砂被堤心施工方案.docx
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砂被堤心施工方案
长江南京以下12.5米深水航道二期工程
和畅洲水道整治工程标段
砂被堤心
施工方案
工程名称:
长江南京以下 12.5 米深水航道二期工程
和畅洲水道整治工程标段
编制人:
主管:
编制单位:
中交一航局长江深水航道二期工程项目经理部
编制时间:
2015年12月
1、编制依据
1.1《长江南京以下12.5米深水航道二期工程整治建筑物工程和畅洲水道整治工程施工合同》;
1.2中交第三航务工程勘察设计院、中交水运规划设计院联合体长江南京以下12.5米深水航道二期工程整治建筑物工程和畅洲水道整治工程施工图;
1.3《水运工程质量检验标准》(JTS257-2008);
1.4《土工合成材料规定压力下厚度的测定第1部分:
单层产品厚度的测定方法GB/T13761.1-2009
1.5《土工布及其有关产品宽条拉伸试验方法》GB/T15788-2005
1.6《土工合成材料梯形法撕破强力的测定》GB/T13763-2010
1.7《土工合成材料静态顶破试验(CBR法)》GB/T14800-2010
1.8《土工布及其有关产品有效孔径的测定干筛法》GB/T14799-2005
1.9《水运工程测量规范》(JTS131-2012);
1.10《长江南京以下12.5米深水航道二期工程环境影响报告书》及环境保护部《关于长江南京以下12.5米深水航道二期工程环境影响报告书的批复》
2、工程概况
2.1本工程的施工范围与工程量
根据设计施工说明及施工图,第一阶段排体堤身范围内抛填不小于1.5m堤心材料,本工程HL10+90~HL10+390、HL20+100~HL20+595堤身压护采用砂被工艺,主要断面结构型式见图2-1、2-2。
图2-1HL1#潜堤砂被典型断面结构图
图2-2HL2#潜堤砂被典型断面结构图
工程数量统计表表2-1
序号
项目
工程量(m³)
备注
1
HL1#潜堤砂被堤心
(HL10+90~HL10+390)
64299
2
HL2#潜堤砂被堤心
(HL20+100~HL20+595)
141761
合计
206060
2.2工程工期安排
本工程计划投入铺排船2艘进行砂被施工,分别为“青铺排三号”及“航欣号”,计划工期为:
2015.12.25—2016.3.28。
工期安排计划表表2-2
施工船舶
工程量(m³)
12月
1月
2月
3月
合计
青铺排三号
3000
30000
20000
1299
64299
航欣号
3000
30000
20000
30000
83000
2.3自然条件概述
2.3.1水文条件
设计水位
依据《内河航运工程水文规范》(JTS145-1-2011),和畅洲水道设计高水位采用镇江水文站、南京下关水文站及附近工程设计高水位、考虑水位比降计算得到,设计低水位取设计最低通航水位,具体如下(1985国家高程基准面):
设计高水位:
6.62m设计低水位:
0.33m
设计波浪
根据《长江南京以下12.5米深水航道二期工程整治建筑物结构设计标准、主要设计要素确定方法专家咨询意见》,设计波浪采用小风区波浪推算方法,设计波浪的重现期采用25年,并采用50年重现期波浪进行校核。
经计算,本工程各区域25年、50年一遇波浪要素见表2-2。
和畅洲潜堤前波浪要素表表2-3
项目
25年一遇
50年一遇
NW向
E向
NW向
E向
平均波高H(m)
0.56
0.48
0.63
0.54
平均波周期T(s)
3.3
3.1
3.5
3.3
波长L(m)
17.0
15.0
19.1
17.0
设计波高H1%(m)
1.34
1.15
1.49
1.28
设计波高H4%(m)
1.12
0.96
1.25
1.08
设计波高H5%(m)
1.08
0.93
1.21
1.04
设计波高H13%(m)
0.89
0.77
1.01
0.86
潮汐
潮位基准面为1985国家高程基准,航道水深为航行基准面下的水深值,两者转换关系如下:
和畅洲水道航行基准面=1985国家高程基准-0.351m。
图2-3基准面换算关系图
潮流
工程河段潮汐为非正规半日浅海潮,每日两涨两落,且有日潮不等现象,在径流与河床边界的阻滞下,潮波变形明显,涨落潮历时不对称,落潮历时大于涨潮历时;潮差自下而上沿程递减,落潮历时沿程递增,涨潮历时沿程递减。
水位自下而上沿程逐渐增高,汛期水位较高,最高水位出现在7、8月,最低水位出现在1月(表2-3)。
各水位站月平均水位统计表(单位:
m)表2-4
站名
1月
2月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月
11月
12月
镇江
1.17
1.27
1.63
1.89
2.70
3.45
3.72
3.58
3.37
2.57
1.93
1.39
工程河段镇江潮位特征值如表2-4。
镇江潮位特征值统计表表2-5
站名
特征值
镇江
最高潮位(m)
6.70
最低潮位(m)
-0.65
平均高潮位(m)
3.43
平均低潮位(m)
2.76
平均潮差(m)
0.96
最大潮差(m)
2.32
最小潮差(m)
0
平均落潮历时(h:
min)
9:
10
平均涨潮历时(h:
min)
3:
15
2.3.2气象
本标段施工区域工程区属于亚热带湿润气候,受季风影响,冬冷夏热,四季分明,雨水充沛,日照较丰富,无霜期长。
本标段施工区域气象情况见表2-5。
和畅洲水道整治工程施工区域气象情况表表2-6
项目名称
情况描述
气温
⑴多年平均气温15.4℃;
⑵历年极端最高气温41.1℃;
⑶历年极端最低气温-12.9℃。
降水
⑴历年平均降水量1043.8mm;
⑵历年最大年降水量1601.0mm;
⑶历年最小年降水量457.6mm。
雾况
本标段施工区域雾日以冬季为最多;
年平均雾日数25.8天;
风况
本标段施工区域主要风向以东南风为主,夏季多东南风、冬季多东北风,其次为西北风;
⑴年平均风速3.4m/s;
⑵年最大风速16m/s;
⑶年平均8级以上的风日为15.6天。
灾害性
天气
本标段工程施工区域属于受台风影响频繁的区域,具有来势猛、速度快、强度大、破坏力强的特点。
⑴台风出现在每年的7~10月,平均每年约2-3次,风向以偏北风为主;
⑵台风影响下瞬时极大风速可达44m/s,出现在1915年7月28日;
⑶台风常引发风暴潮,伴有大浪和降水量100-200mm的暴雨及10级以上东北风。
⑷雷暴:
镇江市多年平均雷暴日为22.3d。
2.3.3地质情况
根据施工图提供的地质勘查报告,袋装砂抛填区域天然泥面顶层土层为淤泥质粉质黏土,层厚3.5m左右。
具体钻孔柱状图如下:
图2-4钻孔平面位置图
图2-5ZK11钻孔柱状图
图2-6ZK22钻孔柱状图
3、分项工程施工总体安排
3.1管理人员配置
主要管理人员配置见表4-1。
主要管理人员配置表表3-1
姓名
部室
职务
职责
备注
张庆文
经理室
项目经理
全面负责各项管理工作
程志磊
总工室
总工
技术总负责人
姜立志
总工室
副总工
技术负责人
王岩
副经理室
副经理
负责现场船机设备
胡子军
副经理室
副经理
现场砂被施工总负责
章小旺
工程部
部长
负责施工技术、质量管理
杜璐
工程部
技术主办
负责铺排船技术、质量管理
青铺排三
秦彬
工程部
技术主办
牛文虎
工程部
技术主办
负责铺排船技术、质量管理
航欣号
张宝龙
质量监控部
科员
负责施工质量监督
张学宇
设备部
部长
负责施工机械设备管理
黄志凯
安全监督部
科员
负责施工安全监督
张兴林
实验室
主任
负责施工试验检测管理
周良玉
测量队
队长
负责现场水深、流速测量及施工测量验收工作
3.2每艘铺排船每班组作业人员配置
序号
作业工种
人数
备注
1
吸砂
6
2
砂被充灌、沉放
6
3
其他
2
4
合计
14
3.3船机配置
序号
船舶
数量
备注
1
铺排船
2
2
锚艇
1
3
交通船
1
4
测量船
1
5
运砂船
4
6
吸砂船
1
配备吸砂泵(500m³/h)两台
7
泥浆泵
6
8
水泵
6
9
输砂管
12根
4、施工方法
4.1砂被袋体的加工
4.1.1砂被袋体加工工艺流程
图4-1砂被袋体加工工艺流程
4.1.2原材料管理
每批次原材料进场后,检查原材料合格证书,然后按照设计规范要求进行取样送检,对土工布的质量、力学指标进行检验,检验合格后投入袋体加工。
4.1.3施工方法
1砂被设计及加工
砂被加工长度动态调整,根据上一层的铺设效果,通过断面图计算下一层的加工长度。
砂被设计宽度不大于35m,富裕2m收缩宽度。
砂被设计充灌高度1.5m。
上下两层砂被实行错缝铺设,避免施工通缝。
图4-2砂被袋体加工长度设计图
考虑砂被受水流力影响较大,袋体容易产生撕裂现象,本工程砂袋加工砂袋底部纵向间距2m设置5cm加筋带,袋尾5m范围内加密至1m间距设置加筋带。
砂被施工采用铺排船进行施工,砂被首部、尾部各增加一根与砂被宽度一致的横向加筋带。
加筋带末端预留直径150mm的加筋环,用于与铺排船卷筒上的绳扣相接。
砂被尾部加筋带、加筋环应做加固处理,防止拉脱。
2被袋体首部
离砂袋边2米处将袋体上下两层缝合形成一个独立小隔仓,上面均匀布设6个袖口,施工前在甲板上先充灌好,作为袋体压载,保证砂被首部下水后不会被水流冲偏,使实际铺设边线与理论边线一致。
3被袋主体
单元片划线
砂袋在拼接加工前,首先根据设计袋体加工图,在单幅土工布上进行纵、横丈量划线,以保证加筋带位置准确。
同时,根据单幅组合形式的不同,对每块单幅做好特殊标记,计划好每块单幅的加工顺序。
加筋带缝制
根据加筋带划线位置,将加筋带缝制在土工布上,缝制线采用35支三股涤纶线,双线缝制,针脚的间距要均匀、顺直。
拼幅
相邻袋布采用包缝法拼接,双线缝制,针脚顺直均匀,缝制强度不低于原织物强度的70%。
图4-3包缝法示意图
袖口设置
根据以往施工经验,宽度方向设置6个袖口,袖口横向宽度方向均匀布设,且保证在一条直线上,防止灌袋施工过程中砂进入袋底时间不一致导致袋体倾斜影响施工质量,纵向每6m设置一排袖口。
袖口原材料采用和其所在袋体位置处相同的材料。
根据袖口的设计位置,采用丁缝法将袖口缝制在单元片体上。
袖口直径30cm,长度1.4m,伸出袋体70cm,袋体内部留70cm,袖口和袋体采用丁缝缝接。
4被袋尾部
在袋体尾部离砂袋边2米处将袋体上下两层缝合形成一个独立小隔仓,上面均匀布设6个袖口,隔舱在甲板上先充灌好,作为袋体压载,保证砂被尾部下水后不会被水流冲偏。
检验、打包、入库
加工好的袋体依据质量检验标准进行检验验收,合格后才能准予出厂。
袋体验收合格后,人工将袋布每米一层折叠好,在显著位置贴好标签(包括袋体编号、规格、生产日期等内容)和出厂合格证,使用黑色塑料包装保护。
4.1.4质量控制措施
⑴土工织物的品种、规格和质量必须满足设计和规范要求的技术指标,检测频率需符合设计和规范要求。
⑵土工织物拼接、缝制和缝合强度,必须符合设计和规范要求。
⑶拼制用的土工织物,不应有破损,如有破损之处,必须进行修补,再用于缝制。
砂袋加工缝制前,项目部对加工厂工人及主要管理人员进行技术交底,明确袋体加工缝制要求。
缝制过程中严格按照设计图纸及规范进行袋体加工质量检查,本工程砂被尺寸规格根据图纸设计袋体层数、水深条件、施工部位不同而不同,缝制过程中项目部严格制定每层袋体订单,防止出现缝制出错等现象发生,确保加工质量。
充填砂袋在运输、堆放过程中,加强对袋体保护,起吊过程中专人指挥,防止袋体出现破损现象。
4.2砂被袋体铺设充灌
4.2.1砂被袋体铺设工艺流程
图4-4砂被袋体铺设工艺流程
4.2.2水下砂被袋体铺设施工方法
水下砂被袋体铺设不受船舶吃水影响,施工方法与软体排铺设类似,砂被袋体加工完成经监理验收后装船运至施工现场,即可开始砂被铺设施工。
⑴铺排船定位、运输船靠泊
将要施工区域点的坐标输入GPS定位监控系统,并生成施工区域电子海图,拖轮及锚艇协助铺排船抛锚定位,调整锚缆,使铺排船准确就位。
⑵砂被袋体上船、展开、卷袋
加工好的砂被袋体经监理验收合格后按要求折叠成捆,贴上出厂合格证,由运输船直接运送到铺排船边,由铺排船吊机吊上铺排船存放,准备铺设施工。
将成捆的砂被袋体吊到铺排船卷筒前的甲板上拆封展开,验证袋体出厂合格证的尺寸与设计是否相符,符合要求后方可开始卷袋。
卷筒上每1.0m设吊鼻一个,吊鼻连接双股Ф25丙纶绳(长30m×2双抽),丙纶绳另一端与袋尾预缝的直径150mm的加筋环连接。
启动卷筒开始卷袋,卷袋时铺袋操作人员将砂被两边拉紧,保证砂袋卷紧卷匀。
充灌用砂在主管部门允许的采砂点采集,取砂船从确定的砂源取砂装于运砂船运至施工现场,停靠在铺排船一侧待用。
充灌砂被所用砂按照设计及规范要求进行取样送检,检测数量每10000m³取样一次。
⑶头部压载隔舱充灌及砂被入水
灌装砂用自航运输船自取砂区装船运至铺排船边,当运砂船停靠在铺排船旁以后,用船上吊机将泥浆泵吊入运砂船仓,将砂管与头部压载隔舱袖口紧密连接,启动高压水泵,用高压水枪将运砂船内砂稀释成砂浆,泥浆泵将砂浆通过输砂管向砂被袋内输送,头部压载隔舱充灌完成后将隔舱袖口扎紧。
图4-5砂被袋体施工示意图
缓慢下降斜板,与水平成35°停止,并机械锁定。
在GPS电子海图指导下拉紧锚缆,微调船位,使斜板前端处于铺排设计的端线起点位置。
松开卷筒刹车,利用头部隔舱砂的自重带动袋体徐徐下降,计算水深及袋体长度,至头部隔舱落底时,该隔舱也即为设计端线位置。
在GPS电子海图的指示下,沿设计轴线,调节锚缆缓慢移动船位,逐段松动卷筒,使袋体分段下滑并逐段充灌,砂被分段充灌长度参考砂的细度模数根据经验确定,每次移船应及时测量水深,根据砂袋长度和水深计算移船距离。
袋体充填平均高度控制在1.5m左右。
砂被袋体尾部沉放
当最后一排袖口到达斜板边缘时停止充砂,将袋体尾部压载隔舱充灌完成,设置尾部检测浮标,并同步移船,将未充灌袋体全部铺放至河床上,充砂管随袋体同步跟到水下进行充灌,控制运砂船中的输砂方量将袋体充灌饱满。
砂被充填完成后,解开尼龙绳活扣将充砂管抽出。
断面内底层袋体冲完后充灌上层袋体,充灌过程中及时计算用砂方量,达到用砂方量后停止冲砂
5被袋体铺设后检测
砂被铺设过程中每隔20米在袋体两侧各栓一个浮球,待砂被铺设完成后利用铺排船作为平台,将事先固定在排边的浮球拉起,参考悬挂的垂球将连接浮球的拉绳放置到垂直状态,采用背包GPS便可直接测量每个浮球的坐标,以此可得到砂被铺设后边线位置,达到砂被堤心位置检测的目的。
按照上个砂被堤心的实际坐标位置确定下块砂被袋体的施工位置,输入电脑生成新的电子海图,在GPS指导下进行下一块砂被袋体的铺设,以此类推直至完成堤心砂被全部任务。
砂被堤心成型质量检测采用前、中、后三个阶段断面比较法,比较相同区域每个阶段的水深断面图,确定砂被堤心抛填效果。
施工前,对砂被堤心施工区域采用测深仪进行工前水深测量,记录好测量数据,形成待抛填区三维图,并采用南方Cass成图系统生成断面图(10m一个断面)。
施工过程中,为确定砂被充灌高度,采用手持测深仪进行现场水深测量,根据船舶定位系统实时显示的水面高程可推算出抛填后标高,进一步指导现场施工。
每施工完成100m,用测深仪进行水下成型质量检测,生成断面图,分析砂被堤心施工质量,对局部不满足要求的区域,采用小砂袋进行补抛,直至断面满足设计要求。
4.2.3砂被堤心施工工效分析
根据前期施工经验,一艘运输船配备4台充砂泵,充砂效率约350m³/h,每天按照12h有效工作时间考虑,每天可充灌砂被4200m³。
月有效工作天数按照24d考虑,每艘铺排船一个月可充灌砂被100800m³,船机配置满足施工强度要求。
4.2.4质量控制措施及检验标准
按照图纸要求采用相应的砂袋布,应保证袋体无破损。
砂被袋卷上卷筒前检查有无破损,船上配备手提缝纫机和相应机织布,发现破损处要修补后才能使用。
230g/m2丙纶长丝机织布技术指标表4-1
项目
单位
指标
单位质量
g/m2
≥230*
抗拉强度
纵向
N/50mm
3000*
横向
N/50mm
2900*
延伸率
纵向
%
<35
横向
%
<30
梯形撕裂
强度
纵向
N
900
横向
N
900
顶破强度
N
5000
孔径O95
mm
0.08*
垂直渗透系数
cm/s
210-3
注:
1、表中带“*”为必须达到的指标,其它指标允许偏差5%。
2、延伸率指标以达到表内抗拉强度时的延伸率为准。
350g/m2丙纶长丝机织布技术指标表4-2
项目
单位
指标
单位质量
g/m2
≥350*
抗拉强度
纵向
N/50mm
4300*
横向
N/50mm
3600*
延伸率
纵向
%
<35
横向
%
<30
梯形撕裂
纵向
N
1300
强度
横向
N
1300
顶破强度
N
9000
孔径O95
mm
0.08*
垂直渗透系数
cm/s
210-3
注:
1、表中带“*”为必须达到的指标,其它指标允许偏差5%。
2、延伸率指标以达到表内抗拉强度时的延伸率为准。
150g/m2无纺土工布技术指标表4-3
项目
单位
指标
单位质量
g/m2
≥150*
抗拉强度
纵向
N/50mm
225*
横向
N/50mm
225*
延伸率
纵向
%
<50
横向
%
<50
梯形撕裂
纵向
N
120
强度
横向
N
120
顶破强度
N
600
孔径O95
mm
0.07*
垂直渗透系数
cm/s
210-3
注:
1、表中带“*”为必须达到的指标,其它指标允许偏差5%。
2、延伸率指标以达到表内抗拉强度时的延伸率为准。
380g/m2针刺复合土工布(230g/m2机织布+150g/m2无纺布)技术指标表4-4
项目
单位
指标
单位质量
g/m2
≥380(-5)*
厚度
mm
2.5
抗拉强度
纵向
N/50mm
2600*
横向
N/50mm
2500*
延伸率
纵向
%
<35
横向
%
<28
梯形撕裂
纵向
N
900
强度
横向
N
800
顶破强度
N
5000
刺破强度
N
500
落锥穿透直径
mm
8.0
孔径O90
mm
0.07*
垂直渗透系数
cm/s
210-2
注:
1、表中带“*”为必须达到的指标,其它指标允许偏差5%;
2、延伸率指标以达到表内抗拉强度时的延伸率为准。
500g/m2针刺复合土工布(350g/m2机织布+150g/m2无纺布)技术指标表4-5
项目
单位
指标
单位质量
g/m2
≥500*
抗拉强度
纵向
N/50mm
3600*
横向
N/50mm
3000*
延伸率
纵向
%
<35
横向
%
<30
梯形撕裂
纵向
N
1300
强度
横向
N
1300
顶破强度
N
9000
孔径O90
mm
0.07*
垂直渗透系数
cm/s
110-2
注:
1、表中带“*”为必须达到的指标,其它指标允许偏差5%。
2、延伸率指标以达到表内抗拉强度时的延伸率为准。
根据《水运工程质量检验标准》(JTS257-2008)9.7.2相关要求。
砂被堤心质量检验标准表4-6
一般检验项目
1
充填袋的规格应满足设计要求。
2
充填袋的饱满度应控制在75%~85%。
3
充填袋应分层填筑,层与层之间和充填袋之间应交错嵌紧,不得形成垂直的通缝和贯通堤身的空隙,充填袋宜沿垂直坝轴线方向布设。
允许偏差项目
允许偏差值(mm)
1
坝顶高程
±150
2
坝顶宽度
+120
-250
3
坡度
±10%
4
轴线位置
1500
5
充填袋尺寸
长度
+50
-30
宽度
+30
-10
充填砂的规格和质量必须满足设计和规范要求的技术指标,砂质采用粉细砂,粒径大于0.075mm的颗粒总量超过总质量85%,小于0.005mm粘粒含量小于10%。
严格控制砂浆浓度,防止堵管,保证在规定时间内完成充砂,充填过程中不断改变充砂管口的输送方向,以免袋体受力不均而导致变形位移。
砂被堤心高度控制
为保证砂被充填高度,技术主办在充填之前计算出砂袋理论充填方量,并以袖口为界限分仓,计算每仓理论方量。
根据投入泥浆泵的台数及效率,确定完成每仓充灌至充填高度需要的充灌时间,然后控制后续每仓的放袋速率。
由于袋尾部分需入水后继续充填,在最后一排袖口充灌之前核算还需充灌方量,计算袋尾充填时间,再按时进行充填,保证整条砂袋充填度满足设计要求。
袋体保护措施
砂被堤心施工完成后,在已铺设完成的砂被区域四周设置警戒浮标,同时加强现场巡视,防止施工船舶、机械等对袋体的破坏。
5、安全、环保及文明施工保证措施
5.1通航安全保证措施
严格执行施工船舶准入制度,采砂船、运砂船必须严格执行海事主管机关及项目部安全管理规定,服从海巡艇的指挥和管理。
施工船舶必须加强对船舶各项设备的维修保养,确保船舶设备处于良好状态。
施工船舶在锚泊作业时必须与周围船舶保持足够的安全距离,防止走锚和发生碰撞。
穿越航道的船舶必须遵守船舶定线制规定,主动避让航道上的顺航行驶船舶。
穿越航道时必须看清顺航道行驶船舶的航行动向,禁止抢越顺航道行驶船舶船首。
航行区域经常有渔船碍航,运砂船要做好安全防范措施,防止发生渔网缠绕桨叶、船舶碰撞、人员落水事故。
5.2安全要求
施工期间,指派专人收听当地气象预报,大风前及时将气象预报转报各铺排船舶做好防风准备工作。
⑵加强船舶警戒瞭望工作,确保铺排船舶安全施工。
⑶严格执行“三必须、五不准”。
所有在船人员不准喝酒,不准穿拖鞋,工作时必须佩带安全帽,穿救生衣、防滑鞋。
⑷无关人员在船舶系缆及铺排船
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- 砂被堤心 施工 方案