穗莞深项目东江北特干流特大桥水中围堰施工安全技术方案(全面)

表2.3.1-1 各地质钻孔所在位置地质汇总表一
一、工程概况
3、水文及地质情况
(2)10-2:中砂
(6)3-1: 含砾砂岩，全风化
(6)3-2: 含砾砂岩，强风化
一、工程概况
4、现场实测情况
根据项目进场以来的不间断观测，实 际涨落潮水位变化较小，最大高潮位不超 过+2.8m，水流速度及波浪均较小，但实 际航道中运行船舶吨位较大，对施工造成 一定影响。
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二、方案设计及比选 3、技术比较
各围堰抗弯性能比较表
序号
围堰类型
1
双壁围堰
2
单壁锁口围堰
3
钢板桩
4
钢板桩
5
锁扣钢管
规格
截面系数W 面积用钢量 截面系数/用钢
备注
（cm3/m） （Kg/m2）
量指标
双层6mm钢板+
2150
220
I32@75cm+1cm钢板
2499
200
9.7 12.5
原大桥局
3、(6)3-2: 含砾砂岩，强风化：灰黑色，节理裂隙发育，岩石矿物已部分风化蚀变，原岩 结构较清晰，岩芯呈碎块或饼状，岩质较软，岩块用手可折断，最大节长达20cm。主要 分布于DK11+110~DK12+920，平均埋深约12.1m。厚度0.5~7.5m不等，平均厚度 2.5m。本层土石等级为IV，推荐基本承载力为300KPa。
二、方案设计及比选
3、技术比较
围堰技术比较汇总表
项目
优点
缺点
1. 钢板桩围堰 2.
3.
1. 锁扣钢管围堰 2.
3. 4.
双壁钢围堰 1. 2.
施工简便，可回收；
施工不需要船机设备；
1.
钢板桩可租赁，资源较为丰富； 2.
施工简便，可回收；
1.
施工不需要船机设备；
2.
钢管内部填砂可增加抗弯强度；
打入偏硬土层的能力强
钻（冲）孔桩周土摩阻 力标准值Qik (kPa) 25 30 60 70 150 -70 150 --
一、工程概况
3、水文及地质情况
各土层主要物理力学指标统计表
统计项目
天然含 水量
W
天然 密度Р
颗粒密 度
孔隙比 e
液限W
塑限 Wp
塑性指 数Ip
液性指 数
快剪试验
内摩擦 角
凝聚力
% g/cm g/cm
墩号
围堰长×宽×高
围堰底与承台 水压+基底土压 入土地质情
底部距离（m） （m）
况
是否需要 引孔
备注
73#
17.4×11×15m
4.0
6.6+4m
强风化
是
钢板桩
74#
18.8×13.6×15m
3.2
6.5+5m
中风化
是
钢板桩
75#
22.7×15.8×18m
3.2
7.0+7.7m
强风化
是
钢板桩
76#
22.7×15.8×22m
试验结论： 强风化砂岩遇水极易软化，软化后基本无强度；而强风化砂岩泡水后对
强度无影响，从触摸感官上表现反而强度有增加趋势。
7层，间距2~4m 桁架围囹及支撑 5层，间距2.5~3m
2H800及H588 5层，间距2.7~3.3m
2I56 5层，间距3~3.5m 混凝土内撑（填土开挖） 5层，间距1.5~3.0m
2HW400 6层，间距2~3m
2H400c
设计及施工单位 大桥局 大桥局
大桥局（内支撑都 在河床以上） 铁十四局 中交二局 铁四局 铁十五局(干挖)
2、承台施工时抽水后内外水头差比较大，最大水头差为17.8m，对围堰受力 很不利；
3、若采用双壁钢围堰进行施工，围堰加工难度大、施工需要大量船机设备， 且需要爆破开挖，对航道及周边影响大；
4、航道船舶运输繁忙，对施工干扰大。
二、方案设计及比选 2、方案比选
针对以上困难，需要采用一种施工迅速、安全可控且成本相对低廉的承 台围堰施工方法，根据国内低桩承台的施工经验，可采用以下几种方法： 1、钢板桩围堰； 2、锁扣钢管桩围堰； 3、双壁钢围堰；
7.9 3.7 3.5
(6)1-2强风化泥质砂岩 150
13.5 2.0
(6)1-3中风化泥质砂岩 --
12.5
(6)3-1全风化含砾砂岩 70
4.1
0.4
3.5
1.9
8.2 3.8
(6)3-2强风化含砾砂岩 150
1.2
1.4
6.0
2.8
(6)3-3全风化含砾砂岩 --
表2.3.1-1 各地质钻孔所在位置地质汇总表一
16.60
2.07
2.69
0.58 27.86 17.60 10.60 0.01
32.85 21.96
表2.3.1-1 各地质钻孔所在位置地质汇总表一
一、工程概况
3、水文及地质情况
各地层描述情况：
1、(2)10-2:中砂：浅黄色，中密，饱和，主要分布于DK14+480~DK14+700附近，埋 深约18.45m，厚度1~11m，平均厚度约3.4m，层内标贯击数标准值为10.15，本层土石 等级为I，推荐基本承载力为200KPa。
一、工程概况 2、主要结构参数
墩号 73# 74# 75# 76# 77# 78# 79# 80#
承台长×宽×高
14.4×8×3m 15.8×10.6×3m 19.7×12.8×5m 19.7×12.8×5m 19.7×12.8×5m 15.8×10.6×3m
14.4×9×3m 15.8×9.8×3m
25
桥梁所在区域地层汇总表
73# 74# 75# 76# （m） （m） （m） （m）
4.17
77# 78# 79# 80# （m） （m） （m） （m）
1.8 1.0
（2）5-2粉质粘土
30
2.1 1.5
（2）10-1中砂
60
1.5
2.19
4.11 2.82 2.52 1.3 3.2
(6)1-1全风化泥质砂岩 70
钢板桩
二、方案设计及比选
6、类似项目参考
项目名称
武汉长江 大桥
南京长江 大桥
沪杭铁路横潦泾 桥
广珠城际顺德特 大桥
京沪高铁吴淞江 大桥
京沪高铁秦淮河 特大桥
阜六铁路颍河特 大桥
承台长×宽 ×高（m）
圆直径20m 19.75m×19.75m
×4.5m 19.2m×16.2m
×6.5m 直径23.5m圆形 21.5m×14.8m
根据栈桥钢管的入土情况反算，实际 地质情况与设计提供基本相符，钢管入土 全风化深度大约8m左右。
现场水面情况
目录
Contents 一、工程概述
二、方案设计及比选
三、类似项目情况 四、钢板桩围堰设计 五、围堰施工 六、其它特殊说明 七、需要向专家咨询的问题
二、方案设计及比选
1、施工难点
1、水中承台均为低桩承台，其中76#墩围堰需入土10m左右，入土土层为风 化层，施工难度大；
拉森-Ⅳ
2270
190
拉森-Ⅵ
3820
240
φ800*10mm
4841
290
11.9 15.9 16.7
二、方案设计及比选
4、工期比较
钢板桩围堰：长螺旋引孔（10d）――＞内支撑整体安装及下放（10d）―― ＞钢板桩下放（10d）――＞平台拆除（5d），共计35d。
锁扣钢管围堰：冲击钻或旋挖钻引孔（20d）――＞内支撑整体安装及下放 （10d）――＞钢管下放（10d）――＞平台拆除（5d），共计45d。
承台底距河床 （m） -4
水深（m） 6.6
-4
5.6
-7
6.8
-6
11.8
-6
8.8
-6
7.8
-3
7.3
-3.3
3.7
水压+基底土压 （m） 6.6+4 5.6+4 6.8+7 11.8+6 8.8+6 7.8+5 7.3+3 3.7+3.3
备注
边墩 主墩 主墩 主墩 边墩
一、工程概况 3、水文及地质情况
3.
4.
双壁刚度较大，施工安全性高； 1.
封水性能好；
2.
3.
结构受力较复杂，内支撑受力大； 强风化地层打入困难，需引孔；
结构受力较复杂，内支撑受力大； 管桩锁扣需要加工，焊接质量要 求高； 强风化地层打入困难，需引孔； 泥面以下封水较困难；
施工较复杂，围堰不能回收； 施工需要大量船机设备； 同样需要引孔或者爆破下沉；
三、现场试验情况
强 风 化 砂 岩
三、现场试验情况
2、软化试验 地质资料描述，全风化砂岩遇水软化，所以我们通过试验来确定其软化速度。
全风化砂岩
强风化砂岩
三、现场试验情况 2、软化试验
12
小
全风化砂岩
时
后
效
果
强风化砂岩
三、现场试验情况 2、软化试验
24
小
全风化砂岩
时
后
效
果
强风化砂岩
三、现场试验情况 2、软化试验
东江北为Ⅲ级航道，百年一遇设计潮流水位3.87m，通航水位3.59m，通航净 高10m，测时水位3.085m，百年一遇设计流量Q=3456m3/s，对应设计水位3.09m， 设计流速v=0.93m/s。5年一遇高水位+3.29m，5年一遇低水位-0.36m；施工水位采 用20年一遇设计潮洪水位+3.36m，20年一遇洪水水流速度v=1.5m/s。
一、工程概况
3、水文及地质情况
各地层设计参数建议值
土层名称
（2）5-1粉质粘土 （2）5-2粉质粘土
（2）10-1中砂 (6)1-1泥质砂岩（全） (6)1-2泥质砂岩（强） (6)1-3泥质砂岩（中） (6)3-1含砾砂岩（全） (6)3-2含砾砂岩（强） (6)3-3含砾砂岩（中）
承载力基本允许值 [fa0]（kPa） 120 140 150 200 300 500 200 300 600
桥位区域属于丘陵区间河谷、河谷一级阶地地貌。水深10~20m，桥址区域内 的土层主要分布为素填土、卵石、碎块状强风化石英片岩、中风化石英片岩等，各 层的分布情况、分布位置及物理特性如下表所示。
表2.3.1-1 各地质钻孔所在位置地质汇总表一
一、工程概况
3、水文及地质情况
项目 （2）5-1粉质粘土
摩阻力 （Kpa）
2、(6)3-1: 含砾砂岩，全风化：灰-浅红黄色，原岩矿物基本风化成黏土矿物，原岩结构 可分辨，岩芯呈半岩半土状，遇水易软化，局部见碎砾石。主要分布于 DK11+110~DK12+920，平均埋深约6.6m。厚度0.4~21m不等，平均厚度5.5m。层内 标贯击数标准值为30.2，本层土石等级为III，推荐基本承载力为200KPa。
穗莞深项目东江北特干流特大桥
水中围堰施工安全技术方案
让世界更畅通
目录
Contents 一、工程概述
二、方案设计及比选
三、类似项目情况 四、钢板桩围堰设计 五、围堰施工 六、其它特殊说明 七、需要向专家咨询的问题
一、工程概况
1、设计范围
穗莞深城际新塘至洪梅段，起点DK7+592.97，终点DK26+000，18.102正线公 里，本段线路路基总长 0.797Km，桥梁17.305Km， 全段桥梁比例为95.6％，全线 桥梁具有工程量大、桥长、新技术含量高、施工复杂的特点。
×4.5m 28m×22.4m
×4.5m
类似项目参考汇总表
水压+基底土压 （m）
地质情况
钢板桩类型及长 度
内支撑及围囹
18.5m水压 12.9+3.85 15.7m水压
5.5+8.2 3+8.5
8.56+7.94
淤泥及砂 淤泥及粘土 淤泥及粉砂
粉土 淤泥及粘土 粉土及黏土
30m及36m 拉森Ⅵ29m 拉森Ⅳ30m 拉森Ⅳ24m 拉森Ⅳ24m 拉森Ⅳ30m
双壁围堰：冲击钻旋挖钻或爆破引孔（20d）――＞平台拆除（5d）――＞护 筒拆除（5d）――＞围堰浮运定位及下沉（30d）――＞，共计60d。
二、方案设计及比选
5、初步方案确定
根据以上分析可知，双壁钢围堰无论在技术、工期以及适用性方面均无 优势，因此本方案推荐采用钢板桩围堰进行施工。
水中承台围堰推荐方案汇总表
%
%
度 KPa
(2)5-1 粉质黏土 （软塑）
42.37
1.90
2.72
1.15 41.15 23.77 17.55可塑）
32.93
1.90
2.71
0.95 40.47 24.59 16.09 0.57
23.19 13.48
(6)3-1含砾砂岩 （全风化）
5.2
11.8+7.2m
强风化
是
钢板桩
77#
22.7×15.8×20m
4.2
9.0+7.0m
全风化
否
钢板桩
78#
18.8×13.6×18m
3.2
8.5+6.5m
全风化
否
钢板桩
79#
17.4×12×15m
3.6
7.2+4.0m
全风化
否
钢板桩
80#
18.8×12.8×12m
4.0
6.0+3.0m
全风化
否
东江北干流的特大桥主跨(75+125+125+75)m连续梁，施工难度大，控制简支 箱梁的运架通过，基础采取施工栈桥配水上施工平台辅助措施。
本次设计针对东江北特大桥水上墩，包含73#~80#墩，共计8个水中墩。
东莞
中堂站特大桥
东江北干流特大桥
新塘站特大桥
广州
新塘左右线特大桥
一、工程概况
一、工程概况
目录
Contents 一、工程概述
二、方案设计及比选
三、现场试验情况 四、钢板桩围堰设计 五、围堰施工 六、其它特殊说明 七、需要向专家咨询的问题
三、现场试验情况 1、地质钻孔
我们在77# 墩进行了地 质补勘。
三、现场试验情况
三、现场试验情况
三、现场试验情况 1、地质钻孔
粉质粘土层
全风化砂岩