水中基础施工作业指导书

新建山西中南部铁路通道ZNTJ-13标

水中基础施工作业指导书

编制：

审核：

审批：

中铁二十一局集团山西中南部铁路通道ZNTJ-13标

项目经理部四分部

二〇一〇年六月

水中基础施工作业指导书

1.编制目的

为了加强我项目标段在桥梁施工过程中的质里控制，认再贯彻执行项目标准化作业施工工艺及技术要求，特制订《水中基础施工作业指导书》。旨在规范水中基础作业流程、明确施工内容和援作规范，切实有效地控制施工过程中的混凝土基础实体质量，为现场施工质量控制提供参考。

2.编制依据

2.1《客货共线桥涵工程施工技术指南》TZ203-2008

2.2《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003

2.3《铁路混凝土工程施工技术指南》TZ210-2005

2.4 《铁路混凝上与砌体工程施工质量验收标准》TB10424-2003

2.5《铁路混凝土工程施工质量验收补充标准》铁建设【2005】160号

2.6 《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》【2005】157号

2.7《汤河特大桥》施工图

3.适用范围

本水中基础施工作业指导书适用于山西中南部铁路通道ZNTJ-13标段所有桥梁工程水中基础的施工。

本标段的桥梁主体结构混凝土的耐久性设计年限为100年，所有混凝土的选用和配合比，应符合《铁路混凝土耐久性设计暂行规定》及其局部修订条文规定。

梁部：按T2环境作业等级设计；

墩台：按T2环境作业等级设计；

桩基、承台：按T1环境类别作用等级设计。

4.水中基础施工工艺流程及技术要求

一般，水中基础的施工程序为：

施工准备—驻岛施工—栈桥安装—印钻孔平台安装—钻孔桩施工—干法承台施工。

4.1施工准备

施工前，先与当地水利或河道部门沟通，了解河流的水又地质资料，拿到第一手资料。然后，平整场地，机械设备就位。先进行岸上试桩。通过试桩，取得相关分步骤插打、焊接质量、灌入度，振动打桩机性能等技术参数，为正式施工提供参考。

正式施工前，需对桥位处河床断面标高进行测量，统计各墩桩位处水深，必要时为管桩插打提供依据。

4.2施工工艺

水中墩基础施工采取先筑岛，搭设水上钻孔施工平台进行钻孔桩施工，再利用平合安装钢套箱围堰，利用围堰抽水干法施工承合方案。为解决水中墩施工运输问题，靠墩位附近修设施工栈桥，与各个钻孔平台连通。围堰结构形式结合实际施工条件选用，可采用土围堰、土袋围堰、钢板桩围堰、单〔双)钢套箱围堰等。

按照设计施工图要求，汤河特大桥采用钢板桩围堰。

4.2.1围堰施工

a土围堰

适用于水深在2m以内，流速小于0.3m/s，冲刷作用很小，且河床为渗水性较小的土质。堰顶宽度不应小于1.5m，外侧陡坡不陡于1:2，内侧陡坡不陡于1:1。土围堰宜用粘性土填筑，填土出水面后应进行夯实。筑堰引起流速增大时，可在外坡面用草皮、片石或土袋等进行防护。

b土袋围堰

适用于水深大于3m，流速不大于1.5m/s,河床为渗水性较小的土层。堰顶宽度可为1~2m，外侧边坡为1: 0.5-1:1，内侧边坡为1:0.2 -1: 0. 5，堰底内侧坡脚距基坑顶缘距离不应小于1.0m。土袋围堰应用粘土填心。袋内装入松散粘性土后，袋口应缝合，装填量约为袋容积的60%。流速较大处，外侧土袋内可装姐砂或小卵石。堆码时土袋应平放，其上下层和内外层应相互错缝，搭接长度为1/2-1/3。

土、土袋围堰填筑前，应清理堰底的树根、草皮、石块等杂物。当有冰块时，必须彻底清除。填筑时，均应自上游开始至下游合龙。

c钢板桩围堰

钢板桩围堰适用于深水基坑，河床为砂类土，粘性土、砖石土及风

化岩等底层。新钢板桩应有出厂合格证，机械性能和尺寸符合有关技术标准的规定。经整修或埠接后的钢板桩，应经同类型的钢板桩做锁口通过试验检查。验收后的钢板桩应分类、编号、登记存放，锁口内不得积水。

（1）围堰拼装

围堰拼装从上游侧一角开始，顺序拼装合拢，上游侧可利用履带吊同时拼装。围堰拼装时，将围堰与护筒临时用型钢支撑，保证拼装的结构安全。底节围堰拼装完毕，应对围堰进行全面的质量检查:应符合铁路工程质量验收标准。

（2）底节围堰起吊、下放、着床

周边部分钢护筒上焊接围堰下放导向装置、控制图堰下沉精度；接高四角吊点钢护筒，安装起吊扁担梁。精扎螺纹钢筋吊杆和千斤顶，四点八台顶同步起顶，将围堰提升20cm左右:检查围堰及各掉点、拆除围堰拼装平台；同步起点下放围堰，使围堰处于悬浮状态；围堰内灌水下沉、至围堰着床。围堰隔舱内灌水操作平稳、对称、均匀有计划地进行，由现场施工指挥人员统一指挥，使围堰顶始终保持水平。倾科应不大于h/1000，以确保钢围堰的稳定性。

（3）围堰根据水位情况和分节情况适时接高。

（4）围堰填充井壁混凝土。

围堰入土深度应考虑混凝土厚度，需在围堰井壁填充混凝土，进行压重，确保围堰能够下沉到设计标高。

混凝土填充施工，直接在井壁内插入泥凝土导管进行水下填充，导管均匀布置，间距不大于6m，填充时按先短边后长边、先中问后四角顺序对称填充，混凝土填充完毕，用振捣棒将混凝土表面赶平。

（5）围堰吸泥下沉

围堰内注水，利用吸泥机下沉至设计高程。吸泥时沿围堰舱壁按照由中心向四周的顺序均匀吸泥，确保围堰均匀下沉，堰内泥面高程不大于1米，以防止翻砂。

（6）护筒外壁的清洗

为了保证钢护筒与封底混凝土之间的握裹力，由潜水员在水下利用高压水枪对钢护筒外璧进行清洗。

D钢管桩围堰

结合墩位河床实际地质条件，水中墩为低桩承台施工也可以采用锁口钢围堰作为防水结构。钻孔桩施工完毕后，利用钻孔平合安装导向架，由履带吊机配合打桩锤插打锁口钢围堰的Φ600mm钢管，钢管之间锁口用联合法进行堵漏，形成围堰。

围堰内吸泥清除至设计高程，采取满布导管法进行封底砼施工，抽水施工承台和墩身。

（1）封底混凝土的性能要求

混凝土标号C20，5天强度不小于20Mpa。混凝土塌落度为18-22cm，3小时后不小于15cm。混凝土初凝时间不小干30小时。混凝土的拌合物和易性，流动性良好。

（2）封底混凝土灌注准备

封底混凝土采用垂直导管砍球法灌注，封底厚度按1.5m考虑。为保证封底质量，根据围堰底面积和混凝土流动度，均匀、合理地布置若干个导管。导管内径为Φ250mm，灌注时导管底口距泥面约0.2~0.3m左右，灌注时按照事先制定的砍球顺序，依次遂根进行砍球。封底前布置好一点数量的测量点，以全面了解围堰内混凝土面的标高情况。

（3）首批混凝土灌注

所有准备工作完成后，开盘搅拌混凝上。两台搅拌站同时向中央集料斗内供料，同时在导管内房子泡沫隔水栓。当中央集料斗料满后，打开与溜槽对应的分料槽出料口及中央集料斗出料口，开始灌注，同时两台搅拌站继续向中央集料斗中供料。

当中央集料斗中混凝土放完后，测量组及时测量导管周围的混凝土面标高，并计算导管埋深。

（4）导管内混凝土补充

每根导节补充混凝土的时间间隔不宜大于1小时，每次补料方量控制在5~10m3。因此就要求进行首批混凝土灌注的导管数量不宜多，以免补充混凝土的速度无法满足要求。

实际施工中，在第四排导管首批混凝土灌注之前，应将第一排导管内混凝土补充完毕，即这三根导管周围的混凝土面达到设计标高。依次类推，始终保特有三排导管在灌注。

（5）混凝土面找平

在最后一排导管内混凝土补充完毕后，测量组对整个套箱内的混凝土面标高进行复测，对未达到设计标高处，利用较近的导管进行补料，直至满足设计要求。

4.2.2栈桥施工

栈桥可根据实际河面宽度按多跨连续梁通长布置，每墩使用3-4根钢管桩，每联之间设立双墩，深度随地质、水文情况和桩的自由长度发生变化，桩与桩间设剪刀撑连接。栈桥横桥向采用槽钢分配梁，纵向采用H型钢或贝雷桁架作为主梁。桥面铺设横向分配梁，钢板满铺，厚为10mm。

栈桥施工利用履带吊机配合打桩锤逐孔插打钢管桩，逐孔架设上部结构的施工方法搭设。伐桥纵梁作为钢管桩插打悬臂导向架。栈桥一个墩位处钢管桩施工完成后，立即进行该墩钢管桩间剪刀撑、平联，桩顶分配梁施工。

夹持器应与振动打桩机配套，钢管插好后应检查桩位的偏差及桩的倾斜度，桩位偏差小于2cm、倾斜度小于l%。若偏位和倾斜过大，应及时纠正或拔起重插。

栈桥施工工艺流程图

钢管桩分节段加工、插打时现场焊接接长。两节钢管桩对好后，先在四周点焊，然后按照设计要求进行坡口焊接，焊接分三遍完成，每遍

焊完后要将表面的焊渣清除干净，然后才能进行下一道焊接。坡口焊接完成并经检验合格后，按照设计要求焊接补强板。

焊接完成，经检查合格后，将桩锤与夹持器吊起，与钢桩对位、夹紧，用振动打桩机下沉时，桩锤、桩帽及管桩的轴线一致。不得有过大偏差（一般以7cm为度），振动下沉管桩过程中，如发现偏位和倾斜，应停锤进行纠正。

桩的下沉以桩尖标高控制为主，贯入度控制为辅进行双控，最终下沉以设计标高为准。当贯入度已小于2cm/min，而桩尖标高未达到设计值要求时，应继续撞击下沉10cm，或振动10min，若无异常情况发生，即可停锤。如桩尖标高距设计规定差别较大时，应及时上报、研究处理。同一排的3根桩的最终贯入度应大致相同。

4.2.3钻孔平台施工

水中墩承台尺寸大，桩数量多。钻孔平台设计应充分考虑抗风、水流、冲刷、流冰等，一般情况下平台与栈桥同标高设计。平台采用钢管桩基础，H型钢主梁和槽钢分配梁搭设，上铺设钢制面板。钢护筒插打完毕将平台与护筒连接，提供平台承载能力。钻孔平台与栈桥间布置连接通道。

4.2.4钻孔桩施工

平台搭设完成后，就可以进行钻孔桩施工。

护筒内径比设计桩径大300mm，长度根据河床地质和水位条件确定。采用厚度大于12mm的钢板卷制，卷制方向与钢板的扎制方向保持一致；钢护筒的连接采用Ⅱ级双面坡口焊；相邻两节钢护筒的纵缝错开90°；对口错边偏差小于2mm；每节的垂直度偏差不大于3mm，总垂直度偏差不大于10mm，椭圆度e≤3D/1000。

钢护筒在钢结构加工车间分节制作、汽车经栈桥运输至墩位、吊装、接高、振动下沉至设计标高，在钻孔平台上布置导向架，利用导向架配合插打钢护筒，确保护筒位置的准确。钢护筒的插打必须严格按施工规范要求控制偏差，护筒平面中心点偏差小于50mm，倾斜率小于0.5%。

钻孔桩施工采用大功率旋挖钻机或者回旋钻机，成孔工艺同一般钻孔桩。为防止泥浆及钻渣落入运河中，配备专用设备运输钻孔用的泥浆及钻渣。

4.2.5承台施工

钻孔桩施工完毕后，拆除施工平台梁，井利用施工平台定位桩及已经成桩的护筒，搭设围垠拼装平合，在围堰拼装平台上利用吊机拼装底节围堰，接高四角钢护筒。安装卫浴起吊装置，吊起底节卫浴，拆除围堰拼装平台，下放围堰着床。对称接高拼装顶节钢围堰，围堰内填充混凝土，吸泥机配合注水下沉围堰至设计标高。封底砼施工，然后抽水进行承台施工。

承合分两次施工，下层承台利用围堰作模板，上层承台立模施工。

承台施工流程：围堰抽水—清淤—桩基础检测—凿除桩头—绑扎下层承台钢筋、安装冷却水管—全断面斜向分层浇筑—养护、温度检测—混凝土面凿毛—绑扎上层承台铜筋、安装冷却水节—全断面斜向分层浇筑—养护、温度检测。

相关工序同一般承合。

5.水中作业施工安全

5.1水中施工的人员防护。进入施工现场必须截好上岗证、安全帽和其它个人劳动保护用品，另还应配备好教生图及救生衣

5.2水中施工设备。在水中进行打桩、安装等工作时要备有安全带、救生圈等防护用品，个人要穿好救生衣。

5.3工作平合。平台的四周要设防护栏杆和安全网，步板要搭设牢固，并定期检查。

5.4夜间照明和信号设施。施工现场工作平台夜间施工必须配足灯光照明。工程开工前，应按规定设置和显示信号，派专人值班，并在每一项工序完成后，做好交接班记录，确保施工安全。

5.5安装船停靠后，应系好绳缆。在雨季应注意河水涨潮、退潮的

防护措施，在河岸的两侧应挂好揽风绳。

5.6水中作业时，未经允许谢绝任何外来人员靠近施工现场。经批准的人员必须戴好安全帽，禁止有与水中工作的无关的人员到工作区参

观、游玩。