国道110线乌海黄河大桥主墩基础施工方案.docx

1、国道110线乌海黄河大桥主墩基础施工方案技术资料审查申请表项目名称：国道110线海勃湾至麻黄沟公路乌海黄河特大桥桥梁与互通工程申请单位中铁一局乌海项目部方案名称主墩桩基施工方案工程地点内蒙古自治区乌海建设单位国道110线乌海黄河大桥工程项目管理办公室编制人编制时间2013年4月25日复核人审核人申请单位联系人及电话编制单位意见(签字盖章)子(分)公司技术负责人审核意见(签字盖章)集团公司指挥部技术负责人审核意见(签字盖章)审查结果回执方式集团公司技术负责人签字( )（是；否o）集团公司盖章（ ） （是；否o）召开专家论证会( )（是；否o）接收人接收单位领导意见备注国道110线乌海黄河特大桥桥

2、梁与互通工程主墩桩基施工方案编制： 复核： 审核： 审批： 中铁一局集团有限公司国道110线乌海 黄河特大桥桥梁与互通工程项目经理部2013年04月25日1 编制依据及说明1.1 编制依据 国道110线海勃湾至麻黄沟公路乌海黄河特大桥工程设计文件 公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004； 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007； 公路工程地质勘查规范(TJT064-98)；1.2 编制目的、适用范围1.2.1 编制目的 为了确保国道110线海勃湾至麻黄沟公路乌海黄河特大桥工程正桥主桥主墩基础顺利施工，确保大桥节点工期。1.2.2 使用范围 该方案适用于国道110线海勃湾至麻黄

3、沟公路乌海黄河特大桥工程正桥主墩1#、2#墩基础施工。1.3 工程监理特点分析 国道110线海勃湾至麻黄沟公路乌海黄河特大桥工程正桥主墩1#、2#墩基础位于黄河主河道中，该钻孔桩为大直径超长桩，施工周期长。 该桥桥址下游规划有海勃湾水利枢纽工程，该水库乌海市海勃湾水利枢纽工程2013年9月将建成开始蓄水，一期蓄水水位为1069m，影响正桥主桥主墩基础施工。1.4 拟采取的施工方法及措施 主墩基础施工时该桥施工的关键节点，该工序的顺利施工，才能确保大桥整体施工计划。 考虑蓄水的影响，减少施工时外界的影响，该桥2#墩采用钢平台进行主墩桩基施工，1#墩采用钢管桩围堰进行桩基施工。2 工程概况2.1

4、工程概述 该桥由国道110线乌海黄河大桥工程项目管理办公室负责大桥承建工作；中铁大桥勘测设计院集团有限公司设计；监理单位是中咨集团北京公路工程监理公司；中铁一局集团有限公司施工。该工程名称为国道110线乌海黄河特大桥桥梁与互通工程，工程位于内蒙古自治区乌海市，项目为新建工程。 国道110线海勃湾至麻黄沟公路乌海黄河特大桥工程正桥主桥主墩为1#墩（乌达区侧）、2#墩（海渤湾侧），该墩桩基为2.0m97m，采用梅花桩进行布设，每个墩位工计26根桩基。监理工程师论坛 2#墩钢平台搭设计划于2013年4月1日开始施工，2013年5月1日搭设完毕，1#墩钢管桩围堰计划于2013年4月26日开始施工，20

5、13年5月1日前完成钢管桩围堰施工。钻孔桩计划于7月30日完成钻孔桩施工。2.2 结构设计概况正桥主桥(全长460m):120+220+120预应力混凝土中央索面部分斜拉桥，主梁为悬臂施工，箱梁结构为单箱三室，共计34对称浇筑段。主墩基础为2.0m97m钻孔桩，每个承台按梅花桩布设26根，共52根钻孔桩（见下图2.2-1 钻孔桩平面布置图）。图2.2-1 钻孔桩平面布置图主墩钻孔桩主要工程数量为：钢筋1626.7t；C35水下混凝土15860m3；声测管86.72t。2.3 施工条件2.3.1 气候特征 本工程处于内蒙古自治区乌海市，乌海市地处大陆腹地，受大陆季风气流控制，呈现干旱大陆性温带气

6、候特征。四季分明，春季干旱多风沙；夏季短促炎热，雨水相对集中；秋季气候干燥，风沙较大。冬季干燥、严寒而漫长。桥址处太阳辐射强烈，日照时间长，昼夜温差变化大，降水量少，蒸发量大。 气温 本区域多年平均气温9.7，极端最高气温40.2(1999年7月28日)，极端最低气温-32.6(1971年1月22日)。最冷月(一月)平均气温-8.6，最热月(七月)平均气温25.8。 降水 乌海市年平均降水量为159.3mm。年最大降水量357.6mm，是年平均降水量的2.3陪；年最少降水量仅为54.9mm，是年降水量的34.5%。4-9月份的降水量占年降水量的87.9%，其中7、8月份的降水量占全年的53.8

7、%。 湿度 全年平均相对湿度只有43%，3-4月份平均只有29-33%，8月份最大，也只有53%。 蒸发 全年蒸发量平均为3348.7mm，是年降水量的21陪。 风 乌海市年平均风速为2.9m/s。3-8月份平均风速均超过3.0m/s；5月份最大，平均风速为3.9m/s；12月份到翌年1月平均风速为1.9m/s。全年以刮东南风为主。全年8级以上的大风平均为19.3d；全年扬沙以上的风沙天气平均为42.9d；年最大风速28m/s。 冰霜期 初、终霜日和无霜期:乌海市的终霜日(春霜、早霜)，平均在4月27日-29日结束，最早4月26日，最晚起5月17日；初霜日(秋霜、晚霜)，平均在10月4日-9日

8、开始，最早为9月20日-24日，最晚10月22日-27日；无霜期，平均为157-165d，最长177-183天，最短133-134d。 雪 历年最大积雪厚度27cm(1991年12月28日)，历年积雪最长持续时间11d(1974年1月29日-2月8日)。 冻土 根据公路桥涵地基与基础设计规范（JTG D63-2007）图H.0.1中国季节性冻土标准冻深线图,桥址处标准冻深为1.2m,基底应埋入冻结线以下不小于0.25m。2.3.2 水文地质条件 水文条件 该桥址处地表水主要是黄河水，其次是农业灌溉水(抽自黄河)及间歇性雨季时的洪水，黄河河水年平均流量1018m3/s,最高洪峰流量5820m3/

9、s，年最小水流量60.8m3/s，丰水季节为每年的5-8月份，苦水季节持续时间较长。 据调查，黄河的冰凌期为每年的11月底至次年的3月初，由于冰凌的作用，桥位处黄河水位上涨2m左右；黄河汛期为每年的7月中旬到9月中旬，汛期黄河水位上涨2m左右。 地质条件 本桥含跨越黄河的桥梁段、东岸互通立交桥段2部分，工程地质条件分段如下： 跨黄河段正桥 桥梁段跨越黄河，东岸位于河漫滩，西岸位于河流一级阶地前缘。根据现场钻探及地质之结果，桥址地层简单，均为覆盖层。河流及两岸表部地层为新近堆积松散的层填土、种植土、粉细砂；层土下为中密状砂土、圆砾土，局部薄层硬塑状粉质粘土；主要地层为层坚硬状粉质粘土及密实状砂土

10、、卵石土。 互通立交桥 东岸互通立交段位于黄河东岸的黄河漫滩及一级阶地前缘，既有109国道的两侧，桥址地层简单，均为覆盖层。表部地层为新近堆积松散的层填土和松散粉细砂；层土下为层中密状砂土、圆砾土；主要地层为层密实状砂土、粉土、卵石土。 地形、地貌及植被 乌海市地形地貌分为山地、丘陵、黄河冲积洪积平原、冲积阶地四部分。山地主要由河东的甘德尔山和河西的五虎山构成，两山均呈南北走向，山间有峡谷和降谷。山区剥蚀作用强烈，风蚀和风积地形明显。山势高耸，基岩裸露，水源涵养极差，一般植被很少，只有缓坡和山顶有些植物。山地区面积167.8平方公里，占全市总面积的10%。 本工程跨越的黄河河段水流方向由南向北

11、，河段东岸，从乌海市劳动教育管理所到原110国道乌海黄河公路桥，侧向侵蚀严重，岸坡形成了比较高的陡坎；河段西岸，从乌达铁路旧桥至其下游约900m处，该段当前岸坡较陡，岸坡上为居民区，并且居民区紧挨着陡坡前缘。2.3.3 施工条件 施工便道 经过调查和预估，由于黄河存在冰棱期，设置便桥要进行反复拆装，决定两边分别设置驻地和拌和站，两边交通条件较好，可利用海乌快速干道和110国道互通。 施工用水 黄河水含碱含泥量比较大，不能直接用于混凝土拌合，因此应采取钻井取水保证施工用水，生活用水必须进行净化处理确保人身体健康。 施工用电 全线进行用电考虑，在东岸驻地和拌和站处设置一台630KVA变压器，在NW

12、匝道北侧设置一台500KVA的变压器，在西岸正桥引桥4墩处设置一台500KVA变压器，在西岸驻地和拌合站处设置一台500KVA变压器。同时考虑到大桥施工的连续性，防止意外停电，影响施工，现场配备5台250KW300KW的发电机。 施工通讯 项目部所在地都通有移动、联通和电信网络，可方便的选择使用。3 施工组织总体安排3.1 总体施工方案3.1.1 钻孔桩施工平台施工方案概述 2#主墩钢平台及钢栈桥施工方案概述 钻孔桩搭设钢平台进行施工，根据现场实际地形，海渤湾侧（东岸）搭设180m钢栈桥，便道与钢平台之间通过修筑马道连接。钢栈桥桥面宽6m，顶面标高与钢平台相同，方便人员、施工用电及材料输送。钢

13、平台平面尺寸为54.439m（横桥向纵桥向）。钢平台标高根据蓄水期最高水位考虑，钢平台顶面标高定位1076.5m，确保施工不受水位影响。 钢栈桥在水库蓄水前，从钢平台向岸边搭设2跨栈桥，在蓄水后从2#墩7#墩搭设施工栈桥。由于乌达区侧正桥主桥1#墩距岸边较近，该处地势高，不受蓄水影响，在蓄水前不搭设钢栈桥，在蓄水后，根据实际水位情况，可搭设12孔钢栈桥。 钢平台基础采用63012mm钢管作为基础，工560b型钢作横桥向承重分配梁，贝雷梁作为承重梁，在其上面铺设桥面板。钢管桩之间采用型钢进行连接，确保钢平台整体稳定性，桥面板采用工200b与=10mm花纹钢板组合为桥面板。 在承台横桥向布设一台3

14、7m跨-40t龙门吊，便于桩基施工时钢筋笼下放及其它设备吊装工作。龙门基础利用钢平台基础，在钢平台贝雷梁上铺设双拼560型钢作为龙门轨道承重梁，在其上铺设钢轨。 1#主墩钢管桩围堰施工方案概述 1#墩钻孔平台采用筑岛围堰进行施工，在围堰迎水面侧间隔1m插打63012mm钢管桩，在其内侧安放竹篱笆与土工布进行防水，在其内侧进行围堰施工，围堰标高为1074m。钢管桩围堰尺寸为35m61m，在水面以下围堰采用满填，不设坡度；出水面后在四周方1:0.5进行放坡施工。 在承台顺桥向布设一台40m跨-40t龙门吊，便于桩基施工时钢筋笼下放及其它设备吊装工作。龙门基础采用63012mm钢管桩间隔5m布设，在

15、其上铺设双拼560型工字钢作为龙门轨道承重梁，在其上铺设钢轨。3.1.2 钻孔桩施工方案概述 钻孔桩一边采用360型旋挖钻施工，一次钻至设计标高，一边采用280型旋挖钻与反循环钻机进行施工，280型旋挖钻钻至70m，再采用反循环钻机钻至设计标高。钻孔桩采用跳跃式进行钻孔桩施工。 在每个钢平台上布设的40t龙门吊配合1台50t履带吊施工，便于钢护筒及钢筋笼安放，减少其他机械设备。 钢筋笼在钢筋场采用长线法整体进行加工，钢筋笼连接采用直螺纹套筒连接。考虑钢筋笼较长，为了减少连接套筒，减少钢筋笼节数，提高下放效率，钢筋笼主筋采用12m长钢筋加工。钢筋场加工好后，进行编号，堆码整齐，待相应钻孔桩成孔后

16、，采用9m长平板车运至墩位处。 钢筋笼下放采用采用履带吊配合龙门吊进行下放，用于钢筋笼为双筋，钢筋圆钢进行制作。 钢护筒埋设长度根据两岸两岸平台高度与设计钻孔桩顶面标高进行确定，考虑到钢护筒比钻孔桩顶底0.5m，确保钻孔桩灌注完毕后，立即进行钻孔桩桩头处理。2#墩护筒长度为13.5m，1#墩护筒长度为10.5m。 混凝土采用自拌混凝土施工，东岸（海渤湾侧）设置2台120混凝土搅拌机，西岸（乌达区侧）设置2台90混凝土搅拌机，每边各配3台8m3混凝土罐车进行运输。首封时采用3m3料斗配备两台8m3混凝土罐车运输进行施工。 待桩基混凝土灌注完毕后，立即安排工人进行桩基抽水，清理桩头至设计标高位置，

17、在清理到位后，采用振动棒对桩基顶面进行振捣，可为承台施工节约时间。3.2 施工作业面及任务划分 根据大桥地形、地貌，以黄河为界在东西两岸各有设一个项目部，主墩东西两岸各一个，东西两岸主墩同时施工。东岸（海渤湾侧）项目部建设在大桥下游侧NW匝道约120m处，施工便道依据现有便道进入正桥主桥主墩处，便道采用砂土进行填筑，宽度为10m；西岸（乌达区侧）项目部建设在大桥下游侧约500m养水站旁，便道依黄河边途径养水站至正桥主桥主墩处，在养水站处搭建建议钢栈桥。东岸为主项目部。3.3 施工进度安排 钢平台及钢栈桥搭设：2013年4月1日2013年5月1日完成； 龙门安装：2013年5月1日2013年5月

18、8日； 钢护筒插打：2013年5月8日2013年5月15日； 钻孔桩施工：2013年6月1日2013年8月15日。3.4 投入的机械设备见表3.4-1施工机械设备及检测仪器表 机械设备及检测仪器表 表3.4-1序号设备名称型号规格数量计划进场时间备注1搅拌站HSZ9090方/小时22013年3月1日前西岸2搅拌站HSZ120120方/小时22013年1月31日前东岸3钢筋笼滚焊机2m-14m22013年3月1日前天津建科4砼运输车12m362013年3月1日前5汽车泵 45m22013年4月1日前6履带打桩机PC30040t22013年1月31日前7履带吊50t22013年3月1日前8发电机2

19、50300KW42013年1月31日前9门式起重机10T/24m22013年3月1日前10震动锤160或90T12013年3月1日前包括液压钳11门式起重机40T/37m22013年3月1日前12变压器500KVA513回旋钻机25-30型122013年3月1日前14钢筋弯曲机GW4082013年3月1日前15钢筋切断机GQ4062013年3月1日前16钢筋滚丝机4082013年3月1日前17平板车双桥12m22013年3月30日前18钢筋标距仪219泥浆指标测定仪220混凝土坍落度测定仪23.5 施工人员安排 见表3.5-1施工人员数量表 施工人员数量表 表3.5-1序号队伍人员数量备注1管

20、理人员技术员42试验人员23副经理24领工员25物资26机械27电工28后勤29钢平台施工队伍班长210机械手司机211焊工812装吊工813杂工414钻机施工队伍班长415钻机司机2416封孔2417钢筋笼作业队伍班长418焊工1219钢筋工4020杂工64 主要施工技术方案4.1 钻孔桩施工工艺流程图见图4.1-1钻孔桩施工工艺流程图 图4.1-1 钻孔桩施工工艺 本平台为水上工作创造条件，以保证安全，顺利完工为前提。保证平台有足够的承载力，稳定性，刚度，工作空间为依据，搭设水上平台。4.2 钢平台搭设 钢平台基础采用63012mm钢管搭设，钢管桩上按照承重主梁工56a型钢和贝雷梁，桥面板

21、采用工200a型钢=10mm花纹钢板组合。钢管桩插打采用机械手配合震动锤进行施工。设计图纸要求钢平台桥面标高为1076.5m， 为了确保施工工期，先进行钢平台搭设。钢栈桥在水库蓄水前，从钢平台向岸边搭设2跨栈桥，在蓄水后从2#墩7#墩搭设施工栈桥。由于乌达区侧正桥主桥1#墩距岸边较近，该处地势高，不受蓄水影响，在蓄水前不搭设钢栈桥，在蓄水后，根据实际水位情况，可搭设12孔钢栈桥。 钻孔平台和施工便桥逐跨施打钢管桩、铺设工字钢等，各构件之间焊接牢固，在钢管桩之间焊接剪刀撑，保证稳定性。见图4.2-1钢平台布置图 钢平台施工完毕后，经过项目检查验收合格后，上报公司相关部门，经过安全鉴定合格后，方可

22、投入使用。4.2.1 钢管桩插打 钢管桩是依靠振动锤瞬间接触，克服钢管桩的摩擦力和其它阻力，而打到设计标高。也就是机械能转化为势能，势能转化为动能，动能作用于桩，从而达到插打钢管桩的目的。 钢管桩设计长度为：钢管桩承受荷载和自重需要打入地下的深度和地面到设计标高所需长度之和。 在加工厂将钢管桩进行连接，连接长度为18m，连接确保钢管桩垂直度，采用平板车将钢管桩运至工地。采用全站仪对桩位进行放样定位，采用机械手进行钢管桩进行插打，插打时必须确保钢管桩垂直度。钢管桩插打从岸边向河道进行插打，必须做到“随打随联”，对插打到位的钢管桩及时用平联进行连接，缩短单桩抗流时间。见图4.2.1-1钢管桩插打示

23、意图、表4.2.1-1 钢管桩锤击沉桩常遇问题及防治、处理方法。图4.2.1-1钢管桩插打示意图表4.2.1-1 钢管桩锤击沉桩常遇问题及防治、处理方法常遇问题产 生 原 因防治措施及处理方法桩达不到设计标高或沉桩困难桩锤大小与桩的形状、断面和地层不匹配；更换合适的桩锤桩帽和锤垫选择不当，打击能量损失太大；更换合适的桩帽和锤垫桩达不到设计标高或沉桩困难 桩锤大小与桩的形状、断面和地层不匹配；桩帽和锤垫选择不当，打击能量损失太大；遇地下障碍物或桩侧摩阻力很大或土的密度很高或桩距过小；清除障碍物；更换合适的桩锤；增大桩径选用的闭口桩沉桩阻力过大；或遇到坚硬土夹层；或桩端持力层深度与勘察报告不符。改

24、变桩断面，或桩端形式，或改换开口桩；采用植桩法，或中掘工法；变更设计桩长桩身破损起吊时破损修复或更换打桩时遇地下障碍物使桩破损原则上更换，但如在打桩终了桩身破损而破损度低，从设计上判断还能用，可在管内灌注混凝土桩顶破损桩帽和桩锤不合适，或遇到地下障碍物如仅仅是桩顶破损，且破损部分长度在1m左右，可挖出桩顶，加入补强钢筋并灌注混凝土；破损部分较大时更换新桩。桩身座屈（失稳）壁厚过小；或桩顶未补强或补强不够增大壁厚，增加补强环和加劲板遇到硬夹层过大；或偏打采用植桩法，或中掘工法；桩帽与桩径匹配；尽量不采用送桩桩端破损遇地下障碍物过打补桩打桩偏心或垂骗过大钢管桩架立不正及时调正桩帽与桩身不在同一直线

25、上调正桩帽送桩筒与桩顶接触不良使两者接触面平整遇横向障碍物障碍物不深时，可挖除回填后再打常遇问题产 生 原 因防治措施及处理方法承载力不够实际的桩端持力层比原勘查评定的深继续施打，打进桩端持力层大直径开口桩的闭塞效果不明显在桩端增加十字肋等以增加闭塞效果未 焊 透焊根间隔狭窄确保焊根间隔1-4mm，焊接速度合适，不使焊渣先行使用500A电源时，考虑其使用率，使最大电流为450A，则恰当将焊枪保持在20-30角度，以使内垫环能充分熔化焊接速度太快或太慢焊接电流低焊枪角度或目标位置不合适夹 渣焊渣未完全清除就焊应将前层的焊渣完全清除焊条运行速度太慢稍增大电流，保持焊渣不先行的速度采用焊枪前进法焊接

26、时采用焊枪后退法（0-45）焊接搭 叠焊接电流过低增大焊接电流和焊接运行速度焊条运行速度太慢加快焊接速度裂 纹接头处混入水分、杂物焊接前清扫坡口，将水分、泥土、油脂、垃圾、铁锈等彻底除掉热影响区硬化脆化，或焊线吸湿焊接前进行预热，平时好好保管，用时将焊线再干燥焊条、焊丝受潮状态下使用干燥后使用图4.2-1 钢平台总体布置图4.2.2 平联、剪刀撑施工 钢管桩插打就位后（2根及其以上），开始平联及剪刀撑的焊接。上、下平联采用3258或型钢进行连接；斜撑采用型钢进行连接。在水面以上20cm左右焊接下平联，然后焊接上平联及斜撑。见图4.2.2-1钢平台加固图4.2.3 桩顶分配梁施工 桩顶分配梁为双

27、向设置，首先在桩顶放出横向横梁轴线，并在桩顶开槽，架设256a横向分配梁，在横向分配梁上设置256a纵向分配梁。分配梁与桩顶以及纵横向分配梁之间均采用焊接连接并设置加劲肋。分配梁必须居中设置，防止管桩偏载，对接触面间隙采用钢板垫实并固定牢靠。4.2.4 贝雷梁拼装、架设 在陆地上按图纸要求将单片贝雷梁拼装成型，并按要求设置支撑架，所有接头处销子不得减少。严禁购置、使用有明显变形或锈蚀的贝雷梁及支撑架。 通过平板车将贝雷梁运至施工部位。在纵向分配梁顶用红油漆分出贝雷梁架设位置。利用机械手或者50t履带吊吊运成型贝雷桁架至设计位置，并用临时限位装置固定牢靠，按照上述方法依次安装成型的贝雷梁桁架并固

28、定。见图4.2.4-1贝雷梁架设示意图。图4.2.4-1贝雷梁架设示意图4.2.2-1钢平台加固图4.2.5 桥面板铺装及防护栏杆安装 平台分配梁铺设完成后，进行桥面板的铺设；桥面板采用采用工200a型钢与200a型钢组合成6m标准桥面板，在钢护筒位置在加工厂将其预留足够空间，桥面板采用履带吊或打拔机进行安装，桥面板必须严格安装图纸编号进行铺设。护栏、扶手采用48电焊钢管，底部与桥面分配梁焊接固定。护栏高120cm；立柱间距150cm；沿高度方向设置两道水平防护栏杆，上层用作扶手；护栏安装完成后，挂设安全网、救生圈以及警示标志。4.3 钢管桩围堰施工由于本合同段1#墩施工工期紧，在钢管桩插打时

29、采用机械手配合震动锤进行插打。4.3.1 钢管桩插打钢管桩围堰采用63012mm钢管桩进行插打，钢管桩围堰入土深度不小于7m。内侧安装竹篱笆与土工布。钢管桩插打从岸边向河中心进行插打，在插打一段后，在钢管桩内侧安装竹篱笆与土工布，然后在插打钢管桩内侧进行填筑，待围堰出水面后，继续进行钢管桩插打与竹篱笆与土工布安装及围堰筑岛，依次进行钢管桩围堰施工。在钢管桩插打完毕后，在钢管桩外侧采用双拼200b型钢将钢管桩连接为整体，在采用机械手，在钢管桩外侧间隔5m斜向插打钢管桩作为钢管桩围堰支撑，斜撑钢管桩单根长度为18m，入土深度不小于7m，确保钢管桩围堰整体稳定性。4.3.2 竹篱笆与土工布安装根据竹篱笆尺寸，在现场将竹篱笆与土工布采用扎丝绑扎到一起