工程施工福元路湘江大桥水中墩承台基坑施工方案

长沙市福元路湘江大桥工程水中墩承台基坑施工方案长沙市福元路湘江大桥工程设计施工总承包项目部二O一O年九月长沙市福元路湘江大桥工程水中墩承台基坑施工方案编制：复核：审核：审批：目录TOC\o"1-2"\h\z\u1、工程概况11.1概述11.2水文41.3地质42、总体施工部署52.1施工方案概述52.2次要施工设备62.3人员组织支配62.4施工进度方案73、次要施工方案73.1测量把握73.2水下基础挖泥73.3水下爆破及清渣84、质量、安全及环保措施144.1质量保证措施144.2安全保证措施154.3文明施工及环保措施16福元路湘江大桥水中墩承台基坑施工方案1、工程概况1.1概述福元路湘江大桥位于银盆岭大桥、三汊矶大桥居中偏南地位，距下游银盆岭大桥约2.9km左右，距下游三汊矶大桥约2.7km左右。福元路湘江大桥连接河西（滨江新城）和河东（新世纪片区）两处区域，具体地理地位详见图1-1。大桥西起银杉路，东至芙蓉北路，工程线路全长3539m，其中跨越湘江部分约为1435m，工程由正桥、岸上引桥及接线道路组成，道路等级为城市主干路图1-1福元路湘江大桥地理地位图大桥主桥墩PM19~PM22以及引桥墩PM18、PM23~PM28共11个桥墩位于水中。每个主桥墩横桥向均设两个分别式承台，边主墩PM19、PM22接受倒角矩形方式，中主墩PM20、PM21承台为尖圆形；引桥每个墩均只要一个承台，承台均接受倒角矩形方式。承台下设Φ2000mm钻孔灌注桩，主墩桩长10~23m，引桥墩桩长12~28m。水中墩结构见图1-2~图1-4，相关设计参数见表1-1。表1-1水中墩基础设计参数桥墩号承台顶标高（m）单个承台尺寸（m）桩底标高（m）桩径（mm）桩长（m）桩数PM1826.412.8×9.2×410.4Φ2000125PM1923.319.6×16.6×4.58.8Φ20001020PM2021.819.6×15×4.5-5.7Φ20002320PM2121.819.6×15×4.5-0.7Φ20001820PM2223.019.6×16.6×4.53.5Φ20001520PM2321.712.8×9.2×43.7Φ2000144PM2422.012.8×9.2×41.0Φ2000174PM2521.712.8×9.2×43.7Φ2000145PM2621.012.8×9.2×41.0Φ2000165PM2721.712.8×9.2×43.7Φ2000145PM2823.812.8×9.2×45.8Φ2000144图1-2边主墩PM19、PM22结构图图1-3中主墩PM20、PM21结构图图1-4水中引桥墩（PM18、PM25~PM27）结构图图1-5水中引桥墩（PM23、PM24、PM28）结构图为满足相关部门对阻水率的要求，PM19~PM27基础承台设计埋置深度较深，承台底嵌入强、中风化岩层内。承台与河床、岩面标高的对应关系见表1-2。表1-2水中墩承台与河床、岩面标高桥墩号承台底标高桥墩处河床均匀标高（m）桥墩处岩面均匀标高(m)PM1918.820.0219.01PM2017.318.4318.03PM2117.320.1517.37PM2218.519.7917.09PM2317.722.0518.0PM2418.021.9118.71PM2517.720.2718.02PM2617.020.2217.57PM2717.720.2718.411.2水文湘江是长江七大主流之一，河水动态为单汛周期类型，最大洪水发生在4~8月，且次要集中在4月下旬至6月（占全年最大洪水发生总次数的86%），10月至其次年2月为枯水期。最高洪水位为1998年的39.18m（吴淞高程），最低水位为2009年10月的24.93m（吴淞高程），多年均匀水位29.48m，最大变化幅度14.03m湘江水流均匀流速0.12～1.26m/s。最大流量20800m3/s（1994年6月28日），最小流量102m3/s（2009年10月28日），多年均匀流量为1.3地质根据地表出露和钻探揭露：桥位地层次要由第四系人工积累物、河流冲积物（粉砂、粉质粘土、细砂、圆砾）和残积粉质粘土组成。下伏基岩为元古界冷家溪群板岩，按钻探揭露挨次，自上而下详述于表1-1。表1-1岩土工程特性及分布表土层及编号层顶标高（m）层底标高（m）层厚（m）岩土特征描画①人工填土24.51～25.1921.71～22.592.60～2.80褐黄色、褐灰色，湿，松懈，可塑状粘性土为主，高紧缩性，局部夹风化岩及建筑垃圾，软硬不均，工程性状差，堆填工夫较短。仅见于东西堤岸②粉质粘土21.71～27.5618.16～21.580.40～7.80褐灰、灰黑色，软-可塑状，底部含粉细砂及云母片。③粉土褐灰夹灰绿色，湿，稍密状。含粉细砂，底部夹砾石，见于两岸。④中细砂18.43～22.0916.76～20.680.30～3.60褐黄，饱和，松懈-稍密状，混砾石，含云母，粘土充填。⑤圆砾17.48～21.3116.83～19.220.30～3.00褐黄色，饱和，稍密。含量60%以上，含量60％～70％，粒径0.5～2cm，成分为硅质岩、脉石英、砂岩、石英砂岩，磨圆度较好，混卵石，中粗砂充填。⑧粉质粘土18.9618.160.80褐黄、褐灰色、硬塑状为主，局部为坚硬状，原岩结构可辨，局部含黑色铁锰质氧化物。11强风化板岩16.76～18.7911.99～17.690.60～5.40褐黄色、灰绿色，极软岩，节理裂隙发育，并为铁锰质氧化物浸染，岩芯呈碎裂状、碎块状，用手折可断。12中风化板岩11.99～20.68-9.91～19.381.30～23.10青灰色、灰绿色、软岩，岩芯呈块状、碎块状，少许短柱状，节理裂隙较发育，充填黑色铁锰质氧化物。13和风化板岩-17.60～19.38-23.43～2.512.00～36.90青灰色，为较硬岩，岩芯呈长、短柱状、块状，锤击声脆，节理稍发育，局部为石英脉充填、夹中风化板岩13层-1，厚度1.80～7.50m不等，性质同12层2、总体施工部署2.1施工方案概述由于水中墩承台埋置较深，承台底部位于中风化岩层顶面，需进行水下爆破开挖基坑。先进行掩盖层开挖：接受抓斗式挖泥船挖泥，装备120m3开底泥驳，运至指定地点弃泥，基坑底立体按承台轮廓线超宽1.5m把握，掩盖层内根据1:2进行放坡开挖，开挖深度0.4~4.1m；接受水下爆破作为承台基坑开挖的协助措施，接受钻孔爆破法，根据各承台底标高及封底厚度，钻爆深度为1.7~2.4m，爆渣接受抓斗式挖泥船配开底泥驳清运至指定地点弃渣。承台基坑开挖断面表示图见图2-1。图2-1水中墩承台开挖断面表示图2.2次要施工设备承台基坑施工次要设备见表2-1“次要施工机械设备表”。表2-1次要施工机械设备序号设备称号型号规格单位数量1抓斗式挖泥船斗容量4m3艘12抓斗式挖泥船斗容量1.8m3艘13抛锚艇艘14机动驳120匹、160匹艘各15警戒指挥船艘26平板钻机船27潜孔钻机CQ-100型台88开底泥驳120m3艘49空压机12m3台210发电机组50KW台211宿舍船艘112水准仪台113全站仪台22.3人员组织支配见表2-2“次要人员装备表”。表2-2次要人员装备序号工种人数备注1技术主管1技术管理及技术总结2技术员4现场技术管理及材料搜集3安全员2现场安全施工检查4测量员4测量放样5钻机操作人员20钻孔施工6爆破员3装药，连接爆破网络，起爆7司操人员25船舶驾驶8修缮工59潜水员6合计702.4施工进度方案根据总体施工进度要求和施工工效，水中墩9个承台基坑的开挖爆破工作在40d内完成，具体支配如下表2-3。表2-3PM19~PM27承台基坑施工进度方案序号项目称号开头工夫完成工夫天数（d）1船舶、设备进场2010-9-62010-9-832测量放样、设置导标2010-9-72010-9-1043PM27~PM22掩盖层开挖2010-9-82010-9-17104PM19~PM21掩盖层开挖2010-9-182010-9-2365PM19主墩爆破、清渣2010-9-202010-9-2676PM20主墩爆破、清渣2010-9-242010-9-3077PM21主墩爆破、清渣2010-9-282010-10-478PM22主墩爆破、清渣2010-10-22010-10-879PM23~PM27引桥墩爆破、清渣2010-10-62010-10-16103、次要施工方案3.1测量把握根据把握点高程接受四等水准测量在江边设立水尺，施工时期随时观测水尺，以把握水位变化状况，把握开挖和爆破深度。水深接受回声测深仪测量。施工前，在开挖基槽的轴线、边线、中线的延伸线上设立成对的导标，供挖泥船作业定向、导航，把握开挖宽度、边坡、测设起、终点标和转导游标、里程标等。陆上无法设立导标时，设置水上浮标。3.2水下基础挖泥3.2.1挖泥挨次接受抓斗式挖泥船进行掩盖层开挖，开挖挨次为：考虑到枯水期河东水深不足，所以先行开挖PM27~PM22桥墩，从东向西逐墩开挖；然后移船至PM19，从西向东依次开挖PM19~PM21墩。每个桥墩基础由下游向下游开挖。3.2.2挖泥船抛锚定位挖泥船拖到施工区域，利用导标定位。核对实测水深与施工图水深后，随即放下抓斗，定住船位。然后根据水流、风向状况，依次抛锚展布，接受抛锚艇抛锚。挖泥船布设艉锚1只，尾边锚2只，船首抛八字锚2只，主锚缆长度普通为200～300m，左左边锚抛出挖槽边线外100m左右。3.2.3水下挖泥工效分析装备两艘抓斗式挖泥船进行挖泥，斗容量分别为4m3和1.8m3。根据《港口工程施工手册》，每条挖泥船的消费率可按下式计算：其中—每小时挖泥斗数，4m3挖泥船取30，1.8m3挖泥船取40；—泥斗容积（m3）；—泥斗充泥系数，对于砂土均取0.9；—土的搅松系数，对于中密砂土取1.15。计算得：4m3挖泥船；1.8m3挖泥船两艘挖泥船日消费力量合计为：（每天工作9小时，工夫利用率取0.65）。3.2.4水下挖泥留意事项⑴考虑到后续承台钢套箱的下放，基坑底立体范围根据承台轮廓线每边超宽1.5m把握。开挖边坡根据土质状况，按1:2进行放坡，保证开挖边坡波动。⑵挖泥过程中要严厉根据设计断面施工，勤对标、勤测水深，精确把握挖泥范围，将超宽把握在最小值。3.3水下爆破及清渣3.3.1爆破环境需求进行水下爆破施工的桥墩为PM19~PM27，均位于湘江河内，东、西两岸距湘江世纪城和滨江景观道均在260m以上，南、北面距三汊矶大桥和银盆岭大桥都在2700米以上，因此，爆区爆破环境较好，只需做好爆破过程中对过往船只的警戒防护，可确保其安全。3.3.2水下爆破方案选择根据墩台基坑开挖爆破特点、爆区周边环境、岩石性质（中风化板岩），爆破技术方案次要有水下中深孔松动爆破、水下浅孔把握爆破两种爆破方案。⑴水下中深孔松动爆破该方案接受钻孔船在水面上进行中深孔钻孔，导管下药，水下非电毫秒微差爆破。施工工艺简约、爆破效率高；设备投入成本较大，爆破施工会产生肯定的爆破振动、飞石、空气冲击波等有害效应。该方案适用于水深较大、水流急、工程量大、工期紧的水下爆破工程。⑵水下浅孔把握爆破该方案接受钻孔船在水面上进行浅孔钻孔，导管下药，水下非电毫秒微差爆破。施工工艺简约、设备投入成本绝对较低，但爆破效率较低、水中钻孔难度较大。该方案适用于水浅、水流颠簸、且工程量较小的工程。因此，根据爆区现场条件，为加施工进度，确保爆区周边环境的安全，有效降低爆破振动、爆破飞石及空气冲击波等有害效应，对比上述两种方案，拟接受水下中深孔松动爆破方案进行爆破开挖。3.3.3水下爆破参数设计钻孔直径为100mm，根据《水运工程爆破技术规范》公式4.3.3，桥位区开挖范围内岩层为软岩，炮孔间距取，炮孔排距取，超钻深度取1.0m。则单孔装药量按下式计算：其中—单孔装药量（kg）；—水下钻孔爆破单位炸药耗费量，取；—分别为炮孔间距和炮孔排距（m）；—设计爆层厚度，即开挖岩层厚度与超深值之和，取最大值3.4m计算得单孔装药量为：3.3.4安全距离⑴爆破振动允许安全距离根据《水运工程爆破技术规范》公式6.3.3，爆破振动允许安全距离按下式计算：其中—爆破振动安全允许距离（m）；—与爆破点至计算爱护对象间的地形、地质条件有关的系数，取300；—爱护对象所在地质点振动安全允许速度，根据《水运工程爆破技术规范》表6.3.2，取；—炸药量（kg），本次水下爆破接受延时微差起爆技术，一次爆破4排，最大药量为；—衰减指数，取1.8。计算得：根据现场实践状况，湘江世纪城住宅区距最近的爆破点也在260m以外，因此水下爆破对民房不构成损害。⑵水中冲击波安全距离在水深小于30m的水域内进行水下爆破，炸药量时，水中冲击波的安全距离应符合下表3-1的规定。表3-1水中冲击波安全距离对象游泳者潜水者施工船舶其他航行船舶木船铁船安全距离（m）7009001501001000⑶个别飞散物爆破个别飞散物对人员的安全距离，当水深大于6.0m时，由于有水层阻力作用，可不考虑飞石对地面或水面以上人员的影响；当水深在1.5~6.0m时，最小安全允许距离为200~70m。3.3.5水下爆破施工⑴施工流程考虑水流对爆破时碎石的冲移，每个桥墩的施工挨次为下游往下游实施爆破。具体流程见下图3-1。⑵施工放样根据设计的炮孔间距和排距调整钻机的机距和排距，把钻孔区域划分成若干钻孔断面，并按挨次编上断面号，并以每排首尾两孔的立体坐标作为钻孔爆破船施工定位的根据，用全站仪测量指挥定位。施工预备施工预备、相关手续报批钻孔船就位交叉钻孔验收炮孔装药与填塞连接起爆网络移船、起爆爆后检查及处理基坑清算爆破方案设计、发布爆破公告起爆体加工电雷管检测警戒图3-1水下爆破施工工艺流程图⑶钻孔、装药水上钻孔接受钻孔船，在甲板上安设轨道，供钻机移动。钻机接受CQ-100型潜孔钻机，炮孔按三角形或梅花形错开布置，钻孔孔径100mm，一次性钻到炮孔设计底标高，钻孔立体偏向不大于200mm。炮孔成孔后，检查炮孔深度和沉碴厚度，各项目的符合质量要求后，即告诉爆破员装药。水下爆破接受Φ80防水乳化炸药，装药时应接紧提绳，协作送药杆进行，不得使药包自在下落。爆破员测量药包能否到位，药包到位后渐渐选拔大管，防止刮带药包。孔深小于3m古装一个起爆药包，药包地位放在孔底；孔深大于3m时加装一个起爆药包，药包地位在距离孔底2/3装药高度处。炮孔中用河沙填塞，长度为孔深的1/5～1/3。装药终了经检查无误后，爆破员将导爆管起爆网络的节点整理捆扎后放在安全部位，钻孔船移位时不得越过已装药的炮孔。装药结构见图3-2。图3-2装药结构表示图⑷爆破网络及起爆程序起爆方法接受导爆管起爆（又称非电起爆）。起爆网接受并串联网络，即每4-5排并联为一组，各组用导爆雷管串联一同。为添加自在面，进步爆破效果，使爆破后块石裂开均匀，加快清碴速度，在导爆中接受不同段别的毫秒延期导爆管完成微差爆破。爆破网络连接表示图见图3-3。图3-3爆破网络连接表示图一次起爆的钻孔全部装药终了后，爆破员根据设计的起爆网路按不同的节点将导爆管均匀地铺设在传爆雷管周围，并用胶布捆扎坚固。经检查无误，水上施工船舶全部撤至安全区并发出爆破预告信号后再将电雷管与水下的非电导爆管用胶布坚固地捆扎在一同。连接电雷管的小电缆起爆前再与起爆器连接。按设计要求起爆的炮孔起爆网路连接终了后，经检查（同段起爆孔数、雷管段别、捆扎质量、网路节点等）无误后，现场指挥联系起爆前的各项事宜。待人员和施工船舶撤离爆破危殆区后，发爆破预告信号，5分钟后发起爆信号，发起爆信号后即刻起爆。起爆终了，爆破员到爆破现场检查有无盲炮，经检查无任何隐患后，发爆破解除信号，工作人员方可进入现场作业。⑸警戒范围与信号a.警戒范围：根据爆破设计参数及周围环境确定警戒范围为距爆破地200m，在爆破前将人员、船舶、车辆疏散到安全地带，暂时封锁范围内的道路，周围设警戒哨。b.信号：第一次警报：警戒信号，将人员、船舶、车辆疏散至安全地带；其次次警报：起爆信号；第三次警报：爆后检查无误后，解除警戒，c.爆破工夫：半夜11:30~12:30；下午5:00~5:30。⑹盲炮处理爆破后应检查有无盲炮，爆后检查的等待工夫不少于5min。发觉盲炮及其他险情时，检查人员应马上报告，根据现场实践状况制定处理方案，支配有阅历的爆破员进行处理，处理前应在现场设立危殆标志，并实行相应的安全措施。首先检查导爆管能否有破损和断裂，如有应修复后重新连线起爆。盲炮处理后，处理人员搜集销毁残余的爆破器材和填写登记卡，登记卡包括盲炮的地点、发生的工夫、发生的缘由、处理的方法及过程、处理结果和避开再次发生的技术措施等。⑺爆渣清算及基坑验收爆破后用抓斗式挖泥船清渣，由拖轮拖开底泥驳运至指定弃渣区域弃渣。基坑验收每5m测一个断面，每个断面每1~2m测一个点，用测深仪测量，并做好记录，绘制基坑底面地形图。4、质量、安全及环保措施4.1质量保证措施4.1.1挖泥施工质量保证措施⑴开工行进行具体的技术交底和安全交底，使作业人员做到心中有数。⑵根据业主供应的首级施工把握网，进行首级施工把握网复测和施工加密把握网的施测。测量成果上报监理工程师、业主，经核查同意后运用。⑶施工导标应经常检查校核，并留意爱护。测量人员对施工人员进行具体交底，使施工人员明白导标的相应地位及其所标示的方向线。⑷施工中加强对水位的观测，并准时将水位状况报告挖泥船上的技术人员，以便确定开挖深度。⑸做好交接班工作，特殊状况影响施工时，应在岸上立终止标，以备连续作业。⑹做好现场施工的原始记录、整理及归档工作。4.1.2水下爆破质量保证措施⑴当钻孔船基本定位后，施工技术人员必需等船舶波动后再进行复测定位，确保钻孔地位偏向不影响爆破效果。⑵钻孔不宜分层，应一次钻深到位。钻机船移位时不得越过已装药的炮孔，以免刮断导爆管形成盲炮。⑶钻孔时，应留意钻杆能否消灭倾斜、塌孔，并准时实行措施。遇到大风天气不得强行施工，以免船舶摇晃损坏钻杆。⑷作好技术交底，随时观测水位，以便把握钻孔深度，并做好施工水位、爆破签证记录，填写钻机船施工记录。⑸必需严厉按爆破设计把握装药量和起爆次序。在特别的加工房制造炸药卷，用公用小机艇将药卷运到施工现场。⑹炮孔堵塞物接受细沙，堵塞长度应确保药包不至浮起。⑺根据挖泥船清碴状况，对每次爆破礁石的裂开效果进行分析，随时调整爆破参数，以达到最佳效果，进步清碴效率，增添盲炮和补炸范围。⑻爆破网路连接施工质量措施：电雷管在运用前必需逐一检验；加强对导爆管、乳化炸药的检验，确保运用爆破器材的牢靠性，保证爆破的质量及效果；用于同一网路的雷管，必需是同厂、同型号的产品，其电阻差值应在允许范围内。4.2安全保证措施4.2.1爆破施工安全措施⑴严厉执行国家《中华人民共和国爆炸物品管理条例》、《爆破安全规程》、《水运工程爆破技术规范》和地方公安机关的有关规定。⑵施工前由地方海事局发布航行公告，工地上设置分明施工通航标志，并与航道、海事部门争辩施工对航行的干扰，制定互相避让方法。⑶施工前办理好各种爆破作业答应证，爆破员必需持有《爆破作业证》，持证上岗。⑷爆破方案经审查赞同后，在当地公安部门的帮忙下，爆破前三天向爆区周围单位和居民发布爆破公告。做好鼓吹解释工作，得到当地居民的谅解和支持，避开不必要的冲突。⑸根据设计要求申报所需爆破器材，在获得“爆炸物品，运用答应证，准购证，运输证”等证件后，选择符合运输要求的车辆，将所需爆破器材购回，存放在当地公安部门制定的地方，并在安全的地方由爆破员专职进行起爆体加工。并注明分量、段别、装药地点等。对爆破器材应设专人看管。⑹成立爆破施工指挥及安全维护机构，落实各项安全施工事宜。⑺在施工区域上、下游各设1艘警戒船，担任对过往船舶进行一致指挥，爆破作业工夫段内作业区域河段范围内禁止全部船舶通行，严禁爆破作业工夫段内在禁航水域游泳、潜水。通航时