基坑底板施工方案.doc
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1、武汉鹦鹉洲长江大桥正桥工程南锚基坑底板施工方案中铁大桥局武汉鹦鹉洲长江大桥S4标项目经理部二一二年三月武汉鹦鹉洲长江大桥正桥工程南锚基坑底板施工方案编制:复核:审定:中铁大桥局武汉鹦鹉洲长江大桥S4标项目经理部二一二年三月目 录一、概述11、工程概况12、工程地质水文条件23、主要工程数量3二、编制依据4三、总体施工方案4四、施工工艺流程5五、主要施工工艺和方法51、基坑垫层施工及齿块设置52、基坑底板施工8六、应急预案191、紧急情况192、应急处理组织机构193、机具及设备194、基底涌水处理预案205、底板施工段地连墙渗漏处理预案206、混凝土供应应急预案22七、施工组织221、施工计划
2、安排222、劳动力配置233、机械设备配置234、材料供应保障措施24八、质量保证措施251、完善质量控制程序252、质量控制措施25九、安全保证措施271、安全防范重点272、安全保证措施27十、文明施工保证措施291、场容场貌292、现场管理293、环境保护措施29一、概述1、工程概况鹦鹉洲长江大桥位于武汉市中心城区。桥址距下游长江大桥约2.0公里,距上游规划杨泗港过江通道约3.2Km,距白沙洲大桥6.3公里。北接汉阳的鹦鹉大道,南连武昌的复兴路。大桥全长3420m,其中主桥长2100m,采用200+2850+200m三塔四跨钢板结合梁悬索桥。主线桥设计双向8车道,主桥桥宽38米,车道布置
3、为2(3.75+33.5)m。图1-1 鹦鹉洲长江大桥地理位置图根据武昌侧锚碇地质情况及防洪要求,锚碇基础采用外径68m,壁厚1.5m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬作为基坑开挖的支护结构。 总体设计根据武昌侧锚碇地质情况及防洪要求,锚碇基础采用外径68m,壁厚1.5m的圆形地下连续墙加环形钢筋混凝土内衬作为基坑开挖的支护结构。为防止地下连续墙底脚发生渗流及踢脚破坏,有利于增加基坑的抗隆起稳定性,地下连续墙嵌岩深度原则确定如下:强风化与中风化白云质灰岩厚度大于5m时,地下连续墙嵌入微风化白云质灰岩1.5m;强风化与中风化白云质灰岩厚度大于3m小于5m时,地下连续墙嵌入微风化白云质灰岩2.5
4、m;强风化与中风化白云质灰岩厚度小于3m时,地下连续墙嵌入微风化白云质灰岩3m。南锚碇基础结构示意见图1-2“南锚碇基础结构示意图”。图1-2 南锚碇基础结构示意图 底板底板为顶面为R=30m、底面为R=32.5m的变截面圆形板状钢筋混凝土结构,底板顶标高+4.0m,底标高-2.0m,厚6m。底板顶面面积2827.4。底板底部设有增大基底抗滑能力的齿块。底板采用C30微膨胀混凝土,垫层采用C25混凝土。2、工程地质水文条件 锚碇地质场区地形平坦,地面高程25.627.2m,锚碇区附近主要构筑物为八铺防水墙(为长江一级堤防,距离锚碇临江一侧边缘约130m)、货场铁路专用线(2股道)及密集26层砖
5、结构民房。地层分布情况:南锚碇处第四系覆盖层厚25.528.3m,地层为1-1层杂填土(层厚0.66.7m)、1层软塑状粉质黏土(层厚3.312.90m)、3层稍密中密状粉砂(层厚10.618.7m);基岩为三叠系下统大冶组(T1d)白云质灰岩,岩面高程0.08-2.84m,总体起伏不大,强风化层不发育,中风化层发育一般,微风化层岩质硬,工程性能好。图1-3 南锚碇地质剖面图 锚碇水文条件上层滞水:赋存于浅部人工填工中,无统一自由水面,接受大气降水和地面排水垂直下渗补给,水量较小。第四系松散岩类孔隙水:赋存于第四系砂层中,为主要地下水含水层,具微承压性,与长江水力联系密切,互补关系、季节性变化
6、规律明显。水位埋深一般46m。在长江丰水期,江水补给地下水,反之地下水补给江水。基岩裂隙水:主要赋存于基岩裂隙及溶蚀孔隙中。锚碇区基岩整体较完整,裂隙多为密闭型;但局部仍有岩体较破碎,完整性指数仅为0.37,张性裂隙发育。在张性裂隙密集段,基岩裂隙水局部富集。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通,直接接受上覆粉砂含水层的补给,洪水期还接受长江水补给。该层地下水具有承压性。基岩裂隙水与长江水及上覆第四系松散岩类孔隙水相连通,接受其补给。3、主要工程数量表1-1 基坑封底施工主要形象工程量数量表项目规格单位底板底板齿块混凝土C30微膨胀m317780756钢筋HRB335吨509.5
7、71.4二、编制依据1、中铁大桥勘测设计院有限公司武汉鹦鹉洲长江大桥设计图;2、武汉鹦鹉洲长江大桥详勘工程地质勘察报告;3、武汉鹦鹉洲长江大桥S4标施工组织设计。4、城市桥梁工程施工与质量验收规范CJJ 2-2008;5、公桥涵施工技术规范JTG/TF 50-2011; 6、公路工程质量验收评定标准 第一册 土建工程JTG F80/1-2004;7、钢筋焊接及验收规程JGJ18-2003; 8、通用硅酸盐水泥GB175-2007; 9、混凝土外加剂应用技术规范(GB50119-2003);10、钢筋混凝土用钢第2部分:热轧带肋钢筋GB1499.2-2007; 11、钢筋机械连接技术规程(JGJ
8、107-2010);12、滚轧直螺纹钢筋连接接头JGJ163-2004; 13、公路工程施工安全技术规程(JTJ076-95);14、国家的法律、法规及地方有关施工安全、工地保安、人员健康、劳动保护、土地使用与管理、环境保护与文明施工方面的具体规定和技术标准。三、总体施工方案基坑开挖完成后,将坑内设备用160t履带吊吊出,进行基坑清理及基地齿块施工。底板及底板齿块钢筋在坑外钢筋车间存放并制作成型,塔吊吊送至坑内进行安装,底板钢筋一次绑扎成型。底板混凝土施工按大体积混凝土体施工工艺进行,按规范或设计要求采取保温和降温措施。底板分两层浇筑,每层3m,第一次浇筑10054m3,第二次浇筑8482m3
9、。在底板钢筋施工时预埋测温元件及其他各种预埋件,同时做好综合接地钢筋焊接安装。基坑封底施工时设置临时排水系统将基坑内渗水引入降水井进行抽排,底板混凝土浇筑时应控制将水井内水位控制在不高于基础底面高程,底板混凝土浇筑完毕后采用水泥砂浆封堵降水管井。四、施工工艺流程基底开挖清理及齿块设置完成后进行垫层C25混凝土找平,并开始安装架立结构,安装底板钢筋,安装测温元件及其他预埋件,分两层浇筑混凝土。基坑垫层和底板施工工艺流程见图4-1。基坑开挖完成基底清理处理减压井布设,排水系统形成齿块设置、垫层施工底板钢筋绑扎测温元件及预埋件安装底板混凝土分两层浇筑底板混凝土养护混凝土拌合、运输及下料临时排水系统形
10、成及排水图4-1 基坑垫层和底板施工工艺流程图五、主要施工工艺和方法1、基坑垫层施工及齿块设置为加快施工进度,满足基坑快挖快撑的特点,基坑垫层(找平层)施工的原则是“分块开挖、局部导排、分块浇筑、快速施工”,即根据分块进行基底开挖到满足设计要求后,对基底渗水进行引排后,立即施工垫层混凝土。 底层土方开挖待第七层内衬强度达到80%后,进行最后一层土方开挖,底层土方开挖均采用机械方式,出土采用履带吊垂直运输方式,土方开挖至基岩面后人工将基地土方清理外运,同时组织业主、设计、勘探、监理等单位人员共同进行基底验槽。基坑开挖到底层时,坑内降水管井的排水效率将逐步降低并逐渐失去作用,因此只能通过设集水坑实
11、行明排水以保证基坑的干施工条件。在坑内降水井失效后,设若干集水坑,在坑内放置缠有滤网的过滤器,在过滤器内设大扬程污水潜水泵将水抽排出坑,以达到降低坑内水位,确保干施工的目的。 基底处理及齿块设置根据设计要求,当开挖至岩面(不高于2m高程)后,即停止开挖,采用人工将渣土清理干净。并及时在低凹处设置临时集水坑抽排出坑外,若基坑渗水量较大,则在低凹处多设临时小型集水坑,采用小型污水泵将水抽入集水坑由30m扬程泵抽排出坑外。底板齿块施工采用人工加机械方式,首先根据设计图纸尺寸要求,将基底平面范围内基岩尽量凿除至统一标高,然后在人工凿出齿块,齿块间标高尽量保证统一。如齿块间标高高差过大的,根据设计意图,
12、在两齿块间浇筑C25垫层砼。齿块砼与底板第一层砼浇筑同时进行。 降水井设置及封堵坑内的降水井兼作减压井,降水井在底板和垫层内的滤管采用土工布包裹,防止水泥浆进入引起堵塞。为确保浇筑混凝土底板的抗浮稳定性,降水井内水位控制为不高于基底底面高程(-2m)。当混凝土底板浇筑完成后,降水井的减压功能即失去效用。降水井采用水泥砂浆封堵。基坑降水井布置详见图5-1。 垫层混凝土施工 布料设备及布置考虑垫层混凝土方量不大,为此,基坑边缘垫层浇筑方法与内衬施工相同,即从基坑顶部采用罐车直接下料后经垂直防离析导管到基坑底,混凝土到底后采用溜槽布料。中部垫层混凝土采用塔吊垂直运输方式。图5-1 基坑排水井布置图(
13、单位:cm) 垫层模板安装根据基坑基底情况,垫层分区施工,侧模采用钢模,支撑采用在基岩面设地锚支撑。 垫层混凝土生产、运输及下料垫层采用C25混凝土,符合泵送混凝土的基本要求,混凝土初凝时间不小于12h。C25砼配合比见表5-1。表5-1 垫层C25混凝土配合比水泥粉煤灰砂10-25碎石5-10碎石水减水剂238102kg773kg890kg222kg155kg3.2kg混凝土采用1台HZS180型搅拌站进行生产,2台8m3混凝土罐车进行水平运输,基坑周边垫层浇筑时,采用6套防离析导管进行垂直输送,基坑中心垫层浇筑时,采用2台塔吊进行垂直输送。 垫层混凝土浇筑垫层混凝土采用分块浇筑,施工时逐层
14、布料,逐层振捣密实,配备ZN50型插入式振动器振捣,每层厚度不大于30cm。 垫层混凝土养护垫层混凝土施工完成后应进行养护。待混凝土终凝后,铺土工布洒水养护。2、基坑底板施工为确保基坑安全,必须在长江丰水期前完成封底的施工。底板分两层浇筑,每层3m,第一次浇筑10054m3,第二次浇筑8482m3。 地连墙墙面及内衬墙面处理在基底开挖的同时,用风镐对该地连墙和内衬墙面进行清理、凿毛,并凿出底板范围内的钢筋连接接驳器。 底板钢筋施工底板钢筋加工在加工场统一加工,塔吊吊入基坑内安装,底板钢筋一次性绑扎成型。 底板钢筋存放、加工及运调所有钢筋进场后按不同钢种、等级、牌号、规格及产家分批堆放,挂牌标识
15、,不得混杂。当钢筋下料及加工成型后,在显眼处挂牌标识其型号及用途,以免混用,所有钢筋在加工和绑扎过程中避免锈蚀和受污染,当钢筋露天堆放时,底下应垫枕木高出地面,上用彩条布遮盖,以防雨淋。钢筋进场后按规范要求抽样检验合格后才可允许使用。由于底板钢筋采取一次绑扎成型,钢筋加工量大,应提前作好加工准备。底板钢筋采用12m定尺,施工前根据施工图画出详细的钢筋加工放样图。根据放样图在钢筋加工场下料,加工成半成品。加工好的钢筋按绑扎安装需要及时由塔吊吊入坑底。基坑深度达26m,必须由专业塔吊指挥工仔细检查确保绑扎牢固后方可缓慢吊入坑底。加工场钢筋加工需拼接较长钢筋时,采用闪光对焊接头或机械接头。主筋25连
16、接采用直螺纹套筒机械接头,主筋20连接采用绑扎连接。对焊接头和直螺纹套筒机械接头均按照规范要求抽样检查合格后方可用于现场施工。钢筋安装底板及齿块钢筋安装具体要求如下:a.钢筋安装应按设计图纸和规范要求进行施工,钢筋品种、规格、数量、形状、位置、接头等均应符合设计图纸和施工规范的要求。b.钢筋绑扎采用直径0.7mm的扎丝隔点进行扎结,钢筋骨架应绑扎牢固,以保证在砼浇筑过程中不发生大的变形。c.钢筋接头位置应避开钢筋弯曲处,且距起弯点的距离不得小于钢筋直径的10倍。配置在“同一截面”内的钢筋接头,不得超过钢筋数量的50%;且“同一截面”内,同一根钢筋上不得超过一个接头。d.钢筋保护层:底板周边的钢
17、筋保护层采用水泥砂浆垫块,其强度不小于底板混凝土的设计强度,保护层垫块宜错开布置,间距1.0m左右;底板及底板齿块底部钢筋保护层采用架立钢筋设置。e.为便于钢筋定位并加大钢筋骨架的强度、刚度,架立筋设置应按照设计图纸进行。f.接地装置应严格按设计要求施工。g.预埋件设置:预埋钢筋应按设计位置安装准确、牢固,施工时应注意底板与地连墙、内衬的横向及竖向连接钢筋的安装,填芯插筋的安装。此外,底板及齿块钢筋绑扎完成之后还应注意测温元件等预埋件。 钢筋加工及安装质量标准见表5-2。表5-2 钢筋成型和安装验收标准序号检验项目规定值或允许偏差检验方法和频率1受力钢筋间距(mm)两排以上排距5每段内衬检查2
18、个断面,用尺量2同排203横向水平钢筋间距(mm)+0,-20每段内衬检查510个间距4钢筋骨架尺寸(mm)长10用尺量5宽、高56保护层厚度(mm)10每构件沿模板周边检查8处 测温元件布置对大体积混凝土施工进行温度测试和监控,是为了掌握混凝土内部的最高温升及中心部位与表面部位的温度差,以便采取外部保温蓄热的技术措施,降低并控制混凝土的内外温差,防止混凝土结构产生裂纹。为准确测量、监控底板砼的内部温度,指导混凝土的养护,确保底板大体积砼的施工质量,底板混凝土内需布置测温元件。混凝土温度测试是采用热电偶作温度传感器,将其密封并牢固绑扎在底板水平钢筋上,用电缆连接到多点数字显示巡检仪上,逐次显示
19、各测点的温度,达到对混凝土的温度测试和监控目的。由于底板的平面形状是双向对称的,考虑材料的节约和数据的可靠性、代表性,底板砼的温度测试监控可在1/4底板平面内进行,为防止测温元件发生破坏,沿半径方向布设10个测点,每个测温点安装6个测温元件,底板共计60个测温元件。具体布置位置详见图5-2。同时根据测温元件布置在每层首先灌注混凝土的区域调整埋设。图5-2 底板测温元件布置示意图各项测试项目应在混凝土浇筑后立即进行,连续不断,混凝土的温度测试,峰值出现以前没2h监测一次,峰值出现后每4h监测一次,持续5天,然后转入每天2次,直到温度变化基本稳定。 底板混凝土配合比设计底板18536m3超大体积混
20、凝土两次浇筑,第一次浇筑10054m3,第二次浇筑8482m3,超大体积混凝土浇筑对混凝土各项性能提出了较高要求,为了使混凝土内部形成有效的预压应力,同时保证混凝土质量,施工前混凝土按如下几点要求进行了配合比设计。 混凝土中掺入微膨胀剂,同时掺入粉煤灰、矿粉; 混凝土初凝时间30h,可以有效降低混凝土的温峰; 混凝土坍落度为1620cm,2h后坍落度应15cm; 混凝土配合比应经济合理,尽量减少水泥用量,降低水化热。根据上述要求,拟采用底板C30微膨胀砼配合比见表5-3。表5-3 底板C30微膨胀混凝土配合比水泥粉煤灰矿粉砂10-25石5-10石水膨胀剂减水剂177kg124kg52kg722
21、kg902kg226kg150kg27kg3.8kg 底板混凝土温控设计为保证混凝土施工质量,避免产生温度裂缝,确保大桥的使用寿命和运行安全,对南锚碇底板大体积混凝土进行了温度场及应力场仿真计算,根据计算结果制定了南锚碇底板不出现有害温度裂缝的温控标准,并制定了相应的温控措施。计算采用空间有限元程序MIDAS/CIVIL2010进行。 计算结果及分析A.网格剖分取12底板进行有限元网格剖分计算。B.计算模型及假定锚碇底板最大平面尺寸为 60m,浇筑高度为6.0m,取1/2进行网格剖分计算。底板混凝土4月中旬开始浇筑,一次浇筑厚度3.0m。计算模型网格剖分图见图5-3。图5-3 底板网格剖分图(
22、取12)C.温控计算结果a.温度场特征 表5-4 底板混凝土内部最高温度计算结果 工程部位砼标号最高温度()最高温度出现时间(天)浇筑时间浇筑温度()第一层C3042.86-74月中旬20.0第二层C304810-114月中旬20.0图5-4 底板第一次浇筑混凝土最高温度特征图(单位:)图5-5 底板第二次浇筑混凝土最高温度特征图(单位:)图5-6 底板浇筑混凝土50天最高温度特征图(单位:)据图5-4至图5-6可以看出,由于底板边缘降温较快,中部散热慢,所以边缘温度较低,中心温度最高。混凝土浇筑后,一般在7天左右达到峰值,约1天后温度开始下降,初期降温速度较快,以后降温速率逐渐减慢,至152
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