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1、蘭州市元通黃河大橋工程主墩承臺圍堰施工專項方案編制： 審核： 審批： 年 月 日目 錄1 工程概況21.1 工程概況21.2 施工平面布置32 方案比選33 圍堰設計54 施工進度及資源配置105 施工工藝方法125.1 圍堰施工125.2 圍堰施工工藝流程125.3 圍堰內上層土層開挖145.4 內支撐施工145.5 圍堰內下層石方開挖145.6 封底混凝土施工145.7 圍堰基坑防水排水146 圍堰止水、堵漏措施157 保證措施168 附件16蘭州市元通黃河大橋工程主墩承臺圍堰施工方案1 工程概況1.1 工程概況蘭州市元通黃河大橋工程位于蘭州市城關區，北接規劃靖遠路，南連南濱河路。大橋由北2、側引橋和主橋兩部分組成，全橋總體布置為320+320+29=149m（北側引橋）+（80+150+80）=310m（主橋），工程范圍內橋梁全長459m。主橋為下承式連續梁拱組合橋，主要由群樁基礎、承臺、實體墩、減隔震支座、預應力懸澆箱梁、鋼管拱組成。北側引橋為中小跨徑預應力混凝土連續箱梁及簡支梁橋。主橋主墩承臺包括Pm09、Pm10兩個水中承臺。承臺均為矩形；采用C30混凝土，承臺墊層均采用100cm厚的C20混凝土。黃河蘭州段流向自西向東，與線路夾角85度。施工期間,最高常水位1513.5m，流速3m/s，流量2000m3/S。河床面1509.5m左右。主墩位置地質情況為：1）卵石，層厚約23、.36.2m，一般粒徑38cm，最大粒徑40cm，大于2cm的顆粒占質量的60%,分選性太高，透水性強。2）強風化含礫砂巖，層厚約3.420m，礫石含量1520%，粒徑0.52cm，最大粒徑40cm。巖芯較破碎，多為碎塊狀和5cm左右的柱狀。3）中風化含礫砂巖，勘探揭露最大層厚64.2m，礫石含量15%20%，粒徑0.52cm，最大粒徑40cm。巖芯多為20-40cm左右的柱狀。承臺尺寸及開挖深度詳見：表1 承臺工程數量表表01 元通黃河大橋主橋主墩承臺工程數量表承臺編號承臺尺寸（長*寬*高）單座承臺積（m3）承臺頂面標高（m）承臺底面標高（m）筑島面高程（m）承臺開挖深度（m）備注Pm0924、5.5*13.8*4m14071507.51503.5151410.5(不含1m封底)水中Pm1025.5*13.8*4m14071507.51503.5151410.5(不含1m封底）水中1.2 施工平面布置水中樁基施工采用河卵石砂礫土進行筑島填筑作為施工平臺。為確保施工作業面需要，在承臺尺寸基礎上每邊增加6m，平臺頂面尺寸為：38m長26m寬。筑島平臺填筑面標高高于施工期可能出現的最高水位+0.5m，頂面標高為1514m。 Pm09墩、Pm010墩分別于橋梁主線下游、上游填筑便道至平臺，進行樁基礎、圍堰、承臺基坑開挖及承臺施工作業。2 方案比選方案選擇原則：實現主墩承臺施工干作業，確保橋梁5、施工質量安全。同時必須在汛期來臨之前拆除前期施工土圍堰，滿足行洪要求。堅持科學性、先進性、經濟性、合理性與實用性相結合的原則，通過調查和走訪類似地質情況下的承臺圍堰的施工方法，提出適合本橋圍堰的施工方案并結合自身特點進行細化優化。提出四種方案進行比選。2.1 比選方案1 混凝土沉井圍堰(原設計擬采用方案)依據地勘報告知卵石層粒徑較大，最大達到840cm，會造成沉井下沉困難及平面位置難以保障，且卵石層分選較好，滲水量大。若采用排水下沉，則可能需要較大功率的抽排水設備。若采用不排水下沉，則需要專門的水下施工機械，且不排水下沉速度較慢。同時，沉井施工需要等樁基施工完畢之后才能開展，沉井高度14m，需6、要經過3次接高下沉。混凝土施工對模板要求高，每節混凝土施工和養生時間長，下沉過程長。工序復雜，工期較長，故不選擇。2.2 比選方案2 鋼板樁圍堰圍堰施工區持力層為中風化巖層，鋼板樁振動下沉難度大，且因卵石堆積厚度及粒徑過大，預判鋼板樁破損率高。由于常水位至開挖斷面水位深度11m，鋼板樁自身剛度差，內支撐系統龐大，且蘭州本地鋼板樁稀缺，需遠程調運，經濟上不合算。此方案成本偏高且不能保證成功，故不選擇。2.3 比選方案3 小導管注漿止水帷幕+逆作式土圍堰采用長臂挖機開挖成槽，至不透水層，然后回填粘性土并夯實，利用粘性土層作為止水結構之一。同時，沿基坑周圍使用小型夯管機械，利用卵石間的縫隙將帶注漿孔7、的鋼管夯入巖面，進行周邊帷幕注漿，形成止水帷幕，增強粘土層止水效果。基坑內開挖采用放坡方式進行。此方案可行，且較經濟，但因開挖深度較大，放坡大。由于河道管理委員會要求必須在汛期之前筑島拆除，且承臺圍堰必須留足有效的過水斷面。此方法施工工期緊張，工期、過水斷面不能滿足河道要求，故不選擇。2.4 比選方案4 地下連續墻此法細分壁板式地下連續墻和樁排式地下連續墻2種，進行比選。2.4.1 壁板式地下連續墻本工程量體較小，場地有限，壁板式地下連續墻施工需要專門大型機械， 且專業機械離工地較遠，成本上不經濟。同時連續墻導墻施工需要在主樁施工完畢后進行，工期較長。2.4.2 樁排式地下連續墻樁排式地下連續8、墻是把灌注樁并排連續起來建造地下連續墻的施工方法。使用常規樁機即可施工，工藝簡單，可操作性強，施工需要場地小，施工圍堰能滿足河道管理要求。同時，通過合理調配，圍堰樁可與主橋樁基交叉施工，實現主樁基圍護樁平行作業。主樁施工完畢時，承臺圍堰及基本成型，即可進行土方開挖。此方法相對于以上均需要主樁完畢后施工承臺圍堰的比選方案，極大縮短工期，不僅滿足工期要求，更體現時間價值。但此方法同時有自己的弊端較難使墻體具有連續性，同時，隨著孔深的增加和施工垂直精度誤差，截水防滲同樣成為不可忽視的問題。根據施工目的和地質條件，通過嚴格的施工管理，保證樁基的垂直度,減少樁體擴頸造成的樁體搭接影響，達到防水要求。必要9、時，通過技術措施進行防水處理，采取一些輔助辦法加固，如小導管帷幕注漿等，可以使這種結構形式達到擋土和截水防滲的目的。表02 施工方案比選表項目內容沉井鋼板樁小導管注漿帷幕地下連續墻壁板式樁排式工期長長較長長短安全性一般一般一般最好好經濟性差差好差較好工藝可靠性一般一般較好好較好通過以上工期、安全性、經濟型、工藝可靠性的對比分析，決定采用樁排式地下連續墻作為施工圍堰的方案進行施工。3 圍堰設計方案選定后，根據現場施工特點進行圍堰設計，主要包括以下內容：樁體材料選擇；樁體平面布置及入土深度確定；內支護結構設置及安全監控體系設置等內容。3.1 樁體材料選擇灌注樁采用常規水下混凝土進行澆筑，混凝土強度10、等級C30。縱向受力鋼筋為HRB335，箍筋采用HPB235。3.2 樁體平面布置及入土深度確定樁體平面布置包括選擇適當合理的樁徑、樁距、樁的平面排列形式及樁的配筋形式。樁體直徑選擇，需要滿足強度要求，并確定配筋形式。樁徑選擇在工程量、樁基接縫數量和圍堰樁平面及縱斷面布置綜合選擇，盡量做到均衡。3.2.1樁體選型采用樁體剛度折算法，計算樁體直徑。單根樁等價為等厚的壁板式地下連續墻進行計算。然后按照壁板式地下連續墻計算每延米的彎矩、剪力及位移。按照等效剛度后h=0.8m進行折算，偏安全采用一字相切排列形式簡算，樁體應大于0.95m。常規沖擊鉆頭大于設計要求的有1.0m，1.2m，1.5m等。通過11、平面布置，常用沖擊鉆成樁規格為如下表。（每承臺圍堰）表03 承臺圍堰用料比選表項目樁徑樁數量（根）混凝土數量（方）鋼筋數量（噸）接縫數量（道）備注1.0m8890044.176881.2m72105848.716721.5m60126052.33660通過以上計算，1.0m直徑樁基，材料節省，但數量較多，影響進度，且安全系數小，接縫數量最多，漏水隱患多。1.5m直徑樁基，雖進尺米數少，接縫數量少，但材料用量最多，最不經濟。綜合安全和工程量考慮，選用1.2m直徑樁。3.2.2樁距及樁的平面排列形式考慮到“一字型”相接排列施工基本不具備調節性，極易產生漏水現象；“一字型”搭接排列需設置緩凝樁或砂漿12、樁等，且施工嚴格，因此采用交錯相切排列式。即采用前后排的形式進行相切。內排樁內側距離承臺邊為20cm，以防止偏樁對承臺造成的影響。內排樁中心間距控制在2.3m，內外排中心間距為0.34m。排樁與承臺位置如下圖。3.2.3 入土深度計算樁的入土深度考慮抗隆起、抗滑移、抗傾覆及整體穩定性。為減小入土深度，盡量減少下道支撐至開挖面的距離，增強該支撐的剛度。同時利用時空效應，及時澆筑坑底墊層做底撐。根據地勘資料，承臺底部已經入中風化砂巖，基坑底部無隆起可能。僅需要計算在基底混凝土澆筑之前保證樁側混凝土不被壓潰破壞即可。根據受力分析及地勘報告資料計算，入土深度采用1.5m即可以強度要求。為施工安全，樁底13、標高確定為低于設計墊層2.5m。3.2.4 樁的配筋形式為減少材料使用量，外排樁不配設鋼筋，為素混凝土樁。內排樁配設鋼筋，為鋼筋混凝土樁。采用全對稱配筋形式。縱向主筋采用16根20mm鋼筋(HRB 335),主筋進入冠梁。配置箍筋、加強箍筋、導向鋼筋等。3. 3 支護結構設置采用型鋼內支撐。內支撐設置考慮結構安全性能，同時方便基坑開挖和承臺、墩身施工。本橋考慮承臺4m厚一次澆筑，本圍堰縱向僅設置一道環形支撐（型鋼內支撐，設置于承臺面以上100cm處。）內支撐相對較少。樁頂壓頂梁視同為一道環形支撐。3.4 安全監測設置3.4.1水平位移和垂直位移監測在圍護墻頂施工時預埋觀測點位，并涂紅油漆做標記14、，以利于觀測點的保護和提高觀測精度。監測點沿基坑周邊布置，基坑每邊中部、拐角處變形較大點設置觀測點；同時，水平位移觀測點作為垂直位移觀測點。通過對開挖過程對位移進行檢測，保證圍護樁在施工過程中安全。本工程樁體剛度大，不設置圍護樁測斜設備；僅依靠樁頂位移推測樁體變形。水平及豎向位移、軸力監測點位置見下圖。3.4.2 型鋼內支撐內力監控采用表面應力計對型鋼內支撐桿件進行應變量測。4 施工進度及資源配置4.1 施工進度安排主墩承臺圍堰施工，包括樁排式圍堰施工、承臺基坑土石方開挖、圍堰支撐安裝拆除、封底混凝土等工序。結合現場實際情況,9號主墩較10號主墩提前提供場地及工序流水作業需要，對承臺圍堰施工工15、期做如下計劃安排：表04 承臺圍堰施工進度計劃表 日期內容2011年2月3月4月5月6月備注 9號墩地下連續墻打設（45d）同主樁施工平行作業土方開挖、圍堰支撐、堵漏（15d）開挖支撐堵漏平行進行封底混凝土（3d）干封底主墩承臺施工（27d）10號墩地下連續墻打設（45d）同主樁施工平行作業土方開挖、圍堰支撐、堵漏（15d）開挖支撐堵漏平行進行封底混凝土（3d）干封底主墩承臺施工（27d）安全監控（90d）監控至承臺墩身施工完畢圍堰拆除（20d）枯水季擇日拆除4.2 設備投入4.2.1 機械投入計劃機械設備進場前,要認真做好檢修和調試工作,對機械性能較差的設備嚴禁運入施工現場,保證到場的機械設16、備性能良好,適合本工程的需要。本工程主橋圍堰施工擬采用沖擊鉆機10臺，分別布置Pm09 和Pm10主墩，和主樁施工同步進行承臺排樁圍堰施工；承臺基坑土石方開挖，采用PC220挖機、鏟車聯合作業施工，土方利用社會組織運輸車外運；基坑底采用人工配合小型挖掘機，進行清理作業。混凝土機械一套，由商品混凝土單位提供。鋼結構加工設備，包含氧氣、乙炔、電焊設備等。吊裝設備包含一臺25T汽車吊、80型塔吊配合作業。表05 承臺圍堰擬投入主要施工設備一覽表設備數量來源設備數量來源1.2m沖擊鉆10臺分包提供電焊機5臺自有導管100m分包提供氧氣乙炔3套自有混凝土設備1套商混分包提供25t汽車吊1輛自有80型塔吊17、1臺租賃CAT320挖機1輛自有運輸車6輛租賃柳工50鏟車1輛自有小型挖機1輛租賃4.2.2施工用電配置Pm09墩、Pm010墩分別設置630KVA變壓器、430KVA變壓器各一臺，同時為不影響正常施工用電，預防臨時停電，工地南北各配備一臺160KW發電機組備用，以備停電時使用。4.3 人員投入 施工人員根據施工進度進行統一調配，合理安排，實行專業分工并實現流水作業。表06 承臺圍堰擬投入施工人員一覽表工種人數備注工種人數備注鉆機操作工40電焊工6吊車司機2氣割工4鏟車司機2混凝土工8挖機司機2塔吊司機4安全員2電工2普工10合計5 施工工藝方法樁排式地下連續墻圍堰施工使用鋼管對圍堰進行支撐加18、固，型鋼圍囹支護，確保基坑安全。基坑開挖完成后，基底清理到設計標高，封底砼澆注，進行承臺施工。見下圖施工工藝流程圖。5.1 圍堰施工采用內外排交錯相接排列方式，內排樁基內側距承臺邊20cm，外排樁和內排緊挨相接。樁頂標高為筑島高度，樁底標高為1501.5m，低于承臺底面2m，樁長12.5m。每承臺設置圍護樁72根，直徑1.2m。考慮開挖深度較深，經過計算后，采用一道支撐，支撐面高于承臺上頂面1.5m，為1509m。支撐詳細布置方式經設計計算確定。詳細數據將經過專門機構復核計算，確保結構安全。地下連續墻圍堰計算書附后。5.2 圍堰施工工藝流程依據地質報告，工程地質為回填土層、卵石層、強風化含礫砂19、巖層、中風化含礫砂巖層，選用沖擊鉆成孔工藝。主要工藝控制要點為：施工工藝流程圖安排主橋四周樁基施工承臺施工下層開挖至設計標高高圍堰內支撐安裝上層土方開挖基底報驗阻水堵漏施工測量封底混凝土施工養護混凝土施工養護鋼筋籠加工安放與相鄰樁連接處理鉆孔清孔場地平整圍護樁施工放樣在平臺和岸邊之間設置泥漿池循環、沉淀和儲備池。5.2.2場地平整后，鉆機要求平穩，對中成孔位置準確，誤差應控制在5cm以內。護筒采用1.4-1.5m直徑鋼護筒，長3m，厚10mm。采用挖埋法施工就位。護筒頂標高高出施工作業面0.3m。內排樁鉆孔時采用整體式護筒，外排鉆孔時采用組合式護筒。5.2.4鉆進過程中應經常觀察復測，發現位移20、應及時調整。終孔、清孔、樁間處理：終孔、清孔自檢合格后，以增強樁排間橫向聯系，避免漏水,需要進行以下步驟處理:a.孔深達到設計要求之后，移動鉆機向已施工完畢的內排樁基靠近5cm左右，上下全程升降樁錘，摩擦掉內排樁側身的泥皮，露出樁身混凝土。b.再使用高壓水槍，對交接界面進行沖刷處理，保證外排樁灌注時混凝土與內排樁結合良好，起到止水作用。5.3 圍堰內上層土層開挖圍護樁施工完畢后，可以在先期施工完畢側承臺的開挖。考慮采用挖機和人工結合的方式進行。注意產生土方嚴禁堆放在圍堰周圍，應立即用自卸車運往棄土場廢棄處理。5.4 內支撐施工由于本工程基坑開挖較深，所以考慮增加內支撐。內支撐采用型鋼結構。內圍21、囹采用雙拼40工字鋼，斜撐、內支撐采用630*10mm鋼管。5.5 圍堰內下層石方開挖下層圍堰內主要是卵石層、強風化、中風化巖石，挖機開挖后，采用人工風鎬開挖清理的方式進行。下層開挖時，注意對已經開挖出來的排樁進行處理，同時，增加集水井和排水溝，及時把滲透入基坑的水用水泵排出。5.6 封底混凝土施工開挖達到設計高度后，報驗監理工程師進行基底檢驗合格后，優先采取干封底作業。封底作業的時候，在后排樁和前排空間內，留設集水井和排水溝；同時，采用厚壁波紋管鉆孔的方式，以免混凝土施工砂漿涌入堵塞。5.7 圍堰基坑防水排水樁間堵漏原則是邊開挖邊堵漏。對于滲水量比較小的漏縫，采用破舊棉絮強制封堵，使僅形成滲22、漏點。若由于施工原因造成滲漏比較大，采用注漿法對周圍土體進行固結后再開挖。在滲流點較大的下方開挖集水井。基坑開挖過程中，在坑底基礎范圍之外設置集水坑并沿坑底周圍開挖排水溝，使水流入集水坑內，通過抽水設備排出坑外。在基坑的角落和四周根據情況設置集水坑。排水設備的能力宜大于總滲水量的2倍。根據需要設置碎石盲溝排水。盲溝采用直徑40-100mm左右碎石，同時上表層鋪土工布或者彩條布隔離，防止承臺施工水泥漿進入影響效果。確保基坑內實現干作業封底和承臺施工，以保證施工質量。6 圍堰止水、堵漏措施圍護結構滲漏是基坑施工中常見的多發事故。在富水的砂土或粉土地層中進行基坑開挖時，如果圍護結構或止水帷幕存在缺陷23、時，滲漏就會發生。如果滲漏水較小，一般及時封堵不會造成太大的環境問題；而如果滲漏造成大量水土流失則會影響基坑干作業條件，同時造成圍護結構背后土體過大沉降，嚴重的會導致圍護結構背后土體失去抗力造成基坑傾覆。由于施工工藝原因，此種結構形式接頭位置容易出現滲漏，同時由于施工工序多，每個環節的控制都關系成墻質量，在工程中出現接縫滲水或者墻體破壞等問題。為確保施工質量和施工安全，需要提前制定預案，并在針對現場具體情況采用對應措施。6.1少量滲漏水時處理方法在內排樁身內植筋，清理表面浮漿，連接鋼筋安裝模板，直接澆筑微膨脹混凝土即可以封閉。若滲流量較少但位置相對比較集中，檢測結果也未反應有險兆是，可以采用在前后排樁位置懸掛隔條形水彩條布隔水，在基坑底部留集水井，通過自吸式水泵抽排至基坑外。6.2 圍護結構缺陷造成的滲漏較大時處理方法在缺陷處插入安裝有閥門的引流管引流，然后采用雙快水泥等封堵缺陷處，等封堵水泥形成一定強度后再關閉引流管，形成封閉。見下圖。6.3 滲漏較為嚴重直接封堵困難時處理方法方法一：首先在坑內回填粘性土封堵水流，然后在坑外打孔灌注聚氨酯或雙液漿等封堵滲漏處，封堵后再繼續向下開挖基坑，具體見下圖。方法二：若墻體嚴重損壞，可以采取外側增加鉆孔灌注樁進行補強。堵漏方式可以綜合選擇，但應通過提高施工精度，減少施工誤差進行減除。7 保證措施 略8 附件 附件：計算書