鳌江大桥水中桩基施工方案

螯江特大桥潮汐水中墩施工方案

一、工程概况

鳌江特大桥全长518.39m，中心里程为DK273+923.515，为双线桥。鳌江特大桥桥址位于福建省连江县王庄里土堤段，周围是防护堤和种植物，上游河道左岸为防洪堤，右岸为水泥公路。主要跨越鳌江及两条公路，其中2#、3#、4#墩位于鳌江水中，上部结构为连续梁(40m+60m+40m)。 1．1基本情况 1．1．1流域概况

敖江为福建省第六大河流，为闽东独流入海河流。发源于古田县东北部的鹫峰山脉，主要支流有罗源滨溪、闽侯日溪、郊区桂湖溪（罗汉溪）和连江牛溪等。干流由溪北向东南流经罗源县霍口畲族乡、连江县小沧、潘渡、敖江、连江县城关、浦口、东岱等七个乡镇，于东岱镇的大涂村汇入东海。全流域面积2655km2，主河道长137 km，平均坡降2.6%,其中,连江城关江南桥以上流域面积2525 km2。 1．1．2铁路桥所在河道概况

温福铁路敖江特大桥位于福建省连江县城南江南桥下游4 km处，铁路中心里程DK273+923.515，介入两山之间。敖江主河道位于北面山脚（左岸），河滩居右。

该桥跨越敖江及二条公路，其中DK273+715~DK273+845处为敖江主河道，水流方向与铁路中心线夹角为65°。桥址处敖江左岸以一路宽4米碎石路为岸线，公路与铁路中心线夹角为54°；右岸以宽5米水泥公路县道131为岸线，公路与铁路中心线夹角为83°。桥址上游河道左岸 为防洪堤，右岸为水泥公路。 1．1．3敖江铁路桥概况

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根据铁四院提供的DK273+923.515敖江特大桥桥址平面图,敖江铁路桥的2~11号共10座桥墩座落敖江河道岸线内,桥墩总宽度为28m，由于铁路中心线与水流方向的夹角为65°（即大桥与10#断面成25°夹角），因此桥墩阻水宽度为25.35m，占该河道宽度的6.8%。 1.1.4防护对象洪水标准

敖江特大桥桥址位于王庄里土堤段，周围是防护堤和种植物，根据《连江县敖江下游防洪工程规划报告》和《福州市连江县城区防洪堤加固工程初步设计》： （1） 保护开发区的幕浦防洪堤设计防洪标准采用30年一遇； （2） 保护重点乡镇的洪塘防洪堤设计防洪标准采用20年一遇； （3） 城区防洪堤设计防洪标准采用30年一遇。

因此本次论证防洪对象按20年一遇和30年一遇洪水标准进行水面线推求。 1．2气象 1．2．1降雨

敖江流域降水充沛，多年平均降水量1532.5m.。受地形和气候的影响，降水的空间分布存在明显差异，呈现东南向西北递增的趋势，并在斌溪上源和桂湖溪上游区域形成两个相对高值区，降水量最大达2100mm以上。降水在年内分配不均，3~6月为春雨和梅雨期，降水量占全年的50%左右；7~9月为台风雷雨期，降雨量占全年的32.41%以上，在此期间极易产生灾害性洪水；10~2月受冷空气高压控制，降水偏少，仅占全年降水量的20%。

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1．2．2气象要素

敖江流域地处中亚热带海洋性季风气候区，流域内有连江气象站，观测站海拔高度6.6m，在城关镇青塘村（田野），以此站观测资料统计为准，统计参数如下： （1） 气温：多年平均气温19□；历年极端最高气温38□，发生在1978年8月1

日；历年极端最低气温－3.8□，出现在1963年1月8日。

（2） 湿度：多年平均相对湿度82%，历年最小相对湿度14%，发生在1980年12

月12日。

（3） 风：多年平均风速1.9m/s；最大风速34m/s；发生在1966年9月3日；多年

平均最大风速14.4m/s。

（4） 水温：多年平均水温19.6□；最高水温34.5□,最低水温4.2□。 1．3．水文基本资料 1．3．1水文基本资料

敖江流域设有塘坂水文站。塘坂水文站于1957年2月1日设立，1958年6月13日测流至1994年1月撤站，其中1967年~1971年停测流量。该站位于敖江中游，距上游已建山仔水库坝址约6 km，站址处流域面积1669 km2，分别占敖江（流域面积2655 km2）、连江县城关江南桥以上（流域面积2525 km2）的62.86%和66.1。

该站资料在敖江下游防洪规划、一期初设及各县市城防设计时进行过复核与审查，并重新整编了1966年和缺测的1967~1971年流量资料，其水文资料是可靠的。

另在本流域还有连江江南桥、朱公和霍口三个水位站，分别位于连江城关江南

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桥下、牛溪中游和罗源县霍口乡，控制流域分别2525 km2、250 km2、1200 km2，均有较为完整的水位资料。其中连江江南桥水位站（从1962年4月设立至今）系属感潮河段为报讯而专设的，位于江南桥处。仅观测日潮，洪水观测全过程供防讯服务，兼测水质。低水位会受潮水顶托，高水位在8.0 m以上，洪水流速大于潮水流速，潮汐现象消失。江南桥潮位站警戒水位4m，危险水位9.58 m，实测最高水位10.32m（1966年9月4日）。

本次论证还参考闽东邻近流域七步、洋坪村、洋中坂等站的水文资料。 1．3．2径流

敖江流域地表径流来自天然降水补给，其空间分布与降水空分布相似，由东南沿海向内陆山区递增，其值在600~1500㎜之间是。据塘坂水文站1958年6月13日至1993年的实测流量资料统计，敖江流域多年平均年迳流深为1050㎜。以此计，敖江流域多年平均径流量27.98亿m3，流域内年径流量在年内的分配情况是：4~9月径流量占全年总水量的76。1%，其中5~7月径流量占全年总水量的42.4%左右。其特点是径流量比较集中，洪枯水流量悬殊。 1．3．3泥沙

敖江流域处于东南沿海，人口较为密集，人类活动较为频繁，地表植被较内陆山区破坏严，水土流失现象也较突出。据塘坂水文站1958~1993年实测泥沙资料统计，多年平均悬移质输沙率为8.16㎏/s，年平均输沙量25.7万吨，多年平均年侵蚀模数为154t/ km2,河流含沙量为0.41㎏/ m3，推移质年平均输沙量7.7万吨，推

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悬比为30%。塘坂水文站多年平均悬移质输沙率月分配情况见表9-3-1。

塘坂水文站多年平均悬移质输沙率月分配表

表9-3-1

月份 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 全年 % 0.5 5.2 2.0 9.1 11.1 21.9 7.2 21.0 18.4 3.3 0.2 0.1 100 1.3.4洪水

塘坂水文站只有1957~1992年最大流量，按实测系列统计经验频率，加入1912年调查洪水，用P-□型适线，1912年洪水Qm=6200m3/ s，重现期定为60年一遇，得塘坂处洪水特征值为 =3250 m3/ s，CV=0.50，CS=2.5V,不同频率流量见表9-3-1。

江南桥不同频率流量表

表9-3-1

频率（P） 流量（m/ s） 31% 2% 3.33% 5% 10% 20% 50% 8420 7540 6890 6360 5420 4420 2930 在敖江塔头~观音亭河段内没有较大溪流汇入，因此河段1#~27#的各频率洪峰流量采用统一值，详见表9-3-2。

各断面洪峰流量表

表9-3-2 起、止断面 1#~27#

P=3.33% 6890 P=5% 6360 - 5 -

P=10% 5420

1.3.5潮汐

敖江河口段无潮水位观测站，参照邻近的梅花潮位站，可知敖江口的潮型为规则的半日潮，潮汐一天有两个周期，每个周期时间为十二个小时五十分部，据多年观察，潮区界可达塔头。

根据梅花潮位站1957~1998年潮水位资料，统计分析梅花潮位（黄零高程，以下同）特征值情况如下：

多年平均高潮位：2.41 m 多年平均低潮位：-2.02 m 历史最高潮位：4.82 m 历史最低潮位：-3.62 m 最大潮差：6.98 m 最小潮差：1.48 m 平均潮差4.52 m 平均涨潮历时：5.65ｈ 平均退潮历时：6.78ｈ 1．4水面线推算 1．4．1断面布设

本次论证采用《连江县敖江下游防洪工程规划报告》布测断面，在河口塔头至观音阁10 km的河段上，共布置27个河道断面，其中1998年实测河道断面12个，2003年实测河道断面15个I（实测1/2000河道地形图布测的河道断面）。断面布置示意图见附图22。 1．4．2起始断面水位确定

敖江河口段属感潮河段，其水位不仅与河口潮位有关，还与上游来水的大小有

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关。由于敖江河口段无潮位观测站，因此，洪潮遭遇产生的起始水位，只能依据实地调查，并加以分析确定。据实地勘察，敖江河口段以塔头处的水面宽度为最狭窄（水面宽度163m），没有滩地，河段也比较顺直，因此，起始断面选定在塔头处。

本设计引用《福州市连江县城区防洪堤加固工程初步设计》（已通过省水利厅审查）采用的起始水位成果，见表9-4-1。

敖江起始断面1#起始水位表

表9-4-1

项目 频率 频率（%） 流量（m/ s） 未建堤水位（m） 建堤后水位（m） 33．33 5 10 6890 6360 5420 5．84 5．58 5．20 6．00 5．73 5．30 1．4．3糙率确定

河段糙率根据河道河床特征、地形地势，参照开然河道糙率表选定为0.028~0.032，与《福州市连江县城区防洪堤加固工程初步设计》采用糙率一致。 1．4．4水面线推算成果

根据上述计算条件逐段推算水面曲线，求得该河段建桥前P=5%（二十年一遇）和P=3.33%（三十年一遇）设计洪水水面线成果见表9-4-2。

敖江建桥前设计洪水水面线成果表

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表9-4-2

现状水位（m） 断面编号 累距（m） 地 点 P=5% P=3.33% 6 塔头 1# 0 (浦东大桥下) 桥下 5.73 桥上 5.78 6.05 2# 577 上塔 6.545 6.863 3# 1017 7.001 7.354 4# 1351 幕浦 7.113 7.464 5# 1937 7.391 7.736 6# 2509 7.653 7.999 7# 2949 7.88 8.228 8# 3332 杉塘 8.271 8.634 9# 3762 8.326 8.68 3972 温福铁路桥 桥下 8.444 8.797 3972 桥上 8.444 8.797 10 4052 乌石浦堤尾 8.483 8.836 11 4412 8.645 8.999 12 4822 8.987 8.359 13 5222 乌石浦堤首高速- 8 - 桥下 9.127 9.498 公路桥 桥上 9.177 9.548 14 5789 浦下水闸上 9.381 9.751 桥下 15 6120 敖江大桥下 桥上 9.503 9.873 9.603 9.973 16 6355 9.688 10.061 17 6619 连一中整治岸线弯顶上 10.025 10.424 18 7047 连一中 10.069 10.469 19 7256 10.11 10.512 20 7506 下水门 10.169 10.572 桥下 21 7799 江南桥下 桥上 10.311 10.725 10.461 10.875 22 8114 10.618 11.04 23 8509 10.651 11.075 桥下 24 8939 新大桥下 桥上 10.707 11.133 10.807 11.233 25 9394 10.9 11.326 26 9784 11.013 11.439 27 10019 观音阁 11.063 11.49

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3、地质：

根据设计提供的地质资料，2＃墩表层为碎石土，下层为弱风化花岗岩，底层为弱风化花岗岩；3＃、4＃墩表层为淤泥，第二层为中砂，第三层为弱风化花岗岩，底层为弱风化花岗岩；

地质情况表

岩 层 墩 号 2 #墩（承台范围） — — 0～0.5 3 底层 -4.13～-2.43 -5.93 1.8～3.5 3 #墩（承台范围） 0～3 28 — 2～4 底层 -4.98～-3.78 -6.78 1.8～3 4 #墩（承台范围） 4 19 — 4 底层 1.22～1.72 -1.78 3～3.5 淤泥层ｍ 中砂层ｍ 碎石土ｍ 强风化花岗岩ｍ 弱风化花岗岩 河床标高ｍ 承台 底标高ｍ 埋深ｍ 淤泥 ［σ］=40Kpa 中砂 ［σ］=150Kpa 碎石土 ［σ］=120Kpa 强风化花岗岩 ［σ］=500Kpa 弱风化花岗岩 ［σ］=1000Kpa

2#墩承台埋藏在强风化花岗岩层中达1.8～3.5m，容许承载力达500Kpa，需要爆破开挖，变更承台标高后，可不需要爆破开挖岩层。

4、工程量表

水中墩工程量表

墩 号 项 目 桩 基 根直径 长（ｍ） 长×宽×高(m) C30砼（m3） 墩身

2 #墩 10φ150 7.5 13.4×8×3 321.6 14 3 #墩 12φ150 36 12.20×9×3 329.4 14.5 4 #墩 8φ150 39 9.8×8×2.5 196 12 承台 高(m) 二、总体施工方案

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（二）钢板桩围堰施工方案

2#、3#墩基桩全部完成后，即可进行承台施工，出于承台及墩桩在水面以下，采用钢板桩围堰施工，2#墩承台尺寸为13.4×8×3m，3#墩承台尺寸为12.2×9×2.5m。钢板桩围堰顶标高为7m。

1、结构形式：根据承台的结构形式，钢板桩围堰采用矩形，大小承台尺寸相同。

2、施工准备

钢板桩运到工地后，均应详加检查、丈量、分类、编号，特别要检查锁口，并在锁口处涂以黄油膏（重量配合比黄油：沥青：干锯末：干粘土=2：2：2：1），以减少插打时的摩阻力，并加强防渗性能。

导向船就位、打定位桩、布置导向框架：在测量监控下，进行导向船就位，然后在钢板桩围堰四角各精确打入一跟定位桩，然后在定位桩上安装两层导向框架。

3、钢板桩插打、合拢

插打钢板前，在上层导向框架上精确标出每一片钢板桩的位置，在某一边中间一片钢板桩位置两侧焊角钢作小导向，确保钢板桩不左右移位，在仪器监控下徐徐打入。中间一片钢板桩是两侧钢板桩的依托，必须确保钢板桩垂直，然后在两侧对称打桩，钢板桩吊起后，需以人力扶持插入前一块钢板桩的锁口内，动作要缓慢，防止损坏锁口、插入之后稍松吊绳。使桩凭自重滑入或用锤重下压。比较困难时，也可用滑车组强迫插桩，拉力不宜过大。待插入一定深度，站立稳定后，方可加以锤击。

抽水、支撑、开挖、封底：钢板桩插打完毕后，即可抽水，安装第一层，第二道内支撑，随后吸泥开挖，安装第三道内支撑，第三道内支撑高出承台顶20cm，支撑牢固后，继续开挖至承台底50cm，即可进行砼封底，破桩头，堵漏等作业。

钢板桩围堰的拆除：等墩身施工完成后，向围堰内注水，使内部水面位于最底层支撑以下。然后割除该层内支撑，以此循环，依次拆除完所有内支撑，然后用浮吊配合振动锤将钢板桩逐片拨出，运离现场。

4、承台、墩身施工

七、辅助施工设施拆除施工工艺

1、钢管桩拆除施工工艺 2、钢护筒拆除施工工艺

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3、钢板桩拆除施工工艺

八、施工计划安排

1、分项工程形象进度计划 2、形象进度横道图

九、应急预案

1、防洪水应急预案 2、防台风应急预案

十、保证措施

1、河道、水土保持保证施工措施 2、安全保证施工措施 3、质量保证施工措施 4、工期保证施工措施

（一）桩基施工

2～3墩采用钢管桩型钢搭设固定钻孔平台、简易栈桥进行桩基施工。４号墩采用土袋围堰筑岛建立施工平台进行桩基施工

（二）承台及墩身施工

2#墩承台标高变更提高，承台开挖无须爆破作业，在枯水季节施工条件下，采用钢板围堰进行2～3墩承台和墩身施工的方法。

４号墩开挖基坑进行承台及墩身施工。

2#墩承台标高不提高，2#墩采用2号墩采用水下钻岩爆破技术破碎岩石，再进行钢套箱下沉施工，套箱就位封底后直接作为钻孔平台进行桩基施工，然后再抽水进行承台和墩身施工，施工工艺见附件（2＃墩水下爆破、钢套箱施工工艺）。

三、工艺流程

2#、3#墩工艺流程：搭设固定平台——钻孔桩施工——钢板桩围堰（锁口钢板围堰）施工承台——墩身施工

4#墩工艺流程：搭设围堰平台——钻孔桩施工——承台施工——墩

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身施工

四、桩基础施工方案 （一）2、3号墩桩基施工

施工工艺：搭设水中平台——沉放钢护筒——钻机就位——成孔——清孔——钢筋笼导管安放 ——二次清孔——砼灌注——成桩

1、水中平台

根据桩位情况，2#、3#水中墩要搭设一个大小合适的钻机作业平台。 2＃墩施工平台面尺寸确定为16.2 m×9.3 m，平台上考虑两台桩机同时施工。采用Ф50cm钢管(壁厚8mm)桩间距为4.6m，其中有两排桩间距9.2m。顺桥向布设6排钢管桩，总共设计16根钢管桩。单桩入土深度计划4m，共长15m，振动沉桩时根据实际情况确定打入深度。顺桥向用I36a工字钢作主梁，横桥向I36a工字钢作分配横梁，横梁工字钢间距为80～90cm沿横桥向布置。其上铺设5cm厚木板做面板。

3＃墩施工平台面尺寸确定为14.8 m×10 m，平台上考虑两台桩机同时施工。采用Ф50cm钢管(壁厚8mm)桩间距为3.2m、3.4m，其中有五排桩间距10m。顺桥向布设7排钢管桩，总共设计18根钢管桩。单桩入土深度计划8m，共长20m，振动沉桩时根据实际情况确定打入深度。顺桥向用I36a工字钢作主梁，横桥向I36a工字钢作分配横梁，横梁工字钢间距为80～90cm沿横桥向布置。其上铺设5cm厚木板做面板。

桩基础施工期间正好为枯水季节，钢平台顶面标高为：施工水位（4.5）+2.5m=7.0m。平台施工前报航道、海事、水利等有关部门审批，发布施工通告，设立相应通航、助航标志。在适当位置设立夜间警示灯，以引导过往船舶通行，确保过往船只的通航安全和施工安全。

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钢护筒钢护筒Ⅰ36a工字钢 钢护筒钢护筒Ⅰ36a工字钢 钢护筒承台轮廓线钢护筒 钢护筒钢护筒 钢护筒钢护筒φ53cm钢管桩

2#墩施工平台平面布置图- 19 -

钢护筒钢护筒钢护筒钢护筒钢护筒钢护筒Ⅰ工字钢Ⅰ工字钢钢护筒钢护筒钢护筒承台轮廓线 钢护筒钢护筒钢护筒φ53cm钢管桩

3#墩施工平台平面布置图- 20 -

δ＝50mm木板粘 土

袋装围堰土δ＝50mm木板φ250木桩@80010004.50.725.5河 滩承 台排水沟垫 层五、承台、墩身施工方案

河 滩- 26 -

4＃墩土围堰立面示意图注：本图尺寸除标高外其余均以毫米为单位（四）水上运输

钻孔平台材料采用浮吊、运输船调运，搭设简易便桥作为人通与砼泵管支撑，简易便桥由钢管桩、I20a工字钢、5cm厚木板组成，钢管桩纵向每10m设一排，每排两个钢管桩，间矩为1.5m，采用I20a工字钢为纵梁，工字钢上铺5cm木板作为通道。

六、施工队伍安排

施工队伍：桥梁施工队，进场人员不少于30人，高峰期施工人员需60人。根据工期安排，对上场劳动力进行科学合理的统筹规划，既要保证工期又要避免人力资源的浪费。具体上场计划见劳动力逐月计划直方图。

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年06202月年06201月劳动力逐月计划直方图

年0520月12

年0520月11年0520月10逐月人数年05209月80(人）706050403020100 - 28 -

七、施工总体平面布置 1、施工总平面布置

临时设施本着“相对独立、便于管理、注重环保、方便施工”的原则进行布置。临时设施主要布置在鳌江桥两端。

施工便道：131县道和既有碎石便道引入，沿线新修施工便道。 施工用水：采取管道铺通。利用地方水源作为施工用水和生活用水，建蓄水池蓄水。

临时用电：采用永久用电及临时用电结合，就近Ｔ接，在拌合站附近设置变压器（1000KVA）。

混凝土拌合站：设置1座混凝土拌合站（拌合站设15m×20、20m×30m、20m×30m三个料仓、自动计量），供应全桥施工所用砼。拌合站内设有砂、碎石等骨料堆放场地及水泥库和水池，另外还设有配电房、工具库、值班室和停车场等。拌和站面积约为3000㎡。拌和站采用C15混凝土硬化。

施工队伍：桥梁施工队在附近租用地方民房安家。 2、 施工总体平面布置图如下

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温州台尾DK273+663.72图例：新建桥梁131国道施工便道等 高 线桥梁施工队既有道路或机耕道既有公路既有民房施工队伍驻地高压线变电站既有河流沟渠拌合站拌合站说明： 1.施工便道沿线修通，跨越鳌江施工，中间保留通航安全宽度。施工便道路基宽度4.5m，路面宽度3.5m，每200m设一会车道。 2.施工队伍采用当地租用民房，根据承担施工任务就近布置。 3.临时生产设施根据总体安排进行布置。变电站采用直接与铁路永临线路T接，通过变电站，架设低压线路至施工工作面。搅拌站尽量靠近既有公路、大型构筑物布置，方便运输和施工，搅拌站采用15cm厚C20砼进行场地硬化，砂石料设置隔仓，不同规格材料分开存放。 道131国鳌江1000KVA福州台尾DK274+183.31

水池值班室搅拌站料场

福州温州南桥梁施工队30

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