新《施工组织设计》第四章下部结构施工方案、方法8.doc
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1、第四章 下部结构施工方案、方法1、施工总体方案根据工程特点和总工期的要求,为尽可能少地占用长江水运航道,同时又能满足正常施工需要,确定按两个枯水期分期实施主桥三个主墩的基础施工,第一个枯水期先开工北主墩(6#墩)和南主墩(8#墩),第二个枯水期再开工中主墩(7#墩)。附图018:主桥水上基础施工平面布置图。6#、7#、8#主墩基础均采用双壁钢围堰+锚碇无导向船定位系统的施工方案, 其中6#墩采用双壁钢套箱围堰施工,7#、8#墩采用双壁钢吊箱围堰施工,6#、8#墩围堰分次接高,7#墩围堰整体一次接高。双壁钢围堰制作下水、浮运至墩位,利用锚碇系统实现初、精定位,插打16根定位钢护筒,围堰挂桩完成体
2、系转换,先期进行钻孔桩施工,钻孔桩完成后,围堰内封底、抽水进行承台、墩座施工。3#5#、9#墩施工方案是先建立施工平台,进行钻孔桩施工,钻孔桩完成后,分节拼装或整体吊装双壁钢围堰,围堰内封底、抽水进行承台、墩身施工;1#、2#、10#墩基础采用填土筑岛+钢板(钢管)桩围堰施工方案,钢板桩围堰取土后,安装承台模板进行混凝土浇筑;0#墩基础施工方案是先填土筑岛进行钻孔桩施工,井点降水或钢板桩支护进行基坑开挖,进行承台施工。主桥墩身采用翻模法施工,模板采用大块整体钢模,墩旁侧设置一台塔式吊机辅助施工。 北引桥及南、北岸合建区段引桥桩基施工时,一般地面原地整平硬化,遇水塘、沟壑则先筑岛或填平后再作硬化
3、处理进行钻孔桩施工;高旺河内的桩基施工可充分利用枯水期,先填土修筑便道,设置移动式平台进行钻孔施工。承台依据地质变化主要采用明挖或钢板桩支护方法进行施工,必要时配合井点降水。墩身采用整体钢模施工,墩身四周搭设施工脚手平台,汽车吊或履带吊机配合作业。2、主墩下部结构施工6#、7#、8#墩是钢桁拱连续梁主桥的三个主墩,墩身为12.040.0m的圆端形空心墩,单箱双室截面,壁厚1.52.0m,在顺桥向中部设竖隔墙。三个主墩基础均采用46根2.8m的钻孔桩基础, 6#和7#墩桩长107m,8#墩桩长112m。承台为圆端形,平面尺寸3476m,承台顶面高程-7.0m,厚度6.0m。6#、7#、8#墩位处
4、河床高程分别为-10.5m、-25.0m、-41.7m, 根据河床高程的实际情况,6#墩采用双壁钢套箱围堰施工,7#和8#墩采用双壁钢吊箱围堰施工。双壁钢套箱围堰和钢吊箱围堰均为圆端形结构,6#墩平面结构尺寸38.280.2m,7#、8#墩平面结构尺寸38.080.0m;6#墩钢套箱围堰高度27m,壁厚2.0m,围堰底高程-18.0m,水下封底混凝土厚度5m;7#和8#墩钢吊箱围堰高度26.5m,壁厚2.0m,围堰底高程-17.5m,水下封底混凝土厚度4.5m。6、7、8#墩基础均采用双壁钢围堰+锚碇无导向船定位方案。壁厚2.0m的钢围堰作为承台、墩身施工的挡水结构,底节内支撑桁架兼作为钻孔桩
5、施工平台。 2.1主墩基础施工6#墩基础施工1)施工方法先在大桥船厂完成14.5m底节钢围堰制造、拼装,利用气囊辅助整体滑移入水,拖轮浮拖至墩位,锚碇系统收锚,进行围堰初始、精确定位。钢护筒参与结构受力,设计钢护筒底高程-43m,顶高程+10.0m,钢护筒总长53m,壁厚25mm,材质Q345b。根据地质条件和APE400B双锤并联的击震能力,钢护筒不能一次击震到设计高程,采取大护筒内套小护筒方法,分次接力插打到位。钢护筒按两节制造,第一节40m,第二节13 m,先插打16根定位钢护筒,16根定位钢护筒前期作为围堰平台支撑,只插打第一节,在16根定位钢护筒上安装吊挂系统,围堰挂桩完成第一次平台
6、体系转换,围堰及内支撑桁架成为固定式钻孔平台。围堰平台建立后,按要求插打8根渡洪钢护筒,进行渡洪桩施工。在洪水到来前,将围堰平台支撑体系转化到8根渡洪成桩上,实现平台体系第二次转换。16根定位钢护筒可依此解除吊挂系统,接高钢护筒后跟进到位。其余钢护筒均按接力方法一次插打到设计高程,完成全部钻孔桩施工后,利用水上浮吊,分块接高围堰,解除挂桩,在可控状态下围堰下沉着床,通过吸泥、射水、压重等措施下沉围堰至设计高程。封底,围堰内抽水,在无水状态下进行承台和墩身施工。2)施工流程围堰制造下水底节钢围堰工厂分块制造船厂江滩地基硬化处理、浮箱就位底节钢围堰拼装地牛及牵引辅助设施安装清理场地、安装气囊并充气
7、启动牵引装置、重力作用下随气囊向前滚动底节钢围堰整体滑移入水浮箱灌水下沉、围堰自浮。锚碇系统布置围堰浮运前,预先进行锚碇系统布置抛设主锚、前定位船边锚,前定位船就位抛设钢围堰北侧边锚和尾锚,锚绳暂固定于临时铁驳上抛设钢围堰南侧边锚和尾锚,锚绳暂固定于临时铁驳上临时铁驳初定位在墩位两侧。围堰浮运定位底节钢围堰在拖轮拖带下,靠邦于上游80m临时趸船拖轮队列调整在四条拖轮拖带下,围堰开始浮运围堰浮运到墩位通过抛锚船,过主拉缆至钢套箱上过钢围堰边锚、尾锚至钢套箱上临时铁驳退出调整各锚绳及拉缆,钢套箱初定位继续收紧锚绳及拉缆,钢套箱精定位。钻孔桩、承台、墩身施工插打16根定位钢护筒钢护筒与平台桁架固结,
8、完成第一次平台体系转换插打其余钢护筒安放钻机,进行8根渡洪桩施工(洪水前至少完成8根成桩)钢围堰平台与8根成桩固结,完成第二次平台体系转换继续进行其余钻孔桩施工钢围堰分块拼装接高钢围堰下沉至设计高程清基水下混凝土封底抽水承台钢筋绑扎承台混凝土灌注墩身施工。附图019:6#墩基础施工步骤图。3)定位系统设计桥址处水流呈单向流态,定位系统按锚碇+前定位船方案设计。定位船为1艘400t铁驳,主要用于调整和确定钢套箱围堰的位置,调节尾锚、主锚受力,并对钢套箱围堰进行安全防护。定位船上布置有马口、将军柱、绞关、固定座、卷扬机等设备。锚具分别采用12t、8t、7t 、3t霍尔式铁锚。锚碇系统布置:主锚为6
9、个12t霍尔式铁锚,锚链直径57mm、锚绳47.5mm。定位船两侧边锚各2个3t霍尔式铁锚, 锚链直径42mm,锚绳36.5mm。定位船与钢围堰用447.5mm钢丝绳相连。钢围堰两侧边锚各4个8t霍尔式铁锚,尾锚为4个7t霍尔式铁锚,锚链直径57mm,锚绳47.5mm。附图020:6#墩锚碇系统总体布置图;附图021:6#墩定位船绞锚系统平面布置图;附图022:6#墩围堰绞锚平台布置图;附图023:6#墩锚碇系统锚绳连接示意图。4)围堰设计6#主墩围堰底节、中节均为双壁钢套箱结构,顶节为单壁结构,围堰结构参数如下:长度:80.2m;宽度:38.2m;高度:27m(其中底节高14.5m;中节高9
10、.3m;顶节高3.2m);壁厚:2.0m;围堰底节浮运时吃水深度:6.0m;围堰精定位时底节双壁侧板顶面高程:+9.0m;作为钻孔平台时围堰双壁侧板顶面高程:+9.0m;钻孔桩施工时最高施工水位:+8.71m;承台施工时设计最高水位(取114月频率为10%的日平均最高水位):+7.0m;承台施工时侧板顶面高程(围堰接高后):+9.0m。附图024:6#墩围堰总体布置图。5)钢围堰制作、下水围堰制作钢围堰底节、中节和顶节依据工期要求分阶段进行加工,底节围堰在浦口大桥船厂分单元加工,整体组拼,中节和顶节在项目部钢结构车间分单元加工,分块接拼。钢围堰中节高度9.3m,采取分块制造,高度方向不设拼缝,
11、周长方向分直线段和曲线段。每侧直线段分44.5m+23.0m+44.5m共10块,其中最大单元件重量约16.9t。每个曲线段分为8块,每块7.5m9.3m,重量约19.7t。钢围堰顶节高度3.2m,视施工水位情况作接拼方案调整。钢套箱单元件在胎架上组拼及施焊,设置胎架的场地条件及胎架结构的刚度等应满足制作精度要求。钢套箱单元件出厂前严格保证套箱各部位焊缝的焊接质量,对关键受力焊缝应做探伤检验,对于有水密要求的焊缝须进行煤油渗透性试验。a.焊接平台铺设围堰侧壁多为大直线段,为保证在拼装时的尺寸误差控制在标准范围之内,需铺设焊接平台。在平台上焊接侧板,能够保证焊接时的变形和平整度。围堰端头部分为圆
12、弧形,制造时利用底节围堰的圆弧胎型改造后制造中节围堰圆弧段,以保证尺寸精度。焊接时平面必须是一个刚性的固定结构,减少尺寸误差。b.横向支架制造横向筋板为两块钢板焊接而成的“”型结构,制造时应将加工好的“”型结构用角钢连接成整体后检查结构尺寸,调整变形后,放在平整的地方。横向支架结构如下图:c、单元件组拼单元件按以下施工流程拼装:胎架平台制作套箱底部刃脚段拼装底隔舱安装侧板拼装内支撑桁架安装导环安装辅助结构安装。d、质量验收钢套箱拼装焊缝质量应进行严格检查验收,对内外壁板、隔仓板每一道焊接进行认真检查,观察是否致密,对关键受力焊缝应做探伤检验,钢吊箱外壳焊缝作煤油渗透性试验。围堰下水a底节围堰下
13、水浦口大桥船厂位于南京长江大桥上游1.5km处,围堰拼装场地势较平缓,近水面处淤泥沉积,尚不能满足围堰拼装、气囊辅助滑移入水条件,需对地基进行硬化和坡度调整,以达到横向100m范围内坡度1:28的要求。围堰下河基础调整坡面见下图:围堰底部为刃脚结构,利用气囊辅助滑移下水时,必须设置缓冲垫层,通过自制U形浮箱,可以解决这一问题,同时U形浮箱还能增加围堰下水浮力,使围堰下水更安全平稳。围堰经检验合格后,清理现场,安装气囊并逐步向充气,气囊充气直径1.5m,长度15m,间距3m,最大承载压力2.0MPa。当气囊高度达到0.8m左右时顶起围堰并抽去支撑钢凳,放松地牛滑车组,钢围堰借自重开始缓慢滑移。围
14、堰每滑移56m时,及时向围堰艉端补垫气囊并及时充气,艏端滑出气囊及时倒至艉端备用。围堰艏端滑入水中后,无法再补垫气囊,随着围堰的继续前移,艏端气囊不断滑出,围堰成半悬臂状态,围堰底气囊数量逐步减少,单个气囊承载压力也逐步加大,此时应及时调整气囊压力保证各气囊承载力的均衡。围堰艏端悬臂接近60m时,通过围堰艉端圆弧隔仓内注水的方法,调整围堰艏、艉重量差使围堰保持一定的角度并顺利滑移入水。b中节、顶节下河:中、顶节围堰在北岸生产区钢结构车间按单元件分块制造完成,经起重码头下河,利用400t平板铁驳,将23单元件拼焊成组合块件,再运送至6#墩旁,水上浮吊分块接拼。附图025:6#墩围堰下水施工步骤图
15、。6)底节钢围堰浮运、定位浦口大桥船厂距离桥位20余公里,此域航道繁忙、部分航段水情复杂,途经长江三桥,围堰浮运具有一定难度,必须做好充分准备,制定稳妥浮运方案。经过分析比较,选择操纵性能较先进的360全回转宁港拖3001为首吊拖,以稳定航向,控制淌航和前进的速度。钢围堰后圆端两侧分别由宁港拖1003、宁港拖2004两艘大马力拖轮左右挟持,调整、稳定、控制船位。为确保万无一失,布置与宁港3001同性能的拖2003吊绑于钢围堰尾部,顶推并稳定船位,兼作监护,以保证拖队在预定的航路中安全航行。拖运过程中,宁港1008在拖队旁左、右游弋护航,以应急需。浮运拖队布置如右上图:底节钢围堰浮运到位后,将钢
16、围堰插入两艘事先定位好的二艘400t临时定位船中,并使围堰锚缆由临时定位船过渡到底节钢围堰上,通过绞锚系统调整钢围堰进行初、精定位。附图026:6#墩围堰定位施工步骤图。7)钢护筒施工钢护筒制造钢护筒作为永久结构的一部分,与桩基础一起共同受力。单根钢护筒总长度53m,重量112t, 材质Q345b。护筒在工厂按2节制作,底节长度40m, 顶节长度13m。钢护筒制造前期委外加工生产,后期在北岸钢结构加工厂制造,钢护筒材料、规格、制造工艺必须符合设计和规范要求,材料需具有出厂合格证和检验报告。 钢护筒底节和顶节由短节拼焊而成,各短节钢护筒的纵向焊缝错开布设,间距不小于300 mm,并不小于1/8周
17、长。钢护筒接口均采用V型坡口,如右图(单位:mm)。钢护筒现场设置1个接头,接头处顶节护筒外侧壁板在工厂开好坡口,便于现场焊接。护筒底节口设计了加劲环以增加护筒底口的刚度。钢护筒的焊接均采用自动埋弧焊接 ,钢护筒加工完成后,应进行焊缝超声波探伤检查、圆整度检查、轴心垂直度检查、直径检查、长度检查,检验标准按下表执行,符合验收标准后出厂。表4.1钢护筒加工质量标准对接管相邻管径偏差直径差3mm,周长差9.5mm相邻管节对口板边高差偏差2mm管桩成品外形尺寸桩长偏差+300mm,0mm纵轴线弯曲矢高不大于桩长的0.1%,并不得大于30mm焊缝外观咬边允许偏差深度不超过0.5mm,累计总长度不超过焊
18、缝长度的10%超高允许偏差3mm表面裂缝、未熔合、未焊透不允许弧坑、表面气孔、夹渣不允许管节外形尺寸外周长0.5%周长,且不大于10mm管端椭圆度0.5%d,且不大于5mm(d为管径)管端平整度2mm管端平面倾斜0.5%d,且不大于4mm钢护筒的运输钢护筒经起重码头下河,由水上船舶运到墩位附近,为防止钢护筒运输过程失圆变形,在钢护筒的上、下口及中间位置焊接十字支撑,增强钢护筒抗变形能力。 钢护筒运到工地后应进行验收检查,验收标准上表。钢护筒的下沉a、钢护筒导向为确保钢护筒的下沉精度,钢围堰平台桁架顶面设计固定导向环,导向环内径3.3m,作为钢护筒下沉导向,见下图:b、钢护筒起重设备钢护筒下沉采
19、用280t水上浮吊和165t水上吊船作为起重设备, c、钢护筒振动设备选用美国APE400B型液压振动锤,两台并联施振,单锤技术参数如下:偏心力矩:300kgm最大激振力:2320t系统振幅:30mm尺寸(长宽高)=3050mm3000mm3700mm悬挂重量:47.2td、钢护筒插打测量放线定好钢护筒中心线。钢护筒吊装时,为保证钢护筒起吊时不变形,顶端采用四点吊装,底部采用一点吊装。钢护筒就位,调整钢护筒导向,岸上设置两台经纬仪观测护筒两个方向的倾斜度,确保平面位置偏差50mm,倾斜度1/200。8)钻孔桩施工 钻孔桩设备配置1艘280t水上浮吊、1艘165t水上浮吊、一艘80t浮吊和两台轮
20、胎式吊机配合钻孔桩施工作业。4台KPG3000型、2台RC300和2台KTY300型钻机。8台40m3/min,1.2MPa的压风机。8台ZX-500型泥浆分离器,每台泥浆净化能力500m3/h。1台KE200超声波大孔径检测仪检测成孔质量、孔径、孔斜率。 泥浆及循环系统泥浆循环系统由ZX-500泥浆分离器、沉渣筒、串联钢护筒组成,同时围堰旁配备1艘泥浆船。泥浆配置:选用优质粘土或膨润土,经试验室配比试验确定合理配合比,用拌浆机拌制造浆。泥浆指标达到如下标准:比重:1.051.15;粘度:1622秒;PH值:大于6.5;含砂率:小于4%;胶体率:大于95%。钻进成孔墩位处覆盖层较厚,钻进过程中
21、应根据地质情况的变化及时调整钻速和钻压,防止塌孔或缩颈,保证钻孔桩质量和进度。a、开钻至钻头出护筒底口前,以低档慢速正循环钻进。钻孔过程中保持减压钻进,确保孔形和垂度。b 、相临两孔不能同时进行钻孔作业,一孔灌注混凝土完成24小时后其邻孔才能开始钻孔作业。c、钻孔作业连续进行,经常检验泥浆指标,确保泥浆性能符合要求。d、孔内水头始终要高出孔外水位1.5-2m,加强护壁,防止塌孔。e、停钻时,钻头提离孔底2.0m左右,防止出碴口被堵塞。接长钻杆时,接头一定要完好,防止漏气、漏水和掉钻头等事故的发生。f、若遇到塌孔、偏孔、缩孔、扩孔、糊钻、埋钻、卡钻、掉钻等故障,要尽快查明原因,采取有效措施果断处
22、理。g、正常钻进时,及时捞取钻碴取样,判断土层,作好钻孔记录,对不同的土层及时调整钻机的转速、钻压和进尺。地质情况明显不符,及时上报设计单位作相应处理。h、钻渣及时运往指定地点,不得随意乱弃。i、成孔至设计高程后,对孔深和孔底地层予以确认并用检孔器检测孔形、孔径和孔的垂直度。表4.2钻孔质量标准序号项 目允 许 偏 差1孔 径不小于设计孔径2孔 深不小于设计孔深3孔位中心偏差群桩不大于100mm4倾 斜 度不大于1%5浇筑混凝土前孔底沉渣厚度不大于100mm清孔采用泵吸反循环法清孔,钻头提离孔底100150mm,慢速空转,利用泥浆循环系统和泥浆分离器,持续吸碴换浆,直到换浆清孔泥浆指标符合设计
23、(规范)要求,同时沉碴厚度达到验收标准。钢筋笼制造、运输与安装钢筋笼在长线台座上分3节制造。钢筋笼每隔2.5m设一道加劲环,以使钢筋笼在制造和起吊时有足够的刚度。主筋采用镦粗直螺纹接头连接,连接位置按照规范要求错开布置。钢筋笼制造符合规范要求。钢筋从加工场到下河码头由平板挂车运输,钢筋笼下河后由船运送到墩位,墩旁吊机起重安装。钢筋笼分3节吊装。为方便安装,在每节钢筋笼的顶部均设置有一套钢筋笼固定悬挂系统。钢筋笼上下节采用镦粗直螺纹接头连接。表4.3钢筋笼制造、安装质量标准序号项 目允 许 偏 差1钢筋骨架顶端高程20mm2骨架中心平面位置20mm3钢筋骨架外径10mm4主筋间距主筋0.5d(d
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