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水上灌注桩施工方案

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2020年4月19日
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扬州煤码头改扩建工程钢平台及桩基分项工程
施工组织设计
1、编制依据
（1）扬州煤码头改扩建工程钢平台及桩基分项工程招标文件；
（2）扬州煤码头改扩建工程钢平台及桩基分项工程设计图；
（3）《钢结构设计规范》GB50017— ；
（4）《钢结构工程施工及验收规范》GB50205— ；
（5）《建筑钢结构焊接技术规程》GB50661— ;
2、工程概况
根据招标文件本次扬州煤码头改扩建工程钢平台及桩基分项工程主要包括桩机施工钢平台搭设及灌注桩施工。其中1.2m直径灌注桩为2514方，1m桩径灌注桩为302方。
3、河底清淤
根据招标文件，水上灌注桩施工部位为水中护坡位置，护坡采用块石砌筑。在施工钢平台前，首先进行河底清淤、护坡块石及障碍物清除。护坡障碍物及河底淤泥采用长臂挖机进行挖除。用渣土车运至指定弃土区。

4、钻孔平台施工方案及方法
（1）钻孔平台设计情况
1）钻孔平台标高应超过桩顶设计标高1m。设计结构为：采用钢管桩基础，钢管桩分为振动下沉桩及栽桩两种形式，振动锤击达到70t力不下沉为分界点（钢管桩承载力不得小于700KN），钢管桩顶安装2I45a工字钢纵梁和横梁，上铺I25a工字钢形成分配梁，5mm厚防滑钢板。用直径300mm，壁厚5mm螺旋钢管将钢管桩进行横向及纵向联接，[18a槽钢作为剪刀撑。平面布置图如下。

钻孔平台平面布置图

2）当钢管桩需要接长时，把两钢管对焊，保证轴线在同一位置，并在对接处四周每隔60°焊接连接板，以增强焊接处的可靠性。
3）焊接质量应满足有关规范要求，角焊缝焊脚尺寸不小于最小被焊件厚度80%。焊后须做外观检查，应饱满、无夹渣、孔眼、漏焊、假焊等缺陷。焊条应采用E42型。药皮类型和牌号应符合不同焊位（竖焊、仰焊、平焊）的相应要求。

（2）钻孔平台施工工艺流程
钻孔平台每边留下6米的平台作为运输、机械停放平台。
1-1∽4钢管桩采用植桩施工
测量定位
偏 位
下一工序施工
履带吊就位
钢管桩运输
拔除钢管桩
钢管起吊
振动下沉
达到设计标高(承载力达到设计要求），桩顶处理
横梁安装
纵梁安装
铺设平台面板

钻孔平台施工流程图
（3）钻孔平台施工方法
钢管桩打设采用50t履带吊结合DZ90振动锤从岸上依次向内打设，钢管桩打设完成后开始铺设上部结构，采用50t履带吊在桥上进行平台上部桥面搭设。
1）振动沉桩施工步骤
A桩位测定：根据桩位平面图及测量基准点，测放桩位，开始下沉钢管桩。
B振动沉桩机、机崖、桩帽应连结牢固；沉桩机和桩中心轴应保持在同一直线上。
C在钢管桩施工中，为保证沉桩轴线位置的正确，利用用[18a槽钢制作的导向架控制桩位偏差。
D沉桩前，应尽可能在每根桩的一侧用油漆划上段落标记，以便于沉桩时确定桩的入土深度。
E沉桩顺序，一般由一端向另一端连续进行。当桩埋深有深浅时，宜先沉深后沉浅。
F开始沉桩时宜用自重下沉，待桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。
G在沉桩开始时，应严格控制桩位位置及钢管桩的竖直度，在沉桩过程中不得采用顶、拉桩头或桩身办法来纠偏，以防桩身开裂并增加桩身附加力矩。
H搭设过程应认真做好沉桩记录。
I沉桩注意事项
沉桩过程中，应注意防止桩的偏移。遇到下列情况应即暂停，待分析原因，采取适当措施后方可继续沉桩作业。
①贯入度发生急剧变化。
②桩身突然倾斜、位移或锤击时有严重回弹。
③桩头弯曲或桩身开裂。
④桩架发生倾斜或晃动。
⑤施工过程中桩有上浮。
⑥振动桩锤的振幅有异常现象。
2）横梁施工
平台横梁采用2I45工字钢。先利用水准仪在已打好的钢管桩上测量出横梁的位置并划线。将每根钢管桩伸出部分割除并垫上两块2cm厚的钢垫板，履带吊将已加工好的双拼I45工字钢吊至钢管桩上，焊接固定。最后焊接加劲板。
3）横撑及剪刀撑施工
钢管桩横撑采用ф300mm，壁厚5mm的螺旋钢管，[18a槽钢作为剪刀撑。横撑下料前，应在钢管桩侧面中心处用塑料纸画出横撑的位置，按照塑料纸形状将已切割好的横撑端口做成企口状，保证横撑接缝严密；剪刀撑端头则依据三角函数原理进行下料，保证剪刀撑端头面与钢管桩竖向平行。钢管桩连接均要求满焊。
4）钻孔平台上部施工
⑴施工工艺流程
安装纵横梁→铺设分配梁→铺设面板→焊接防护护栏。
⑵安装纵横梁
在横梁上铺设或接长已在岸上拼接完成的纵梁，完成定位后焊接限位槽钢及角钢。
⑶铺设分配梁
在完成的纵横梁上按设计间距0.3m铺设I25a工字钢分配梁并焊接在纵横梁两侧的限位槽钢上。采用U型卡将其固定在纵横梁上。
⑷铺设面板
在铺设完成的分配梁上铺设5mm厚的防滑钢板，做好面板与分配梁之间的连接，确保其连接牢固，保证机械工作安全。
⑸焊接护栏
桥面板完成后及时焊接护栏，形成安全保护。
5）护筒埋设
A钢护筒制作
钢护筒均采用12mm钢板制作，直径大于钻孔桩直径30cm。钢护筒长度根据现场情况而定，底部宜深入河底不透水层，顶部与钢平台齐平，护筒成形采用定位器，设制台座接长，确保卷筒圆、接缝严。焊接采用坡口双面焊，所有焊接必须连续，以保证不漏水。统一在加工厂内加工。经检查合格后方可经过板车拉运至平台埋设。
B钢护筒安装
钢护筒埋设施工前，对河床进行检查清理及整平，防止钢护筒及桩位内有杂物影响施工质量。
护筒埋设采用50吨履带吊90振动锤振动下沉，在钢护筒打设前，平台上设置好钢护筒的导向装置，导向装置利用18槽钢焊接成“井”字型框架，同时，在面板下部的钢管桩的横撑300管上焊接“井”字型框架，确保钢护筒能够精确的打入设计位置，打入的护筒中心应与桩中心线重合，钢护筒打设允许偏差：平面误差50mm，倾斜度1%。钢护筒的放样定位采用全站仪精确定位。搭设完毕后确保钢护筒承载力不小于700KN，且钢护筒入不透水层不得小于30cm。
C钢护筒检查
钢护筒埋设完后，经过吊锤随时对钢护筒的垂直度进行检查，测量班经过在护筒上的标点及时对钢护筒的偏位进行监控。
6）钻孔平台的运行、维护和检修
钻孔平台架设完毕后由质检员进行一次全面检查、发现质量或安全问题及时组织人员进行补强或其它可靠的纠正措施。
成立钻孔平台维护小组，确保施工正常进行。每天派专人对钻孔平台的上、下部结构进行检查，清理桥面，发现问题及时修补应立即采取纠正措施并报告工地现场负责人。
合理设置测量监测点，由测量工作人员负责进行钻孔平台标高测量。防止河床底变化造成桥面变形发生事故。
建立健全维护钻孔平台的相关制度，安排专人负责并做好维护记录。
钻孔平台具体的维护项目包括以下几点：
（1）检查纵横梁连接处的销子、定位销的松动脱落情况；
（2）检查螺栓是否松动，对螺栓、螺帽脱落的部位及时安装复原；
（3）对平台面槽钢发生翘曲或损坏的部位，及时修复或更换；
（4）不定时对平台焊缝质量进行检查，发现焊缝脱落或漏焊处进行加强补焊。
5、水中桩基施工方案
根据招标文件、设计图纸及我方现场查看情况，我方如中标拟采用两台正循环钻机进行本次灌注桩施工。钻机型号采用SJP-18或SJP-20设备。该设备重量为20吨左右，根据以上水中钢平台完全能满足两台设备同时施工。该设备钻杆粗重，底盘相对较稳。该钻机在钻孔、安放钢筋笼及浇筑过程中晃动小，不易碰撞钢护筒，且有利于灌注桩的垂直度控制。

（1）施工工艺流程
测放控制点
组装机械
钢护筒复核
清孔、捞渣
下钢筋笼
安设导管贮料斗等
混凝土灌注
拔导管
钻机移位到下一桩

钻进
开钻前准备
确定桩位
钻机就位
设备检验
设备进场
修筑供排浆系统
泥浆循环系统
钢筋进场
制作吊运钢筋笼
混凝土进场
混凝土检测
铺设电缆、水管
测量孔（深、位、斜）
测量沉渣
配管
必要时二次清孔
钻孔灌注桩施工流程图

（2）灌注桩主要施工方法
1）测放轴线
根据提供的基准点，进行初步放样定位，再进行轴线和放样定位。
2）桩机就位组装
桩机拼装在钢平台上进行，采用履带吊配合，待桩机拼装结束，实施桩位对中，用锤线测量桩机（钻杆）的垂直度，垂直度控制在0.5%之内，垫实垫牢桩架。在桩架上设置用于观测钻杆垂直度的装置，对钻杆垂直度实施实时监控，发现超偏差，调随时整，保证桩机运行平稳。并保证钻机与钢护筒的距离，不能在钻孔过程中碰撞钢护筒。
3）造浆钻进
根据桩位所处的地质情况，采用原孔造浆的方法，并适当加入粘土即可钻进。钻进过程中经常测定泥浆浓度，过浓影响钻进速度，过稀不利于护壁、排渣。根据施工经验，在粘土层中钻进时，泥浆浓度控制在1.08-1.15之间。
泥浆的循环，采用正循环施工法，采用陆上控制泥浆池的方法进行抽排循环，压、排浆均采用15kW泥浆泵。
钻孔速度每小时不大于2.5m，这样既能保护孔壁均匀完好，又有利于保持循环液钻渣含量基本稳定，排渣顺畅，均匀。混合液的浓度得到控制。
具体操作要点如下：
①安装钻机时转盘中心同钻架上吊滑轮及钻头中心、桩中心同在一条垂直线上，钻机中心位置偏差不大于2cm。
②初钻时以低档慢速钻进，使护筒刃脚处形成坚固的泥皮护壁；钻至护筒刃脚下2—4米，可按土质情况用正常速度钻进。
③架设钻具时，将钻头放入距孔底钻渣50—80mm时开动泥浆泵，待冲洗液循环2—3分钟以后，再开动钻机。慢慢将钻头放到孔底。
④正常钻进时，合理调整和掌握钻进速度不得随意提动孔内钻具。操作时集中精力掌握升降钢丝绳松紧度减小钻具的晃动。
⑤在粘土层中钻进时，采用尖底钻头，中等钻速、大泵量、稀泥浆的办法。
⑥钻进过程中防止扳手、管钳、垫叉等金属工具掉入孔内损坏钻头。
4）清孔
①钻孔到达设计要求深度后，进行循环换浆法即让钻头继续在原位旋转，注入较稀的泥浆。视清出的泥浆比重及含砂量确定。一般在30—90分钟之间。清孔后的泥浆比重及含砂率应为1.05-1.1之间。
②清孔结束后，稍停机5-10分钟，用测绳进行沉渣厚度的测定，沉渣厚度应〈0.3ｄ（ｄ为桩径）。必要时可进行二次清孔。
5）钻孔检查
钻孔过程中，用孔规对钻孔直径进行检查，孔规外径不小于桩的设计直径，孔规的长度为直径4-6倍。钻孔符合以下允许偏差：
①平面位置任何方向不大于50mm；
②钻孔直径不小于桩的设计直径；
③倾斜率：不大于1%；
④深度：不小于设计要求；
⑤清孔后泥浆指标：比重1.05-1.1；粘度17-20(s)之间；含砂率〈4%；
6）钢筋笼安制
①钢筋笼无明显变形。
②安放钢筋笼：吊装就位时，按制作要求，先下后上逐一吊装焊接，吊装时防止变形，焊接长度满足设计要求，钢筋笼吊放过程中注意不要碰孔壁，以防坍孔并带入杂物。注意安放高程就位后立即固定。
7）安放导管和灌注混凝土：
①安放导管：本工程准备采用内径Ф300mm，壁厚5mm的钢导管进行灌注混凝土。导管连接为螺纹连接，连接处保持密封可靠。灌注前进行水密承压和接头抗拉试验。在灌注混凝土前，导管居中擦入，导管底至孔底距离约300mm-500mm，灌注时在漏斗底设置可靠的隔水设施（塞球）。当漏斗中存备有足够数量的混凝土后缓慢下放塞球。首批混凝土数量满足初步埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。灌注时保持导管底口埋在混凝土中2~6m。
②混凝土用输送泵送至储料斗后进入导管。
③混凝土配合比设计
混凝土按设计要求配料，混凝土坍落度控制在18～22cm，含砂率控制在40%～45%，单位水泥用量大于360kg/m3。水灰比不大于0.6。
④灌注施工
浇注灌注桩混凝土前，应进行第二次清孔，并检测一次泥浆性能，检测内容包括密度、含砂率和粘度等；
灌注混凝土之前对第一斗混凝土量进行严格计算，以保证灌入混凝土后导管埋入深度在1.0米以上。首批混凝土量在漏斗中满足时，备料斗中再准备一部分，将阀门及塞球松开。混凝土迅速落入孔底，封住导管下口与孔内泥浆水隔开，进行连续灌注。定时测量混凝土面的上升情况，记下灌入的混凝土量，控制导管埋深，及时拆除导管并用清水冲洗干净，集中整齐堆放。在以后的灌注过程中，要进行连续施工，导管埋入混凝土深度要大于2米，但不大于6米。
首批混凝土的灌注量计算公式为：
V = π（d2 h1 +D2HC）/4
式中： V —— 初存量或漏斗和储斗斗容量之和（m3）
h1 ——孔内混凝土面高度达到Hc时，导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度（m）
h1 = Hwrw/rc
Hc —— 钻孔初始灌注需要的混凝土面至孔底的高度，即导管初次埋深加间距至少为1米，间距为0.25—0.4米
Hw—— 孔内水位至初次灌注需要的混凝土面距离（m）
D —— 钻孔实际直径（m），可取（1.1—1.3）的设计桩径
d —— 导管内径（m）
rw —— 孔内水或泥浆重度（KN/m3）
rc —— 石料拌和物重度（KN/m3），限24KN/m3
6、质量保证措施
为确保质量体系持续有效运行，实现工程质量创优目标，成立以项目经理为组长，总工程师为副组长，有关职能部门领导参加的质量管理，组织领导工程创优管理工作。
建立质检机构，项目经理部的安全质量部设专职质检工程师，每个施工队设专职质检员，在施工过程中自下而上按照“跟踪检查”、“复检”、“抽查”三个检测等级分别实施检测任务。
建立各级技术人员的岗位责任制，做到分工明确，责任到人，严格遵守现场施工程序，坚决执行施工规范。
做好施工前的技术准备工作，逐级进行书面及口头技术交底，确保操作人员掌握各项施工工艺、操作要点和质量标准等。
抓好技术资料管理，施工过程要做好详细记录，认真填写工程日志、施工检查证、施工记录等。
严格制度，狠抓落实，强化监督检查。
做到质量管理规范化、制度化。坚持做到定期质量检查，对每次检查的工程质量情况及时总结通报，奖优惩劣，使工程质量经过定期检查得到有效控制。各级质检人员要明确岗位责任制和工作职责标准，坚持做好经常性的质量监督工作，及时解决施工中存在的质量问题。
雨季施工时严格按照其相应措施进行施工。
认真阅读设计文件，防止漏用、错用施工图。
工程测量按规范实施，控制网点妥善保护、定期复测检查，确保测量精度。
7、安全保证措施
（1）安全保证体系
建立健全安全组织机构和安全保证体系，成立安全生产领导小组。项目经理为安全生产第一责任人；项目安全员、副经理、总工为副组长；项目安全质量部为安全保证职能部门，设专职安全工程师；施工队设专职安全员，班组设兼职安全员跟班作业，形成自上而下的安全保证体系。安全领导小组以施工安全、人员安全、财产安全为工作职责，层层签订安全责任书，严格遵守有关安全生产和劳动保护方面的法律法规和技术标准，建立健全安全生产保证制度，定期检查安全生产情况，召开安全会议，发现问题及时解决，把事故苗头消灭在萌芽状态。
（2）安全管理制度
安全管理制度包括：安全事故申报制度，安全生产责任制度，安全教育培训制度，特殊工种持证上岗作业制度，安全检查制度，安全评比制度，机械设备安全管理制度，跨越既有道路作业安全制度，施工现场保安管理制度，用电安全制度，防洪、防火、防风的安全专项规定，各种安全标志的设置及维护制度，高空作业安全管理制度。

项目经理部安全管理领导小组
组长：项目经理
副组长：总工程师
副组长：项目副经理
副组长：安全员
工程部
安质部
质检部
试验部
办公室
安全工程师
各施工队队长、队专职安全员
班组兼职安全员

图9-2 安全组织机构框图
（3）安全保证措施
水上施工，切实做好安全保障措施，是现场施工中的重点，由于现场作业，环境多变，有时受环境，场地因素的限制，各施工作业队在施工中要切实做好安全防护工作。提高人员的安全意识，切忌松懈，疏忽大意。切实贯彻落实“安全第一，预防为主”的方针，把安全放在首位。平台施工中各施工作业队要切实做好以下几点：
（1）进入施工现场人员，必须佩戴安全防护用品，在平台搭设过程中，必须穿救生衣。
（2）吊车就位后，由于受场地的限制，吊车支腿不能全部打满。因此，必须将吊车支腿固定在平台上，以使吊车在荷载时能够安全运行。
（3）在进行平台搭设过程中，设专人负责指挥，严格按照操作规程进行操作，以免多人指挥，发生混乱。
（4）各受力部位的焊接必须牢固可靠，经现场技术人员检查签认后，才能进行下一步施工，确保施工质量和安全。
（5）在施工现场内，所有人员、船只互相提醒，遇有险情，要及时报告，处理险情要冷静。
（6）搞好现场的安全防护设施，对完成的安全防护设施要爱护，不要任意损坏。现场安全防护设施由作业队搭设，专职安全员检查，指导。
（7）严格上、下班交接制度，做好现场施工记录。
（8）由作业队长兼职安全员，负责检查监督本作业队人员劳保用品的佩戴情况，并做好记录备查，负责检查施工现场的安全防护措施，人员状况，发现隐患，督促本作业队人员及时排除，并做好记录。
（9）组织夜间施工，现场的灯光布置一定要清晰明亮，要能达到一定的能见度，方可施工。在施工过程中，要互相配合，相互照应。
（10）接桩：钢管桩的连接采用外拼板及接头对接焊连接，所采用的焊接材料型号应与焊件材质相匹配。焊缝长度和焊缝厚度应满足要求，焊接强度不小于主材强度。应严格控制焊接质量。钢管桩对接必须顺直，顺直度允许偏差0.5%。
（11）开始沉桩时宜用自重下沉，待桩身有足够稳定性后，再采用振动下沉。
（12）桩帽或夹桩器必须夹紧桩头，以免滑动降低沉桩效率、损坏机具。
（13）夹桩器及桩头应有足够夹持面积，以免损坏桩头。
（14）桩架顶滑轮、振动锤和桩轴线必须在同一垂直线上。
（15）桩架应保持垂直、平正，导向架应保持顺直。
（16）沉桩过程中应控制振动锤连续作业时间，以免因时间过长而造成振动锤损坏。
（17）每根桩的沉桩作业，须一次完成，不可中途停顿过久，以免土的摩阻力恢复，继续下沉困难。
（18）沉桩完成后可用氧割切除多余桩头。
（4）水中施工安全措施
⑴进入施工现场必须佩戴好安全防护用品，另还应配备好救生圈及救生衣。
⑵严格遵守劳动纪律、坚守工作岗位，上班前不准喝酒，进入施工现场必须穿戴整齐，戴好安全帽，不得赤脚、穿拖鞋、打赤膊工作。
⑶水上施工船舶必须锚固可靠，无论在顺水、逆水或有风浪的情况下，都应该有足够的控制能力。
⑷水上作业必须具备必要的安全设施，所有施工人员进入水上施工前，应接受水上安全教育。水上作业人员必须遵守安全操作规程，严格执行施工组织设计和安全技术措施。
⑸船舶的拼装、航行、施运、招锚、定位和其它有关标志均须符合航运要求和水上交通管理部门的有关规定。水上作业平台不应有油污、细砂等易滑物，平台周围应设置牢固的护栏。
⑹水上作业应尽量避免单人操作，作业中应注意自我保护和相互监护。
⑺必要时应配备交通指挥监督船(交通船)，防止其它船只进入施工区域。
⑻在水上施工过程中，必须与气象、海事部门保持联系，掌握水位水流变化情况，制订切实可行的应急措施，确保安全作业。
⑼大（雷）雨、大雾或风力大于六级以上的恶劣天气，严禁作业，暴风雨后，必须进行一次全面检查，发现问题，及时处理。遇有台风警报时，必须采取有效的避风措施。