杭州湾大桥施工组织设计

杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局1第一章工程概况1.工程规模南航道桥为单塔双索面斜拉桥，跨径组合为318m＋160m＋100m，施工内容包括：南航道桥基础工程、墩身、索塔、钢箱梁吊装和斜拉索采购与安装，起止里程自K64＋037～K64＋615。合同工期44个月。2.工程主要特点杭州湾大桥是目前世界上在建的最大的跨海湾特大公路桥梁，Ⅲ-A标段距离南、北两岸远，分别达16km和20km。桥位区浪高、流急，航运较繁忙。施工受风、浪、流、台风的影响较大，工程建设的组织和安全控制难度高。基础均采用钻孔灌注桩，钻孔底标高为-120.8m，土层主要为淤泥质亚粘土、淤泥质粘土、亚粘土、粘土层，且存在浅层沼气，钻进成孔时易坍孔，因此对钻机的性能、泥浆的配制及钻孔操作等施工技术和工程管理方面都提出了更高的要求。主墩承台尺寸大，处于潮位变动区，且封底混凝土和承台混凝土方量大，施工组织及技术难度很大。主塔高190多米，钢锚箱单件重量达17.0t，受常年大风影响，主塔施工、钢锚箱及钢箱梁安装难度极大。3.施工条件3.1气象条件杭州湾地处北纬30°附近的我国东部沿海地区，属典型的亚热带季风湿润气候区，桥区季风显著，四季分明，总的气候特征温和、湿润、多雨。1）气温及湿度气温随季节变化明显，常年平均气温16℃左右，最热月（7月）平均气温28.3℃，最冷月（1月）平均气温3.7℃。极端最高气温39.1℃，出现在7～8月，极端最低气温-10.6℃，出现在1月。气候湿润，空气中水汽含量高，全年平均相对湿度为81～82%；最小相对湿度5～10%，出现在冬节。2）降水降水充沛，慈溪、乍浦累年平均降水量分别为1294.6mm、1220.2mm，其中6月份最多，平均分别为177.6mm、173.4mm，12月份最少，平均分别为46.3mm、40.5mm。杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局2最多年降水量为1754.2～1810.7mm，最少年降水量为674.8～790.7mm。3）风况全年平均风速3.0m/s，平均风速的季节变化不大，乍浦、慈溪累年10min平均最大风速分别为20.3m/s、22.6m/s，均出现在8月份，相应的风向分别为东风和东南风；极大风速慈溪、乍浦分别为31.9m/s（NNE）、32.2m/s（WSW），分别出现于7月和8月。①风况及梯度风极大风速≥17.2m/s或风力≥8级的大风，其风向较集中，主要出现为西北方向和东南方向，慈溪、乍浦全年平均大风日数公别为11.1天、16.3天，全年各月均有大风出现。②台风杭州湾地区是台风影响区，平均为2.56个/年。台风最早影响出现在5月份，最迟11月份，其中8月份出现最多，其次为7月和9月份，风向为东南风（ESE）。3.2水文条件1）潮汐特征杭州湾为强潮河口湾，潮汐类型为浅海半日潮，日潮不等现象明显。南航道桥区域潮汐特征值可根据附近乍浦水文站长期验潮资料以及2000年9月和19996月桥区南岸短期验潮资料进行分析，成果及设计值详见表1.3-1～表1.3-4（潮位基准面采用1985国家高程基准面）。3）波浪①波况桥区北侧水域乍浦水文站观测资料显示，全年常浪向为NW向，出现频率20.93%，平均波高0.1m，最大波高0.7m，次常浪向为E向，出现频率20.39%，平均波高0.2m，实测最大波高3.0m，强浪向为ENE～ESE向。从实测波浪资料来看，桥区水域波高较小，水域年平均波高仅为0.2m，年内约98%的波高小于0.6m，但受台风影响时，会产生大浪，桥区水域主要受风浪影响，风浪频率达98.72%。杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局3南航道桥区域潮汐特征表（单位：m）表1.3-1项目乍浦庵东西二实测最高潮位5.544.94.104.31发生日期1997.8.19实测最低潮位-4.01-2.97-2.96-2.78发生日期1930.9.24平均高潮位2.523.312.953.03平均低潮位-2.12-2.00-2.19-2.11最大潮差7.577.446.986.54发生日期1962.8.2最小潮差2.393.53.55发生日期平均潮差4.655.305.135.13平均涨潮历时5:275:225:195:28平均落潮历时6:597:017:066:57统计年限1930～19992000.091999.051999.05桥位设计年极值高水位（单位：m）表1.3-2频率P（%）0.33125102050重现期（a）30010050201052潮位6.155.805.555.305.054.784.42桥位设计年极值低水位（单位：m）表1.3-3频率P（%）9998重现期（a）10050潮位－3.58－3.56设计高、低水位（单位：m）表1.3-4设计高水位（高潮累计频率10%）3.54设计低水位（低位累计频率10%）－2.752）流速杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局4南航道桥附近水域各级流速出现频率（%）表表1.3-5测站流速（cm/s）0～4950～99100～149150～199200～249250～299＞3002006表层16252221790.2h17242221880.4h1725241613410.6h20282716540.8h2637241651底层4440107平均192928633桥区1992～1994年各向、各级波高出现频统计表（%）表1.3-6波级波向0～0.50.6～0.80.9～1.01.1～1.21.3～1.51.6～2＞2.1合计N6.466.46NE3.170.020.020.023.23ENE2.940.210.053.20E19.640.50.160.050.020.0220.39ESE10.170.480.050.020.0210.74SE11.040.230.070.050.0511.44SSE2.690.022.71S4.204.2SSW1.091.09SW1.511.51WSW0.750.75W2.620.022.64WNW3.623.26NW20.890.0420.93NNW5.365.36C0.010.01合计97.881.520.30.140.070.050.04100杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局5②设计波要素设计波要素表表1.3-7重现期（a.）方位H1%（m）H4%（m）H13%（m）T（S）300NE6.245.384.417.95ENE6.565.674.718.23E5.284.533.697.25ESE5.184.443.617.15SE4.824.133.356.94100NE5.744.944.047.57ENE6.235.384.468.04E4.944.233.446.94ESE4.834.133.366.94SE4.483.833.106.6320NE4.934.233.446.94ENE5.524.753.927.46E4.383.753.046.52ESE4.223.612.926.40SE3.993.402.756.28③海床冲刷根据招标文件，南航道桥各墩的冲刷深度见表1.3-8：南航道桥各墩的冲刷深度表表1.3-8序号桥墩类型计算条件一般冲刷局部冲刷1D11（12）20年一遇风暴潮1.8m10.46m2D1320年一遇风暴潮1.8m12.61m3D1420年一遇风暴潮1.8m11.85m4.不良地质及其对钻孔桩施工作业的影响本工程不良地质主要表现为：浅层沼气和地下水浅层沼气埋深一般在泥面一下45～60m，关井压力为0.4～0.5MPa，气层喷出时夹带泥砂喷射高度可达到20m左右。桥位区地下水主要为第四系松散岩类孔隙水。按理深条件可分为潜水、微承压水杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局6及承压水。潜水：主要分布于海底表层，含水介质为亚砂土。微承压水：主要分布于埋深30m左右的土层中，含水介质为亚砂土、粉砂。第一层承压水：埋深50m左右，含水介质为亚砂土、粉细砂。第二层承压水：埋深80m左右，含水介质为中粗砂。浅层沼气和地下承压水对钻孔平台的搭设、钻孔桩施工和成桩质量均会造成较大的影响。5.总体施工部署和主要施工手段及设备5.1施工部署本标段施工拟划分三个工段进行管理、指挥和调度，具体划分如下：主墩施工工段：主要负责D13墩基础、主塔及钢箱梁施工；过渡墩及辅助墩施工工段：负责D11、D12、D14墩基础及墩身施工；陆上工段：专门为主墩、辅助墩和过渡墩所需钢构件、钢筋和模板等在陆上预加工、堆存、转运提供支持和服务，负责水上施工工段物资供应。在满足施工总体进度的前提下，D12、D13墩基础优先开工，D11、D14墩钻孔桩待D12、D13墩桩基施工完毕后陆续开钻。将D13墩钻孔平台以及长旭号平台作为水上施工基地，布置供电系统、物资仓库、现场施工人员办公及生活设施等。索塔墩是本工程施工的重点，从总进度计划上看，索塔施工的各环节始终处于本工程的关键线路上；从施工难度上看，临时结构的规模巨大，并处在南航道位置，流速、风浪等诸因素较复杂。5.2施工组织机构根据我局《施工项目管理办法》，项目部组织机构设置见图1.5.1：杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局7图1.5.1施工组织机构框图5.3施工流程及关键设备1）施工流程本工程索塔、辅助墩、过渡墩施工均采用搭设水上钻孔平台的方法进行基础施工，基础施工完成后，部分拆除和改造施工平台，分块拼装和下沉钢吊箱围堰，钢吊箱抽水干施工承台、主塔、墩身。主塔施工完成后开始进行钢箱梁安装和挂索，调整桥面线型。总施工流程如下：打桩船沉设辅助平台钢管桩→起重船配合搭设施工平台及下沉钢护筒→↓需要进行抛填维护完成试桩和钻孔桩施工→施工平台改造→钢吊箱围堰安装→浇筑封底混凝土→抽水→施工承台→主塔（墩身）底段浇筑→安装爬模系统→逐段爬升模板浇筑索塔下塔柱（墩身）、安装横梁现浇支架→逐段爬升浇筑索塔中塔柱、横梁施工→逐段安装钢锚箱、逐段爬升浇筑索塔上塔柱、搭设零号块钢箱梁及辅助墩、过渡项目经理项目总工程师项目副经理（3名）业主各作业班组财务合约部质检部设备物资部综合办公室监理局总部工程部测量部安全保障部试验室主墩工段过渡墩及辅墩工段陆上工段杭州湾跨海大桥III-A合同段施工组织设计中港第二航务工程局8墩墩顶钢箱梁安装支架→索塔封顶→安装零号块钢箱梁→安装桥面吊机→逐段对称安装钢箱梁和挂索、斜拉索索力调整→主桥合拢。2）关键设备打桩船：我局的海力801多功能打桩船在杭州湾大桥Ⅴ标施工，本标段开工后两个标段互相协调，共同使用。混凝土拌和船：我局为杭州湾大桥施工专门建造的160m3/h的混凝土拌和船（1601号）已建造完毕，在试桩开钻前一个月进场。钻机：采用KP3500型（2台）、GZY3000型（3台）和GPS-30A（2台）气举反循环钻机，并配置的空压机和泥浆分离器以满足钻孔桩施工需要；发电机：根据需要配备一定数量的400kW发电机组。起重船：“苏连海起重8号”（300t全旋转起重船）和“向阳6号”（100t全旋转起重船），可满足安装起重作业需要；桅杆吊：投入2台14000kN.m的桅杆吊作为基础及墩身（下塔柱）施工起重设备；其余三个辅助墩、过渡墩则利用主墩的桅杆吊。塔吊：投入1台4000kN.m塔吊作为主塔及挂索施工起重设备；液压爬模：投入2套液压爬模作为主塔施工模板系统；桥面吊机：投入2台3500kN桥面吊机作为钢箱梁安装设备；振动锤：投入2台IECV360型（单台激振力3600kN）振动锤可满足下沉钢护筒需要。5.4影响施工作业的自然因素和有效作业天数的估计南航道桥所在区域，风大浪高，潮急流乱，施工作业条件恶劣。对施工作业造成严重影响的因素有：潮流、波浪、潮位、大风、台风、暴雨、连阴雨、持续低温和雾、雪天气等，而影响最大的因素为：大风、潮流、潮位。根据招标文件提供的资料，对主要影响施工作业的自然因素进行分析，对有效作业天数进行