水中墩施工方案

一、工程概况

白坭河特大桥中心里程为DK07+293.05，位于广珠新建铁路正线DK4+451.17～DK10+141.18之间，桥全长5700.65m, 共157墩2台158跨，桥跨具体布置见下表。本桥为铁路双线桥，跨越的主要道路为佛山一环北延线（在建），主要河流为白坭河和西南涌。

白坭河特大桥跨布置表

墩台编号 0＃台～26＃墩 26＃～29＃墩 29＃～32＃墩 32＃～35＃墩 35＃～38＃墩 38＃～39＃墩 39＃～42＃墩 42＃～99＃墩 跨度（m） 32 40.6＋64＋40.6 40.6＋64＋40.6 48.65＋72＋48.65 24 32 71.5＋145＋70 32 结构形式 简支T梁 连续梁 连续梁 连续梁 简支T梁 简支T梁 连续梁 简支T梁 连续梁 简支T梁 简支T梁 简支T梁 连续梁 简支T梁 简支T梁 简支T梁 备 注 主跨跨越白泥河辅航道 主跨为提篮拱，跨越白泥河主航道（Ⅲ） 主跨为提篮拱，跨越西南涌主航道（Ⅴ） 99＃～102＃墩 59.1＋128＋59.1 102＃～110＃墩 110＃～113＃墩 113＃～132＃墩 32 24 32 主跨跨越佛山一环北延线（在建）， ， ， 132＃～135＃墩 40.65＋72＋40.65 135＃～149＃墩 149＃～151＃墩 151＃墩～158＃台 32 24 32 本桥墩台基础采用钻孔灌注桩基础，根据不同跨度和地质条件桩径分别有1.0m、1.25m、1.5m和2.5m四种，桩长17～59m不等；桩与墩台身的连接采用承台，其中白泥河和西南涌4个水中墩承台采用钢板桩围堰施工。桥墩

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均采用圆端型桥墩，桥台采用矩形空心台。简支梁采用预制架设，连续梁采用挂篮悬臂现浇法施工，跨白泥河和西南涌主航道提篮拱采用先梁后拱施工。

水文地质资料：白坭河：设计水位H1％＝5.004m，Q1%＝2300m3/s，V1％＝1.412m/s，施工水位H20％＝3.194m；西南涌：设计水位H1％＝5.724m，Q1%＝1250m3/s，施工水位H20％=4.204m；桥址地形平坦，主要为耕地、鱼塘；部分桩基础处熔岩地质，采用注浆及套内护筒施工处理。 二、施工方案

（一）、汽车钢便桥施工方案 1、钢便桥概况

为解决白坭河海心洲上35＃～39＃墩、40＃墩施工材料运输和大型机械设备通行要求，需在白坭河海心洲河段修建一座钢便桥跨越辅航道，将海心洲与陆上连通，确保海心洲上桥墩施工材料运输和大型施工机械设备通行的需要。

钢便桥全长131.76m，桥面宽3.5m，共7跨，根据航道部门要求在桥跨中间设一净宽20m，净高3.5m的通航孔，通航水位标高H20%=2.976m；钢便桥纵向坡度中间跨为平坡，中间往两头设5％纵坡。桥两侧采用角钢栏杆，并在墩位处两侧交错设置避车台。

钢便桥按汽车－超20级重车荷载设计，限载55t，限速5km/h。采用φ630×8mm钢管桩基础，单桩承载力不得小于300KN。钢便桥梁部采用贝雷梁和D16型施工便梁，梁均在陆上拼装成型，船吊吊装至设计位置。

钢便桥具体构造及主要工程数量详见附图1。 2、钢便桥施工方案

钢便桥的施工，采用先打入钢管桩基础，后吊装梁体的施工方法。

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（1）、钢管桩施工

钢管桩施工是钢便桥施工的重点，采用25t浮吊配合45kw振动锤插打的施工方法。 施工步骤如下：

①钢管桩定位：首先根据便桥设计位置，建立独立施工控制坐标网，计算出每根钢管桩的坐标。施工时在墩旁先施打钢管定位桩，根据定位桩精确把墩位上的钢管桩定位出来，并用全站仪复测定位结果，在允许偏差范围内可进入下步施工。

②打入钢管桩：钢管桩用浮吊配合振动锤进行施工。用船吊起吊钢管桩至设计桩位并插桩，让钢管桩自沉入土，待下沉稳定后，用船吊将震动桩锤与液压夹钳吊至钢管桩顶口，用液压夹钳将钢管桩顶口夹住，检查桩的满足倾斜度小于2％的要求后，开动振动锤振动，每次振动持续时间不宜超过10～15min，过长则振动锤易遭到破坏，太短则难以下沉。每根桩的的下沉一气呵成，不可中途停顿或较长时间的间隙，以免桩周土恢复造成继续下沉困难。

沉入过程中如果发现管桩倾斜超标，立即停止下沉重新调整后方可继续施工直至设计位置。若管桩桩位偏差大、钢管桩振裂或折断，则拔出重打。打入钢管桩逐排进行，排桩间距符合要求后，进入下排施工。

单根桩节按起吊高度控制最大为15m，单根桩长超过15m分为2节，底节钢管桩入土至适当深度时，移去振动锤进行接桩。用浮吊将顶节钢管桩就位后，进行两节桩的焊接，桩与桩之间焊接质量经检查合格后，浮吊换上桩锤和液压重新进行打桩，直至将桩打到设计深度。

一个墩位钢管桩打入完成并合格后，进入下个墩台钢管桩施工。

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③钢管桩连接

钢管桩成排施工完成后，在管桩顶部用[12槽钢焊接桩间纵横向的连接支撑，以将墩位的钢管桩连成整体，增加整个结构的抗力能力和稳定性。 （2）梁部施工

贝雷梁在岸上按设计要求分片拼装成型，然后用船运至安装地点，浮吊配合安装。

D16甲军用便梁用船运至施工地点，浮吊配合安装。 钢便桥梁体的安装见如下示意图：

钢便桥梁体吊装示意图

吊装顺序从岸边向河中间，吊装时间避开该航道行船较多时期。每跨梁吊装完成后，即可转入桥面系施工，铺面板，焊接栏杆，避车台等。 （二）、水中墩施工方案

本桥40＃、41＃墩位于白坭河主航道，白坭河施工水位标高H20%=3.194m, 两墩承台均长19.9m,宽15m，高5m,每墩布置12根Ф2.5m钻孔桩，40＃墩桩长36m,41#墩桩长37m，40＃承台面设计标高为-7.243m,承台底设计标高为－

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12.243m,施工水位与承台底高差为15.437m,承台底下为10m左右厚的粉质粘土层; 41＃承台面设计标高为-2.243m,承台底设计标高为－7.243m,施工水位与承台底高差为10.437m, 承台底下为1m左右厚的砂层，其下为5m左右厚的粉质粘土层。

本桥100＃、101＃墩位于西南涌主航道，西南涌施工水位标高H20%=4.204m, 两墩承台均长19.9m,宽13.2m，高5m, 每墩布置11根Ф2.5m钻孔桩，100＃墩桩长11.5~30.5m不等,101#墩桩长7.5~14.5m，承台面设计标高均为-4.838m,承台底设计标高均为－9.838m,施工水位与承台底高差均为14.042m,承台底下均为4.5m左右厚的砂层, 其下为2m左右厚的粉质粘土层。 本桥水中墩钻孔桩施工采用搭设钢管桩作业平台进行，钻孔桩施工完毕后，拆除钢管桩作业平台，然后打设钢板桩围堰进行承台和墩身的施工，作业平台与河岸的连接采用钢栈桥。 1、钢栈桥的设计与施工

钢栈桥宽2m，主要功能是将水中钢管桩作业平台与岸上连接，供施工人员行走和安装砼输送管。

栈桥基础采用φ＝530×8mm钢管桩，每跨8m，钢管桩顶安放2根[22槽钢做纵梁，桥面铺[22槽钢和6mm厚花纹钢板,桥面两侧设1m高栏杆。具体结构布置见附图2。

钢栈桥的施工方法及步骤同上述“施工便桥方案”。 2、钢管桩作业平台的设计与施工

40＃、41＃墩钢平台长22.9m,宽18m,按三台桩机同时作业设计平面尺寸，钢平台采用Φ630×8mm钢管做基础，顺桥向布置4根，横桥向布置5根，纵横向间距均为5.5m；钢管桩顶安放I40工字钢做纵横梁，平台面铺[22槽钢

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和6mm厚花纹钢板。具体见附图3。

100＃、101＃墩钢平台长22.9m,宽20m,按三台桩机同时作业设计平面尺寸，钢平台采用Φ630×8mm钢管做基础，钢管桩交错布置，最大间距为5。4m,钢管桩顶安放I40工字钢做纵横梁，平台面铺[22槽钢和6mm厚花纹钢板。具体见附图4。

钢平台的施工方法及步骤同上述“施工便桥方案”。 3、钻孔桩施工 (1)钢护筒的设计

主桥水中墩桩基直径均为φ2.5m，钢护筒直径为φ2.8m。钢护筒采用δ10mm钢板制作。 (2)钢护筒的制作加工

钢护筒采用卷板机现场卷制成筒，在焊接平台上采用双面坡口焊接。考虑到运输、装卸和起吊设备等因素，钢护筒分两节加工，在下端1.2m范围用δ10mm钢板全周围加焊，底脚加工成刃脚形式，以利插入。护筒顶因传送振动锤的作用力，在1.0m范围用内必须用δ10mm钢板全周围加焊。为防止护筒下沉时发生纵向变形，在其外壁每隔1.0m加焊一条10cm宽的δ8mm条型钢板。 (3)钢护筒的沉入

为确保钢护筒下沉的垂直度符合要求，利用作业平台的钢管桩设置导向架对每个护筒进行方向控制。每个导向架由[22槽钢组成的上下两层井字型的框架结构组成。

为确保钢护筒下沉过程中，振动力全部被顺利传送到护筒上，在护筒顶部与振动锤联结器（联结器本身用钢轨骨架，与上、下两法兰盘焊

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接成整体）之间加工一节1.0m高的带法兰盘的护筒节段，该节段可拆卸倒用。节段的法兰盘与振动锤联结器的法兰盘通过螺栓联结，节段与护筒间通过增设的竖向条形钢板施焊连接。用船吊将护筒吊至孔位，边下沉边测量、校正，直到置于河床上固定为止。接着吊装上节护筒（已在岸上在其顶部固定好1.0m高的带法兰盘的节段）与置于河床上的下节对位，焊接人员在护筒外对接头处进行全圆周焊接并沿圆周每隔50cm加焊一块长30cm、宽10cm、厚10mm钢板。

带有法兰盘的护筒就位后，用吊车将联结器置于护筒顶端，调整就位后用螺栓联结法兰盘，最后在其顶端吊装振动锤并固定，开启振动锤即可下沉护筒。下沉过程中要经常对螺栓进行检查，发现松动及时拧紧。护筒下沉至预定标高，经反复振动，下沉量很小或基本不下沉时，即完成该护筒的下沉。

(4)钻孔、钢筋笼、水下混凝土灌注等工序

桩基成孔采用冲击钻，泥浆的存放、运输利用泥浆船。每个作业平台上放三台钻机施工。钢筋笼的加工和制作在岸上进行，用船吊运至作业平台，并利用船吊进行钢筋笼的吊装和下放。混凝土采用泵送，混凝土输送泵设在岸边，在栈桥上铺设混凝土输送管至孔口导管，将混凝土输送至孔内。

4、钢板桩围堰的设计和施工 (1)钢板桩围堰的设计

①钢板桩型号：采用拉森Ⅳ型钢板桩。 ②围堰型式：采用单层钢板桩围堰。

③围堰平面尺寸：为了便于承台施工，钢板桩围堰设计为矩形，每边较

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承台尺寸大2.0m。即40#、41#墩围堰尺寸为23.9m×19m，100＃、101#墩围堰尺寸为23.9m×17.1m。

④围堰标高设计：钢板桩围堰顶标高按施工最高水位H20%＋0.5m设计，即40#、41＃墩标高3.694m；钢板桩底进粉质粘土5.0m；100#、101＃墩标高4.704m；钢板桩底进粉质粘土至少1.0m

⑤围堰内撑设计：围堰内共设置三道支撑；第一道设置于施工水位H20%处（白坭河H20%＝3.194m，西南涌标高H20%＝4.504m）；第二道设置于施工水位H20%与设计承台面标高中间，第三道设置于承台面上50cm处。 钢板桩围堰具体布置见附图5、附图6。 (2)钢板桩围堰施工 总体施工流程：

施工准备 测量定位 安装导向架 打钢板桩 吸淤泥或砂至封底混凝土底标高 灌注封底混凝土 安装内撑1 排水 堵漏 安装内撑2 排水 堵漏 安装内撑3 清除封底混凝土浮浆至承台底设计标高 安装承台模板 浇筑承台混凝土 墩身施工 围堰拆除。 ①施工准备

钢板桩进场后，首先应对钢板桩进行分类、整理，进行弯曲整形、修正、切割、焊接，整理后的钢板桩堆放时尽量不使其弯曲变形，避免碰撞，尤其不能将锁口碰坏。桩打入前将桩尖处的凹槽底口封闭，避免泥土挤入，锁口宜涂以黄油，对锁口变形、锈蚀严重的钢板桩，整修矫正。转角处采用90度的转角桩。

②测量定位

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③安装导向架

由于钢板桩围堰已经将桩基施工平台钢管桩圈在内部，所以可以利用现有的钢管桩进行定位，在钢管桩上焊接工字钢，用工字钢来保证施打的钢板桩在一条直线上。在钢管桩露出水面部分标上警示标志，并焊上槽钢加固，在打桩时作为导向位置及高程控制标志。

④打钢板桩

钢板桩打入施工工艺：

a、浮吊停在离打桩点约4m左右的地点，侧向施工，便于测量人员观察。挂上振动锤，升高，理顺油管及电缆。

b、锤下降，开液压口，拉一根桩至打桩锤下，锁口抹上润滑油，起锤。 c、待钢板桩尖离开水面30cm时，停止上升。锤下降，使桩至夹口中，开动液压机，夹紧桩。上升锤与桩，至打桩地点。

d、对准桩与定位桩的锁口，锤下降，靠锤与桩自重压桩至淤泥以下一定深度直至不能下降为止。

e、 试开打桩锤30秒左右，停止振动，利用锤惯性打桩至坚实土层，开动振动锤打桩下降，控制打桩锤下降的速度，尽可能的使桩保持竖直，以便锁口能顺利咬合，提高止水能力。

f、板桩至设计高度前40cm时，停止振动，振动锤因惯性作用继续振动一定时间，打桩至设计高度。

g、 松开液压夹口，锤上升，打第二根桩，以上类推至打完所有桩。 打桩前应在锁口内涂以黄油、锯末等混合物，在打完钢板桩后，开始进行钢板桩围堰内的止水处理。 打钢板桩时注意事项：

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a、导向桩打好之后，以槽钢焊接牢固，确保导向桩不晃动，以便提高打桩精确度。

b、线桩插打，钢板桩起吊后人力将桩插入锁口，动作应缓慢，防止碰撞损坏锁口，插入后可稍松吊绳，使桩凭自重滑入。

c、钢板桩振动插打到离设计标高40cm时，小心施工，防止发生超深。 d、封口时，精确计算异形钢板桩的尺寸，确保止水质量。 ⑤吸淤泥或砂至封底混凝土底标高

采用吸砂机吸淤泥或砂，施工时必须保证围堰内水位标高高于围堰外标高，防止围堰内发生涌砂现象。

⑥灌注封底混凝土

围堰水下砼封底施工采用导管法。导管采用直径300mm、壁厚10mm的无缝钢管制成，丝扣连接。导管下口距封底底面约20～30cm。考虑到水下封底砼流动半径3～3.5m及封底面积，为保证封底效果，设置多根导管，轮流从各导管注入混凝土，每个导管初次浇筑混凝土量需满足导管埋深不小于1m，采取分层浇筑的方法。封底砼通过掺入外加剂，改良初凝时间不少于24小时。

⑦安装第一道内撑

第一道内撑设置于施工常水位面， 2根I45工字钢合并组成一道横梁，横梁梁与钢板桩焊接牢固，1根Ф500×10mm钢管斜撑，斜撑两端均焊接于横梁上。

⑧排水与堵漏

第一道内撑设置完成后，即开始围堰内抽水，抽水过程中应严格控制抽水速度，并注意观察围堰变化，必要时需设置临时支撑。

抽水过程中，随着水位的下降，不断进行堵漏。对漏水处，用棉絮等在

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内侧嵌塞，同时在外侧水中漏缝处撒大量木屑或炉渣的混合物，使其由水夹带至漏水处自行堵塞。若漏水严重，堵漏困难时，在钢板桩外侧补打木桩围堰，木桩围堰内侧铺设彩条布，在彩条布与钢板桩围堰间填筑粘土进行封堵。

⑨安装第二道内撑

当抽水至第二道内撑设计标高时，即开始安装第二道内撑，其结构及安装方法与第一道内撑相同。

⑩再次抽水与堵漏 ⑾安装第三道内撑

当抽水至第三道内撑设计标高时，即开始安装第三道内撑，其结构及安装方法与第一道内撑相同。

⑿安装承台模板

垫层混凝土浇筑完成后，凿除桩头，进行桩基检测合格后，即可安装承台模板，浇筑承台混凝土。 （3）质量要求

①各种原材料、半成品严格按质量要求进行采购。钢板桩运到现场后，应及时检查、分类、编号，钢板桩锁口应以一块长1.5～2.0m标准钢板桩进行滑动检查，凡锁口不合格应进行修正合格后方能使用。

② 钢板桩质量要求

a、桩的垂直度控制在1%以内；

b、沉桩要连锁，不允许出现不连锁现象； c、桩的平面位移控制在15cm以内。

③在使用拼接接长的钢板桩时，钢板桩的拼接接头不能在围堰的同一断面上，而且相邻桩的接头上下错开至少2m，所以，在组拼钢板桩时要预先配

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桩编号，在运输、存放时按插桩顺序堆码，插桩时按规定的顺序吊插。 ④钢板桩围堰在使用过程中，防止围堰内水位高于围堰外水位。在低水位处设置连通管，到围堰内抽水时，再予封闭。

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