苏通大桥B1标30m跨――基础工程及下部构造施工组织设计说明书正文

港口航道与海岸工程专业毕业设计1第1章工程概况和施工条件分析1.1概述1.1.1工程概况苏通大桥位于江苏省东部的南通市（南通农场）和苏州（常熟）市之间，西距江阴长江公路大桥82公里，东距长江入海108公里，是交通部规划的黑龙江嘉荫至福建南平国家重点干线公路跨越长江的重要通道，也是江苏省公路主骨架的重要组成部分。建设苏通大桥对完善国家和江苏省干线公路网、促进区域均衡发展，缓解过江交通压力、改善长江安全航运条件等都具有十分显著的作用。苏通大桥工程北起于通启高速公路的小海枢纽互通，向南经张芝山镇至竹行镇跨省道S325公路，经南通农场接大桥北岸引桥、跨江主桥、专用航道桥和南岸引桥，向西南方向跨通港公路，经吴市西、陆架市西，终于苏嘉杭高速公路董浜枢纽互通。苏通大桥由跨江大桥南北岸接线工程三部分组成，路线全长32.42公里，其中跨江大桥长8146m，北岸接线长约15.1km，南岸接线长约9.18km。跨江大桥包括主桥、辅桥和南北引桥。其中主桥为2088m，主跨为1088m的双塔双索面钢箱梁斜拉桥，辅桥为主跨268m的预应力混凝土钢构桥，引桥为跨径30m、50m、75m的预应力混凝土连续箱梁桥。苏通大桥全线采用双向六车道高速公路标准，计算行车速度接线为120公里/小时，跨江大桥为100公里/小时，全线桥涵设计荷载采用汽车一超20级，挂车－120。其中，主桥通航净空尺度为净高不小于62米，净宽不小于891米；辅桥净宽不小于220m，净高不小于39m。苏通大桥B1合同段全长2010m。下部结构为钻孔灌注桩基础，桩径φ1.2m钻孔灌注桩160根，桩径φ1.5m钻孔灌注桩358根，桩长56.477m～78.0m；长方体承台、矩形空心薄壁墩身，墩身高度1.581m～40.018m。上部结构为一联30m和三联50m跨径的预应力连续箱梁。本标段范围内，水深一般在10m以内，最大涨潮垂线平均流速约2.39m/s。苏通大桥B1标30m跨——基础工程及下部构造施工组织设计21.1.2本标段工程主要特点1苏通大桥位于东南沿海区域，极易受台风的影响，将对工程建设的组织和安全带来不利的因素，增大工程建设施工的难度。2桥址东距长江入海口约110km，潮汐现象明显，施工组织难度加大。3作为本次设计的B1合同段位于北岸浅滩区，水深较浅，大型施工船舶进入施工区域困难，必须依靠栈桥施工，增加了工程成本。同时也加大了施工组织（如施工车辆通行调度等）难度。4大桥基础均采用钻孔灌注桩，数量多，钻机转移频繁。土层主要为粉砂、细砂、中粗砂和砂砾层，钻进成孔时容易坍孔。1.1.3主要工程项目及工程量（B1合同段30跨段）（见表1.1）1.2施工条件分析1.2.1自然条件分析1地质苏通大桥地处长江三角洲冲积平原，第四纪地层厚度大，分布较稳定，基岩埋深北岸在270m～280m之间。桥位区全新统颗粒较细，沉积时间短，工程地质性质较差；上更新统以砂土为主，性质较好，其中6-1、8-1层岩性以含砾中粗沙为主，厚度大，分布较稳定；中更新统分布稳定、性质好。北引桥区地层分布情况，自新至老如下：第1工程地质层（Q4al）：为长江冲积成因，多为砂性土层，可分3个亚层，1-1层为粉砂、1-2层为亚砂土（粉砂夹亚粘土）和1-3层为粉砂。第1-1层粉砂层：灰色、黄灰色，松散～稍密状，中压缩性，土质较纯，土性均匀，以粉砂为主，含云母碎片。陆域区浅表层有约0.5m厚的粘性土，水域区顶部局部为亚砂土或粉砂夹粘土，上部土质松散，层状结构。近岸的XK215～XK219孔（21#～25#墩）段江底有厚约2.0～3.5m的淤泥沉积。该层分布较为稳定，整个北引桥区均有分布。层顶标高2.6～8.7m，厚度2.0～21.5m，一般厚度12.6m。第1-2层亚砂土、粉砂夹亚粘土：灰色，稍密或软塑状，中压缩性。分布于第1地质层中部，夹粘性土层相对较多，或以粉砂为主夹亚粘土，或以亚粘土为主夹粉砂，或港口航道与海岸工程专业毕业设计3呈互层状，具层理。分布不连续，主要分布于XK202～XK211，XK222～XK257孔之间及其他零星地段，层顶标高-7.6～-25.6m，厚度1.5～23.3m,一般厚度为9.8m。表1.1主要工程项目及工程量项目材料及规格单位上部结构下部结构护栏搭板桥面铺装现浇箱梁墩身、垫石承台钻孔桩台帽、耳背墙、挡块、垫石混凝土50号m3699640号1306130号216615049430号水下混凝土833440号防水混凝土590沥青混凝土m3893防水层m211808冷轧焊接网kg955436605φj15.24钢绞线423390普通钢筋Ⅱ级11831631343441512083193251470487601Ⅰ级1772192178458030471886其它钢材494810361联结器套200锚具套1880波纹管m支座套52泄水管套PVCφ15连通管m16苏通大桥B1标30m跨——基础工程及下部构造施工组织设计4第1-3层粉砂：灰色、稍密～中密状，中压缩性。一般土质较纯，土性均匀；XK250号孔以南该层夹薄层粘性土较多，具层理。除XK244～XK257孔及XK269～XK271孔段该层缺失或厚度较薄外，其他大部分区域均有分布，层顶标高-9.8～-38.2m，厚度2.4～41.9m，一般厚度15.9m。其中在XK210～XK224孔及XK272～XK277孔段该层的层面埋葬较浅，层底埋葬较深，厚度较大。第4工程地质层（Q4m-al）：为浅海-冲积成因，灰色亚粘土层，北引桥除XK210～XK224孔及XK272～XK277孔段该层埋葬深，甚至缺失外，大部分区段分布较稳定，厚度也较大。根据其中夹砂层的多少分为4-1和4-2两个亚层。上部4-1层土质较纯，以亚粘土为主；下部4-2层为亚粘土夹粉砂或粉砂夹亚粘土，具层理。第4-1层亚粘土：灰色，流塑～软塑状，高压缩性。土质较纯，含腐殖质及泥质结核，局部还有机质较多富集成层。北引桥区除XK210～XK224孔段缺失及XK272～XK277孔段埋葬较深外，其他区段分布较为稳定，层顶标高一般为-27.4～-52.1m，厚度3.4～29.9m，一般厚度16.8m。第4-2层亚粘土夹粉砂、粉砂夹亚粘土：灰色，软塑状，高～中等压缩性。该层局部分布，主要分布于XK229孔及以北的区域。以亚粘土为主夹较多粉砂，局部夹粉砂较多，或呈互层状，或以粉砂为主夹较多薄层亚粘土。层顶标高-37.9～－59.3m，厚度2.5～22.0m，一般厚度11.4m。第5工程地质层（Q3al）：以粉细砂为主，为长江冲积成因。XK230孔以南，第5工程地质层的上部土层的土性为亚砂土或粉砂夹亚粘土，标贯击数一般小于30击，为中密状，故把该区域中的第5工程地质层细分为5-1层（亚砂土、粉砂夹亚粘土）和5-2层（粉细砂）。BCK2钻孔（XK252～XK253孔附近）的46.0～53.4m段相当于5-1亚层。第5-1亚砂土层：灰色，稍密～中密，夹薄层粘土层，具层理。分布于XK230孔以南，层顶标高-47.0～-60.3m，厚度1.3～17.8m，一般厚度6.8m。第5-2粉细砂层：灰色，密实状，低压缩性。除XK227～XK229孔段缺失该层外，其余地段分布较稳定，层顶标高-52.3～-69.3m，厚度4.5～26.5m，一般厚约13.6m。第6工程地质层（Q3al）：以中粗砂为主。该层编号为6-1层。第6-1中粗砂层：灰色，密实状，低压缩性，含少量砾石，局部地段细颗粒较多，以细砂为主。分布较稳定，层顶标高-64.8～-82.6m，厚度1.5～15.6m,一般厚度约6.5m。第7工程地质层（Q3al）：粉细砂，灰色，密实状，低压缩性，含少量中粗砂及砾石。分布较稳定，遍布，层顶标高-75.8～-85.7m，厚度2.2～16.8m，一般厚度约6.2m。第8工程地质层（Q3al）：以中粗砂为主。该层编号为8-1层。第8-1中粗砂层：灰色，密实状，低压缩性，含较多的砾石，偶杂少量卵石，直港口航道与海岸工程专业毕业设计5径约2～5cm，局部地段含细颗粒较多，以粉细砂为主。分布较稳定，层顶标高-81.8～-94.7m，本次钻孔在北引桥未揭穿该层，厚度大于10.0m。在XK254钻孔以南的部分钻孔中揭遇－亚粘土土层，不连续分布，呈透镜体状，编号为8-1t层。8-1t亚粘土层：灰色，可塑～硬塑状，夹薄层粉砂层。层顶标高-82.9～-91.2m，厚度0.9～5.3m，一般厚约2.5m。引桥B1合同段30m跨段区域地质剖面图见图1.1。图1.1地质剖面图粉细砂土层对钻孔泥浆的影响和破坏较大,松散的粉细砂土层还恨容易导致塌孔；亚粘土层容易引起糊钻和蹩钻现象,在钻具和钻头的排渣能力及设备配置上要有针对性,以加快钻孔成桩速度。2地形地貌苏通大桥所在地属长江冲积平原的新长江三角洲，是大长江三角洲的近前缘地带。两岸陆域河网密布，地势平坦，高程一般在2～5米（85国家高程系统）之间；局部地段有山丘分布。苏通大桥拟建区段长江属弯曲与分汊混合型河段，平面形态呈S型弯曲；水域宽窄相间，西段天生港附近宽约6km，往下展宽，在军山附近宽约10km，到东方红农场拐角处宽达14km，再往下突然缩窄，至东段徐六泾附近宽约6km；江中沙洲发育，槽深滩宽，江心沙洲主要有如皋沙、通州沙和狼山沙、新通海沙、白茆沙等，属心滩地貌；通州沙东水道与新通海沙南水道中有水深近50m的深槽区，构成长江主汊，属深槽侵蚀及堆积地貌，其他水道则为支汊，属河道冲蚀及冲击地貌。桥轴断面主槽呈“V”字形，略偏南岸，-10m等深线以下水域宽约1800m,-20m等深线苏通大桥B1标30m跨——基础工程及下部构造施工组织设计6以下宽约1100m，最深点高程约-31.3m，夹槽在主槽南侧，主槽与夹槽中心距约1700m；夹槽呈盆形，宽约400m，底面高程约-10m。3地震桥位及其邻近地区属华北地震区长江中下游——南黄海地震带，是中强震活动区，其震灾主要由远场地震和桥位邻近区域的破坏性地震所引起。地震危害性分析结果表明，桥位区地震基本烈度为Ⅵ度。按《建筑地震设计规范》的划分标准，场地土类型为软弱至中软场地土。建筑场地类别为Ⅲ～Ⅳ类。4水位苏通大桥所在河段为弯曲与分叉混合型中等强度的潮汐河段，水文条件复杂，江宽、流急、浪大，涨落潮流速流向多变。桥位附近最大水深达50m，-10m等深线宽约2km，-20m等深线宽约1.0km，实测垂线最大流速达3.86m/s，点流速4.47m/s。桥位河段主要受径流、潮流水流动力因素的影响，以雨洪径流为主，每年的5～10月为汛期，11月～翌年4月为枯水期，洪峰多出现在6～8月，1月或2月水位最低。高潮位主要受风暴潮影响，在汛期当台风和天文大潮遭遇时，长江河口会出现很高的潮位，造成严重灾害。根据多年实测资料统计，桥位区河段的水，沙特征值如下：◇实测最大洪峰流量92600m3/s(1954.8.1)◇实测最小枯水流量4620m3/s(1979.1.31)◇多年平均流量28255m3/s◇多年平均输沙量14410kg/s◇多年平均含沙量0.52kg/m3◇多年平均年输沙量4.7亿吨◇汛期平均流量39896m3/s◇汛期平均输沙量25220kg/s汛期水量和输沙量分别占全年总水量和输沙总量的70.6%和87.5%。本标段30跨段地处陆地，施工中几乎不受水流的影响，但50m跨段处在岸边水中，受水流的影响较强，因此下部结构施工中宜安排在枯水期。5潮汐特征径流、潮流为工程河段的主要水流动力因素，工程河段距长江口约为110km，感潮程度强，潮汛为非规则半日浅海潮，潮位每日两涨两落，日潮不等险象明显，每年春分至秋分为夜大潮，秋分至次年春分为日大潮。实测最大潮差为4.01m，平均潮差为2.07m。桥位区稀遇高潮位是洪水，大潮和台风三者遭遇而成，其中起决定性作用的位港口航道与海岸工程专业毕业设计7台风和大潮的遭遇，实测稀遇最大高潮位为4.81m。在施工中应注意下部工程（包括桩基及承台）施工时要避开涨潮时段预防潮水进入桩孔内。6气象苏通大桥位于长江下游，临近长江入海口，地处中纬度地带，属北