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杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局1第一章、编制依据1、《杭州湾跨海大桥施工图设计（第三卷南航道桥，第二册索塔及基础）》（中交公路规划设计院，2003年11月）。2、《杭州湾大桥施工图设计阶段工程地质勘察报告（第二合同段，第一册、第二册、第三册）》（江苏省水文地质工程地质勘察院，中交公路规划设计院，2003年12月）。3、《杭州湾跨海大桥土建工程施工招标文件参考资料》（杭州湾大桥工程指挥部，2003年9月）。4、《杭州湾大桥Ⅲ-A标13#主墩施工平台施工图设计》（中港第二航务工程局武汉港湾设计研究院）5、国家和交通部现行有关标准、规范、导则、规程、办法等，主要有：1）《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）2)《公路工程质量评定标准》（JTJ071-98）3)《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）4）《钢结构工程施工质量验收规范》（GB50205－2001）5）《建筑钢结构焊接技术规程》（JTJ81－2002）6）《港口工程桩基规范》（JTJ254－98）7)《公路全球定位系统（GPS）测量规范》(JTJ/T066-98)8)《工程测量规范》（GB50026—93）8、项目相关单位批准的有关文件等杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局2第二章工程概况一、工程简介南航道桥为单塔双索面斜拉桥，跨径组合为318m＋160m＋100m。基础工程包括D11～D14墩，其中D13墩为主塔基础，D11、D14墩为过渡墩，D12墩为辅助墩。13#主墩基础设计有38根直径2.8m，平均桩长120m的钻孔灌注桩，桩底标高为-120.8m（国家85高程，下同）；按照设计要求钢护筒直径为3.1m，壁厚为18mm，底标高为-45.0m，按照现有的海底泥面标高（-11.7m）计算，入土深度为33.3m。为了保证钢护筒沉放的施工质量及安全，将钢护筒壁厚增加至20mm。承台为平面尺寸81.4×23.7m，厚度6.0m的哑铃形整体式承台，承台顶标高为5.2m，底标高为-0.8m。承台上的每个塔柱下面设置塔座，塔座为圆台，其上部半径为15.0m，下部半径为20.0m，厚度为2.5m。（见图2.1）图2.1D13墩基础一般构造图二、工程特点1、由于南航道桥距南北两岸距离均较远，分别达到了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，特别是钻孔桩施工平台的搭设，钢护筒的沉放，以及钻孔桩施工过程中钢平台的整体稳定与安全。2、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2502708×3502×10008×35027081402370298870012000600400250576400250700250400400250576120002501856001049225225185杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局3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。3、桩基钢护筒单根长52.0m，重量达84.7t，入土深度33.3m，施工水域浪高流急，施沉倾斜度要求达到1/200，施工控制技术难度大。三、施工条件1、水文条件1）潮汐杭州湾为强潮河口湾，潮汐类型为浅海半日潮，并有明显的日潮不等现象。根据《南航道桥索塔及基础设计施工图》以及《招标文件参考资料》提供的资料，总结如表2-1、2-2（潮位基准面采用1985国家高程基准面）。桥位设计年极值高水位（单位：m）表2-1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2-2频率P（%）9998重现期（a）10050潮位－3.58－3.56平均涨潮历时5小时左右，落潮历时7小时左右。2）波浪根据《招标文件参考资料》中北岸自动波浪站2002年度波浪资料分析报告，年、月波要素值见表2-3，年、季各级波高（Hs）出现频率（f%）见表2-4，年、季各级波高（Hm）出现频率（f%）见表2-5。杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局4年、月波要素值表2-3波要素＼月份1月2月3月4月5月7月8月9月10月11月12月年周期（Ta）平均（s）3.763.783.803.833.853.673.783.883.793.783.783.79波高（Hs）平均（m）0.110.150.170.200.230.200.210.250.200.180.160.19波高（Hm）最大（m）2.01.51.92.12.51.81.73.52.42.52.53.5年、季各级波高（Hs）出现频率（f%）表2-4波高（Hs）＼季节冬季春季夏季秋季全年0.0-0.5(m)96.0690.9592.1390.3092.330.6-1.0(m)3.146.256.967.385.881.1-1.5(m)0.632.660.891.71.521.6-2.0(m)0.160.160.420.202.1-2.5(m)0.140.042.5-3.0(m)年、季各级波高（Hm）出现频率（f%）表2-5波高（Hm）＼季节冬季春季夏季秋季全年0.0-0.5(m)91.6883.7784.0482.9885.650.6-1.0(m)6.4510.1510.0810.929.381.1-1.5(m)1.112.804.483.842.961.6-2.0(m)0.952.971.341.411.602.1-2.5(m)0.560.282.5-3.0(m)＞3.0（m）0.280.08杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局5另外根据《招标文件参考资料》提供的桥区附近水域实测波浪的计算结果，利用5#计算点的计算结果。设计波要素（5#计算点）表2-6重现期（a.）波向H1%（m）H4%（m）H13%（m）T(s)20NE4.934.233.446.94ENE5.524.753.927.46E4.383.753.046.52ESE4.223.612.926.40SE3.993.402.756.28从表2-4可以看出平均波高Hs≤2.0m的出现频率f≥99.96%。从表2-5可以看出最大波高Hm≤2.0m的出现频率f≥99.59%。3）流速根据《南航道桥素塔及基础设计施工图》以及《招标文件参考资料》提供的资料，南航道桥附近水域设置的流速测站为I2006号测站。南航道桥附近水域各级流速出现频率（%）表2-7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涨落潮垂线平均设计流速单位（m/s）表2-8重现期（a.）乍浦站潮差（m）垂线平均最大流速垂线号2006测点207.8涨潮3.24落潮2.50杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局62、施工平台处冲刷《招标文件参考资料》中只提供了南通航孔主墩在300年一遇的风暴潮的条件下的冲刷情况，对钻孔钢平台的设计指导意义不大。《南航道桥索塔及基础施工图设计》中提供的13#主墩在20年一遇的风暴潮条件下的冲刷情况如下：13#主墩冲刷计算和试验成果表表2-9计算条件冲刷前高程（m）一般冲刷（m）局部冲刷（m）河床演变（m）冲刷后高程（m）方法一：公路桥位勘测设计规范20年一遇风暴潮-11.71.812.614.7-30.81方法二：NHI桥墩冲刷评价手册（美国）20年一遇风暴潮-11.70.9912.994.7-30.383、风况根据《招标文件参考资料》P24页、P25页的表3.10、表3.11可知慈溪30年重现期、10米高度、10分钟最大平均风速为28.5m/s。北岸30年重现期、10米高度的最大风速为30.7m/s。4、地质条件根据《招标文件参考资料》13#主墩墩位处的地层（泥面起始标高以-11.7m计）从上到下分布情况（以钻孔编号XZK448为例）如下：1）、亚砂土：饱和，流塑，埋置深度为0m～4.80m(标高-11.35～-16.15m)。2）、淤泥质亚粘土：饱和，流塑，夹粉砂、亚砂土薄层，单层厚0.1～0.5cm，土质较均匀。埋置深度为4.80m～31.10m(标高-16.15～-42.45m)。3）、粘土：饱和，流塑～软塑，土质较均匀，局部为淤泥质亚粘土。埋置深度为31.10m～44.00m(标高-42.45～-55.35m)。4）、亚粘土：硬塑，含少量铁锰质结核，粒径2～3mm。埋置深度为44.00m～46.00m(标高-55.35～-57.35m)。5）、细砂：密实，局部夹硬塑状亚粘土，偶见砂盘，含少量卵砾石。埋置深度为46.00m～57.00m(标高-57.35～-68.35m)。6）、粉砂：密实，分选性较好，含云母碎片。埋置深度为57.00m～62.20m(标高-68.35～-73.55m)。杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局77）、粘土：软塑，见钙质结核。埋置深度为62.20m～64.00m(标高-73.55～-75.35m)。8）、亚粘土：硬塑，土质不均匀，局部夹亚砂土，粉质含量高。埋置深度为64.00m～73.40m(标高-75.35～-84.75m)。9）、粘土：硬塑。埋置深度为73.40m～76.00m(标高-84.75～-87.35m)。10）、亚粘土：硬塑，土质较均匀。埋置深度为76.00m～78.80m(标高-87.35～-90.15m)。11）、粉砂：密实，偶夹亚砂土薄层，底部0.40m含碎石，粒径2～15mm，含量约1%。埋置深度为78.80m～-89.80m(标高-90.15～-101.15m)。12）、亚粘土：硬塑，含钙质结核，粒径2～10mm。埋置深度为89.80m～92.80m(标高-101.15～-104.15m)。13）、粘土：硬塑，含钙质结核，粒径5～20mm，底部为黄色细砂。埋置深度为92.80m～107.90m(标高-104.15～-119.25m)。14）、细砂：顶部1.1m为黄色细砂，中间夹含砾粗砂以及硬塑状粘土。埋置深度为107.90m～117.40m(标高-119.25～-128.75m)。各土层的力学性能参数见表2-10，各土层的分布见图2.2。图2.2D13墩地层分布图亚砂土淤泥质亚粘土粘土亚粘土细砂粘土亚粘土细砂亚粘土细砂～4～6～50＞50杭州湾跨海大桥Ⅲ-A合同段D13墩钻孔施工钢平台施工实施细则中港第二航务工程局813#主墩各土层力学性能参数表表2-10层号岩性层底标高（m）地基允许承载力［σ0］（kPa）桩周极限摩阻力（沉桩）τi（kPa）1亚砂土-16.15120302淤泥质亚粘土-42.4595353粘土-55.3590404亚粘土-57.35300705细砂-68.35260756粉砂-73.55260707粘土-75.35180558亚粘土-84.75240709粘土-87.352207510亚粘土-90.152807511粉砂-101.352607012亚粘土-104.153858513粘土-119.254059014细砂-128.75260100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以下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、微承压水及承压水。潜水：主要分布于海底