杭州灣大橋樁基施工方案一、工程概況杭州灣大橋全長36公里，雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，設(shè)計時速100公里。橋梁總體呈S形曲線布置，自北向南依次分為北引橋、北航道橋、中引橋、南航道橋及南引橋五個區(qū)段。其中北航道橋為鉆石形雙塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，南航道橋為A形獨塔雙索面鋼箱梁斜拉橋，引橋采用等截面連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)。樁基工程作為橋梁基礎(chǔ)核心，需穿越深厚軟土層、處理淺層氣等特殊地質(zhì)條件，設(shè)計總樁數(shù)約5000余根，采用鋼管樁與鉆孔灌注樁組合方案，樁徑范圍1.5-2.8米，樁長60-125米，混凝土總用量超80萬立方米。二、地質(zhì)條件分析（一）地形地貌特征橋位區(qū)海域?qū)捈s30公里，南北兩岸為濱海平原，中部為深水航道區(qū)。海底地形呈"碟型"分布，南北淺中間深，最大水深約18米，南岸灘涂區(qū)長達9公里，坡度平緩，潮間帶寬度達3-5公里。北航道橋區(qū)域存在海底陡坎，最大落差8米，坡度達50°，構(gòu)成土坡穩(wěn)定性控制重點。（二）地層結(jié)構(gòu)特征覆蓋層分布：全場覆蓋層厚度≥130米，自上而下分為：①層：現(xiàn)代海相沉積的淤泥質(zhì)粘土，厚度5-15米，含水量45-55%，孔隙比1.2-1.5，呈流塑狀態(tài)②層：沖海積砂質(zhì)粉土，厚度3-8米，標(biāo)貫擊數(shù)7-16擊，飽和狀態(tài)下具輕微-中等液化性③層：厚層淤泥質(zhì)粘土，厚度20-35米，十字板剪切強度15-25kPa，靈敏度6.7-7.7，屬高壓縮性土④層：粉質(zhì)粘土與粉砂互層，厚度40-60米，標(biāo)貫擊數(shù)25-40擊，為主要樁端持力層⑤層：晚更新世粘性土，埋深60米以下，呈硬塑狀態(tài)，壓縮模量10-15MPa特殊地質(zhì)問題：淺層氣：南岸灘涂區(qū)40米以淺存在甲烷氣體富集層，壓力0.1-0.3MPa，噴發(fā)時可能導(dǎo)致孔壁失穩(wěn)砂土液化：20米以淺飽和砂層在7度地震設(shè)防條件下，南航道橋區(qū)存在中等-嚴重液化風(fēng)險軟土擾動：③層軟土靈敏度高達7.6，施工擾動易導(dǎo)致強度衰減60%以上（三）水文氣象條件潮汐特征：屬不規(guī)則半日潮，最大潮差7.57米，平均潮差4.2米，潮流流速最大達5.16m/s，呈往復(fù)流特征氣象條件：年均有效作業(yè)天數(shù)僅180天，受臺風(fēng)影響顯著，最大設(shè)計風(fēng)速39m/s，年平均降雨日150天波浪條件：設(shè)計波高6.23米，周期10秒，施工期需采用波高≤1.5米的作業(yè)窗口三、樁基類型選擇（一）樁型比選論證樁型適用區(qū)域技術(shù)優(yōu)勢局限性經(jīng)濟指標(biāo)鋼管樁南岸灘涂區(qū)、淺水區(qū)引橋沉樁速度快（單樁1-2天），穿透能力強，可處理淺層氣造價高（約6000元/延米），抗腐蝕要求高占總樁數(shù)35%鉆孔灌注樁主航道橋、深水區(qū)引橋承載力可調(diào)，適應(yīng)復(fù)雜地層，造價較低（約3500元/延米）施工周期長（單樁5-7天），泥漿處理難占總樁數(shù)65%（二）分區(qū)樁型設(shè)計北航道橋：主塔基礎(chǔ)采用26根Φ2.8米鉆孔灌注樁，樁長125米，樁端進入④層粉砂層≥15米，單樁承載力特征值35000kN南航道橋：獨塔基礎(chǔ)采用18根Φ2.5米鉆孔灌注樁，樁長110米，入巖深度10米中引橋：采用Φ2.0米鉆孔灌注樁，樁長90米，樁端進入④層粉質(zhì)粘土層≥8米南岸灘涂區(qū)：采用Φ1.6米鋼管樁，斜度1:6，樁長70-80米，單樁抗壓承載力18000kN四、施工工藝（一）鋼管樁施工工藝樁體加工：采用Q345C級鋼板卷制，直徑1600mm，壁厚18-22mm，工廠分段制造，每節(jié)長12米接頭采用坡口焊接+法蘭連接雙重構(gòu)造，焊縫進行100%UT探傷防腐處理：外壁噴涂三層聚脲防水層（干膜厚度≥200μm），內(nèi)壁灌注水泥漿保護層沉樁施工：打樁船選型：采用90米樁架高度的專用打樁船，最大錘擊能量1800kJ，適應(yīng)±25°斜樁施工定位系統(tǒng)：RTK-GPS動態(tài)定位，精度達±5cm，配合導(dǎo)向架實現(xiàn)三維姿態(tài)控制沉樁工藝：初沉階段：采用低錘輕擊（落距0.5-1.0米），確保樁身垂直度偏差≤1%主沉階段：采用重錘高擊（落距2.5-3.0米），監(jiān)測貫入度變化，最終3陣錘貫入度控制在5mm/10擊以內(nèi)淺層氣處理：在樁側(cè)設(shè)置Φ150mm排氣孔，配合真空泵預(yù)抽降壓樁端處理：沉樁完成后進行樁端注漿，采用雙管注漿工藝，注漿壓力2.5-3.0MPa，水泥用量800kg/樁（二）鉆孔灌注樁施工工藝平臺搭設(shè)：采用鋼棧橋+鉆孔平臺組合體系，平臺面積20m×25m，承載能力≥500kN/m2平臺樁采用Φ800mm鋼管樁，入土深度30米，橫向間距4米，縱向間距5米，設(shè)置雙層分配梁護筒施工：采用Φ3.0-3.2米鋼護筒，壁厚16mm，入土深度25-30米，頂部高出施工水位2.0米振動錘下沉護筒，垂直度偏差≤0.5%，采用超聲波檢測儀檢查護筒傾斜度成孔工藝：鉆機選型：主橋采用GW-3500型全液壓回轉(zhuǎn)鉆機，扭矩350kN·m，轉(zhuǎn)速0-20r/min泥漿系統(tǒng)：采用膨潤土+CMC+純堿復(fù)合泥漿，比重1.2-1.3，粘度22-25s，失水量≤15ml/30min鉆進參數(shù)：淤泥層：轉(zhuǎn)速8-10r/min，鉆壓80-100kN，進尺速度0.5-0.8m/h砂層：轉(zhuǎn)速5-6r/min，鉆壓120-150kN，配合雙泵反循環(huán)排渣巖層：轉(zhuǎn)速3-4r/min，鉆壓180-200kN，采用牙輪鉆頭清孔作業(yè)：采用氣舉反循環(huán)清孔，孔底沉渣厚度≤50mm，泥漿比重降至1.15以下清孔完成后30分鐘內(nèi)必須開始混凝土灌注鋼筋籠制作安裝：分節(jié)制作，每節(jié)長9米，主筋采用Φ32mmHRB400E鋼筋，螺旋筋Φ12mm，間距200mm采用雙機抬吊+導(dǎo)管輔助下放，接頭采用直螺紋連接，外露長度≥1.2米設(shè)置聲測管4根，Φ57mm×3mm鋼管，底部封閉，頂部高出樁頂50cm混凝土灌注：采用C40海工耐久性混凝土，抗氯離子滲透等級≥P12，堿含量≤3.0kg/m3導(dǎo)管直徑Φ300mm，壁厚10mm，首次封底混凝土用量≥3m3，導(dǎo)管埋深控制在2-6米灌注速度≥2m/h，超灌高度1.5米，最終樁頂標(biāo)高誤差控制在±50mm五、質(zhì)量控制措施（一）原材料控制鋼材：每批鋼筋進場需進行力學(xué)性能和重量偏差檢驗，焊接接頭按300個為一批進行拉伸試驗混凝土：采用雙摻技術(shù)（粉煤灰+礦粉），膠凝材料用量420kg/m3，水膠比0.38，坍落度200±20mm，初凝時間≥12小時泥漿材料：膨潤土蒙脫石含量≥70%，CMC粘度≥5000mPa·s，純堿純度≥98%（二）施工過程控制成孔質(zhì)量：孔徑允許偏差±50mm，孔深≥設(shè)計值，傾斜度≤1%每樁進行兩次孔斜測量（孔深50米及終孔時）混凝土質(zhì)量：每50m3制作一組抗壓試塊，每200m3制作一組抗?jié)B試塊采用水下混凝土灌注記錄儀，實時監(jiān)測灌注速度、導(dǎo)管埋深等參數(shù)樁身完整性檢測：100%采用低應(yīng)變反射波法檢測樁身完整性主橋樁基增設(shè)聲波透射法檢測，抽檢比例20%承載力檢測采用靜載試驗，抽檢比例0.5%（三）特殊工況控制淺層氣處理：施工前采用地質(zhì)雷達進行氣層分布探測，圈定危險區(qū)域鉆孔灌注樁施工中設(shè)置同心雙護筒，內(nèi)護筒高出水面1.5米，外護筒底部進入不透水層3米配備防爆型泥漿泵，設(shè)置氣體監(jiān)測儀（報警值≤1.0%LEL）潮汐影響應(yīng)對：采用漲潮期成孔、落潮期灌注的作業(yè)調(diào)度模式平臺設(shè)置擋浪墻，高度超出設(shè)計高水位1.2米配備2套獨立供電系統(tǒng)，確保潮汐期間設(shè)備連續(xù)運行六、安全保障措施（一）海上作業(yè)安全平臺安全：每季度進行平臺結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測，最大撓度控制≤L/400（L為跨徑）設(shè)置救生圈、救生衣、救生筏等應(yīng)急設(shè)備，配備AIS船舶定位系統(tǒng)作業(yè)人員必須穿戴反光背心、安全帽、防滑鞋，臨水作業(yè)設(shè)置安全繩氣象預(yù)警：建立三級預(yù)警機制：藍色預(yù)警（風(fēng)力≥6級）、黃色預(yù)警（風(fēng)力≥8級）、紅色預(yù)警（風(fēng)力≥10級或臺風(fēng)臨近）紅色預(yù)警前6小時完成人員撤離，設(shè)備錨定，切斷電源（二）設(shè)備安全管理特種設(shè)備：打樁機、起重機等設(shè)備每半年進行一次全面檢測，操作人員持證上崗鉆機設(shè)置防傾覆監(jiān)測系統(tǒng)，傾斜度超過3°自動報警并停機用電安全：采用TN-S接零保護系統(tǒng)，配電箱設(shè)置浪涌保護器，電纜埋地深度≥0.5米水下燈具采用12V安全電壓，配備2臺200kW柴油發(fā)電機作為備用電源（三）應(yīng)急管理應(yīng)急預(yù)案：編制孔壁坍塌、海上搜救、火災(zāi)爆炸等專項應(yīng)急預(yù)案，每季度組織演練成立應(yīng)急指揮部，配備應(yīng)急通訊系統(tǒng)（VHF甚高頻電臺+衛(wèi)星電話）醫(yī)療保障：現(xiàn)場設(shè)置醫(yī)務(wù)室，配備AED除顫儀、急救藥品，與就近醫(yī)院建立綠色通道作業(yè)人員崗前進行海上急救培訓(xùn)，考核合格方可上崗七、施工組織（一）施工分區(qū)將全橋劃分為6個施工工區(qū)，每個工區(qū)配置：鉆孔灌注樁工區(qū)：鉆機8-10臺，泥漿處理系統(tǒng)2套，混凝土攪拌船1艘鋼管樁工區(qū)：打樁船2艘，運輸駁船4艘，防腐處理車間1個（二）進度計劃準(zhǔn)備階段：3個月（平臺搭設(shè)、設(shè)備進場、材料儲備）主體施工：24個月（高峰期日成樁8-10根）驗收階段：3個月（檢測、修復(fù)、資料整理）（三）資源配置人力資源：高峰期投入管理人員180人，作業(yè)人員850人，分3班制連續(xù)作業(yè)設(shè)備資源：各類機械設(shè)備280臺套，總功率15000kW材料供應(yīng)：設(shè)置3個混凝土攪拌站，總產(chǎn)能1200m3/h，鋼材儲備量≥5000噸八、環(huán)保措施（一）水污染控制泥漿處理：采用三級沉淀池+壓濾機脫水工藝，干泥含水率≤30%，運至指定堆場處置施工船舶：設(shè)置油水分離器，含油污水經(jīng)處理后排放濃度≤15mg/L垃圾管理：生活垃圾分類收集，塑料垃圾回收率100%，禁止向海中拋棄任何廢棄物（二）噪聲與振動控制施工時間：居民區(qū)附近工區(qū)夜間（22:00-6:00）禁止高噪聲作業(yè)減振措施：打樁船配備液壓緩沖裝置，振動速度控制在85dB以下監(jiān)測要求：每季度進行一次海