兰州市元通黄河大桥主墩承台围堰技术方案上报局施工方案Word文档下载推荐.docx

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承台尺寸

（长*宽*高）

单座承台

积（m3）

承台顶面标高（m）

承台底面标高（m）

筑岛面高程（m）

承台开挖

深度（m）

备注

Pm09

25.5*13.8*4m

1407

1507.5

1503.5

1514

10.5（不含1m封底）

水中

Pm10

1.2施工平面布置

水中桩基施工采用河卵石砂砾土进行筑岛填筑作为施工平台。

为确保施工作业面需要，在承台尺寸基础上每边增加6m，平台顶面尺寸为：

38m长×

26m宽。

筑岛平台填筑面标高高于施工期可能出现的最高水位+0.5m，顶面标高为1514m。

Pm09墩、Pm010墩分别于桥梁主线下游、上游填筑便道至平台，进行桩基础、围堰、承台基坑开挖及承台施工作业。

2方案比选

方案选择原则：

实现主墩承台施工干作业，确保桥梁施工质量安全。

同时必须在汛期来临之前拆除前期施工土围堰，满足行洪要求。

坚持科学性、先进性、经济性、合理性与实用性相结合的原则，通过调查和走访类似地质情况下的承台围堰的施工方法，提出适合本桥围堰的施工方案并结合自身特点进行细化优化。

提出四种方案进行比选。

2.1比选方案1混凝土沉井围堰（原设计拟采用方案）

依据地勘报告知卵石层粒径较大，最大达到8～40cm，会造成沉井下沉困难及平面位置难以保障，且卵石层分选较好，渗水量大。

若采用排水下沉，则可能需要较大功率的抽排水设备。

若采用不排水下沉，则需要专门的水下施工机械，且不排水下沉速度较慢。

同时，沉井施工需要等桩基施工完毕之后才能开展，沉井高度14m，需要经过3次接高下沉。

混凝土施工对模板要求高，每节混凝土施工和养生时间长，下沉过程长。

工序复杂，工期较长，故不选择。

2.2比选方案2钢板桩围堰

围堰施工区持力层为中风化岩层，钢板桩振动下沉难度大，且因卵石堆积厚度及粒径过大，预判钢板桩破损率高。

由于常水位至开挖断面水位深度11m，钢板桩自身刚度差，内支撑系统庞大，且兰州本地钢板桩稀缺，需远程调运，经济上不合算。

此方案成本偏高且不能保证成功，故不选择。

2.3比选方案3小导管注浆止水帷幕+逆作式土围堰

采用长臂挖机开挖成槽，至不透水层，然后回填粘性土并夯实，利用粘性土层作为止水结构之一。

同时，沿基坑周围使用小型夯管机械，利用卵石间的缝隙将带注浆孔的钢管夯入岩面，进行周边帷幕注浆，形成止水帷幕，增强粘土层止水效果。

基坑内开挖采用放坡方式进行。

此方案可行，且较经济，但因开挖深度较大，放坡大。

由于河道管理委员会要求必须在汛期之前筑岛拆除，且承台围堰必须留足有效的过水断面。

此方法施工工期紧张，工期、过水断面不能满足河道要求，故不选择。

2.4比选方案4地下连续墙

此法细分壁板式地下连续墙和桩排式地下连续墙2种，进行比选。

2.4.1壁板式地下连续墙

本工程量体较小，场地有限，壁板式地下连续墙施工需要专门大型机械，且专业机械离工地较远，成本上不经济。

同时连续墙导墙施工需要在主桩施工完毕后进行，工期较长。

2.4.2桩排式地下连续墙

桩排式地下连续墙是把灌注桩并排连续起来建造地下连续墙的施工方法。

使用常规桩机即可施工，工艺简单，可操作性强，施工需要场地小，施工围堰能满足河道管理要求。

同时，通过合理调配，围堰桩可与主桥桩基交叉施工，实现主桩基围护桩平行作业。

主桩施工完毕时，承台围堰及基本成型，即可进行土方开挖。

此方法相对于以上均需要主桩完毕后施工承台围堰的比选方案，极大缩短工期，不仅满足工期要求，更体现时间价值。

但此方法同时有自己的弊端——较难使墙体具有连续性，同时，随着孔深的增加和施工垂直精度误差，截水防渗同样成为不可忽视的问题。

根据施工目的和地质条件，通过严格的施工管理，保证桩基的垂直度,减少桩体扩颈造成的桩体搭接影响，达到防水要求。

必要时，通过技术措施进行防水处理，采取一些辅助办法加固，如小导管帷幕注浆等，可以使这种结构形式达到挡土和截水防渗的目的。

表02施工方案比选表

项目

内容

沉井

钢板桩

小导管注浆帷幕

地下连续墙

壁板式

桩排式

工期

长

较长

短

安全性

一般

最好

好

经济性

差

较好

工艺可靠性

通过以上工期、安全性、经济型、工艺可靠性的对比分析，决定采用桩排式地下连续墙作为施工围堰的方案进行施工。

3围堰设计

方案选定后，根据现场施工特点进行围堰设计，主要包括以下内容：

桩体材料选择；

桩体平面布置及入土深度确定；

内支护结构设置及安全监控体系设置等内容。

3.1桩体材料选择

灌注桩采用常规水下混凝土进行浇筑，混凝土强度等级C30。

纵向受力钢筋为HRB335，箍筋采用HPB235。

3.2桩体平面布置及入土深度确定

桩体平面布置包括选择适当合理的桩径、桩距、桩的平面排列形式及桩的配筋形式。

桩体直径选择，需要满足强度要求，并确定配筋形式。

桩径选择在工程量、桩基接缝数量和围堰桩平面及纵断面布置综合选择，尽量做到均衡。

3.2.1桩体选型

采用桩体刚度折算法，计算桩体直径。

单根桩等价为等厚的壁板式地下连续墙进行计算。

然后按照壁板式地下连续墙计算每延米的弯矩、剪力及位移。

按照等效刚度后h=0.8m进行折算，偏安全采用一字相切排列形式简算，桩体应大于0.95m。

常规冲击钻头大于设计要求的有1.0m，1.2m，1.5m等。

通过平面布置，常用冲击钻成桩规格为如下表。

（每承台围堰）

表03承台围堰用料比选表

桩径

桩数量（根）

混凝土数量（方）

钢筋数量

（吨）

接缝数量（道）

1.0m

88

900

44.176

1.2m

72

1058

48.716

1.5m

60

1260

52.336

通过以上计算，1.0m直径桩基，材料节省，但数量较多，影响进度，且安全系数小，接缝数量最多，漏水隐患多。

1.5m直径桩基，虽进尺米数少，接缝数量少，但材料用量最多，最不经济。

综合安全和工程量考虑，选用1.2m直径桩。

3.2.2桩距及桩的平面排列形式

考虑到“一字型”相接排列施工基本不具备调节性，极易产生漏水现象；

“一字型”搭接排列需设置缓凝桩或砂浆桩等，且施工严格，因此采用交错相切排列式。

即采用前后排的形式进行相切。

内排桩内侧距离承台边为20cm，以防止偏桩对承台造成的影响。

内排桩中心间距控制在2.3m，内外排中心间距为0.34m。

排桩与承台位置如下图。

3.2.3入土深度计算

桩的入土深度考虑抗隆起、抗滑移、抗倾覆及整体稳定性。

为减小入土深度，尽量减少下道支撑至开挖面的距离，增强该支撑的刚度。

同时利用时空效应，及时浇筑坑底垫层做底撑。

根据地勘资料，承台底部已经入中风化砂岩，基坑底部无隆起可能。

仅需要计算在基底混凝土浇筑之前保证桩侧混凝土不被压溃破坏即可。

根据受力分析及地勘报告资料计算，入土深度采用1.5m即可以强度要求。

为施工安全，桩底标高确定为低于设计垫层2.5m。

3.2.4桩的配筋形式

为减少材料使用量，外排桩不配设钢筋，为素混凝土桩。

内排桩配设钢筋，为钢筋混凝土桩。

采用全对称配筋形式。

纵向主筋采用16根20mm钢筋（HRB335）,主筋进入冠梁。

配置箍筋、加强箍筋、导向钢筋等。

3.3支护结构设置

采用型钢内支撑。

内支撑设置考虑结构安全性能，同时方便基坑开挖和承台、墩身施工。

本桥考虑承台4m厚一次浇筑，本围堰纵向仅设置一道环形支撑（型钢内支撑，设置于承台面以上100cm处。

）内支撑相对较少。

桩顶压顶梁视同为一道环形支撑。

3.4安全监测设置

3.4.1水平位移和垂直位移监测

在围护墙顶施工时预埋观测点位，并涂红油漆做标记，以利于观测点的保护和提高观测精度。

监测点沿基坑周边布置，基坑每边中部、拐角处变形较大点设置观测点；

同时，水平位移观测点作为垂直位移观测点。

通过对开挖过程对位移进行检测，保证围护桩在施工过程中安全。

本工程桩体刚度大，不设置围护桩测斜设备；

仅依靠桩顶位移推测桩体变形。

水平及竖向位移、轴力监测点位置见下图。

3.4.2型钢内支撑内力监控

采用表面应力计对型钢内支撑杆件进行应变量测。

4施工进度及资源配置

4.1施工进度安排

主墩承台围堰施工，包括桩排式围堰施工、承台基坑土石方开挖、围堰支撑安装拆除、封底混凝土等工序。

结合现场实际情况,9号主墩较10号主墩提前提供场地及工序流水作业需要，对承台围堰施工工期做如下计划安排：

表04承台围堰施工进度计划表

日期

2011年

2月

3月

4月

5月

6月

9号墩

地下连续墙打设（45d）

同主桩施工平行作业

土方开挖、围堰支撑、堵漏（15d）

开挖支撑堵漏平行进行

封底混凝土（3d）

干封底

主墩承台施工（27d）

10号墩

安全监控（90d）

监控至承台墩身施工完毕

围堰拆除（20d）

枯水季择日拆除

4.2设备投入

4.2.1机械投入计划

机械设备进场前,要认真做好检修和调试工作,对机械性能较差的设备严禁运入施工现场,保证到场的机械设备性能良好,适合本工程的需要。

本工程主桥围堰施工拟采用冲击钻机10台，分别布置Pm09和Pm10主墩，和主桩施工同步进行承台排桩围堰施工；

承台基坑土石方开挖，采用PC220挖机、铲车联合作业施工，土方利用社会组织运输车外运；

基坑底采用人工配合小型挖掘机，进行清理作业。

混凝土机械一套，由商品混凝土单位提供。

钢结构加工设备，包含氧气、乙炔、电焊设备等。

吊装设备包含一台25T汽车吊、80型塔吊配合作业。

表05承台围堰拟投入主要施工设备一览表

设备

数量

来源

1.2m冲击钻

10台

分包提供

电焊机

5台

自有

导管

100m

氧气乙炔

3套

混凝土设备

1套

商混分包提供

25t汽车吊

1辆

80型塔吊

1台

租赁

CAT320挖机

运输车

6辆

柳工50铲车

小型挖机

4.2.2施工用电配置

Pm09墩、Pm010墩分别设置630KVA变压器、430KVA变压器各一台，同时为不影响正常施工用电，预防临时停电，工地南北各配备一台160KW发电机组备用，以备停电时使用。

4.3人员投入

施工人员根据施工进度进行统一调配，合理安排，实行专业分工并实现流水作业。

表06承台围堰拟投入施工人员一览表

工种

人数

钻机操作工

40

电焊工

6

吊车司机

2

气割工

4

铲车司机

混凝土工

8

挖机司机

塔吊司机

安全员

电工

普工

10

合计

5施工工艺方法

桩排式地下连续墙围堰施工使用钢管对围堰进行支撑加固，型钢围囹支护，确保基坑安全。

基坑开挖完成后，基底清理到设计标高，封底砼浇注，进行承台施工。

见下图施工工艺流程图。

5.1围堰施工

采用内外排交错相接排列方式，内排桩基内侧距承台边20cm，外排桩和内排紧挨相接。

桩顶标高为筑岛高度，桩底标高为1501.5m，低于承台底面2m，桩长12.5m。

每承台设置围护桩72根，直径1.2m。

考虑开挖深度较深，经过计算后，采用一道支撑，支撑面高于承台上顶面1.5m，为1509m。

支撑详细布置方式经设计计算确定。

详细数据将经过专门机构复核计算，确保结构安全。

地下连续墙围堰计算书附后。

5.2围堰施工工艺流程

依据地质报告，工程地质为回填土层、卵石层、强风化含砾砂岩层、中风化含砾砂岩层，选用冲击钻成孔工艺。

主要工艺控制要点为：

施工工艺流程图

5.2.1在平台和岸边之间设置泥浆池循环、沉淀和储备池。

5.2.2场地平整后，钻机要求平稳，对中成孔位置准确，误差应控制在5cm以内。

5.2.3护筒采用1.4-1.5m直径钢护筒，长3m，厚10mm。

采用挖埋法施工就位。

护筒顶标高高出施工作业面0.3m。

内排桩钻孔时采用整体式护筒，外排钻孔时采用组合式护筒。

5.2.4钻进过程中应经常观察复测，发现位移应及时调整。

5.2.5终孔、清孔、桩间处理：

终孔、清孔自检合格后，以增强桩排间横向联系，避免漏水,需要进行以下步骤处理:

a.孔深达到设计要求之后，移动钻机向已施工完毕的内排桩基靠近5cm左右，上下全程升降桩锤，摩擦掉内排桩侧身的泥皮，露出桩身混凝土。

b.再使用高压水枪，对交接界面进行冲刷处理，保证外排桩灌注时混凝土与内排桩结合良好，起到止水作用。

5.3围堰内上层土层开挖

围护桩施工完毕后，可以在先期施工完毕侧承台的开挖。

考虑采用挖机和人工结合的方式进行。

注意产生土方严禁堆放在围堰周围，应立即用自卸车运往弃土场废弃处理。

5.4内支撑施工

由于本工程基坑开挖较深，所以考虑增加内支撑。

内支撑采用型钢结构。

内围囹采用双拼40工字钢，斜撑、内支撑采用630*10mm钢管。

5.5围堰内下层石方开挖

下层围堰内主要是卵石层、强风化、中风化岩石，挖机开挖后，采用人工风镐开挖清理的方式进行。

下层开挖时，注意对已经开挖出来的排桩进行处理，同时，增加集水井和排水沟，及时把渗透入基坑的水用水泵排出。

5.6封底混凝土施工

开挖达到设计高度后，报验监理工程师进行基底检验合格后，优先采取干封底作业。

封底作业的时候，在后排桩和前排空间内，留设集水井和排水沟；

同时，采用厚壁波纹管钻孔的方式，以免混凝土施工砂浆涌入堵塞。

5.7围堰基坑防水排水

桩间堵漏原则是边开挖边堵漏。

对于渗水量比较小的漏缝，采用破旧棉絮强制封堵，使仅形成渗漏点。

若由于施工原因造成渗漏比较大，采用注浆法对周围土体进行固结后再开挖。

在渗流点较大的下方开挖集水井。

基坑开挖过程中，在坑底基础范围之外设置集水坑并沿坑底周围开挖排水沟，使水流入集水坑内，通过抽水设备排出坑外。

在基坑的角落和四周根据情况设置集水坑。

排水设备的能力宜大于总渗水量的2倍。

根据需要设置碎石盲沟排水。

盲沟采用直径40-100mm左右碎石，同时上表层铺土工布或者彩条布隔离，防止承台施工水泥浆进入影响效果。

确保基坑内实现干作业封底和承台施工，以保证施工质量。

6围堰止水、堵漏措施

围护结构渗漏是基坑施工中常见的多发事故。

在富水的砂土或粉土地层中进行基坑开挖时，如果围护结构或止水帷幕存在缺陷时，渗漏就会发生。

如果渗漏水较小，一般及时封堵不会造成太大的环境问题；

而如果渗漏造成大量水土流失则会影响基坑干作业条件，同时造成围护结构背后土体过大沉降，严重的会导致围护结构背后土体失去抗力造成基坑倾覆。

由于施工工艺原因，此种结构形式接头位置容易出现渗漏，同时由于施工工序多，每个环节的控制都关系成墙质量，在工程中出现接缝渗水或者墙体破坏等问题。

为确保施工质量和施工安全，需要提前制定预案，并在针对现场具体情况采用对应措施。

6.1少量渗漏水时处理方法

在内排桩身内植筋，清理表面浮浆，连接钢筋安装模板，直接浇筑微膨胀混凝土即可以封闭。

若渗流量较少但位置相对比较集中，检测结果也未反应有险兆是，可以采用在前后排桩位置悬挂隔条形水彩条布隔水，在基坑底部留集水井，通过自吸式水泵抽排至基坑外。

6.2围护结构缺陷造成的渗漏较大时处理方法

在缺陷处插入安装有阀门的引流管引流，然后采用双快水泥等封堵缺陷处，等封堵水泥形成一定强度后再关闭引流管，形成封闭。

见下图。

6.3渗漏较为严重直接封堵困难时处理方法

方法一：

首先在坑内回填粘性土封堵水流，然后在坑外打孔灌注聚氨酯或双液浆等封堵渗漏处，封堵后再继续向下开挖基坑，具体见下图。

方法二：

若墙体严重损坏，可以采取外侧增加钻孔灌注桩进行补强。

堵漏方式可以综合选择，但应通过提高施工精度，减少施工误差进行减除。

7保证措施

略

8附件

附件：

计算书