西溪主桥桩基施工方案.docx
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西溪主桥桩基施工方案
漳州厦漳同城大道第三标段
西溪主桥桩基施工方案
中交二航局厦漳同城大道第三标段项目经理部
二○一四年四月
厦漳同城大道第三标段项目
西溪主桥桩基施工方案
编制:
校核:
审核:
中交二航局厦漳同城大道第三标段项目经理部
二○一四年四月
1、编制依据、范围和原则
1.1编制依据
(1)国家和交通部现行验收标准、设计规范、施工规范。
具体引用相关标准及规范如下:
《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)
《公路桥涵设计通用规范》(JTGD60-2004)
《公路桥涵地基与基础设计规范》(JTGD63-2007)
《钢结构设计规范》(GB50017-2003)
《装配式公路钢桥使用手册》(交通部交通战备办公室1998.6)
《国家一、二等水准测量规范》GB/T12897-2006
《钢结构施工质量验收规范》GB50205-2001
《港口工程荷载规范》(JTJ144-1-2010)
《港口工程桩基规范》(JTJ167-4-2012)
《建筑基坑支护技术规程》(JGJ-120-2012)
《城市桥梁工程施工与质量验收规范》CJJ2-2008
《公路桥涵施工技术规范》(JTG/TF50-2011)
《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
《公路工程施工安全技术规程》(JTJ076-95)
(2)有关安全、环境保护、水土保持等方面的法律、法规、条例、规定。
(3)《国道319线漳州段改线一期工程(厦漳同城大道)(K15+980~K19+100)》施工图设计2013.12,漳州厦漳同城大道第三标段招投标文件及合同,我部对现场调查所取得的当地水文、气象等自然条件及厦漳同城大道III标沙洲岛特大桥的地质勘察资料。
(4)二航局工程技术管理办法、质量手册﹑作业指导书及有关规定。
1.2编制范围
本施工方案编制范围为漳州厦漳同城大道第三标段西溪主桥桩基施工。
1.3编制原则
(1)、遵守招标文件中的工期、质量、安全、环境保护、文明施工等规定及建设工程施工合同、施工合同协议相关条款内容。
(2)、坚持按项目法管理的原则。
人员、机械、物资、资金投入合理,工序转换顺畅,实现最佳综合效益。
(3)、遵循“重视环境、保护环境”的原则,在施工期间保证不发生水土流失,保证不破坏环境。
贯彻执行国家和当地政府的方针政策,遵守法律法规,尊重和保护工程施工所在地的民俗风情。
(4)、本着先进性与适用性相结合的原则,采用成熟可靠的技术,施工方案的可行性及操作性强。
(5)、坚持“高标准、高质量、科研先行”的原则,积极推广“四新”技术,提高施工效率和工程质量水平。
2、工程概况
2.1工程概述
漳州厦漳同城大道第三标段位于九龙江下游,距离北溪水闸约2km,起止里程桩号K15+980~K19+100,全长3.12km,包含北溪引桥、北溪主桥、沙洲互通立交、西溪主桥、西溪引桥及桥头引道,项目组成及走向图见图2-1。
图2-1项目组成及走向图
西溪主桥跨九龙江西溪,为斜独塔扭背索斜拉桥,跨径布置为88m+200m,是厦漳同城大道第三标段的控制性工程。
主桥主1#墩桩基12根,桩径1.5米,桩长35米,入中风化花岗闪长岩4.0米,从桩顶往下16m范围设置永久性钢护筒,壁厚20mm材质Q235C;主3#墩桩基10根,桩径2.8米,桩长33-48米,最大桩长入中风化花岗闪长岩22.7米;2#主塔为斜独塔,桩基28根,桩径2.8米,桩长35米,入中风化花岗闪长岩16.2米,从桩顶往下15m范围设置永久性钢护筒,壁厚28mm材质Q235C。
图2-2西溪主桥桥型布置图
2.2自然条件
2.2.1地形地貌条件
项目总体属于河流堆积地貌,桥梁上跨九龙江西溪干流,受潮汐影响很大,每天潮起潮落差约3-4m。
2.2.2气象条件
项目所在区域属亚热带季风性湿润气候,年降水量1560毫米,降雨集中在4~9月份,下半年(受台风影响除外)则逐月减少。
其中5~7月为洪水期。
7~9月为台风期。
多年平均气温21℃,历年极端最高气温38.3℃,历年极端最低气温-0.2℃。
受北溪水闸库区小气候影响,项目所在地经常性有雾。
该区域多年平均风速2.8m/s,百年一遇最大风速为十二级台风(1999年10月9日9914号台风),风速39.7m/s。
2.2.3水文条件
流向:
桥位与河道水流方向呈正交。
流速:
西溪10年一遇洪水水流平均流速2.13m/s。
水文条件见表2-1,潮位情况见表2-2.
表2-1九龙江水文成果表
表2-2九龙江石马水文站潮位表
1
最高潮位
4.77m
2
最低潮位
-2.373m
3
平均潮差
4.5m
4
最大潮差
6.7m
根据水质分析报告,桥址区地下水、地表水对混凝土仅具微腐蚀性,按I级防护。
西溪河水受潮汐影响很大,水的流动性较大。
2.2.4地质条件
桥址区地基地层自地表往下依次是:
第四系全新统人工①-1填土(Q4me),冲海积(Q4al-m)成因的②-1-1粉质粘土、②-2-1淤泥、②-3-1粉砂、②-4-1细砂、②-2-2淤泥、②-1-2粉质粘土、②-4-2细砂、②-5-2中砂、②-4-3细砂、②-5-3中砂、②-6-1粗砂,第四系更新统冲海积(Q3al-m)
-3圆砾,下伏燕山晚期侵入花岗闪长岩(γδ53)及其风化层、二长花岗岩(γ53)及其风化层,其中K18+420~K18+560为土状强风化凝灰岩。
西溪各墩位地质情况如下表所示:
表2-3西溪主桥各墩位地质情况
地层厚度
粉质粘土
淤泥
细沙
中砂
粗砂
砂砾
圆砾
土状强风化花岗闪长岩
块状强风化花岗闪长岩
中风化花岗闪长岩
主1#
7.08
5.8
6.8
7.2
3.4
1.6
4.028
主2#
4.83
6.4
3.8
4.3
16.171
主3#
1.94
1.7
19.8
1.2
22.666
2.2.5交通条件
陆上:
受征地影响,便道无法进入施工现场,施工材料只能运输至桥位附近码头,通过驳船运至桥位。
水上:
厦门海域沿九龙江西溪上行至施工现场。
西溪为内河V级航道,受上游水闸和下游桥梁通航净高限制,大型船舶设备无法进入。
2.3主要工程数量
西溪主桥有主1#、主2#、主3#三个墩,总计桩基40根,具体桩基数据见表2-4、2-5示:
表2-4西溪主桥桩基数据表
墩号
数量
桩径m
桩长m
C35砼方量
桩顶标高m
钢筋笼重t
主1#
12
1.5
35
742.2
3.232
5.55
主2#
18
2.8
35
3879.2
-2.841
29.4
主3#
承台下
8
2.8
48
2770.9
-2.606
23.6
系梁下
2
2.8
33
-2.606
22.7
表2-5桩基永久钢护筒相关数据表
墩号
数量
型号
长度m
平均单根重t
总重t
主1#
12
Φ外1800mm*20mm
16
14.05
168.6
主2#
18
Φ内3100mm*28mm
15
32.1
578.0
2.4工程的重点及难点
(1)、施工区域临近入海口,施工水域水位及流速受潮汐影响较大。
直径2.8m的钻孔桩最大桩长48m,钻孔终孔地层为中风化花岗闪长岩,强度大,施工难度大,工期长,是施工的重点。
(2)、主1#、主2#墩桩基按设计要求上部外包永久钢护筒,厚壁钢护筒沉放、精确定位是桩基施工中的重难点。
(3)、主3#墩所处地质存在近20米厚的圆砾层,护筒施沉困难,易造成漏浆等情况的发生,正确把握护筒入土深度,是主3#墩桩基施工的重难点。
3、临时工程设计
3.1主1#墩填土围堰
主1#墩处于九龙江西溪厦门侧岸滩,经综合考虑,采用填土围堰进行施工。
3.2主2#墩钢平台
西溪主桥2#墩钢平台平面尺寸为:
42m×66m;采用Φ820×10mm螺旋钢管桩基础;双拼HM588主横梁;321型贝雷梁主纵梁;工20横向分配梁,间距75cm布置;工10纵向分配梁,间距30cm布置;面板为8mm钢板。
平台上布置一台跨径30m净高18m的50t龙门吊,龙门吊行走梁为双拼HN900×300;在龙门吊两侧布置履带吊工作平台,以便后续承台钢板桩围堰施工,在上游侧距平台2m处设置TC5023塔吊基础。
西溪主桥2#墩钢平台平面见图3-1。
图3-1西溪主桥2#墩钻孔平台图
图3-2西溪主桥2#墩钻孔平台横断面图
(1)
图3-3西溪主桥2#墩钻孔平台横断面图
(2)
图3-4西溪主桥2#墩钻孔平台纵断面图
(1)
图3-5西溪主桥2#墩钻孔平台纵断面图
(2)
表3-12#墩钢平台工程量表
序号
材料
型号
工程数量(m)
工程数量(kg)
备注
1
钢管桩
Φ820×10
1319.8
279053
56根管桩
2
HM588
588×300
841.33
127037
3
HM588梁肋板1
12mm
11149
4
贝雷片
1520×3000
229200
764片
5
平联
Φ426×6
34933
6
斜撑
[25a
34966
7
桩帽
20/12/10mm
12376
8
HN900
900×300
84393
含钢轨、车档14t,劲板10t。
9
牛腿
12mm
32个
2925
10
U型卡
4048
2024个
11
栏杆
7656
12
面板(㎡)
8mm
144299.328
13
分配梁
I20/I10
195792
汇总1
1167827
备注:
钢轨含HN900里面
2#平台靠船及防撞桩工程量
1
钢管桩
Φ820×10
31962
8根管桩
2
平联
Φ426×6
9878
3
斜撑
[25a
2960.28
汇总2
44800
总汇总
1212628
汇总1+汇总2
3.3主3#墩钢平台
西溪主桥3#墩钢平台平面尺寸为:
51m×28.5m,采用Φ820×10mm螺旋钢管桩基础;双拼HM588主横梁;321型贝雷梁主纵梁;横向分配梁为工20,间距75cm布置,纵向分配梁为工10,间距30cm布置;面板为8mm钢板;两侧布置履带吊工作平台,以便后续承台围堰施工。
西溪主桥3#墩钢平台平面见图3-6。
图3-6主3#墩钢平台平面图
图3-7主3#墩钢平台纵断面图
图3-8主3#墩钢平台横断面图
表3-23#墩钢平台工程量表
序号
材料
型号
工程数量(m)
单重(kg)
工程数量(kg)
备注
1
钢管桩
Φ820×10
627.626
199.75
125368.3
33根
2
HM588
588×300
354.2
151
53484.2
大梁筋板
t=12
4785.8
3
贝雷片
1520×3000
129000
430片
4
平联
Φ426×6
311.2
62.65
19496.68
5
斜撑
[25a
21992.5
6
桩帽
20/12/10mm
221
7293
33个
7
U型卡
3440
1720
8
栏杆
4620
9
面板(㎡)
8mm
73864
10
分配梁
工20/10
100240
合计
543584.5
4、总体施工方案和工艺流程
4.1主1#墩桩基总体施工方案
西溪主桥主1#墩桩基施工平台采用填土围堰施工,主1#墩位于西溪厦门侧江滩,在承台边线外8m范围内填筑桩基施工平台,靠江边侧抛石护坡。
具体平面布置如图4-1所示。
图4-11#墩桩基施工填土围堰示意图
填土围堰形成后,采用80t履带吊配合DZ120型振动锤施工钢护筒,后进行陆上常规钻孔桩施工。
4.2主2#墩桩基
4.2.1主2#墩桩基总体施工方案
平台搭设由岸侧向西溪中侧施工,分三轮进行,从下游向上游逐排施工平台桩。
第一轮为平台图纸中的横桥向10-12排,第二轮为13-14排,第三轮为15-16排。
先采用现有50t履带吊(配DZ90电动振动锤,功率60KW)施工完成第一轮管桩和部分桥面系,待120t全回转起重船进场后,由120t起重船完成第一轮部分主承重梁和钢护筒。
其后第二轮和第三轮,120t起重船负责管桩(含平联、斜撑)和钢护筒及部分主承重梁施工。
80t履带吊负责安装贝雷承重主梁、分配梁、面板,50t履带吊负责倒运材料和小构件的吊装。
护筒下放时,安装导向架,换APE400振动锤逐个施沉Φ3100钢护筒。
接第二节护筒4.03m,焊接好后振动下沉,直至振动到位。
钢平台形成后,钻机进场就位,开始钻孔桩施工。
钻机移位和钢筋笼安装采用50t龙门吊进行。
4.2.2主2#墩桩基施工工艺流程
钻孔钢平台施工工艺流程见下图。
图4-2西溪主桥2#墩钻孔平台及护筒施工流程图
步骤一:
步骤二:
步骤三:
步骤四:
步骤五:
步骤六:
步骤七:
步骤八:
步骤九:
步骤十:
步骤十一:
步骤十二:
钢平台及钢护筒施工完成后即可开始钻孔灌注桩的施工。
钻孔灌注桩施工工艺流程如图4-3所示:
图4-3钻孔桩施工工艺流程图
4.3主3#墩桩基总体施工方案
西溪主桥主3#墩桩基施工平台采用钢平台,采用80t履带吊和DZ120振动锤施工钢管桩,同时兼施沉钢护筒。
钢护筒先考虑入圆砾层2.0-2.5米,根据钻孔质量情况进行护筒跟进,在保证成孔质量的前提下,停止护筒跟进并统计钢护筒入土深度。
钢平台及护筒施工完成后,开始钻孔桩施工,采用80t履带吊安装钢筋笼。
5、钢平台施工
5.1测量放样
平台钢管桩及钢护筒定位采用GPS动态测量技术定位,结合全站仪、水准仪进行平面位置校核和高程测定。
5.2钢管桩施工
钢管桩在专业钢结构公司定尺制作,每节段加工长度为12m,通过陆上运输至附近码头,由驳船水运至施工现场。
到达现场后在栈桥平台、已形成的部分平台和驳船上焊接接长。
钢管桩接长后,起吊立靠住栈桥,同时一次性立3-5根。
在此之前,预先在桩上用油漆作出刻度标示,便于打桩时观测其贯入度。
主2#墩起始平台钢管桩沉放采用50t履带吊配合DZ90振动锤振动沉桩。
待120t浮吊进场后,由120t浮吊配合DZ90振动锤振动沉桩。
主3#墩采用80t履带吊和DZ120振动锤振动沉桩。
浮吊主要性能参数见表5-1,DZ90振动锤主要性能参数见表5-2,DZ120振动锤主要性能参数见表5-3。
表5-1浮吊主要性能参数表
表5-2DZ-90型振动锤主要技术参数
项目
单位
参数
电机功率
KW
90
静偏心力矩
N.m
573
激振力
KN
579
转速
R/min
0-960
空载振幅
mm
0-6.6
允许拔桩力
KN
254
整机重量(单夹具)
吨
5.7
表5-3DZ-120型振动锤主要技术参数
依靠钢管桩及振动锤自重将其压入泥面,再精确校核钢管桩的平面位置及倾斜度,满足精度要求后,低档振动下沉,待钢管桩入土一定深度后高档振动下沉至设计标高位置。
桩的下沉以设计桩底标高为主,贯入度控制为辅进行双控,最终依设计为准以保证单桩承载力。
打桩时,技术人员进行实时观测,记录钢管桩的入土深度及贯入度,做好相应的施工记录。
5.3平联、斜撑安装
钢管桩下沉就位后(2根以后),进行平联连接。
测量人员根据设计标高测放平联安装标高,平联材料根据现场钢管桩之间的实际间距在后场下料加工(下料长度比实际间距小10cm,通过哈佛接头来调节长度),将平联的一端按照相贯线放样切割。
在前场安装时,首先将加工了相贯线的一端与钢管桩连接并点焊,另一端通过哈佛接头与钢管桩连接,然后实施围焊焊接。
平联安装完后,安装并焊接2[25a剪刀撑,以增强结构的稳定性。
桩间平联焊接图见5-4。
图5-1桩间平联焊接图(单位:
mm)
5.4主横梁、轨道梁安装
平台承重梁采用2HM588×300mm型钢(龙门吊轨道承重梁采用2HN900×300mm型钢),桩顶均为桩帽结构,但桩帽型式有差别,施工时按图纸实施。
图5-2龙门吊承重梁钢管桩桩帽结构
所有承重梁均按图纸要求设置加劲板,以增强整体刚度。
5.5钢护筒加工及安装
大直径厚壁钢护筒加工、运输及下沉,是本平台施工工程的施工重点及难点。
主2#墩设计施工图纸要求从桩头以下15m为永久性钢护筒(底口标高-17.841,入圆砾层1.729m,桩顶标高-2.841m),壁厚28mm。
根据临时平台设计标高,得出钢护筒长度为24.03m。
钢护筒在专业钢结构加工厂定尺制作,分两节下放安装,120T浮吊作业(配APE400振动锤)。
考虑平台标高、导向架及起吊设备性能,首节长度为20m,其中15m为δ28厚钢板卷成,5m为δ20厚钢板卷成,末节长度4.03m。
首节钢护筒底口3cm以上设置壁厚20mm、高100cm抱箍,护筒顶口设置壁厚20mm、高50cm抱箍,第二节钢护筒顶口设置壁厚20mm、高100cm抱箍。
为便于吊装,每节钢护筒顶口-15cm处,沿一个直径上设置2个吊耳,用于连接卡环,底口设计一个吊耳(与顶口吊耳所在直径垂直)。
钢护筒具体参数见表5-4。
表5-4主2#墩钢护筒参数表
类别
护筒底口标高(m)
顶口标高(m)
直径(mm)
壁厚(mm)
长度(m)
重量(t)
首节钢护筒
-17.481
+2.189
3100内径
28/20
15+5
32.4+10.0
末节钢护筒
+2.189
+6.2
3100内径
20
4.0
7.66
钢护筒28mm板采用对接焊接,20mm板采用卷制焊接形成,加工焊接质量应符合钢结构技术规程。
主3#墩采用一节下放安装,80T履带吊作业(配DZ120振动锤),钢护筒底口3cm以上设置壁厚20mm、高100cm抱箍,护筒顶口设置壁厚20mm、高100cm抱箍(设置方法类同上述)。
主1#墩护筒加工与3#墩类同。
表5-5主3#和1#墩钢护筒参数表
类别
护筒底口标高(m)
顶口标高(m)
直径(mm)
壁厚(mm)
长度(m)
重量(t)
3#钢护筒
-8.8
+6.2
3100内径
20
15.00
26.2
1#钢护筒
-12.77
+5.4
1800外径
20
18.17
17.9
钢护筒陆上运输采用加长汽车(为防止护筒变形,设置米字支撑),转运采用装船水运运输,由于钢护筒直径大,钢护筒转运时采用软吊索,以避免吊装变形。
同时,在运输船上设置半圆形专用支架,使支架处钢护筒均匀受力,钢护筒水运如“图5-3”所示:
图5-3钢护筒水运示意图
钢护筒最长20m,重42.4t。
采用起重能力为120t的全回旋转起重船,考虑浮吊吊幅范围为22.9m,其最大提升能力为79.2吨,最大提升高度为32.8m,满足提升钢护筒能力的要求。
钢护筒的施沉采用120t浮吊配合APE400振动锤进行施工(锤子选型考虑桩端阻力、桩侧阻力及锤子性能等因素,经局技术中心复核)。
APE-400液压振动锤主要技术参数见图5-4。
图5-4APE400液压振动锤主要技术参数
首节钢护筒20m起吊采用两端吊,按钢护筒加工要求焊接吊耳。
吊耳形式如下图所示,图5-5。
由于护筒下部重量大,经计算,20米长的重心在离底口9.7米处。
因此,浮吊采用主、副钩起吊钢护筒时,副钩先起,待副钩稍稍受力再起主钩,缓缓进行。
钢护筒被水平吊起后,主钩起钩,同时副钩落钩,实现钢护筒由水平变竖直。
其后将护筒底口钢丝绳和内支撑卸除,缓慢进入导向架以内,浮吊落钩,钢护筒沿导向架下至河底并入土,待钢护筒下沉稳定后,浮吊脱钩。
经计算,钢丝绳采用三根5米长Φ39mm(钢丝绳公称抗拉强度1700),破断力959500N。
浮吊吊起液压振动锤,调整振动锤液压钳对位,夹紧护筒,测量护筒垂直度并进行点振。
点振后再次测量钢护筒平面位置及垂直度,确定满足施工要求后施振下沉。
护筒吊装施工需选用经验较为丰富的起重工实施。
图5-5吊耳立面图
第二节4.03米钢护筒采取现场对接焊接,单面坡口形式。
吊装采用直接在护筒顶口(-15cm处)开孔(直接11cm)的方式,用于连接卡环。
导向架采用双层单孔形式,两层间垂直距离为4m,设置8个限位卡,导向架弦杆和立柱采用2I25工字钢,上下主梁分别采用2I36和2HM588型钢。
为方便作业人员上下,确保施工期间人员安全,导向架顶层设置临时护栏,立柱上焊接钢筋作为爬梯。
并在导向架安装处设置作业平台,如钢性走道等,导向架结构图见图5-6。
图5-6导向架示意图
导向架安装时,主2#墩由于龙门吊轨道承重梁与平台主承重梁不在同一平面位置,因此,拟采取临时架设辅助梁(用2HM588)的方法实施,模拟架设见图5-7。
2#平台中间的10根护筒,采用导向架倒扣法施工,如此更有利于吊高的满足。
图5-7导向架模拟架设示意图
安装辅助梁和导向架前,先测量放出它们的平面位置,再焊接固定。
5.6贝雷梁安装
将贝雷梁按排架间距在后场拼成单层双排组合,并用贝雷花架连接好。
在主横梁上测放出安装位置线,用80t履带吊吊装贝雷桁架梁就位,偏差不大于5cm。
贝雷桁架梁组与组之间用[8作斜撑和拉杆,将贝雷梁连成整体。
贝雷梁下弦杆通过门式卡固定在主横梁上,上弦杆用骑马螺栓和横向分配梁I20a连接,构件大样如图5-8。
门式卡
骑马螺栓
图5-8门式卡与骑马螺栓构造图
5.7分配梁及面板安装
贝雷梁安装完毕,按间距750mm铺设20a工字钢作为横向分配梁。
面板采用7500mm×1500mm×8mm钢板,与横向分配梁焊接固定,每幅之间留有3cm空隙,便于后期其他构件与20a工字钢焊接。
面板施工效果图见5-9。
图5-9面板施工效果图
5.8附属设施安装
整个平台完成后需及时进行临边安全护栏安装,洞口位置覆盖钢筋网片。
防护栏杆高1.1m,采用Φ48×3mm钢管连接形成,设上、下两道,立柱间距1.5m,采用焊接在横向分配梁上,栏杆统一用红白油漆涂刷,交替布置,达到醒目、美观。
为保证平台的安全性,防止夜间外来船舶撞击以及施工船舶的航行安全性,在四周设置警示灯,间距为10m,警示灯的安装高度需要高出平台顶标高2m。
同时为保证夜间施
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