船闸基坑开挖及围护施工方案.docx
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船闸基坑开挖及围护施工方案
XXX船闸除险加固工程
基坑开挖及围护施工方案
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江苏淮阴水利建设有限公司
XXX船闸除险加固土建及设备安装项目部
XXX船闸基坑及围护施工方案
工程概况
1.1工程简况
XXX位于XXX境内,上游与洪泽湖相连,下游接二河,是连接京杭运河与洪泽湖的水上通道,对促进地区物资交流和经济发展起着重要的作用,航道等级为Ⅵ级航道。
XXX船闸位于XXX的末端,距离二河约300米,具有通航、防洪等功能。
该船闸建于1976年,闸首净宽8米,闸室14×100米。
上闸首为洪泽湖防洪大堤的组成部分,为1级水工建筑物,墙顶高程为17.0米。
船闸上闸首原设计洪水位为15.0米,按现洪泽湖设计洪水位16.0米,校核洪水位17.0米标准,船闸上闸首不能满足挡洪要求。
另外船闸地基土质为软土地基,承载力很低,受当时经济条件所限,对地基没有进行彻底处理,只是在结构上进行改善,没有解决地基不均匀性和抗滑稳定性问题。
XXX船闸除险加固工程是在原有老闸基础上部分拆、扩建,船闸中心线与老闸一致。
拆建上、下闸首,为开敞式平底板结构;拆建上、下游翼墙;新建上、下游引航道各105m,灌砌块石护底、护坡;新建上、下游靠船墩;下闸首上部设置交通桥1座,净宽4.5m。
上、下闸首工作闸门采用平面定轮升卧式钢闸门。
1.2水文气象及工程地质
工程场地位于XXXXXX,气候类型属湿润亚热带鲁淮气侯区,四季分明,春季冷暖多变,夏季炎热多雨,秋季凉爽湿润,冬季干旱少雨。
年日照时数平均为2208.4小时,年平均气温14.6℃,最高气温40.8℃,最低气温-18.6℃,年平均霜期162天。
年平均风速3.2-3.4m/s,多为偏南风和偏北风,最大风速为19.4m/s,瞬时最大风速为30m/s。
多年平均降雨量为980mm,历年最大降雨量1684mm,历年最小降雨量460.6mm,年内降雨量分配不均,6~9月份占全年降雨量的70%,易涝易旱。
年平均蒸发量1500mm,梅雨期20天,梅雨量平均200mm。
场地的地貌分区属徐淮黄泛平原区,地貌为决口扇形平原。
场地区在大地构造上位于扬子准地台苏北坳陷区,长期以来处于沉降地位,全区无基岩出露,均为第四纪巨厚的中新生代地层覆盖。
对本区最有影响的主要构造线为淮阴-响水断裂。
淮阴-响水断裂从市区西北部穿过。
淮阴-响水断裂主要活动于几十百万年以前,晚近期没有明显的活动迹象,非全新世活动断裂。
综合分析认为,区域地质稳定性尚好。
1.2.1土层分布
根据本次勘察资料,将闸址处45m深度范围内土层分为9个工程地质层,土层分布描述如下:
1层:
素填土(Q4ml)。
闸址两岸以灰黄色、暗黄色壤土、砂壤土为主,河床内以灰色、灰黄色松散沉积物为主;Y03、T04、Y07、Y08钻孔7.8-8.5m为闸底板及垫层。
层厚为0.7-7.2米。
2层:
重粉质壤土,夹砂壤土(Q4al)。
灰黄色。
软塑状。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
该层河床内局部缺失。
层厚1.1-6.0米。
3层:
重粉质砂壤土,夹壤土(Q4al)。
灰色、灰黄色。
稍密-中密状。
摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低。
层厚0.7-3.6米。
4层:
重粉质壤土,夹砂壤土(Q4al)。
灰黄色。
软塑状。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
层厚1.6-7.3米。
5层:
重粉质砂壤土,夹壤土(Q4al)。
灰黄色、灰色。
中密状。
摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低。
层厚0.9-8.2米。
5-1层:
中粉质壤土,夹砂壤土或粉细砂(Q4al)。
灰黄色、灰色。
软塑-可塑状。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
层厚0.7-3.5米。
6层:
细砂,夹壤土或中砂(Q4al)。
灰黄色、暗黄色。
中密状。
摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低。
层厚0.5-8.5米。
6-1层:
粉质粘土,夹粉细砂(Q4al)。
灰黄色。
可塑状(局部软塑状)。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
层厚1.9-4.1米。
7层:
粉质粘土,夹粉细砂(Q4al)。
灰黄色、灰色。
可塑状(局部软塑状)。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
夹腐植物。
层厚4.2-10.7米。
8层:
细砂,夹壤土或中砂(Q3al)。
灰色、灰黄色。
中密状。
摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低。
层厚1.0-3.7米。
9层:
重粉质壤土,夹粉细砂(Q3al)。
灰色。
可塑状(局部软塑状)。
无摇震反应,稍有光泽,干强度及韧性中等。
夹腐植物。
层厚1.3-1.9米。
9-1层:
细砂,或为粉砂(Q3al)。
灰色、灰黄色。
中密状。
摇震反应迅速,无光泽,干强度及韧性低。
1.2.2水文地质
本次勘察深度内地下水主要为松散岩类孔隙水,以潜水为主。
潜水主要赋存于2层重粉质壤土、3层重粉质砂壤土中,水位约为11.5-12.2米。
潜水主要接受大气降水及地表水补给,排泄为自然蒸发、水平和垂直地下渗流。
潜水水位受大气降水及地表水影响较大,不同季节有水位升降的变化。
1.2.3场地与地基的地震效应
1、查《中国地震动参数区划图》(GB18306—2001),工程区地震动峰值加速度值为0.10g,相应的地震基本烈度为Ⅶ度。
2、场地内3层重粉质砂壤土为液化土层,6层细砂为不液化土层。
3、根据构造活动性、边坡稳定性和场地地基条件等,综合评价,场地位于对建筑物抗震不利地段。
4、按《水工建筑物抗震设计规范》(SL203-97),场地土类型为中软场地土,场地类别为Ⅲ类。
1.2.4地质评价
1、场地地基内3层重粉质砂壤土为液化土层,6层细砂为不液化土层。
2、根据构造活动性,边坡稳定性及场地地基条件,场地位于对建筑抗震不利地段,场地土类型为中软场地土,场地类别为Ⅲ类。
3、基坑开挖涉及的土层主要为有1层素填土、2层重粉质壤土、3层重粉质砂壤土和4层重粉质壤土。
其中1层素填土强度较低,3层重粉质砂壤土渗透性较强,稳定性均较差。
根据场地条件,可采取放坡开挖。
4、XXX水位较高,水量丰富,开挖和基础浇筑时需采取有效的阻水和降水措施,采用井点或降水井降低地下水位。
施工测量
施工测放高程系统与设计图纸的高程系统相一致,测量、放样按规范和图纸要求执行。
首先根据监理工程师提供的测量导线点、水准点资料和数据,对工程的原始资料进行校对、复测,复测成果经工程师批准后运用,控制网点的布设应通视、安全可靠,便于测放;施工中做好保护、设置标志,防止破坏,直至工程结束。
对于施工中确需破坏的,做好引接工作。
在测量程序上,测放前根据施工图,经精确计算并绘制出放样图,作为测放的根据,两次测设检查均无误后,绘制分部、分项工程测放成果图报监理工程师审核、批准放样。
放样实行两级换手测量、换手复算制度,
测量放样仪器配备全站仪1台套、水准仪2台及相配套的尺牌、钢尺等。
施工期按规定对仪器进行校核标定。
土方工程施工
3.1基坑开挖边坡及稳定验算
闸首及闸室基坑开挖深度约7米左右,涉及主要土层为第1层~第四层土。
其中1层素填土强度较低,3层重粉质砂壤土渗透性较强,稳定性均较差。
根据场地条件,拟采取阶梯式放坡开挖。
又因本工程为拆建工程,在闸室段可供放坡的距离较短,故仅验算闸室段的边坡作为代表。
基坑开挖边坡见下图。
按基坑安全等级划分可知本工程基坑属于二级(坏后果严重或开挖深度介于7-10米),稳定系数Fs采用1.15~1.30。
基坑周围采用深井降水,边坡稳定按瑞典条分法(有效应力考虑渗流力)土坡稳定性程序计算,采用上海同济启明星边坡稳定计算软件计算成果见下图。
根据计算得出边坡安全稳定系数为1.25≤[1.15~1.30],满足边坡稳定要求。
开挖时,将根据情况适时调整边坡,并在软土段采取覆盖土工布、袋装土压重等防护措施。
3.2施工流程
3.2.1基坑土方开挖施工流程见下图。
基坑土方开挖施工流程图
3.2.2基坑土方施工方法
1)场地清理
首先用电子全站仪放出船闸纵横中心线及河道中心线及开挖边线,撒出石灰线,超出线外至少3m进行清基,清基采用推土机,清除的淤泥、杂物及垃圾土方用挖掘机挖装自卸汽车外运至弃土区堆放。
2)基坑土方开挖方法
根据勘察资料提供的土层物理力学指标进行坡面抗滑稳定计算,结合周围环境,确定站身主体基坑开挖采取放坡开挖方式,坡比1:
1.5,1m³挖掘机挖、20T自卸汽车运输的施工工艺进行分层开挖。
站身主体基坑土方开挖拟分为两期进行,其中第一期土方为清表后地面至▽10.0m,第二期土方为▽10.0m至▽6.00m。
3)弃土的堆置
弃土堆放要求平整、顺直、密实。
自卸汽车在弃土区外围卸土后,用推土机将土分层推至指定位置。
4)土方开挖工程过程中及完成后的质量检查和验收
在土方开挖过程中,应检查土料是否按规定堆放,并定期测量校正开挖区的平面尺寸和标高,按施工图纸的要求检查开挖边坡的坡度和平整度。
土方开挖工程完成后,会同监理工程师进行以下质量检查和验收。
主体工程开挖基础面检查清理的验收:
按图纸要求检查基础开挖面的平面尺寸、标高和场地平整度;并根据需要取样检测基础土的物理力学性质指标。
永久边坡的坡度和平整度的复测检查。
土堤填筑前基础面的质量检查和验收:
基础面应进行清理,并无积水,基础面原状土末受扰动;基础面如有松软土层应按监理工程师批准的施工方法进行处理。
超挖部分应采用C15素砼回填。
5)基坑开挖坡面坡顶设置
为避免雨水汇流至基坑,在基坑坡面坡顶2米平台处设置一道1米高,宽0.8米的子堰,并每天收听天气预报,以便及时准备,确保雨止水干,使基坑处于良好的干地施工状态。
施工期降排水
闸首基坑开挖深度约11m,涉及主要土层为第1层~第4层土。
根据勘察地质资料,闸首施工范围内第1层:
素填土(Q4ml),第2层:
重粉质壤土,第3层:
重粉质砂壤土,第4层:
重粉质壤土,其中潜水主要赋存于2层重粉质壤土、3层重粉质砂壤土中,水位约为11.5-12.2米,基坑开挖至▽6.00m。
根据施工要求,须将地下水位降低至最低开挖面下0.5m,即▽5.50m。
第6层为承压水层,层厚0.5-8.5米,高程为▽-2.24m~▽-8.74m(按最不利条件计)。
因此在施工期间,降排水主要考虑一下几个方面:
4.1施工初期排水
上下游围堰内积水面积约15000m2,积水深度约为3.5m,积水总量约为52500m3,由于围堰填筑属于新筑临时工程,不宜降水过快,计划每天降水0.5m,考虑7天完成围堰内抽排水。
每天抽排水量为52500/7=7500m3,采用12匹柴油机泵抽排,单机流量约为400m3/h,设备利用率按0.8计,单机昼夜抽水量为400×0.7×24=7680m3>7500m3。
施工现场布置1台套柴油机泵抽排,并备有4台潜水泵备用,抽排水结束后着手清淤。
4.2基坑明排水
基坑排水主要是施工弃水和降雨积水,排水系统主要有排水沟、截水沟、集水坑、排水泵等组成。
排水沟沿基坑四周布置,并设集水坑,同时随土方开挖同步下移;基坑外围和河道两岸地表水通过截水沟排除,不进入基坑。
明沟及管井排水均抽排至上游围堰处的集水坑,再二次抽排至围堰外。
泵站基坑汇水面积大约15000m2,按最大日降雨量100mm,则日最大汇水量为15000m2×0.1=1500m3,24小时内排除积水的排涝强度(m3/h)= 1500/24=62.5m3/h,所需15kw泥浆泵数量为:
1.1×62.5÷100=0.63台,拟在上下游各设15kW泥浆泵1台,共计2台套,满足要求。
4.3基坑深井降水
根据地质勘察资料,船闸底板底高程▽6.00,位于第4层重粉质壤土,其下卧的第6层细砂为承压含水层,含水层顶面高程-2.24~-8.74m,承压水位11.50m,超过底板5.50m。
对其进行降水计算。
底板底高程▽6.00m,位于第4层土,渗透系数8.8×10-6cm/s,属于较弱透水性相对隔水层,其下卧的第6层土为承压含
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