福元路湘江大桥水中墩承台基坑施工方案

长沙市福元路湘江大桥工程水中墩承台基坑施工方案长沙市福元路湘江大桥工程设计施工总承包项目部二O一O年九月长沙市福元路湘江大桥工程水中墩承台基坑施工方案编制：复核：审核：审批：目录1、工程概况 (1)1.1概述 (1)1.2水文 (4)1.3地质 (4)2、总体施工部署 (5)2.1施工方案概述 (5)2.2主要施工设备 (6)2.3人员组织安排 (6)2.4施工进度计划 (7)3、主要施工方案 (7)3.1测量控制 (7)3.2水下基础挖泥 (7)3.3水下爆破及清渣 (8)4、质量、安全及环保措施 (14)4.1质量保证措施 (14)4.2安全保证措施 (15)4.3文明施工及环保措施 (16)福元路湘江大桥水中墩承台基坑施工方案1、工程概况1.1概述福元路湘江大桥位于银盆岭大桥、三汊矶大桥居中偏南位置，距上游银盆岭大桥约2.9km左右，距下游三汊矶大桥约2.7km左右。

福元路湘江大桥连接河西（滨江新城）和河东（新世纪片区）两处区域，具体地理位置详见图1-1。

大桥西起银杉路，东至芙蓉北路，工程线路全长3539m，其中跨越湘江部分约为1435m，工程由正桥、岸上引桥及接线道路组成，道路等级为城市主干路Ⅰ级，设计车道数为双向六车道，桥梁净宽31.5m。

图1-1 福元路湘江大桥地理位置图大桥主桥墩PM19~PM22以及引桥墩PM18、PM23~PM28共11个桥墩位于水中。

每个主桥墩横桥向均设两个分离式承台，边主墩PM19、PM22采用倒角矩形形式，中主墩PM20、PM21承台为尖圆形；引桥每个墩均只有一个承台，承台均采用倒角矩形形式。

承台下设Φ2000mm钻孔灌注桩，主墩桩长10~23m，引桥墩桩长12~28m。

水中墩结构见图1-2~图1-4，相关设计参数见表1-1。

表1-1 水中墩基础设计参数图1-2 边主墩PM19、PM22结构图图1-3 中主墩PM20、PM21结构图图1-4 水中引桥墩（PM18、PM25~PM27）结构图图1-5 水中引桥墩（PM23、PM24、PM28）结构图为满足相关部门对阻水率的要求，PM19~PM27基础承台设计埋置深度较深，承台底嵌入强、中风化岩层内。

承台与河床、岩面标高的对应关系见表1-2。

表1-2 水中墩承台与河床、岩面标高1.2水文湘江是长江七大支流之一，河水动态为单汛周期类型，最大洪水发生在4~8月，且主要集中在4 月下旬至6 月（占全年最大洪水发生总次数的86%），10月至第二年2月为枯水期。

最高洪水位为1998年的39.18m（吴淞高程），最低水位为2009年10月的24.93m（吴淞高程），多年平均水位29.48m，最大变化幅度14.03m。

湘江水流平均流速0.12～1.26m/s。

最大流量20800m3/s（1994年6月28日），最小流量102m3/s（2009年10月28日），多年平均流量为2473m3/s。

1.3地质根据地表出露和钻探揭露：桥位地层主要由第四系人工堆积物、河流冲积物（粉砂、粉质粘土、细砂、圆砾）和残积粉质粘土组成。

下伏基岩为元古界冷家溪群板岩，按钻探揭露顺序，自上而下详述于表1-1。

表1-1 岩土工程特性及分布表2、总体施工部署2.1施工方案概述由于水中墩承台埋置较深，承台底部位于中风化岩层顶面，需进行水下爆破开挖基坑。

先进行覆盖层开挖：采用抓斗式挖泥船挖泥，配备120m3开底泥驳，运至指定地点弃泥，基坑底平面按承台轮廓线超宽1.5m控制，覆盖层内按照1:2进行放坡开挖，开挖深度0.4~4.1m；采用水下爆破作为承台基坑开挖的辅助措施，采用钻孔爆破法，根据各承台底标高及封底厚度，钻爆深度为1.7~2.4m，爆渣采用抓斗式挖泥船配开底泥驳清运至指定地点弃渣。

承台基坑开挖断面示意图见图2-1。

图2-1 水中墩承台开挖断面示意图承台基坑施工主要设备见表2-1“主要施工机械设备表”。

表2-1 主要施工机械设备2.3人员组织安排见表2-2“主要人员配备表”。

表2-2 主要人员配备根据总体施工进度要求和施工工效，水中墩9个承台基坑的开挖爆破工作在40d内完成，具体安排如下表2-3。

表2-3 PM19~PM27承台基坑施工进度计划3、主要施工方案3.1测量控制根据控制点高程采用四等水准测量在江边设立水尺，施工期间随时观测水尺，以掌握水位变化情况，控制开挖和爆破深度。

水深采用回声测深仪测量。

施工前，在开挖基槽的轴线、边线、中线的延长线上设立成对的导标，供挖泥船作业定向、导航，控制开挖宽度、边坡、测设起、终点标和转向导标、里程标等。

陆上无法设立导标时，设置水上浮标。

3.2水下基础挖泥3.2.1挖泥顺序采用抓斗式挖泥船进行覆盖层开挖，开挖顺序为：考虑到枯水期河东水深不足，所以先行开挖PM27~PM22桥墩，从东向西逐墩开挖；然后移船至PM19，从西向东依次开挖PM19~PM21墩。

每个桥墩基础由上游向下游开挖。

3.2.2挖泥船抛锚定位挖泥船拖到施工区域，利用导标定位。

核对实测水深与施工图水深后，随即放下抓斗，定住船位。

然后根据水流、风向情况，依次抛锚展布，采用抛锚艇抛锚。

挖泥船布设艉锚1只，尾边锚2只，船首抛八字锚2只，主锚缆长度一般为200～300m ，左右边锚抛出挖槽边线外100m 左右。

3.2.3水下挖泥工效分析配备两艘抓斗式挖泥船进行挖泥，斗容量分别为4m 3和1.8m 3。

根据《港口工程施工手册》，每条挖泥船的生产率可按下式计算：knqk V 1= 其中n —每小时挖泥斗数，4m 3挖泥船取30，1.8m 3挖泥船取40；q —泥斗容积（m 3）；1k —泥斗充泥系数，对于砂土均取0.9；k —土的搅松系数，对于中密砂土取1.15。

计算得：4m 3挖泥船 m V 3941=；1.8m 3挖泥船 h m V 3562=两艘挖泥船日生产能力合计为：()387865.095694m V =⨯⨯+=（每天工作9小时，时间利用率取0.65）。

3.2.4水下挖泥注意事项⑴ 考虑到后续承台钢套箱的下放，基坑底平面范围按照承台轮廓线每边超宽1.5m 控制。

开挖边坡根据土质情况，按1:2进行放坡，保证开挖边坡稳定。

⑵ 挖泥过程中要严格按照设计断面施工，勤对标、勤测水深，精确控制挖泥范围，将超宽控制在最小值。

3.3水下爆破及清渣3.3.1爆破环境需要进行水下爆破施工的桥墩为PM19~PM27，均位于湘江河内，东、西两岸距湘江世纪城和滨江景观道均在260m 以上，南、北面距三汊矶大桥和银盆岭大桥都在2700米以上，因此，爆区爆破环境较好，只要做好爆破过程中对过往船只的警戒防护，可确保其安全。

3.3.2水下爆破方案选择根据墩台基坑开挖爆破特点、爆区周边环境、岩石性质（中风化板岩），爆破技术方案主要有水下中深孔松动爆破、水下浅孔控制爆破两种爆破方案。

⑴ 水下中深孔松动爆破该方案采用钻孔船在水面上进行中深孔钻孔，导管下药，水下非电毫秒微差爆破。

施工工艺简单、爆破效率高；设备投入成本较大，爆破施工会产生一定的爆破振动、飞石、空气冲击波等有害效应。

该方案适用于水深较大、水流急、工程量大、工期紧的水下爆破工程。

⑵ 水下浅孔控制爆破该方案采用钻孔船在水面上进行浅孔钻孔，导管下药，水下非电毫秒微差爆破。

施工工艺简单、设备投入成本相对较低，但爆破效率较低、水中钻孔难度较大。

该方案适用于水浅、水流平稳、且工程量较小的工程。

因此，根据爆区现场条件，为加施工进度，确保爆区周边环境的安全，有效降低爆破振动、爆破飞石及空气冲击波等有害效应，对比上述两种方案，拟采用水下中深孔松动爆破方案进行爆破开挖。

3.3.3水下爆破参数设计钻孔直径为100mm ，根据《水运工程爆破技术规范》公式4.3.3，桥位区开挖范围内岩层为软岩，炮孔间距取m a 4.2=，炮孔排距取m b 0.2=，超钻深度取1.0m 。

则单孔装药量按下式计算：00abH q Q =其中Q —单孔装药量（kg ）；0q —水下钻孔爆破单位炸药消耗量，取372.1m kg ；b a 、—分别为炮孔间距和炮孔排距（m ）；0H —设计爆层厚度，即开挖岩层厚度与超深值之和，取最大值3.4m 计算得单孔装药量为：kg Q 28=3.3.4安全距离⑴ 爆破振动允许安全距离根据《水运工程爆破技术规范》公式 6.3.3，爆破振动允许安全距离按下式计算：311Q V K R α⎪⎭⎫ ⎝⎛=其中R —爆破振动安全允许距离（m ）；K —与爆破点至计算保护对象间的地形、地质条件有关的系数，取300； V —保护对象所在地质点振动安全允许速度，根据《水运工程爆破技术规范》表6.3.2，取s cm V 5.4=；Q —炸药量（kg ），本次水下爆破采用延时微差起爆技术，一次爆破4排，最大药量为kg Q 112428=⨯=；α—衰减指数，取1.8。

计算得：m R 501125.4300318.11=⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛= 根据现场实际情况，湘江世纪城住宅区距最近的爆破点也在260m 以外，因此水下爆破对民房不构成伤害。

⑵ 水中冲击波安全距离在水深小于30m 的水域内进行水下爆破，炸药量20050≤≤Q 时，水中冲击波的安全距离应符合下表3-1的规定。

表3-1 水中冲击波安全距离⑶ 个别飞散物爆破个别飞散物对人员的安全距离，当水深大于6.0m 时，由于有水层阻力作用，可不考虑飞石对地面或水面以上人员的影响；当水深在1.5~6.0m 时，最小安全允许距离为200~70m 。

3.3.5水下爆破施工⑴ 施工流程考虑水流对爆破时碎石的冲移，每个桥墩的施工顺序为下游往上游实施爆破。

具体流程见下图3-1。

⑵ 施工放样根据设计的炮孔间距和排距调整钻机的机距和排距，把钻孔区域划分成若干钻孔断面，并按顺序编上断面号，并以每排首尾两孔的平面坐标作为钻孔爆破船施工定位的依据，用全站仪测量指挥定位。

图3-1 水下爆破施工工艺流程图⑶钻孔、装药水上钻孔采用钻孔船，在甲板上安设轨道，供钻机移动。

钻机采用CQ-100型潜孔钻机，炮孔按三角形或梅花形错开布置，钻孔孔径100mm，一次性钻到炮孔设计底标高，钻孔平面偏差不大于200mm。

炮孔成孔后，检查炮孔深度和沉碴厚度，各项指标符合质量要求后，即通知爆破员装药。

水下爆破采用Φ80防水乳化炸药，装药时应接紧提绳，配合送药杆进行，不得使药包自由下落。

爆破员测量药包是否到位，药包到位后慢慢提拔大管，防止刮带药包。

孔深小于3m时装一个起爆药包，药包位置放在孔底；孔深大于3m时加装一个起爆药包，药包位置在距离孔底2/3装药高度处。

炮孔中用河沙填塞，长度为孔深的1/5～1/3。

装药完毕经检查无误后，爆破员将导爆管起爆网络的节点整理捆扎后放在安全部位，钻孔船移位时不得越过已装药的炮孔。

装药结构见图3-2。