倾斜、位移或锤击时有严重回弹。桩头弯曲或桩身开裂。桩架发生倾斜或晃动。施工过程中桩有上浮。振动桩锤的振幅有异常现象。沉桩标准需满足一下条件 钢管桩入土深度参照距离栈桥较近的钢管桩，且入全风化层深度不得小于50cm； 单桩承载力不小于700KN；5.3.2钢管桩植桩施工根据设计图在每个钻孔平台迎水侧1-14#桩，采用旋挖钻成孔植入钢管桩。利用旋挖钻在水上成孔。施工工艺流程准备工作钻机定位安

15、装钢护筒成孔水下浇筑植入管桩。施工方法桩位测定：根据桩位平面图及测量基准点，测放桩位，经项目部测量班对桩位定位后，方可开始下沉钢护筒；护筒就位后，开始钻孔，孔深为5-7#平台（4.5m），8#平台（6.4m）9#平台（6.5m），10#、11#平台（5m）；浇筑前清孔，采用清水循环将孔清理至符合浇筑要求；水下导管法浇筑混凝土，混凝土浇筑至原河床面；在护筒中心将螺旋管插入混凝土，难以插入时采用震动锤辅助插入；管桩插入后即可拔出护筒，开始下一根桩施工。植桩困难时，根据现场实际施工条件，采用加桩，即在迎水侧桩位附近加桩，并联接成整体，形成整体受力。5.3.3横梁施工平台横梁采用2I45工字钢。先利用

16、水准仪在已打好的钢管桩上测量出横梁的位置并划线。将每根钢管桩伸出部分割除并垫上两块2cm厚的钢垫板，履带吊将已加工好的双拼I45工字钢吊至钢管桩上，焊接固定。最后焊接加劲板。5.3.4横撑及剪刀撑施工钢管桩横撑采用300mm，壁厚5mm的螺旋钢管，18a槽钢作为剪刀撑。横撑下料前，应在钢管桩侧面中心处用塑料纸画出横撑的位置，按照塑料纸形状将已切割好的横撑端口做成企口状，保证横撑接缝严密；剪刀撑端头则依据三角函数原理进行下料，保证剪刀撑端头面与钢管桩竖向平行。钢管桩连接均要求满焊。5.3.5钻孔平台上部施工施工工艺流程安装贝雷梁铺设分配梁铺设面板焊接防护护栏。安装贝雷梁在横梁上铺设或接长已在岸上

17、拼接完成的贝雷片组，完成定位后焊接限位槽钢及角钢。铺设分配梁在完成的贝雷梁上按设计间距0.3m铺设I25a工字钢分配梁并焊接在贝雷梁两侧的限位槽钢上。采用U型卡将其固定在贝雷梁上。铺设面板在铺设完成的分配梁上铺设5mm厚的防滑钢板，做好面板与分配梁之间的连接，确保其连接牢固，保证机械工作安全。焊接护栏桥面板完成后及时焊接护栏，形成安全保护。5.3.6护筒埋设5.3.6.1钢护筒制作钢护筒均采用12mm钢板制作，直径大于钻孔桩直径30cm。根据钢栈桥施工现状，钢护筒长度为16-18m，护筒成形采用定位器，设制台座接长，确保卷筒圆、接缝严。焊接采用坡口双面焊，所有焊接必须连续，以保证不漏水。统一在

18、1#钢筋加工厂内加工。经检查合格后方可通过板车拉运至平台埋设。5.3.6.2钢护筒安装钢护筒埋设施工前，需对河床进行检查清理及整平，防止钢护筒及桩位内有杂物影响施工质量。护筒埋设采用61吨履带吊120振动锤振动下沉，在钢护筒打设前，平台上设置好钢护筒的导向装置，导向装置利用18槽钢焊接成“井”字型框架，同时，在面板下部的钢管桩的横撑300管上焊接“井”字型框架，确保钢护筒可以精确的打入设计位置，打入的护筒中心应与桩中心线重合，钢护筒打设允许偏差：平面误差50mm，倾斜度1%。钢护筒的放样定位采用全站仪精确定位。搭设完毕后确保钢护筒承载力不小于700KN，且钢护筒入全风化层深度不得小于30cm。

19、5.3.6.2钢护筒检查钢护筒埋设完后，通过吊锤随时对钢护筒的垂直度进行检查，测量班通过在护筒上的标点及时对钢护筒的偏位进行监控。5.3.7钻孔平台的运行、维护和检修钻孔平台架设完毕后由质检员进行一次全面检查、发现质量或安全问题及时组织人员进行补强或其他可靠的纠正措施。成立钻孔平台维护小组，确保施工正常进行。每天派专人对钻孔平台的上、下部结构进行检查，清理桥面，发现问题及时修补，并对墩位处进行河床标高的复测，一旦发现河床冲刷较大，应立即采取纠正措施并报告工地现场负责人。合理设置测量监测点，由测量工作人员负责进行钻孔平台标高测量。防止河床底变化造成桥面变形发生事故。建立健全维护钻孔平台的相关制度

20、，安排专人负责并做好维护记录。钻孔平台具体的维护项目包括以下几点：（1）检查贝雷片连接处的销子、定位销的松动脱落情况；（2）检查螺栓是否松动，对螺栓、螺帽脱落的部位及时安装复原；（3）对平台面槽钢发生翘曲或损坏的部位，及时修复或更换；（4）不定时对平台焊缝质量进行检查，发现焊缝脱落或漏焊处进行加强补焊。5.3.8 钻孔平台拆除桩基施工完毕后，要拆除锁口钢管桩位置处平台，施工锁口钢管桩。钻孔平台的拆除工作同其搭设工作顺序基本相反，依次拆除桥面附属设施、桥面槽钢、工字钢钢分配梁、贝雷梁、桩顶横梁及钢管桩。边拆除边利用钢栈桥运输材料到岸上指定的位置，在拆除过程中要注意对周围水域的保护，防止材料掉入水

21、中。5.3.9钻孔平台施工要点水中钻孔平台组拼和安装施工全部按图纸要求实施，施工作业时注意钢材或其他坚硬杂物，不要掉落至插打钢管桩、钢护筒及主线桩位范围内，影响后续施工。a钢管桩剪刀撑交叉点应采用焊接连接，以减小剪刀撑抗压自由长度。b.制动墩钢管桩、横梁及与贝雷梁上弦杆或下弦杆应连接牢固，以承受汽车牵引力或制动力。c.墩顶分配梁上应设置贝雷梁限位件，以防贝雷梁横、竖向位移，限位件可采用槽钢或钢板与墩顶分配梁焊接。d.焊接质量要求：（1）当钢材表面有锈蚀、麻点或划痕等缺陷时，其深度不得大于该钢材厚度允许负偏差值的1/2，施焊前必须清除焊接区的有害物质。（2）焊工必须熟悉焊接工艺要求，必须有资格证

22、书方可从事焊接工作。（3）焊缝必须密实，不得有裂纹、气孔、夹渣、焊瘤等缺陷，否则应处理改正。如有焊缝开裂应查明原因，清除后重焊。（4）焊接完毕，所有焊缝必须及时进行外观检查，清除药皮、熔渣、溢流，不得有裂纹、未熔合、夹渣等缺陷。（5）所采用的焊接材料型号应与焊件材质相匹配。（6）焊接强度不小于主材强度。e焊接接桩后，焊缝必须冷却后才能沉入水中。f接桩或沉桩时，应吊垂线观测钢管桩顺直度或垂直度。g应以钢管桩沉入深度和贯入度双控的方法作为停锤标准。h沉桩时做好沉桩记录,沉桩记录必须真实、准确。技术要点：（1）贝雷片必须使用完好贝雷桁片。（2）贝雷销子必须穿插到位，端头必须使用保险插销。（3）每一组

23、贝雷桁片端头设置支撑架一片， 4颗支撑架螺栓必须上紧且固定死。（4）每根墩顶横梁位置设置横梁夹具固定在两侧的贝雷片上。（5）贝雷片与贝雷片之间用14a号槽钢连接件连接，斜撑、平联螺栓必须紧固到位。（6）钢管桩平面偏差小于5cm，倾斜度小于1%。（7）图纸中注明的所用各种型钢如市场无法购买到，用来替代的其他规格型钢截面特性不得小于原设计采用数值。（8）安装过程中，控制履带吊的工作位置，并画出行走区、禁压区。（9）施工前根据调查结果，对施工区域内有大块石处进行清理，将障碍物排除钢管桩轴线以外，以保证钢管桩的顺利施工。6.水中桩基施工方案6.1施工平台本工程5#-11#墩位于湘江内共有65根桩基，利

24、用钻孔平台施工，根据地质分析本工程决定利用冲击钻进行施工。5#-8#墩各配备2台钻机，9#-11#各配备3台钻机，先施工9#-11#，在依次施工8#-5#。材料及机械运输利用钢栈桥。钻孔平台应能支撑钻孔机械、护筒加压、钻孔操作及浇筑水下混凝土等施工过程中的所有静、活荷载，并保持坚固稳定，同时应满足各项有关施工作业和施工设备安全进、退场要求。6.2桩基开孔顺序9#-11#平台桩基施工顺序为：1#、7#、11#桩基施工3#、9#、13#桩基施工5#、6#、15#桩基施工2#、8#、12#桩基施工4#、10#、14#桩基施工。8#平台桩基施工顺序为：1#、5#桩基施工2#、6#桩基施工3#、7#桩基

25、施工4#、8#桩基施工。5#-7#平台桩基施工顺序为：1#、3#桩基施工2#、4#桩基施工。6.3测量放样对钢管桩平台上已经埋设好的钢护筒进行复测，并报监理工程师检验合格后方可进行下一步施工。6.4泥浆系统的设置 高性能泥浆制备(1)泥浆循环系统设置水上桩基采用钢板加工成钢箱存放泥浆，钢箱尺寸（4.5m*6m*1.5m）避免污染河面，钢箱内泥浆及时利用驳船或泥浆车统一回收。每台钻机配备一个钢箱。钢箱里设置钢丝网作为过滤措施，防止较大的沉渣进入孔内。(2)高性能泥浆制备高性能泥浆的作用主要是平衡底层压力，悬浮、携带钻渣，润滑、冷却钻头，形成泥皮、增加孔壁稳定性。为保护钻孔施工时护壁的稳定，在桩基

26、施工中必须采用不分散、低固相、高黏度的高性能泥浆。(3)泥浆的排放处理钻孔时，经过处理后的泥浆可重复、循环利用，钻孔沉碴则用汽车运至当地环保部门指点地点，妥善处理，避免污染环境。钻孔完成后，废弃泥浆全部采用钢板加工成钢箱存放泥浆，避免污染河面，利用泥浆车统一回收。严禁向河道内滩地及水体中直接排放钻渣和废弃泥浆。6.5钻机就位钻机就位前，做好各项准备工作，包括场地布置与钻机座落处平整以及主要机具的检查、维修、安装、配套设施的就位及水电供应等。钻机就位时将钻头对准桩位,安装钻机时底架垫平，保持稳定，不得产生位移。开钻前检查钻机运转是否正常，钻机底部有无变形，固定钻架的缆风绳有无松动。6.6钻孔作业

27、 安排冲击钻钻孔进行施工，5#-7#墩每个平台配置2台钻机，8#墩配置2台钻机，9#-11#墩每个墩分别配置3台钻机。 钻孔顺序严格执行隔孔钻孔，防止钻进过程对相邻桩孔造成影响，引起塌孔、串孔等质量事故发生。开始钻孔时保持钻锥稳定，应采用小冲程，慢速，使初开孔坚实，坚直能起导向作用，避免碰撞护筒，钻锥在孔中能保持坚直稳定时，可适当加速钻进。钻进过程中，随时注意孔内水压差。孔中泥浆随时进行检查，保持各项指标符合要求，不因泥浆过浓影响进度，过稀易于塌孔。钻进时及时填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。经常注意土层变化，每进尺1m或在土层变化处捞取样渣，判断土层，记入钻孔记录表

28、并与地质柱状图核对。钻孔距设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度，防止超钻，并核实地质资料，同时向监理工程师报检。如果发现实际地质情况与设计提供的资料不符，则立即通知监理工程师会同设计单位协商解决。因故停钻时，孔口应护盖，严禁钻锥留在孔内，以防埋钻。在钻孔排渣、提钻、除土或因故停钻时，应保持孔内有规定的水头和符合要求的泥浆密度、粘度以防坍孔。钻孔深度达到设计要求后，使用探孔器对成孔的孔径和倾斜度等进行检查。检孔器的长度不得小于孔径的4-6倍，主筋采用25钢筋，其外径比钢筋笼外径大10cm;加强圈钢筋采用25钢筋，每隔2m设置一道，焊接在主筋内侧，并在加强圈的位置焊接225钢筋作为十字加劲撑

29、；检孔器端部斜锥每边直线长1m;检孔器制作完成后注意保护，使用过程中均匀设置吊点，确保不变形。根据桩径要求制作各相应规格检孔器；桩基检孔器立面及断面见下图：清孔清孔泥浆循环当钻进至终孔标高3m前，即开始终孔前的清孔调浆作业。成孔后立即进行清孔作业。清孔过程中检测泥浆性能指标，补充部分新鲜浓泥浆，使孔内泥浆比重、粘度、含砂率、PH值和胶体率达到标准指标。二次清孔钻孔施工完成后，进行提钻、下钢筋笼作业。然后在孔内安装混凝土灌注导管，进行二次清孔，清除下钢筋笼过程中造成的孔底沉渣，二次清孔完成后即可开始灌注混凝土。灌注导管安装完成后，在导管内安装风管，利用导管作为吸泥管，对孔底进行二次清孔，清除下钢筋笼过程中造成的孔底沉渣。测量孔深，达到终孔标高后即可停止清孔，准备灌注混凝土。清孔注意事项a. 终孔后及时清理，不能停歇过久，以免使泥浆、钻碴沉淀增多而造成清孔工作的困难甚至塌孔。b.清孔时将导管底口提高距孔底1520cm，保持泥浆正常循环，持续换浆直到