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某高速铁路特大桥实施性施工组织设计

韩庄运河特大桥实施性施工组织设计

1）新建京沪高速铁路土建工程施工总价承包招标文件、补遗（答疑）书、工程量清单、设计图纸等。

SL 591-2014标准下载2）现场踏勘调查所获得的工程地质、水文地质、当地资源、交通状况及施工环境等调查资料。

3）本公司所拥有的技术装备力量、机械设备、管理水平、工法及科技成果和多年积累的工程施工经验。

4）《客运专线无碴轨道铁路工程测量暂行规定》

5）《客运专线高性能混凝土暂行技术条件》

6）《铁路混凝土强度检验评定标准》

7）《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》

8）《客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准》

9）《铁路混凝土工程施工技术指南》

10）《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》

11）《铁路工程基桩无损检测规程》

12）《铁路工程结构混凝土强度检测规程》

13）《铁路工程水质分析规程》

14）《铁路工程岩石试验规程》

15）《铁路工程施工安全技术规程（上、下册）》

16）《客运专线桥梁伸缩装置暂行技术条件》

17）《客运专线桥梁混凝土桥面防水层暂行技术条件》

18）国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规。

1）以建成“三个一流”示范线，建成世界一流客运专线为目标。

2）坚持施工安全、工程质量、合理工期、投资效益、技术创新五位一体，精心组织，精心施工。

3）坚持科学性、先进性、经济性、合理性与实用性相结合的原则。

4）整体推进，均衡生产，确保总工期的原则。

5）保证重点，突破难点，质量至上的原则。

6）保持施工组织设计严肃性与动态控制相结合。

7）强化组织指挥，加强管理，保工期、保质量、保安全。

8）优化资源配置，实行动态管理。

9）文明施工，保护环境。

新建铁路北京至上海高速铁路第Ⅲ标段韩庄运河特大桥（中心里程：DK653+000.14）工程的施工、竣工和缺陷修复建设全过程。

3工程概况及主要工程数量

韩庄运河特大桥起讫里程DK646+763.12～DK659+237.16，桥梁全长。桥梁基础采用明挖、挖井和钻孔桩基础，桥台采用双线一字形桥台，桥墩采用双线圆端形实体墩，圆端形实体矮墩和双线流线型圆端实体墩。在里程DK648+804.98～DK657+820.03之间为有碴轨道段落，其余均为无碴轨道。

跨越韩庄运河堤坝采用40+64+和40+56+跨径组合，跨越韩庄运河采用60+100+的跨径组合，跨越伊家河采用48+80+的跨径组合，跨越大路村公路采用40+56+的跨径组合。

本桥还采用了大跨简支箱梁共5处。

韩庄运河为二级通航河流，限界70×。

韩庄运河为人工开挖河道，兼有通航与行洪两个作用。区间流域面积约2，百年设计流量/s，H1%=，V1%=/s，主槽冲刷系数1.1；韩庄运河同时亦为通航河道，目前航道等级为3级，远期规划为2级航道，过河建筑物通航净空以下为×（净宽x净高），最高通航水位为。

伊家河是韩庄运河上中洲南侧一分支，承担泄放南四湖及韩庄运河以南2集水面积的洪水。设计流量Q1%=/s。设计水位为H1%=，V1%=/s，冲刷系数1.1，桥址与伊家河正交；伊家河亦有通航要求，现为6级，规划为5级航道，净宽要求，最低梁底高程要求大于。

小新河原用于灌溉及排洪，现已堵死，已无排洪作用。

凤尾河流量Q1%=/s，H1%=，冲刷系数1.3。

桥址区为冲湖积平原，地形平坦，地表大部已辟为耕地。韩庄运河、伊家河、小新河三条河流两岸均为人工填筑河堤，堤高1.0～，河内常年有水。

桥址区表覆第四系全新统冲湖积淤泥、黏土、砂黏土含铁锰质结核及大量姜石层，河堤为人工填筑土，下伏侏罗系上统含砾砂岩，二叠系上统泥岩、泥质砂岩、砂岩，石炭系中统石灰岩、泥质砂岩、寒武系上统石灰岩夹薄层泥灰岩，以及燕山期侵入岩体正长斑岩、闪长斑岩。基本承载力σ=240～800kPa。

桥址在DK652+775～DK652+940段有两条断层，分属二叠系中统泥质砂岩、泥岩和石炭系中统石灰岩、泥质砂岩，两个地层时代和岩性不同、产状不同。

不良地质：DK652+780～DK653+650分布有石灰岩，该段石灰岩溶沟、溶槽、溶洞发育，深度除DK652+930～+995一段受断裂影响溶洞发育较深，且部分无充填外，其余深度较浅。另外，本桥位于韩台煤田采空区域，对影响铁路安全的采空区要进行处理。

挖土方：，挖石方：，混凝土：，钢筋：16t，基坑回填原土：，回填C20混凝土：。

土方：，石方：，回填原土：， 回填C20混凝土，C30混凝土：，钢筋：22t。

钻孔桩：2858根，C30水下砼：，钻孔桩钢筋：5054t；

承台：C30混凝土：，承台钢筋：2271t。

3）墩台： C35混凝土：，C40混凝土：，钢筋：3727t。

4）支承垫石：C40混凝土：。

4.1工程施工管理目标

本桥总工期16个月。其中施工准备（含征地拆迁）1个月，计划开工，完成本桥工程。

配合全线整体质量达到世界一流标准，经得起运营和历史的检验，具体指标为：

1）杜绝施工质量大事故及以上等级事故；

2）主体工程质量零缺陷，混凝土结构使用寿命不低于100年，单位工程一次验收合格率100％；

3）一次开通成功，基础设施达到设计速度目标值要求；

4）竣工文件做到真实可靠，规范齐全，实现一次交接合格。

杜绝较大（及以上）施工安全事故；杜绝较大（及以上）道路交通责任事故；杜绝较大（及以上）火灾事故；控制和减少一般责任事故。

施工环保、水土保持目标

环境污染控制有效，土地资源节约利用，工程绿化完善美观，节能、节材和水保措施落实到位，努力建成一流的资源节约型，环境友好型高速铁路。

环境整洁、纪律严明、设备完好、物流有序、信息准确、生产均衡、创部级文明施工样板及安全标准工地。

严格遵照职业安全健康管理体系的标准建立本项目职业健康体系，制定实施职业健康等各项制度和措施。保证职工生活及工作场所干净整洁、施工现场粉尘及有害气体不超过国家规定标准、劳动保护符合有关规定；防止食物中毒、传染病扩散、职业病、地方病发生。

4.2施工组织机构及施工队伍的分布

本桥由4个桥梁队负责施工，由八工区负责施工现场管理。根据本桥的工程特点及工期要求，计划进场砼工、模板工、起重工、电焊工、电工、钢筋工、架子工、张拉工、机械司机等工种，高峰期计划上场施工人员740人，具体上场人员见附表。

4.3大临工程的分布及总体设计

施工现场平面布置见附图。

本工区沿线路左侧修筑一条施工便道，便道结构为泥结碎石，宽度为，每隔左右设置一处会车道。路基为：原地面排水平整后进行地面掺灰处理+厚泥结碎石路面。

除韩庄运河绕行外，便道全线贯通。韩庄运河段施工采用栈桥方案，由两侧河岸向河中心搭设，不合龙留出通航净宽，栈桥宽，铺设20×方木，两侧设防护栏杆。

伊家河、胜利渠采用栈桥贯通便道，栈桥宽，铺设20×方木，两侧设防护栏杆。

本桥砼由拌和站集中供应，拌和站位于DK654+700线路左侧处，每座拌和楼配备一台/h的拌和机和6个储料罐，分别为2个水泥罐、1个粉煤灰罐、1个矿粉罐、2个备料罐。拌和站另外设置砂石料堆放场、调度室、宿舍区、办公区、试验站，该拌和站占地面积共计，其中试验站占地面积。另因为施工需要，根据统一调配，韩庄运河以北工程采用制梁厂的拌和站。

本桥的施工用电以地方电源供电为主，并联机备有发电机，根据本桥实际情况从地方电网接入12个变压器，其中360KVA变压器4个，600KVA变压器8个，从变压器引出架空电缆沿施工便道接入施工现场。

施工用水和生活用水经检验合格后就近取用。施工用水采用伊家河、韩庄运河水，或在有条件的地方打井取用。

本工区项目部的技术质量部下设工地试验室。工地试验室作为职能部门，本着独立、综合、系统、公正的原则，全面负责本桥的试验检测和试验管理工作，对本桥的原材料质量、施工过程质量、施工成品质量等进行全过程的检测和控制；对桥涵结构物的实体质量进行检测。

工地试验室的质量方针：行为公正，方法科学，数据准确，服务规范。

工地试验室的质量目标：无重大检验事故；差错率不大于5%；样品管理无重大失误；无泄密事故发生；设备检定、校准率为100%，设备完好率大于90%；检验报告重大失误率为零；差错率不大于5%。

工程试验检测技术人员由责任心强，能坚持原则，具有相应专业技术水平和施工经验的工程试验检测人员担任。所配备的工程试验检测人员能满足现场施工的需要，并按照行业主管部门的规定，进行职业技术培训，考核合格，取得相应的资格，做到持证上岗。

工地试验室配备人员13人，技术负责人兼主任1人，检测工程师2人，技师5人，试验员5人。

负责工程原材料的进场取样送检；对混凝土、砂浆工程进行现场施工控制，测定砂、石含水量，调整施工配合比，制作混凝土、砂浆检查试件，进行标养抗压；掌握有关工程数量、施工进度，工程质量，及时做好试验原始资料的整理、保管、统计上报工作；负责做好本合工区的质量检测。

本桥基础主要是钻孔灌注桩基础，桥台为一字形桥台，桥墩为圆端形实体桥墩和流线型实体桥墩，上部构造为后张法预应力砼箱梁，施工方案要点如下：

除131#～134#墩位于韩庄运河中外，其余为陆上钻孔桩。132#、133#两主墩位于深水中，墩中心距离各自岸边约，钻孔桩施工采用栈桥加水上钢平台方案；131#、134#边墩位于浅水区采用围堰筑岛后施工桩基。

钻孔桩主要采用冲击钻机成孔，钢筋骨架在钢筋场分节加工成型，吊车分节吊装入孔，直升导管法灌注水下砼。成桩后采用应变法和超声波法对其成桩质量进行检测。

对于煤田采空巷道按设计进行砌筑片石封堵填充，设置边界保护标志，禁止开挖侵入，确保桥位地基稳定。

基坑采用人工配合挖掘机开挖，石方开挖采用浅眼爆破法开挖。在基底开挖至距设计标高0.3～时，由人工挖土至设计标高。基坑开挖到设计标高后，空压机及风镐破除桩头，对桩头设计标高以上部分采用人工破除。桩头破除后平整基坑底面，浇筑混凝土垫层，在其上绑扎承台钢筋，支立模板，浇筑混凝土，洒水养生至规定时间。

浅水区承台采用围堰筑岛法施工；深水区承台采用钢板桩围堰施工。

墩身模板采用厂制整体钢模板，钢筋绑扎成型，砼一次浇筑成型。与承台接触面严格按施工接缝处理，混凝土由拌和站集中拌制，砼输送车送至施工现场，吊车或输送泵泵送入模，插入式振捣棒振捣。墩身混凝土养护采用洒水并用塑料薄膜包裹养生。墩身模板采用人工配合吊车安装和拆除，脚手架采用碗扣式支架环形搭设。

简支箱梁采用架桥机架设。

简支梁采用支架现浇，大跨度连续箱梁采用满堂支架法和挂篮悬浇法施工。

5.1钻孔灌注桩施工工艺

.1冲击钻机成孔施工工艺（见图5.1）

图5.1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

1）准备工作：对桩位进行复测，根据施工现场地面的承载能力，确定合理的方案进行施工场地的平整加固工作。

2）埋设护筒：陆地桩直接开挖基坑，埋设钢护筒，四周用粘土填塞紧密。护筒底端的埋置深入到不透水层粘性土内1～，确保护筒位置的准确及稳定，护筒的顶端高出地面。护筒埋设时，护筒中心线对准测量标定的桩位中心，并严格保持护筒的垂直度。护筒采用钢板卷制焊接而成，直径比桩径大，为增加刚度，防止变形，在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。

3）泥浆制备：钻孔采用泥浆护壁，以保持孔壁在钻进过程中不坍塌不变形。泥浆的作用是冷却钻头、悬浮钻渣、孔壁防护，为实现孔壁防护目的，不同地层条件选择不同粘度的泥浆。泥浆比重控制在1.1～1.3之间；一般地层粘度控制在16～22s之间，松散易坍地层粘度控制在19～28s；胶体率不小于95％；新制泥浆含砂率控制不大于4%；泥浆池布置在桩位附近，在一个区段内共用，完工后钻碴用汽车运到指定地点处理。

4）钻机选择以及钻孔前检查：

在碎石类土以及岩层中宜用十字型钻头；在砂黏土，砂和砂砾石层中宜用管型钻头。同时钻头的重量考虑泥浆的吸附作用以及钢丝绳和吊具的总重量，使总重量不超过卷扬机的起重能力。吊钻头的钢丝绳必须选用同向捻制、柔软优质、无断丝和死弯者，安全系数不小于12，钢丝绳与钻头间必须设转向装置并连接牢固，钻孔过程中应经常检查其作业状态以及转动是否正常，灵活。主绳与钻头的钢丝绳搭接时，两根绳径向方向相同，同时必须捻扭一致。钻孔工地应有备用钻头，检查发现钻孔钻头直径磨耗超过时应及时更换新钻头，更换新钻头前应检孔到孔底，确认钻孔正常时才可放进新钻头。

选用优质粘土制作钻孔泥浆，先将粘土加水浸透，然后加水用搅拌机拌制，现场作试验检测泥浆指标。为减少泥浆废弃量，在泥浆中掺加分散剂，以利于循环使用。

待钻机就位准确后开始钻进，初始钻进时，先在孔内注水，加粘土，小冲程制浆，进尺适当控制，在护筒刃脚处小冲程、高频率反复冲砸，使刃脚处有坚实的泥浆护壁，钻至刃脚下后正常钻进。钻孔作业时，注意地质变化，在变化处取渣样，编号保存。

冲击一段时间后，将冲锤提起，换用掏渣筒掏渣。在开孔阶段，为使钻渣挤入孔壁，待钻进4～5m后再掏渣。进入基岩后适当减少冲程。正常钻进时根据地质资料掌握土层变化，及时捞取钻渣取样，判断土层，记入钻孔记录表，并与地质资料进行核对，根据核对判定的土层调整冲程。钻进时连续进行，不随意中途停钻。钻进进程中和掏渣后严格控制和保持孔内水头稳定，并注意观察，发现情况及时处理，如实填写钻孔原始记录。孔内水头始终保持在地下水位线以上，以加强护壁，防止塌孔。升降钻头时平稳，不碰撞护筒或孔壁。在钻进过程中，勤检孔、勤抽碴、勤检查钻具。如发现孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.3～0处重新冲砸造孔；遇到孤石时，用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或击入孔壁。

在钻进过程中，始终保持孔内水位高于地下水位左右，同时控制泥浆比重，在砂粘土地层钻进时，泥浆比重控制在1.05～1.15之间，既能获得较高的钻进速度，又能作到不塌孔；在易塌地层中钻进时，泥浆比重提高到1.2左右，适当降低成孔钻速，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。

桩孔钻至设计标高后，对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查，满足要求后请监理工程师进行检查，为清孔做好准备。

钻孔至设计标高后，使用长度和外径符合施工技术规范要求，用Ⅱ级钢筋制作的检孔器吊入孔内，检查孔径大小及垂直度等，得到监理工程师同意后采用换浆法清孔。清孔后，以开口铁盒检查泥浆，孔内沉淀指标达到规范规定标准时清孔，即：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17～20s；浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不大于。清孔时，保持孔内水位在地下水位以上1.0 ～以防止坍孔。清孔标准符合设计及规范要求，严禁采用加深钻孔深度方法代替清孔。

使用的所有钢筋具有出厂日期和质量证明书，进场检验合格后方能投入使用，制作前先将主筋调直，清除钢筋表面油污和杂物等，钢筋下料时准确控制下料长度。

钢筋笼分节制作，在钢筋加工场集中加工焊接成型，每节长度不大于，对于长度大于的钢筋笼分节制作时主筋接头按规范要求错开及能在一定范围内移动主筋，对接端预留一段螺旋筋不绑扎。桩基主钢筋笼各段之间主筋采用焊接，单面焊时焊缝长度大于10d，双面焊时焊缝长度大于5d，焊缝饱满，焊缝深度和宽度满足规范要求。

钢筋笼制作时在平整的场地上进行，用C20混凝土硬化钢筋加工区，以保证钢筋笼的整体垂直度和主筋焊接接长时的对位。成型的钢筋笼用自制平板拖车托运至孔位处，吊装入孔，在井口焊接接长。钢筋笼加工时在钢筋笼内部隔一定距离设置十字撑，以提高钢筋笼的整体刚度，防止钢筋笼在加工和运输过程中的变形。钻孔灌注桩基础钢筋笼制作及安装误差符合表5.1的要求。

表5.1 钻孔灌注桩钢筋笼制安误差控制表

注：d为钢筋直径，单位：mm

按设计文件要求的部位埋设检测管。埋设的检测管采用Φ等间距埋设三根、整桩长的钢管，预埋时绑在钢筋笼内侧，管底密封，管顶加盖防杂物落入，和钢筋笼一起入孔。

钢筋笼下放到位固定后，立即安放导管。导管采用钢管制成，接头为快速螺纹接头。导管使用前做水密承压及接头抗拉试验，试压压力不低于孔底压力的1.5倍，然后用汽车吊逐段吊装接长、下放，导管下端距孔底的距离为。

混凝土导管安放完后，若孔底沉碴厚度不满足设计要求，利用导管进行二次清孔，使沉碴厚度、孔内泥浆等指标满足《客运专线铁路桥涵工程施工技术指南》要求，桩底沉渣厚度小于。清孔时及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水头，并取样检测，经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇筑水下混凝土。

桩基砼由拌和站集中搅拌生产，砼输送车水平运输，直升导管法灌注成桩。首批封底混凝土采用大容量料斗灌注，混凝土初存量满足首批砼入孔后，导管埋入砼的深度不小于并不大于，封底成功后改用输送泵进行连续灌注，中途不停顿，并尽量缩短拆除导管的间断时间，直至完成整根桩的浇筑。

在混凝土浇筑时保持护筒内泥浆面高于地下水位左右，随时测量混凝土面的高度，记录砼灌注量与砼顶面高度明确时间、灌注量、砼顶面高度和导管埋深相互之间的关系，正确计算导管埋入混凝土中的深度，导管埋深严格控制在1～3m范围内。

灌注完毕时桩顶标高高出设计标高1m左右，以保证桩顶混凝土强度，多余部分在承台施工前凿除。为克服桩头砼松散，除超灌砼外，采取以下辅助措施：一是提高料斗高度增加砼冲击势能，使砼自密；二是在保证导管埋深的前提下，反复下插和上提导管，利用导管的晃动、抖动和反复冲压作用使砼密实度增加。

为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度，当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，然后恢复正常灌注速度。

灌注将近结束时，核对混凝土的灌注数量，以确定所灌混凝土的高度是否正确。在灌注过程中，将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理，不随意排放，污染环境及河流。

5.1.1.9钻孔中注意事项

坍孔的表面特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。原因有泥浆比重不够或泥浆其它性能不符合要求，使孔壁未形成护壁泥皮，孔壁渗漏；孔内水头高度不足，支护孔壁压力不够；护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软或钻机装置在护筒上由于振动使孔口坍塌、护展或较大坍孔；清孔后泥浆比重、粘度等指标降低；起落钻头时碰撞孔壁。预防及处理原则是保证钻孔时泥浆质量的各项指标满足规范要求；保证钻孔时有足够的水头高度，在不同土层中选用不同的进尺；起落钻头时对准钻孔中心插入；回填砂和粘土的混合物到坍孔处以上1～2m重钻。

扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。

3）防止钻孔偏斜和缩孔

偏斜缩孔原因有钻孔中遇有较大的孤石或探头石，扩孔较大处钻头摆动偏向一方；在倾斜度的软硬地层交界处、岩石倾斜处或者粒径大小悬殊的砂夹卵石中钻进，钻头受力不均；钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；在软地层中钻进过快，水头压力差小。预防和处理方法是在安装钻机时使底座水平，起重滑轮、钻头中心和孔位中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正；在倾斜的软硬地层钻进时，采取减压低速钻进；钻杆、接头逐个检查，及时调整。遇有斜孔、偏孔时，用检孔器检查探明偏斜和缩孔的位置情况，在偏孔、缩孔处反复扫孔；偏孔、缩孔严重时回填粘性土重钻。

钻进时强提强扭、钻头接头不良或疲劳破坏易使钻头掉入孔中，另外由于操作不当，也易使孔上铁件等杂物掉入孔内。小铁件用电磁铁打捞，钻头的打捞视具体情况而定，主要采用打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩等。

5.1.2水中桩基施工方法

5.1.2.1临时栈桥

韩庄运河单幅栈桥长55m，栈桥跨度最大约5.5m，宽6m。栈桥基础为Φ426×10mm钢管桩。钢管桩上沿栈桥横向设置2I36b工字钢分配梁。栈桥梁部由8根I36b工字钢组成，其上用20×20枕木组成桥面系。

（1）基础采用Φ426×10mm钢管桩，桩长15m，入土深度≥6m，各层土深度分别为黏土、粉质黏土5m，泥岩2.3m；

图5.2 栈桥横断图、纵断图

（2）栈桥横梁采用2I36b工字钢；

（3）纵梁采用8I36b工字钢；

（4）桥面采用满铺20×20cm的枕木。

（5）栈桥荷载：混凝土运输车自重20t，运输混凝土8m3，计20t，考虑冲击系数1.2及其它人行、小型机具等荷重，栈桥按50t荷载计算，但考虑施工时采用50t履带吊施工，其自重约56t，综合考虑按60t荷载计算。

栈桥需承受60t的主桥横梁荷载，根据《钢结构设计规范》有关规定进行验算。

q—纵梁自重及桥面系自重，经计算取q＝0.6t/m。

纵梁由8I36b组成，为了计算简便，各工字钢惯性轴不作平移，8I36b整体计算。

q—横梁自重，经计算取q＝131.2kg/m；F＝7.9t

查《简明施工计算手册》有：

查《简明施工计算手册》有：

单桩最大荷载：P=10t，取安全系数1.5，则桩顶设计荷载为：P＝1.5×120＝150KN。钢管桩单桩竖向极限承载力：

式中：U—钢管桩周长，为1.338m；

A—验算截面处桩的截面面积，为0.14m2；

τi—各土层对桩侧的极限摩阻力（Kpa）；

Li—按土层划分的各段桩长；

σR—桩底端支承土的承载力（Kpa）。

Pk＝0.8×0.14×500+1.338×（5×20+2.3×20）＝25t

由以上计算可得，钢管桩打至泥岩层完全能满足设计要求。

（2）钢管桩稳定性检算

根据《建筑桩基技术规范》，单桩稳定长度：LP=1.0（I0+h）， LP=15m。钢管桩身抗弯刚度EI=14587KN.m2，单桩屈曲临界荷载：Pcr=π2EI/Lp2=8715KN，由以上计算可看出钢管桩满足稳定性要求。

5.3 管桩受力图 单位：m

（1）将打桩机停在合适位置，将钢管桩运到打桩机起吊方便的地方，安装桩帽，桩帽内径比钢管桩外径略大，上面有销孔，能与桩销在一起，用打桩机液压夹夹紧桩帽，提起钢管桩，放在要打入的位置，校核后打入，打入到设计位置，取下桩帽接桩，采用焊接时焊缝处要增加肋板防止拔桩时从焊缝处断开。

在打桩过程中注意：A）桩基位置准确、竖直。B）钢管桩在下沉过程中用全站仪多次复测桩位、垂直度。C）钢管桩振动下沉时宜先慢速下沉，桩体位置正确稳定后才快速下沉。

钢管桩施工完毕，焊牢桩帽、安装横梁，铺好桥面板满足施工即可。焊斜撑将同排钢管桩连成整体，桩帽下加焊加筋隔板，方向垂直横梁。所有焊缝均采用E4303焊条，满焊，贴脚焊缝高不得小于8mm。钢架支撑施工过程中，派专人检查焊缝，达到规范要求方可进行验收。

（3）栈桥栏杆采用Φ40普通钢管制作。栈桥两侧均设置栏杆，栏杆每1.5m设置一道立柱，其中靠主桥侧遇到支线栈桥时断开。栈桥栏杆通过粉刷不同颜色油漆以区分禁吊区和非禁吊区，并在栈桥上设置航道警示灯和夜间照明设施。

（4）钢架焊接要注意以下事项：

所有焊工必须持证上岗；焊接环境温度不得低于5℃。

焊缝各项尺寸要符合规范要求，表面平整。

焊缝不得有裂纹、未熔合、夹渣和未填满等缺陷。

钢管桩中心允许偏差±10cm，垂直度偏差<1%，单桩承载力不小于25t。

5.1.2.2浅水区筑岛围堰施工

韩庄运河水中131#、134#墩，胜利渠中82#墩采用填土围堰筑岛方法施工。筑岛围堰采用草袋围堰，首先从施工便道填筑出一引道至桩基位置，引道填筑标准同施工便道，然后采用草袋装粘土围筑成围堰。为便于钻孔桩施工，再向围堰内填土筑岛，在围堰内回填粘土，做钻孔作业平台。筑岛高出施工水面2m以上。

筑岛围堰施工工艺见图5.4。

图5.4 筑岛围堰施工工艺框图

（1）施工时草袋平放，水中堆码草袋用带钩的木杆或钢筋焊制铁钩将草袋送入水中。围堰成形后用水泵抽尽围堰内的水，采用挖掘机清除淤泥。

（2）人工堆码草袋时，水平分层铺设，堆叠整齐，上、下层交错排列，不得留有通缝，袋体与袋体间不能留有空隙，否则用袋装土填补密实，避免形成灌涌通道。

（3）草袋内粘土充填控制在1/2～2/3之间，粘土充填均匀，便于铺设及草袋间挤压密实，袋口用细麻线或铁丝缝合。在充填和铺设过程中，如发现袋体损坏，及时予以修补。

（4）围堰抽水施工时，开始抽水速度要慢，使其逐渐承受水压力完成预变形，防止抽水过快围堰坍塌。

（5）袋体逐层加高，不得一次性加高两层，防止产生贯通接缝。

5.1.2.3深水钻孔平台

水中桩采用钢管桩平台进行基础施工，钢管桩平台主要设计原则为：满足平台在风、浪、潮作用下的安全要求；有利于平台的周转；结构标准化、模块化，能和栈桥有互换性；满足钻孔施工需要。

钻孔平台结构布置图见《水中桩基钻孔平台平面布置图、侧面图》。

水中桩基钻孔平台平面布置图

图5.5 水中桩基钻孔平台平面示意图

钻孔平台基础采用打入式钢管桩，纵、横梁均采用I36b工字钢，上铺20×20cm方木。平台分为钻孔区、施工通道区。

钢管桩的施工采用船上施工作业，具体施工工艺流程如下：

图5.6 管桩施工工艺流程图

根据桩位将打桩船停泊合适位置，锚碇打桩船，根据桩位坐标和定位船宽度确定定位船位置并锚定，利用船边作导向架使用。将钢管桩浮运到打桩船起吊方便的地方，锚碇运桩船，安装桩帽，桩帽内径比钢管桩外径略大，上面有销孔，能于桩销在一起，用打桩机液压夹夹住桩帽，提起钢管桩，放在要打入的位置，利用线锥校正垂直度，校核后打入，打入时先启动低档，随入土深度增加稳定性提高提升档位，打入到水面位置，取下桩帽接桩，采用焊接时焊缝处要增加肋板防止拔桩时从焊缝处断开。

桩的承载力采用贯入度确定，施加桩顶的能量转化成4部分：桩贯入土中做的有效功，桩自身弹性变形吸收的能，桩土体系消耗的弹性变形能，桩土体系消耗的非弹性变形能。后三项消耗的能量随入土深度不同各不同，入土越深桩自身弹性变形吸收的能越少，而土体消耗的能越多，电动振动锤根据电动机消耗的能量，按下式确定桩的容许承载力：

式中： P—单桩容许承载力，kN；

m—安全系数，永久结构一般不小于2；临时结构一般不小于1.5，按永久结构考虑。对于超静定结构酌情适当增加；

N0—沉桩将达到规定标高前，下沉速度为0～5cm/min时所需的有效功率，即N0 = 60nη／t，Kw；

n—电表读数，kW·h；

t—测定时间，min；

Na—振动沉桩机无负荷载时的功率，Kw；

v—沉桩最后下沉速度（贯入度），cm/min；

Q—振动体系重力，包括桩、桩帽、振动沉桩机、机座及其他附加重力，kN；

α—土性质系数，因振动沉桩机类型及桩的结构不同而异；

β—影响桩入土速度系数。

5.1.2.4钢护筒插打

钢护筒直径为Φ=200cm，壁厚1cm，按设计要求分节制造，节与节之间的对接均采用坡口焊形式，并沿钢护筒周围加焊补强板。钢护筒分节制造完毕并验收合格后，要在钢护筒两端设十字撑杆，以防止钢护筒变形，在存放和运输过程中要支垫牢固，防止意外滚动伤人。

每根钢护筒的长度及挡水面积均比较大，所以在钢护筒的插打过程中要设导向装置，以保证定位准确、钢护筒竖直。钢护筒插打施工在钢管桩平台上进行，插打时，首先起吊震动打桩机高频强震4个定位角桩护筒，在逐一插打中桩。

钢护筒下沉过程中用全站仪跟踪检查桩位、垂直度，确保位置准确、竖直。

5.1.2.5泥浆处理

为防止泥浆污染河流及周围环境，采用自行加工的14m3铁制泥浆池和沉淀池，并保证及时将钻渣运至业主指定的地方。结合工程的实际情况，采用合格的粘土来配制泥浆，本地的土质为粘土基本能满足制备泥浆的要求，泥浆制备以原孔造浆为主，当泥浆的性能指标较差不能满足施工要求时可掺入适量优质粘土或膨润土来改善泥浆的性能。

1）挖掘工具：以铁锹、铁镐、铁锤、钢钎、风镐等简易轻便工具为主。

2）出土工具：由机架、电动葫芦及活底吊桶组成。机架采用型钢焊成的简易门式机架，其上安置单轨电动葫芦。起重工具采用链式电动葫芦，起吊能力为10kN，吊放深度根据桩长选择，铰链处设有自动限位防坠装置，承重吊链的破坏拉力不小于60kN。

3）降水工具：井内设集水坑，采用大扬程的潜水泵抽水。

4）照明工具：井内照明采用低压防水照明灯具。

5）通风工具：采用1.5KW的鼓风机，配以直径为10cm的塑料送风管，向井内送风不小于25L/s。

6）混凝土护壁模板：采用钢模板。

7）人员上下：采用吊挂式软爬梯。

8）水平运输：手推车运至临时堆土场，然后用自卸汽车弃运。

施工前先平整场地，铲除松软土层并夯实，施测孔桩十字线，桩孔位置定位，设置护桩并经常检查校核。井口四周挖排水沟，作好排水系统，及时排除地表水，搭好井口雨棚，安装提升设备，布置好出碴道路，合理堆放材料和机具，井口四周2m范围内不得堆放水泥杂物。井口四周设护栏，高度80～100cm，防止土、石、杂物及人员落入孔内。

5.2.2.1土方开挖

井孔开挖由人工自上而下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先挖中间部分后挖周边。挖至地下水位时，在孔内挖集水井，设小型潜水泵将水排至场地排水沟内，集水井随挖土加深而加深。随着挖孔加深，及时安装通风、照明、通讯等设备。

挖孔达到设计标高后，进行井底处理，使井底平整、无松碴淤泥及沉碴，嵌入岩层符合设计要求，经监理工程师检查合格后马上封底，安放钢筋笼，灌筑混凝土。

5.2.2.2石方开挖

井内强风化及部分中风化软石采用风镐凿除，中～微风化岩石采用微差控制爆破开挖。

1）挖孔桩爆破施工参数

（1）炮孔直径：Ф32

（2）炮眼深度：0.5～0.7m以内

（3）起 爆：电雷管

（5）装药集中度：0.12～0.15kg/m

（6）爆破震速控制：2cm/s

2）具体爆破施工的炮眼布置根据正式图纸布置。

3）挖井爆破施工注意事项

（1）爆破时井口覆盖钢筋网和砂袋，以杜绝飞石外逸。

（2）爆破作业时须加强爆破振动监测，并用监测结果及时修正爆破参数。

（3）爆破后须采用高压风和鼓风机进行足够的通风排烟处理，经确认后方可进入孔内作业。

其它施工参照挖基础施工。

5.3承台施工方法及工艺

5.3.1承台施工工艺流程

图5.7 承台施工工艺框图

首先确定承台的平面位置及开挖深度。土方开挖采用人工配合挖掘机进行开挖，石方开挖采用风动凿岩机钻眼，浅眼爆破法开挖。在基底开挖至距设计标高0.3～0.5m时，改由人工挖土至设计标高，避免基底承载力受损。基坑开挖到设计标高后，采用空压机及风镐破除桩头，对桩头设计标高以上的20cm部分用人工破除。开挖过程中结合实际地质情况进行放坡处理，避免坑壁坍塌，坡度为1：0.25。考虑到钢筋绑扎和支立模板的需要，基坑比设计平面尺寸各边加宽80cm。

基坑避免超挖，已经超挖或松动的部分要清除，底部进行夯实处理，可将凿除桩头的废料铺于坑底，整平夯实，保证基底有一定的承载力，防止在钢筋绑扎、模板支立及混凝土浇筑过程中发生沉降。经现场监理检查验收认可后浇筑10cm混凝土垫层。

若出现地下水，可于基坑四周设排水沟，并于较低位置设集水井，利用水泵将水排除。

5.3.3钢筋制作及绑扎

钢筋绑扎前重新测量放线，放线时除核对标高外，还仔细核对桥梁墩台中心坐标。

钢筋在钢筋场地制作，现场绑扎成型。钢筋的根数、直径、长度、编号排列、位置等符合设计的要求，钢筋接头的位置和数量符合施工规范的要求。

承台位于地面下，承台模板采用大块钢模板支立，采用何种模板都要求模板平直、板缝严密不漏浆。模板的加固采取以模板的螺杆传力和外侧加固的方法，利用钢管支撑模板，确保混凝土浇筑过程中不“跑模”。

支立模板后重新测量放线，放线时除核对标高外，还仔细核对桥梁墩台中心坐标。现场监理检查验收认可后，方可进入下道工序施工。

为确保混凝土施工质量，混凝土在拌和站集中拌制混凝土，运输车送至现场，输送泵泵送或吊车吊装入模。混凝土分层并由两边向中间对称浇筑，上层和下层前后浇筑距离保持1.5m以上，混凝土沿高度均匀上升。混凝土一次性连续浇筑完毕，以保证结构的整体性，且保证上下层混凝土在初凝之前结合好，防止形成施工冷缝。

混凝土的振捣在施工中相当重要，振捣由专业工人进行，每层的浇筑厚度30cm为宜。采用插入式振捣器，插入式振动器在施工中移动间距不超过振动器作用半径的1.5倍，与侧模保持5～10cm的距离，分层浇筑时，插入下层混凝土5～10cm。每处振动完毕边振动边缓慢提起振动器，即“快插慢拔”，插入深度不超过振动器长度的1.25倍。避免振动器碰撞模板，钢筋及其他预埋件。插入点均匀排列，排成“行列式”或“交错式”。混凝土必须振动到停止下沉、不再冒气泡、表面呈现平坦、泛浆。振捣过程应严防漏振或过振发生，以免混凝土结构表面产生蜂窝、麻面。

浇筑混凝土期间，设专人检查模板、钢筋和预埋件等稳固情况，当发现有松动、变形、移位时及时处理。

混凝土浇筑完成后，混凝土裸露面及时进行修整、抹平。

混凝土浇筑完毕后，在收浆后予以覆盖和洒水养护。养护用水与拌和水相同。混凝土洒水养护时间按设计及规范要求实施，根据湿度、温度和水泥品种及掺用的外加剂等情况，酌情延长或缩短。每天洒水数次，以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为度。

混凝土养护达到2.5Mpa前，不得使其承受行人、运输工具、模板、支架等荷载。

承台强度达到设计要求后进行基础回填，采用开挖原土进行基坑回填，回填土对称、水平分层进行并采用多功能振动夯实机夯实。

5.4水中承台施工方法及工艺

采用插打钢板桩的方法施工132#、133#水中承台。

由于承台位于深水中，施工中受行船波浪和水流的影响，为了降低施工成本、便于施工操作、加快施工进度、确保施工安全，根据河床地理位置和地质情况，经过技术、经济方案比选确定采用德国拉森Ⅳ型16m长钢板桩单壁围堰进行水中 矩形承台基坑围护，基坑深度达12m。采用I45b工字钢作围囹，直径63cm、壁厚10mm钢管作横向支撑，角隅处采用I45b工字钢加强斜撑。具体结构如图5.8。

5.4.1.1钢板桩计算原则

1）整体框架结构按临时钢结构考虑；

2）基坑侧壁安全等级为二级，按此等级控制基坑变形；

3）主要承受土压力和水压力荷载，水、土压力采用分算法；

4）按支撑完毕后再考虑开挖，基坑开挖到位时围护体系为最不利状态，以此状态检算；

5）钢支撑与围囹结构以及与钢板桩之间为焊接。

5.4.1.2计算方法及结果（略）

图5.8 承台钢板桩围堰示意图

5.4.2钢板桩检验。

钢板桩运到工地后，需进行整理，清除锁口内杂物，用一块长约2m的同类型、同规格的钢板桩作锁口通过检查，对检查出的锁口扭曲及“死弯”进行校正，确保每片钢板桩的两侧锁口平行，尽可能使钢板桩的宽度都在同一宽度规格内。

钢板桩外观检验包括表面缺陷、长度、宽度、厚度、端头矩形比、平直度和锁口形状等内容。检查中要注意：1）对打入钢板桩有影响的焊接件予以割除；2）有割孔、断面缺损的予以补强；3）若钢板桩有严重锈蚀，测量其实际断面厚度，以便决定在计算中是否需要折减。原则上要对全部钢板桩进行外观检查，对不符合要求的钢板桩需进行矫正。

钢板桩调直、套锁通口检查、焊接在专门加工平台上进行。加工好的板桩分层叠放，加工平台设在一水泥场地上，钢板桩按平行排列。

5.4.3钢板桩吊运及堆放

装卸钢板桩采用两点吊。吊运时，每次起吊的钢板桩根数不宜过多，并注意保护锁口免受损伤。吊运方式有成捆起吊和单捆起吊、钢筋捆扎、专人指挥。钢板桩堆放的顺序、位置、方向和平面布置考虑到以后的施工方便，并按型号、规格、长度施工部位分别堆放，堆放的高度不宜超过2m。

5.4.4施工工艺流程

图5.9 钢板桩围堰施工工艺框图

5.4.5插打定位桩及安装导向架

为保证插打钢板桩的位置准确，先打定位桩，用经纬仪和全站仪控制定位桩桩位，在定位桩上安置导向架，组成框架式的围笼作为插桩时的导向架。导向架用I45b工字钢制作，设计成上下两层。对钢板桩的倾斜、偏位、垂直度进行控制。

做方形导向架，在围堰的内侧打数根定位桩，可以用钢板桩代替（待快要合拢时，将导向架拆除将钢板桩插打到围堰当中），焊接牛腿将定位桩与导向架固定，如图5.10。

图5.10 导向架平面示意图

5.4.6钢板桩的吊运插打

钢板桩由岸上吊运至已施工的栈桥上。在钢板桩锁口内涂黄油，安置吊点，利用吊车将钢板桩吊起、插打。在钢板桩下端系揽风绳二根，吊车起吊钢板桩接近垂直状态时，利用揽风绳控制正反方向。

钢板桩就位下插，第一片钢板桩是插打的关键，为了确保其插正及位置准确，在导向架上设了一个限位框架，大小比钢板桩每边放大1厘米，插打时钢板桩背靠紧导向架，一边插打，浮吊一边缓慢下钩，并在互相垂直的两个方向用经纬仪观察，发现偏移，用吊车调整（吊车的缆绳必须带紧），直到钢板桩底达到设计标高。限位框架见图5.11 。

图5.11 限位框架示意图

其它钢板桩则以插打好的桩为准，由浮吊吊起，对准锁口，控制好方向，开启振动锤一边振动，一边插打。为了防止打桩时将旁边的桩带下去，采用阶梯形打桩方法，间隔跳打方式，相邻两桩高差按小于4m控制。如带桩立即停锤，稳固后重新打入。用电焊将该桩与相邻的桩焊接固定牢固，确保桩顶标高符合设计要求。插打一段时间，拔起，让水渗入，减小摩擦，再插打，如此往复，直至达到设计标高。在插打过程中，由于钢板桩锁口和锁口之间缝隙较大，而钢板桩下端有土挤压，上端是自由的，总会使钢板桩产生向远离第一根钢板桩的方向倾斜，因此，每打4～5根钢板桩就要用垂球吊线，将钢板桩的倾斜度控制在1%以内，否则就用倒链纠偏，一次性纠偏不能太多，以免引起锁口间错位，影响下一片钢板桩的插打，当钢板桩偏移太多时，只能采用多次纠偏的方法逐步减小偏移量，若因土质太硬倒链拉不动时，可采用走四滑轮组纠偏。开始时可插一根打一根，即将每一片钢板桩打到设计位置，到剩下最后20片时，要先插后打，若合拢有误，用倒链或滑车组对拉使之合拢，合拢后，再逐根打到设计深度。

5.4.7钢板桩内支撑

在钢板桩围堰合拢后，将设置内支撑，采用平面钢架支撑，四个角设置为三角形，其稳定性较好，又可以做成抽水平台。内支撑的安装由上往下，一边抽水DB37／T 5045-2015标准下载，一边安装。

钢围堰合龙后，用吸砂泵进行抽排水，在水面进行第一道内支撑安装，然后吸泥至下一道支承下一米标高，进行第二层内支撑设置，以此类推，支承层数根据水压力和土压力计算决定。

由于钢板桩的锁口之间连接不紧密，围堰通常会漏水，因此在抽水过程中，通常采用细麻丝、棉条等材料，在钢板桩内侧嵌塞、塞紧，或者用锯屑加细煤灰在漏缝外侧周围放入，随水夹带至漏缝处自行堵塞。

5.4.9围堰拆除、拔桩

围堰内承台和墩身混凝土强度达到一定强度后，清除围堰内残留物，才能进行拔桩。在拔桩前应向围堰内抽水达到一定水位时，由下向上拆除内支撑，直到围堰内支撑全部拆除完，围堰内外水位相同，方可进行拔桩。拔桩时，可以借助千斤顶松动钢板桩，减少钢板桩与土、钢板桩之间的摩擦力，然后由吊车吊起。

5.4.10大体积承台混凝土施工

用风镐清除封底混凝土多余部分，并用M7.5砂浆找平；然后放样内蒙古自治区公路工程标准施工监理招标文件(2020年版)（内交发[2019]712号 内蒙古自治区交通运输厅2020年3月1日起施行）.pdf，绑扎承台钢筋。承台高度达6m，为避免大体积混凝土施工水化热过高现象，另外为减少封底混凝土所承受的压力，承台分二次浇筑。

大体积混凝土承台施工时，由于混凝土单位时间内浇筑量大，混凝土水化热形成的内外温差及收缩等会引起非均匀变形，同时变形还受到结构内外的约束，承台容易产生裂缝，所以，施工中必须采取有效的措施和方法，防止混凝土有害裂缝的产生，保证承台施工的质量。

5.4.10.1冷却管及测温元件的安装