常泰长江大桥施工方案

1、7.3、索塔的变形监测随着大型建筑设备的出现，因变形而造成的损失也越来越多，这种变形总是由量变到质变而造成事故的，因而及时对建筑物进行变形观测，随时监视变形的发展变化，在未造成损失之前，及时采取补救措施，并且还可以检验设计的合理性，为提高设计质量提供科学的依据。因此为确保索塔的安全施工，必须对其进行变形监测。（1）、基础沉降观测悬索桥主塔墩的基础是小范围的，但承受着巨大荷载，在自重的作用下，塔墩会产生沉陷。当塔墩基础的地质条件不均匀时，将引起不均的沉陷而导致塔身倾斜，所以在主塔施工中，沉陷观测是必不可少的项目。在索塔柱承台上设置8个监测点，测点布置见图7.3-1。监测点均设置为永久性水准观测点

2、，并在承台附近地基稳定处建立2到3个基准点。观测时选择其中最稳定的一个点作为水准基点如XH01。具体操作如下：沉陷观测时，以XH01为工作基点，将设在承台上的沉陷观测点逐一测定高程，使用S1型水准仪，该仪器每公里往返平均高差中误差1mm/km，标尺为3米长铟瓦水准尺。以II 等水准测量实施，执行相应等级的国家规范。以首次观测为基准，进行周期重复观测，每次周期观测都应有两个结果（两次独立观测或往返测），检查合格后取平均高程为该周期观测成果，并且仪器、人员、观测路线固定。根据各周期观测的沉陷观测点高程的变化，可获得各点相对于首期观测的相对沉陷。首次观测在承台竣工经确认混凝土已凝固时进行，以每十天为

3、一周期，即每隔十天观测一次。以首期观测所得到的各点高程为基准值建立沉陷观测成果表。同时，依沉陷观测点所分布的位置和周期的沉陷量，编制倾斜观测成果表，绘制点位沉陷过程线。沉陷观测成果整理不涉及复杂计算，使用常用的计算器即可完成计算。图7.3-1 承台沉降观测点位布置图（2）、横梁及支架变形监测 在横梁支架上方设置8个监测点，顺桥向两侧每侧4个，每道横梁浇筑前，利用三维坐标法采集原始数据，横梁浇筑过程中实时进行观测，以获取横梁混凝土荷载加载过程中的动态变形数据，确保横梁混凝土浇筑的安全。在横梁施工前后，由于预应力钢束张拉、横梁自重、支架变形等，会对上、下游塔柱产生内侧的拉力，由此使上、下游塔柱向内

4、侧偏移。在横梁施工前后，在横梁上、下游塔柱内侧处设立索塔变形观测标志，采用TC2003全站仪极坐标法结合钢尺量距法（测量上、下游塔柱相对间距）观测索塔变形，以确定预应力钢束张拉索塔变形量是否与设计塔柱预偏量一致。（3）、塔身摆动观测高塔柱在日照、温度和风力等外界条件变化的影响下，会发生扭摆，在塔柱施工过程中和竣工后，均应进行摆动观测。塔柱摆动观测的实质是通过观测塔身上的观测点相对于工作基点在不同时刻点位的水平位移，从中获取变形规律。、观测方法塔身摆动采用水平角与天顶距同测法进行。先在塔柱和纵横轴线上布置轴线控制点，测站点设在桥轴线上，选定后视点，要求后视点的X（或Y）坐标与测站点相同，即测站点

5、和后视点的方向平行于X轴（或Y轴）。在塔身上选定一点P。首次基准观测，仪器安置在测站上，精确测定P点的天顶距及其与后视点之间的水平角，在上述的安置下，为一微小角度。这时，P点在平面上的两维坐标即可由P点的高度、天顶距和水平角而算得。如在塔柱上贴上可供测距的反射膜，以膜的中心作为测定的点位，则直接测定斜距D，即可算出该点的二维坐标分量。经过周期重复观测，即可获得该点的水平位移。、观测实施在塔柱的两个侧面各设置观测点，全塔按三层分设，每层每侧设置三点，则每塔需设观测18点，下横梁以下安排一层，下横梁到上横梁安排两层，在观测距离较短的下部层次，观测点上可设置反射膜，观测反射膜，除了可得点位的坐标分量

6、，还可得到点的高程、距离，作周期重复观测，即可获得各量的变化值，可提供更多有关点位的信息；但反射膜的使用受距离的限制，在不能采用反射膜的情况下，只能给点位作标志。摆动观测以2小时为周期作连续36小时的重复观测。为了掌握与研究日照、气温对塔柱变化的影响，观测时应测定：日照方向（仪器测出日照方位）、用点温计、气温计测定砼的表面温度与大气气温，同时要测定风速和风向为研究变形提供更多信息以便作进一步研究。、观测成果的收集和整理每个周期观测均记录观测时间，算出各观测点的坐标分量和水平位移，与角度观测同时要进行温度、风速风向、日照方向等项观测并作记录。根据观测结果，就每个观测点作出塔柱纵向、横向摆动过程线

7、和温度变化过程线。求出各点摆动平衡位置及相应的时刻。（4）、塔顶水平位移监测在每个索塔顶设置2个水平位移监测点，监测点上安装加固、防晒的反光棱镜。塔顶监测点布置见图7.3-2。图7.3-2 塔顶水平位移监测点位布置图塔顶水平位移采用测角精度为0.5秒，测距精度为（1+1PPMD）的精密全站仪进行观测，观测时，在控制点上采用强制观测墩安置全站仪，每个监测点观测两个测回，并进行温度和大气压改正。7.4、塔柱施工中的其它测量保证（1）、在施工过程中，要对仪器定期进行校正，保证所有使用的测量仪器在良好状态：、水准仪的i角校正。、经纬仪、全站仪三轴关系的检测校正。、钢尺的鉴定。（2）、在施工过程中，定期

8、、定人、定点对塔身基础进行放样，测设承台、系梁及塔座各点时均应采用正倒镜法进行放样，再取中值，以消除2C误差及横轴误差的影响。（3）、定期对各观测墩上的控制点进行变形观测，发现问题，及时修正观测墩上控制点的平面位置，修正其高程值。7.5、仪器设备与组织保证（1）、仪器设备徕卡TC2003全站仪（0.5，11）及其附件一套。具有竖盘补偿器的J2经纬仪两台及相应附件。S1精密水准仪一台，精密水准尺（铟瓦水准尺）一付及相应附件。S2自动安平水准仪一台及相应标尺、塔尺等附件。 S3型水准仪一台及相应标尺、塔尺等附件。 鉴定过的钢尺（50m）、小钢卷尺、锤球、测伞等。 （2）、组织保证 总工负责制 测量

9、工程师 2人 测 工 6人8、重点（关键）和难点工程的施工方案、方法通过对泰州长江公路大桥悬索桥南塔C06标投标文件的仔细研究，结合我们在江阴长江大桥、润扬长江大桥、宿淮高速公路SH-HA9标京杭大运河特大桥、上海嘉金高速公路黄浦江大桥等工地的施工经验，我们认为本工程的关键工程为：钻孔灌注桩施工、塔柱施工、横梁施工。8.1、灌注桩基础施工8.1.1、概况南索塔设计采用群桩基础，按摩擦桩设计。单桩直径为2.8m，平均入土深度约104m。承台下顺桥向布设5排，每排8到10根桩，共46根，共4462延米。桩位布置见图8.1-1。8.1.2、钻孔平台、工作平台搭设钻孔平台、工作平台施工见“6.1.2、

10、钻孔平台、工作平台施工”。8.1.3、钻孔施工由于工程区域水文气象条件恶劣，地质条件较差，桩基钻孔深度大，护筒内水头受潮位变化影响，钻孔过程中容易出现缩径、塌孔、糊钻和漏浆等现象，因此，在施工之前，应根据设计要求进行承载力试验与工艺试桩。同时，在施工过程中应注意做好如下工作：图8.1-1 桩位布置图（1）、为提高钻孔施工工效，钻孔泥浆采用不分散、低固相、高粘度的优质PHP泥浆。（2）、通过工艺试桩确定不同地层的钻进参数，控制好钻进速度。（3）、设置自动泥浆补偿装置，确保护筒内水头高于最高施工水位，并采取相应稳定护筒内水头的措施。（4）、定时对孔内泥浆指标进行检测，保证孔内泥浆性能指标符合要求。

11、（5）、改进钻头，防止粘土层中的糊钻。（6）、制订严密的防掉钻、防塌孔的技术保证和应急处理措施。8.1.3.1、钻孔工艺流程钻孔工艺流程图见图2.2-3。8.1.3.2、钻机选型及配置数量根据工期及施工需要，本工程钻孔桩施工拟配备大型钻机6台套,主要设备配备见表8.1-1。钻机的主要技术参数见表8.1-2。表8.1-1 本工程拟投入的主要钻孔设备 机械名称规格型号数量（台套）施工范围全液压动力头回旋钻机GYD-3006塔墩钻孔桩成孔泥浆分离器ZX5006泥浆、钻渣处理泥浆分离器CS1206泥浆、钻渣处理空压机20m36（2台备用）钻孔、清孔泥浆泵3PNL15（3台备用）制浆及正循环表8.1-2

12、 钻机的主要性能参数表设备型号GYD-300设备台（套）数6最大钻孔直径（m）3.0最大钻孔深度（m）140最大输出扭矩（KNm）200最大提升能力（t）140外形尺寸（长宽高）5.5m5.6m6.4m移动方式轨道滑动式配备钻杆（外径壁厚）351mm20mm循环方式气举反循环钻机总重量（t）主机40钻具80钻机总功率（kw）主机210循环系统132产地南京、石家庄钻机形式全液压动力头回旋钻机8.1.3.3、钻孔顺序本工程钻孔桩共配置6台钻机，每承台布置3台钻机。根据现场情况考虑钻机移位等因素，总体钻孔顺序见图8.1-2。钻孔时，若相邻桩的混凝土尚未有强度则采取“隔桩跳钻”措施。8.1.3.4、

13、护筒沉设及护筒高程确定根据地质勘测资料显示，南塔墩岩土层分布自上而下可概括为：上部全新统松散层类（第12大层，厚度38.241.0m）、上更新统粘性土和砂性土类（第36大层，厚度约60m）以及中更新统粉砂、砾砂及卵砾石层（第78大层，厚约50m），上部全新统松散层类土层多为淤泥质土、亚砂土、粉（细）砂，钻孔时易发生塌孔、缩颈现象。图8.1-2 钻孔桩施工顺序根据我公司在润扬长江公路大桥钻孔桩施工的经验（其上层覆盖层与本工程上层土性质类似）：本工程钻孔桩采用优质泥浆护壁及埋置护筒保持孔口稳定的方案施工（护筒长度为18.2m，埋深约为13.9m），同时，配以合适的钻孔进尺速度，能解决该类土层在大直

14、径钻孔桩成孔时的孔壁稳定的难题。本工程钻孔桩尽量安排在枯水期施工结束，护筒顶面高程按反循环孔内水位大于地下水2m的要求设定，枯水期最高地下水位为+2.0m，即护筒顶高程不低于+4.0m，同时，护筒顶面高出地面30cm，故本工程护筒顶标高均按4.5m控制（若进入汛期施工，则根据现场实际需要随时接长护筒），护筒底标高为-13.7m。 （1）、护筒制作护筒直径为3.1m，壁厚1.6cm，长度为18.2m，单根重22.2t。护筒在工厂内制作。护筒的所有接缝应采用剖口焊，焊缝必须用煤油涂白粉的方法检查。护筒制作时应严格控制其圆度和端面平整度、平行度，运输之前，必须在筒内用三角形布置的撑杆点焊，以保证护筒

15、不变形。护筒底口焊设加强箍，上口焊法兰及筋板加强。（2）、起重设备钢护筒沉设采用7150型液压履带吊（或55t履带吊）、轨道式导向架以及ICE360V振动锤进行沉放，7150型液压履带吊性能参数见表8.1-3。表8.1-3 7150型液压履带吊车起重性能表主臂长(m)18.2921.3424.3827.4330.4833.5336.5839.6242.6745.7248.77工作半径51506140128.1116.87123.6121.7111.5102.594.4899.198.898.796.290.783.877.8982.582.382.78281.878.875.269.61070

16、.570.370.270.169.969.869.266.562.357.81254.654.354.25453.853.753.553.353.252.249.61444.544.24443.943.643.543.243.142.942.742.61637.537.13736.836.536.436.135.935.835.635.5（3）、护筒沉放示意钢护筒采用轨道式导向架定位导向，振动锤振动下沉，钢护筒沉放示意如图8.1-3。图8.1-3 钢护筒沉设施工示意图（4）、振动锤选择振动锤必须满足：激振力P土的动摩阻力R 公式：PR= fiLiULi：护筒在第i土层中的入土深度U：护筒周边长

17、度fi：第i土层的动摩阻力（kpa）经查相关资料计算得：护筒振动下沉到位时（-13.7m），通过计算，P=1909 KN，可选用1台“中250型”液压振动锤，该振动锤技术参数如下：静力矩：550KN.m最大激振力：2500KN振动锤重量（包括电动机）：13t电动机功率：280kw尺寸（长宽高）：2095mm1520mm2840mm（5）、钢护筒定位导向架轨道式定位导向架为钢桁架结构，其长度为17.65m，宽6.0m，用履带吊吊装移位，并锚固在已完成的钻孔平台上，在导向架前端设置2层，层距8.0m，导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏、调整的液压千斤顶和锁定装置。悬臂式定位导向架结构形式

18、如图8.1-4。图8.1-4 定位导向架结构示意图（6）、钢护筒沉放、导向架就位测量放出导向架的平面位置，然后导向架就位，调整导向架的垂直度。导向架上口采用手拉葫芦与平台成30左右在四个方向固定，上层导向架与平台间采用螺栓或焊接连接，下层导向架与平台上、下层平联焊接固定。、钢护筒起吊、就位采用专用吊具配合两台履带吊起吊钢护筒就位。两台履带吊水平吊起钢护筒到一定高度后，一台吊车逐步放松，逐渐使钢护筒垂直，然后打开导向架的开口销，钢护筒缓慢进入导向架内，上好锁口拉杆，然后将钢护筒缓慢下放，直至入土稳定，待钢护筒下沉稳定后才能脱钩。、振动锤安装及护筒沉设安放振动锤时，将液压钳对位后，夹住护筒，缓慢松

19、钩，测量垂直度，进行点振，测量观察护筒垂直度和平面位置，直接施振下沉到位。、钢护筒下沉精度要求平面中心位置允许偏差：5cm倾斜度：1/200、保证钢护筒垂直度的措施a、采用悬臂式定位导向架定位导向导向架与平台进行锚固，有足够的刚度，其前端设置层距为8.0m的上、下2层导向装置，导向装置内设置有供钢护筒定位、施沉过程中纠偏调整的液压千斤顶和锁定装置，保证了钢护筒垂直定位，施振钢护筒时，可调节装置内的液压千斤顶，对钢护筒作有效约束，使其垂直下沉到位。b、对钢护筒沉设全过程进行测量观测，用全站仪沿十字轴线控制其垂直度，发现异常，停止下沉，利用履带吊拔起钢护筒重新施振。8.1.3.5、钻机就位钻机的精

20、确就位对控制桩孔平面位置和垂直度非常重要。首先在钻孔平台上放出桩位中心线，钻机就位后用千斤顶调整钻机底盘，使钻盘中心与桩位中心重合；然后测量钻机底盘顶面四角的高差，用50T千斤顶对钻机底盘进行调平，使高差控制在3mm之内；最后复核中心、高差无误后即可固定好钻机，安装钻具准备开钻。横桥向移位：钻孔结束后，利用吊车拆除钻具等,用4台25T螺旋千斤顶将钻机底盘顶起,在平台横梁上设置纵移轨道，用5T卷扬机拖动钻机，移动到下一孔位。顺桥向移位：先拆除钻杆，钻头，钻机泵站等，将钻机移至平台边缘，用150t吊车将钻机底盘、门架、操作室等一次性整体吊装到下一排的孔位8.1.3.6、泥浆配制与泥浆循环方式本工程

21、钻孔采用泥浆护壁，根据钻进地层的特点，为保证钻孔质量，应选用低固相聚丙烯酰胺泥浆。（1）、泥浆配制、制浆用原材料制浆采用膨润土，选用以蒙脱石为主的钙纳基膨润土，保证其具有较好的分散悬浮性和造浆性，质量等级宜达到二级标准。招标文件提供资料显示：江水对混凝土和钢筋无腐蚀。钻孔制浆用水拟采用长江水（实际施工时将进行水质化验及配浆试验，如江水水质不能够满足制浆要求，还需根据实际情况进行水质处理）。分散剂选用工业碳酸钠（Na2CO3），其指标符合GB210-92的类合格品的标准。其功能是提供Na+，对钙土进行改性处理。、原浆的制备将膨润土、水、纯碱按比例制成原浆。根据施工经验：1m3泥浆中膨润土的含量为

22、68%，纯碱的含量为膨润土含量的34%。借鉴润扬长江大桥经验，制浆工艺为先将一定量的水加入泥浆造浆池中，再按比例加入膨润土，使用3PNL泥浆泵产生的高速水流在池内搅拌30分钟，使膨润土颗粒充分分散后，再按比例加入纯碱进行充分搅拌制成原浆。、聚丙烯酰胺的水解可选用阴离子、非水解型、分子量为800万的聚丙烯酰胺（PAM）。使用前须对聚丙烯酰胺提前23天采用常温法进行水解，水解时按PAM：NaOH：H2O=10：1.15：700的比例，在搅拌筒中搅拌，直至PAM全部分散于水中，放置23天后即可使用。、PHP泥浆制备在原浆中加入一定比例的PHP使两者充分搅拌混合即可，PHP用量根据实际测试的泥浆性能指

23、标而定，PHP泥浆性能指标见表8.1-4。表8.1-4 PHP泥浆的性能指标粘度（PaS）容重（g/cm3）含砂率（%）PH值胶体率（%）失水量（ml/30min）泥皮厚度（mm）20251.021.06181095152将制备好的PHP泥浆储存在储浆池中，利用3PNL泥浆泵将泥浆泵入所施工钻孔或循环池内。（2）、泥浆循环方式、泥浆池设置在北侧施工平台外侧、西侧施工平台外侧（靠栈桥处）各修建两个泥浆循环池。泥浆池采用挖机挖掘，四周侧墙采用拉森 型钢板桩围堰，池底标高为+1.0m，池底铺20cm厚碎石垫层，并浇筑20cm厚C25封底混凝土。单个围堰平面尺寸为3025m，钢板桩长10m，顶标高为+

24、6.9m，底标高为-3.1m。围堰外侧设置围檩与支撑，在转角处将围檩焊接形成整体；并在围堰外侧搭设贝雷平台，作为泥浆处理设备和清渣挖机停放平台。单个泥浆循环池容量为3000m3（按枯水期围堰内泥浆顶面标高为+5.0m考虑），拟分隔成沉淀池一个（300m3）、循环池一个（2100m3）、新浆储备池一个（300m3）、废浆池一个（300m3）。同时，每个泥浆池配置制浆机3套、1m3清渣挖机1台，具体布置详见图8.1-5。对沉淀池和废浆池中的钻渣每天视情况用挖机清理12次。、泥浆循环及各地层泥浆指标控制正循环钻孔时，泥浆从循环池由3PNL型泥浆泵经钻杆泵入孔底，钻渣随泥浆上浮经排浆管（排浆管设在护筒

25、顶面以下0.5米处，排浆管上设控制阀门）顺泥浆槽流入沉淀池。对于反循环排出的泥浆，采用泥浆净化器净化后循环使用。每台钻机配一台ZX-250型泥浆净化器、2台3PNL型泥浆泵。钻孔施工过程中，将泥浆循环用的排渣管直接接在泥浆预筛设施上，过滤掉粒径大于1.0毫米的钻渣颗粒后，进入沉淀池，然后再利用3PNL泥浆泵将泥浆泵入泥浆净化设备对泥浆进行最终处理。经过净化处理后的泥浆通过回浆管流回循环池内，经输浆槽流入孔内，进行补浆。净化时排出的钻渣通过溜槽排放到废浆池。图8.1-5 泥浆循环池布置图针对各地层的地质特点，各地层钻孔时选用的泥浆控制指标见表8.1-5。表8.1-5 各地层泥浆控制指标地层粘度(

26、PaS)容重(g/cm3)含砂率PH值胶体率（%）失水量(ml/30min)泥皮厚度（mm）砂层19221.081石、砾砂层20251.081质粘土层17191.051泥浆调整方法及时调整泥浆指标有利于提高钻孔效率。在施工过程中对泥浆指标实施24h监控，开钻施工期间每1小时检测一次，等泥浆性能稳定后每4小时检测一次。当发现泥浆指标不合格时，采取以下方法调整：a、泥浆粘度小于17s时，由储浆池向孔内补充部分粘度为1922s的新浆加以中和调整。b、泥浆的pH值小于7时，向护筒内加入适量的纯碱。纯碱分次加入，每次加入量不能

27、过多。同时，不断检测出浆口泥浆的pH值，直至进、出浆口处泥浆指标基本一致，且pH值在810范围内才算完成一次调整。c、胶体率小于95%，在孔内加入适量CMC。d、相对密度较大时，向泥浆池中分批注入适量清水，并搅拌均匀，避免因一次加水太多导致泥浆结构破坏、泥浆沉淀量难以控制。、废浆、废渣处理本工程采用泥浆护壁，施工过程将产生大量的废浆和渣土，泥浆和渣土严禁乱排乱倒。为做到文明施工，满足环保要求，废浆和渣土采用车、船运离施工区域，至指定地点。8.1.3.7、钻进成孔根据地质情况采用与钻孔直径相匹配的刮刀钻头，钻进成孔。钻进工艺为：护筒内至护筒底口下2m范围内，采用正循环钻进成孔；进入护筒底口下2m

28、后，采用反循环钻进成孔。（1）、护筒内钻进在护筒内采用正循环清水钻进成孔，钻进过程中要根据钻具运转的平稳情况判断钻头是否摩擦护筒及孔内是否有异物，发现问题应针对不同情况采取有效措施进行处理。同时，钻头直径等于或略大于设计桩径，并在钻头护圈外壁上沿圆周方向均匀镶嵌钢丝绳短节，呈钢刷状，钢丝绳的出露端所在的圆周直径宜大于护筒内径20mm。钻进过程中利用钢丝绳的出露端刷除护筒内壁与钻孔环状间隙内的残留物。当清水循环钻进至护筒底口以上两米时停止钻进，利用制浆池中已制备好的泥浆转换护筒内的清水，置换完成后护筒内的泥浆性能指标满足表8.1-5中对应地层要求。待护筒内泥浆指标满足要求后，方可向下继续钻进，钻进时应轻压慢转，待穿过护筒底口下2m后，方可进入正常钻进。（2）、护筒外钻进钻进至护筒底口下2m后，改变泥浆循环方式，采用气举反循环钻进。待钻头整体钻出护筒1m左右后，提钻拆除钢丝绳刷，小气量、轻压、慢转钻进成孔，钻进过程中对变层部位要注意控制进尺，并且每钻