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XX墩双壁钢套箱专项施工方案

1.编制说明和编制依据 1

3.自然条件及施工环境 2

预埋槽道预埋方案施工工艺3.2工程地质条件 3

4.1现场规划及施工顺序 3

5.5钢套箱材料用量 6

5.6钢套箱施工工艺 7

5.6.1钢套箱施作工艺流程 7

5.6.2钢套箱加工制作 8

5.6.3起吊设备的选型 8

5.6.4钢套箱工作平台的搭设 8

5.6.5钢套箱拼装、下沉 9

5.6.6钢套箱的定位 11

5.6.7钢套箱封底砼施工 11

6.施工过程质量控制措施 12

7.安全施工措施 12

7.1施工船舶与水上施工管理 13

7.2水中施工安全应急预案 14

8.施工环保和水土保持措施 16

9.文明施工保证措施 17

10.套箱计算书 18

10.1双壁钢套箱计算 18

10.1.1施工水位 18

10.1.2双壁钢套箱设计概况 18

10.1.3设计参数 18

10.1.4套箱结构受力分析 18

10.1.5套箱稳定性计算 19

10.1.6结构计算 20

10.2套箱电算复核检算部分 23

10.2.1套箱结构受力分析 23

10.2.2建立有限元模型 25

10.2.3分析结果 26

10.2.3.1刚度分析结果 26

10.2.3.2强度分析结果 27

1.编制说明和编制依据

本实施性施工方案依据有关设计文件和图纸、施工技术规范、安全技术规范、现场实际施工条件等资料，具体针对大冲邕江特大桥8#墩承台钢套箱施工而编制，对施工起实际性的指导意义。

钢套箱的使用功能就是满足水中承台施工的需要，满足水下墩身部位施工的需要，在水下承台及墩身施工期间不因水位的变化、洪水而影响水下承台及水下墩身的施工。荷载考虑的范围：洪水、静水压力封底抽水的浮力、承台砼浇筑过程中的压力及部分施工荷载。

(1)广西壮族自治区南宁外环公路№3合同段施工合同、施工图设计。

(2)交通部颁发的公路工程标准施工招标文件（2009年版）。

(4)《路桥施工计算手册》

(5)《钢结构计算手册》

(6)《公路工程施工安全技术规程》

(9)现场实地勘察资料（含交通运输、材料来源、民俗民情资料等）。

(10)合同总工期及业主对安全、质量等方面的要求。

(11)结合我单位同类工程施工经验、施工技术实力及机械化作业水平。

(12)《南宁外环公路典型示范工程实施纲要》

大冲邕江特大桥8#墩、9#墩承台都在水中，见图水中承台总平面图。

桥梁起点桩号为K36+494.00，终点桩号为K37+382.00，桥跨组合6×40m+（193+332+113）m，桥全长888m。桥中心里程为K36+938。其中引桥为6×40m先简支后连续的小箱梁，引桥长240m，主桥为193+332+113米三跨连续高低塔混凝土斜拉桥，采用半漂浮体系，预应力混凝土主梁标准段采用双分离边箱形断面形式。

该桥8#墩位于邕江中，桥塔基础采用承台接钻孔灌注桩基础。高塔下设两个19.6×18.5m矩形钢筋混凝土承台，厚度6m。每个承台下各设12根φ250cm的钻孔灌注桩。

测量水位61.7m，一般冲刷线标高54.94m，承台顶标高61.5m，承台底标高55.5m，承台高度6m。围堰顶标高67.1m，围堰底标高54.1m，围堰高度13m，封底砼厚度1.8m，桩底标高27.5m。

3.自然条件及施工环境

桥位区属珠江流域西江水系邕江干流，桥位内呈西至东流向，河床宽缓，江面宽阔，约400～500m，水深5.0～10.0m，河床纵坡小于10％，其水流流速约2.0m/s，流量约为6000m³/s。该河在桥位区段内常水位为62.00m；最低水位为60.88m，最高洪水位为76.7m。其水位高程及流量主要受降雨量的控制。桥址采用洪水重现期10年一遇水位71.64m作为最高通航水位，设计最低通航水位58.62m。通航净宽285m，净高10m，侧高10m，满足通航标准要求。

桥位区为剥蚀丘陵及河谷地貌单元，由山丘与邕江组成，地形波状起伏，冲沟发育，地面高程65～207.8m，地表坡度15～400。河岸一般高度5～10m，两岸为冲积阶地，高程在65～72m之间。据该桥区钻探揭示，8#承台为泥盆系中统郁江组泥岩、下统那高组泥岩，中风化深灰色，岩石软～较硬，岩体完整，钻进慢，岩芯呈短～长柱状。

4.1现场规划及施工顺序

从北岸至8#墩修建便桥长度130m，便桥采用在浅滩插打钢管桩，便桥面以工字钢、贝雷架作横纵梁上铺钢板，标准跨径为12m、桥面净宽均为6m。桥面标高为69m,位置在上游，栈桥左边侧与承台右边界对齐。主要用于桩基、塔架及主梁施工过程中的设备材料运输。

主墩搭设水上工作平台，在水上工作平台上完成钻孔灌注桩施工，施工平台宽34.6m，长71.75m。钻孔平台下部施打φ529㎜、壁厚为10mm钢管桩，在桩顶面2根Ⅰ32工字钢作帽梁，贝雷梁作为纵梁，桥面铺设δ10mm钢板，便桥与主墩桩基钻孔桩同步开工。

承台采用钢套箱围堰方案施工，钢套箱高13m。无底钢套箱由侧板和内支撑组成。钢套箱分块加工，由平板车通过栈桥运输，现场组拼，由悬吊下沉系统下放至倒挂牛腿上固定，浇注封底砼。

施工顺序：按照河床基础开挖、栈桥与钻孔平台搭设、桩基施工、搭设钢套箱拼装平台、钢套箱组装下沉就位、套箱封底、承台施工的顺序组织基础施工。应避免在洪水期施工。

施工准备：2010年9月1日～2010年10月31日；

河床开挖：2010年9月1日～2010年12月5日；

栈桥施工：2010年11月20日～2011年1月15日；

钻机水上平台施工：2011年1月16日～2010年3月10日；

桩基施工：2011年2月25日～2011年4月30日；

钢套箱施工：2011年5月1日～2011年5月25日；

承台施工：2011年5月26日～2011年6月20日。

根据8#墩基础施工特点及现场条件，安排一个基础施工专业队负责河床爆破清碴、栈桥及水上施工平台架设、钻孔桩基础施工、钢套箱加工、运输、下沉定位、混凝土封底及承台施工，以及承台施工的后钢套箱和平台拆除工作等。

基础施工主要设备除现有设备外，钢套箱需要现场加工制作，部分特殊专用设备采取租赁，设备型号以满足现场施工需要为原则进行选择。见下表1：

表1基础施工主要设备计划表

根据我单位实测水位以及水文分析报告等相关资料，大冲邕江特大桥主跨8#墩处承台拟采用双壁钢套箱施工。本方案按承台抬高5.6m后，套箱底标高54.1,计算水位上限为64.1,计算水压10m进行设计。

大冲邕江特大桥8#墩钢套箱按照双壁设计，套箱内板平面尺寸按照承台平面每端加宽10cm作为套箱定位误差调整量，每侧沿高度方向分为3节，节段高度为4+4.5+4.5=13m。每层分为12块（每边3块），内外面板均采用δ=8mm厚热轧钢板，面板内、外侧肋板主要采用∠70mm×70mm×6mm角钢，围堰底往上1m～4m范围内竖肋加强采用【8槽钢，竖肋间距均采用500mm。横肋板用宽150mm厚10mm的扁钢带（从上往下第4至第9排加强采用∠160×160×16角钢），并在与竖肋交叉位置开孔让竖肋通过。壁间水平、斜撑用∠80×80×6（从上往下第9排采用∠80×80×10）等肢角钢，间距均为1200mm。箱底设800mm高韧角，箱内分层设置Φ600mm和Φ400mm钢管支撑。

钢套箱内壁尺寸采用19.7×18.6m；外壁尺寸21.7×20.6m，内外壁间距1m。

详见附图：钢套箱设计图。

钢套箱下沉前在施工平台上焊接组装成型，下沉稳定后内侧灌筑1.8m厚混凝土，外侧在开挖基坑内灌筑不少于1.2m厚混凝土。

当调高承台标高时，更有利于提高钢套箱施工的安全性能。其一：缩短了水下开挖坚硬岩石时间，有利于抓枯水季节施工工期，为安全施工从工期上创造了条件；其二：可适当减少钢套箱高度，为赢得加工制作时间创造了条件；其三：减少了钢套箱重量，吊架吊具的安全储备更大，有利于安全进行钢套箱吊装；其四：钢套箱可适当减少高度，水压力对套箱相应减少，对基础施工过程的安全更有保证。

根据大冲邕江特大桥实施性施组的总体安排，钢套箱安排在枯水期施工，综合考虑封底混凝土厚度及通航水位高程，充分考虑不可预见风险，选定钢套箱顶面高程为67.1m

表2大冲邕江特大桥钢套箱标高一览表

内外壳板采用8mm钢板。

竖向加劲角钢：∠70×70×6mm，【8槽钢，水平间距500mm。

横肋：采用板宽15cm，厚1cm的扁钢带，竖向间距1200mm，遇到竖向加劲角钢时开孔穿过，并与角钢焊接。

套箱内水平支撑：设两道水平内支撑，下道内支撑设在距套箱底面往上5800mm处，上道支撑设在距下道支撑4800mm位置。水平内支撑断面为螺旋焊钢管，上道支撑为Ф400×8mm钢管，下道支撑为Ф600×8mm钢管。在支撑位置设12mm厚连接钢板，进行套箱内壁与钢管支撑的焊接加强，确保支撑连接可靠。

表3钢套箱主要材料用量表

钢套箱采用在岸边加工场内分节块加工。在墩位根据测量放样打设定位钢桩，墩位原位组拼根据定位桩定位，组拼时分节接高、然后采用倒链吊挂分步注水配重均匀下沉，确保钢套箱准确下沉就位。

根据工期要求在此采用先桩后堰的施工顺序，钢套箱的拼装待钻孔桩施工完成后在钻孔桩施工平台上进行。钢套箱下沉就位后，进行钢套箱水下混凝土封底，封底混凝土采用分区灌注，在套箱内外适当高度上焊接隔板，以控制混凝土分块灌注区域，隔板顶面标高按照封底混凝土顶面标高进行设计，隔板底面标高可以按照套箱围堰底面标高提高20～30cm进行设计。封底混凝土达到设计强度的80%以上时，进行套向内排水，采用干法施作大体积混凝土承台。

5.6.1钢套箱施作工艺流程

在钻孔桩完成后在墩位施作钢套箱，具体施工步骤如下：

大冲邕江特大桥钢套箱施工深水承台施工工艺详见下图。

在承台位置水面以上的钢护筒上焊接牛腿→搭建组拼平台→拼装首节钢套箱→安装限位装置→在护筒顶拼装纵横梁→安装提升系统→吊起钢套箱→拆掉底平台分配梁→使钢套箱下沉浮在水面上→接高钢套箱到设计高度→在钢套箱着床之前在刃脚打混凝土→钢套箱拼装完成后对焊接进行全面检查→经检查符合要求后注水下沉→下沉过程中及时按设计调整钢套箱位置→下沉到位后清理围堰内封底厚度部分的碴土→然后灌注水下封底混凝土→强度达到80%后，边排水边安装钢套箱内支撑→围堰内排水，清理基底，割除设计承台底高程以上的钻孔桩钢护筒→凿除桩头混凝土，检测桩基质量→合格后绑扎承台钢筋和索塔底节段钢筋→安设降温管→灌筑承台混凝土→混凝土养生后，施作第一节段索塔→拆除钢套箱。

5.6.2钢套箱加工制作

根据工地运输设备、起吊设备及施工场地的能力，钢套箱采取在岸边加工场地内分节分块加工制作安装的工艺。在岸上进行下料制作，然后将制作好的钢套箱分块利用吊机吊至浮舟上待用。待其所有节块加工完毕，用动力舟将存放钢套箱节块的浮舟拖至拼装定位船边，由汽车吊吊放在拼装台上按节组拼，进行检查、校正、围焊。

钢套箱按设计分为四层，根据现场加工运输条件及现场拼装的起吊能力情况，每层每条边两块，每层8块。

为防止钢套箱隔仓内漏水，应对其进行水密性检验：

下沉前，应检查焊缝质量，将焊碴除去后，检验焊接处是否有孔洞，并在焊缝处涂煤油，验其背面是否有渗出。

第一节钢套箱组装完成后，将其放入水中2天，让其自浮，检查是否有水渗出，但上面吊挂系统不能脱离钢套箱。若出现漏水现象，应重新补焊。

在底板刃脚上，沿钢套箱外侧，对每个隔舱的中部焊一个阀门，以便在注水试验后，进行放水；待试验放水后，将其割除进行补焊。

5.6.3起吊设备的选型

钢套箱拼装时，汽车吊停靠在平台上起吊。栈桥到平台的最远距离为6m，25T汽车吊在7.0m工作幅度下最大起吊重量为10.6吨，满足起吊要求。

5.6.4钢套箱工作平台的搭设

搭设组拼平台。钻孔灌注桩施工结束后，拆除钻孔平台，在承台位置搭设钢套箱拼装平台。在搭设拼装平台之前，先用抓斗将承台位置河床底面大致抓平，以保证钢套箱下沉到河床时不倾斜。拼装平台利用钢护筒和钢管桩做支撑，在钢护筒与钢管桩上焊接牛腿，牛腿上安装工字钢垫梁，在垫梁上搭设I28b工字钢作为分配梁即为拼装平台顶面。平台做好后，在平台上进行测量放线，放出钢套箱位置。利用型钢通过平联铺设脚手架搭设简易平台。

5.6.5钢套箱拼装、下沉

钢套箱在每个隔舱板设置一个吊点，共布置22个吊点，采用20T手拉葫芦下放，每个吊点受力为12T左右。吊点位置布置在隔舱板处，在隔舱板处焊接吊钩。手拉葫芦吊挂在承重吊梁上。悬吊系统下吊点安装在与上吊点处于铅垂线的隔舱板上，吊点离刃脚高3.0m，每个吊点两端吊耳钢板采用厚24mm钢板制作，钢板长30cm,宽20cm。下吊点的个数与上吊点相同，同为22个。

吊点受力Q按照葫芦的最大承重力20T来计算

所以吊环处10mm焊缝需要0.58m长。

(2)第一节钢套箱的拼装

钢套箱在加工场地分节分块段加工好，经检验合格后，用板车转运到拼装现场，在作业平台上用25T汽车吊起吊拼装。首先，在拼装平台上测量放样出第一节钢套箱刃脚平面轮廓线及块段分段线，钢套箱的拼装顺序是依次逐块拼装，经一周后，首块段与合拢段合拢拼接，完成一节钢套箱的拼装。第一块段钢套箱的安装要严格控制其平面位置尺寸及垂直度偏差，经检测符合要求后方可固定。当拼装某一块段时，发现其平面位置尺寸及垂直度与设计位置误差较大时，尽可能切割接缝等法调整该块段处于设计位置，以减少合拢段拼装时出现较大的累积误差。焊接两块钢套箱之间的拼装缝，要求双面满焊，并用煤油检测其渗透情况，焊接应采取措施减少面板的变形，如先分节段对称跳焊，再补焊到达满焊。每道拼装箱面板之间满焊后，须每隔0.8m加焊一连接加劲板。

(3)钢套箱导向装置的安装

钢套箱的导向装置分上下层定滑轮装置，每层为8个，下层定滑轮安装在第一节钢套箱上，安装在离刃脚高0.8m隔舱翼板上。根据钢护筒的倾斜度及钢套箱下沉的深度，确定滑轮与钢护筒之间的距离，上层导向定滑轮安装在四个角上的定位桩上。

(4)第一节钢套箱的下沉

第一节钢套箱拼装完毕，悬吊系统安装完成并经检查符合要求后。手拉葫芦同时提升钢套箱至刃脚离开拼装平台5cm，停止起吊，观察钢丝绳受力是否一致，吊点是否有异常等，如无特殊情况，临时固定钢套箱，尽快拆除钢套箱的拼装工作平台。钢套箱的下放要有专人统一指挥，每个葫芦由一个熟练工人负责操作，并配备一个人协助观察。下放前在在护筒上做好刻度标记，下放时，随时检查钢丝绳的松紧情况，做到每根钢丝绳松紧一致。钢套箱下放开始入水后，每个葫芦的受力逐渐变小，直到钢套箱不再下沉达到自浮平衡，停止下放。第一节钢套箱总重65吨，当达到自浮平衡时，第一节钢套箱入水自浮后，检查钢套箱是否有漏水现象，若有，必须补焊处理，同时检查整个钢套箱的平面尺寸和垂直度，以便在拼装下一节钢套箱能及时进行调整。

将其经过试拼后并做好标记的钢套箱分块吊运至拼装船上，在底节上对应焊接拼装顶节。在接高时，将底节钢套箱顶部外壁上焊四个索耳，通过缆索连接到定位船平台上锁碇，防止钢套箱在接高过程中转动。为方便围焊内壁，在钢套箱内圈用两个浮箱拼接内壁施焊工作平台。接口内、外壁板不吻合的部位应进行处理，保证接高后的围堰不漏水，上下垂直，圆顺，满足尺寸要求。

接高顶节时，应对称接高，不允许从一侧转圈焊接以防止围堰倾斜。在接高顶节时每焊接一片，将其对应的底节隔舱的水抽出一部分，以保持钢套箱的平衡。

接高完毕，在接高焊缝的上下各50cm处，用∠100×80×10角钢沿内壁板一周焊两道水平加劲肋，以保证钢套箱接头的强度。

①在将接高部分的所有焊缝进行水密试验后就可以着手下沉。在下沉前按照钢套箱的着床位置用精密仪器测设墩中心线，并利用定位船锚碇装置将钢套箱准确对位。

②沿钢套箱周边复测河床面标高，核对刃脚的高度及定位桩的长度、位置与实际情况是否相符，否则，采取相应措施。

③复核无误后对钢套箱立即进行注水压重下沉，当钢套箱底部距河床面0.5m时，停止注水，进行纠偏，当位置正确，将钢套箱与拼装船固定，经一天观测无变化时，迅速注水着床。

④纠偏方法：在钢套箱底节刃脚设纠偏缆，与定位平台上的卷扬机连接，将两侧纠偏缆同时收、放或一侧松、一侧紧等办法以达到纠偏的目的。

5.6.6钢套箱的定位

(1)因钢套箱的重心偏向设有定位桩一侧，在注水过程中，要根据重心的偏移量分别注水，使其重心与中心重合，保持水平，防止倾斜。

(2)钢套箱下沉至任何一点到达基岩后，就停止注水下沉。由潜水员沿钢套箱刃脚进行检查，并填写落岩位置比较表和钢套箱触岩情况表。

(3)利用抛锚将钢套箱固定，复核其中心位置及顶标高，并随时检查其变化情况，经72小时观测，无变化时，即可进行钢套箱锚泊，保持钢套箱位正、平稳。

5.6.7钢套箱封底砼施工

在钢套箱顶利用工字钢搭设施工工作平台，布置水下砼封底用导管，导管拟布置7个点进行封底，计划用导管8根，7根固定，1根流动。导管储料斗首批方量为8.0m3，导管悬空20cm。

混凝土封底计划先两边后中间方法进行封底，在钢套箱内上、下游位置先布置2个导管点，开盘后先后首批料封底，接着连续不断地进行砼灌注，第8根导管作为流动导管使用。封底砼大部分通过前7根导管来完成，第8根导管等到封底后期使用，当前两根导管封底有顾及不到的位置，利用第8根导管进行砼的水下灌注。为使水下封底砼有个良好的流动性，砼的坍落度控制在18～20cm，首批料取偏小值砼的砂率宜在45%～48%。砼封底时考虑用砼泵车送料便与导管点之间送料的转换。砼封底的过程中要多点测量，时刻掌握封底砼的流动方向及高程。砼封底高度1.8m，砼方量套箱内1353m3，套箱外计划300m³。砼封底首批料开始后要连续作业一气呵成。

(4)封底混凝土的施工顺序

灌注水下混凝土的施工顺序应为：先灌注钢套箱双壁间混凝土，待其混凝土终凝后，形成固结整体稳定钢套箱；再灌注钢套箱内的封底混凝土。

水下封底混凝土灌注顺序：由于混凝土生产量所限，各导管不可能一次同时砍球灌注，采用分项逐根砍球灌注施工。其灌注顺序从低处至高处逐个进行，同时从周边至中间，以免基底浮浆集中在基础边缘。同时以稳固钢套箱，预防钢套箱向河中心滑移。

6.施工过程质量控制措施

⑴钢套箱内壁板为承台模板，要严格控制内壁板尺寸，两个方向长度的误差分别为±20.0mm，壁板表面不平整度应<1.5mm。

⑵双壁钢围堰的钢材为Q235钢，根据设计图进行下料。

⑶钢板下料应采用剪板机或自动切割，拼板板焊缝反面切槽焊接，对接焊缝要保证焊透。

⑷焊缝高度应按焊接尺寸规定焊够，角钢之间搭接均为满焊，角钢与面板搭接每150mm焊缝长度不少于50mm，角钢两侧交错焊接，面板与面板连接为连续满焊，焊缝高度均不少于8mm。

⑸焊缝应进行水密性检查，各单元(分段)应在胎架上制造，各单元制造误差为±5mm，要保证结构尺寸与焊缝质量，焊后应进行煤油渗透检查，有渗漏处应将焊缝铲除重焊。

⑹各拼装单元(分段)的吊耳和吊装要有防止变形措施。

⑵水中冲击波的安全距离规定为：对于人员的安全距离确定为：游泳者700m，潜水者900m，因此爆破时要在上下游各900m范围内巡查，设置警戒区域。

对于船舶的安全距离确定为：木船为150m，铁船为100m，因此，爆破时所有施工船舶后退距爆破点150m范围以外，设置警戒区域。

⑶所有临水设施（钻孔平台，栈桥）及船舶的临边，临水设置防护栏杆并挂密目安全网，配备救生圈。

⑷所有临水设施必须设置安全警示灯具：钻孔平台四角各设置一具，栈桥每隔12米设置一具。

⑸所有临水设施必须设置明显的安全明示牌，告知水上（水边）作业人员注意事项，夜间作业要有足够的照明并配备明显的警示标志，防止船只碰撞及发生落水事故。

⑹所有水上作业人员必须经过安全培训，考试合格后方可上岗。

⑺所有水上作业人员必须穿好救生衣方可进行水上作业。

⑻栈桥要定期进行检查维护，及时清除栈桥旁的漂浮物。发现问题及时上报，采取加固方案。

⑼大型起重船舶在平台附近作业时，应防止船舶对平台的冲撞。

⑽重型设备上平台及舶船作业前先对设备重量进行核准，方可上平台及舶船作业，同时作业过程中亦要对平台及舶船的安全情况进行观测。

⑾各种起重机械使用前，应进行试吊。试吊前，还应对起重机械进行全面检查，确认良好方能进行。

⑿起重机作业时，起重臂和重物下方严禁有人停留、工作或通过。

⒀水上作业施工用电必须采用三相五线制。严禁采用绝缘性能不合格电缆、电器。

⒁在现场进口处设置危险源警示牌，操作平台设牢固安全防护栏，根部设置高度不低于180mm的挡脚板。

7.1施工船舶与水上施工管理

⑵在通航水域施工前根据作业占用通航水域的地点、范围、时间机场施工组织设计(幕墙)，将占用水域方案报送当地海事、航道部门批准，并办理水上施工所需的航行证等一切证照。

⑶施工所使用的船只经船检部门检验合格后使用，施工期间按规定设置航行标志，同时保证航行标志的有效，及时检查与更换。

⑷掌握和及时了解当地的气象和水文情况，大型构件的拖运、起吊、安装施工前，选择在风浪较小的天气状态下进行作业。遇大风天气应检查和加固锚碇或撤至避风区，大雾天气封航停止作业。

⑸施工船舶应按照建设指挥部提供的桥区作业图进出作业区，保持在所有作业船上进行目视和无线电警戒。

⑹运输船载货不得超高、超载并必须进行有效绑扎；交通船严禁超员强渡，必须设防护栏杆并配足救生设备。所有施工船舶必须配置救生用品，并统一在船头悬挂施工旗帜，颜色为橙黄色。

⑻交通码头停靠一条趸船，且不得利用该码头装卸任何设备和材料。人员通道要挂安全网，跳板要固定，平台四周安装栏杆和安全网。

⑼做好个人劳动保护工作，水上工作必须穿好救生衣和软底防滑鞋。保持个人清洁和饮食卫生，做好防暑降温和防冻防滑等自身保护工作。

7.2水中施工安全应急预案

电视台大楼施工组织设计7.2.1水中施工安全监控重点