承台围堰施工方案

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1、1. 编制依据本施工方案以下列文件作为编制依据：(2).两阶段施工图变更设计(第一册)，2019年8月；.桩基施工勘察中间资料，2019年9月；.水利水电工程施工组织设计手册，1987年；(5) .水工挡土墙设计规范(SL379-2019)；(6) .路桥施工计算手册(人民交通出版社，2019年10月)；2. .混凝土重力坝设计规范(SL319-2019)o工程概况工程设计为独塔单索面预应力混凝土展翅箱梁斜拉桥。大桥跨越x江，其主塔7#墩位于河心滩上。2.1. 工程结构形式7#墩承台的结构尺寸为13.2X13.2X4m(长X宽X高)，设计底标高为94.5m。2.2. 工程地质情况目前，墩位附近

2、水位约为101.5m。承台底在水面以下深度为7m按照现在承台的设计标高，水下开挖深度需达8m以上。河床覆盖层为强透水性卵石，下伏基岩为石灰岩，岩体破碎，岩溶较为发育。投标阶段在大桥7#墩墩位处无地质勘探孔，根据工程两阶段施工图变更设计(第一册)，离墩位最近的地质勘探孔号为ZK12,ZK12揭示基岩面顶标高为91.51m(见图2-1)o平面布置地质剖面图2-17#墩原地勘资料图施工单位进场后，进行了“一桩一孔”地质补勘。根据2019年9月水文地质工程地质勘察院提供的大桥桩基施工勘察中间资料，其中7#墩的逐桩钻探地质柱状图揭示：ZK7-9的基岩面高程最高，为98.56米；ZK7-8的基岩面高程最低

3、，为94.99米；基岩面平均高程为96.96米，较承台底标高94.5m高2.46m。详情见图2-2。桥位区域岩溶较为发育。进行7#墩桩基钻孔施工时，经常出现漏浆，塌孔和不同孔位之间的泥浆串通等情况。2.3. 不良地质对承台施工造成的困难.由于基岩面较高，钢板桩围堰不能插打至承台下方，并保证封底混凝土厚度的深度。钢板桩的下部不能通过封底混凝土形成硬支撑。因此钢板桩围堰不可行。基岩面起伏比较大，并且溶洞发育，采用钢套箱或沉井也不能满足止水的要求。.由于岩溶较为发育，基坑底部止水困难.基岩开挖工作量大为保证已完成施工的桩基质量，岩层开挖需要在无水的条件下进行。但是，水下爆破具有较大的盲目性，水下岩层

4、开挖困难。.如果仍按目前承台设计标高进行施工，施工方案的选择余地将会很小，一般认为，只有排桩支护和帷幕止水方案才能满足施工要求，而采用该方案将造成建设投资大幅增加。2.4. 水文、气候.水文桥位附近地下水主要由第四系覆盖层中的孔隙潜水及赋存于灰岩中的岩溶裂隙水组成。雨季地下水位高，水量大，旱季地下水位低，水量相对减少。地下水与贺江保持密切的水力联系。水文资料及航道等级为：常年水位：+100.30m；洪水位（1/20）：+105.20m。桥位处贺江通航要求为：内河VI（2）级，双孔通航净宽40m净高6m最高通航水位取常水位+100.30m。.气象条件市地处亚热带，到南海的直线距离不到400Km受

5、海洋性气候影响显著，气候湿润多雨。多年平均降雨量1555.4mm最大年降雨量2324.9mm（1973年），最下降雨量1006.3mm（1956年）。降雨量年份分配极不均匀，雨季一般在4月中旬至9月上旬，其中4月至8月降雨尤为集中，占全年雨量的67.2%，年24小时最大降雨多年平均为112.40mm实测最大24小时降雨量301.7mm（1994年7月22日）。市多年平均气温19.9C,月平均最高气温为8月，月平均最低气温为1月，实测极端最高气温39.5C（1989年8月），历年平均日照时数1591小时。2.5. 贺州市多年平均风速1.7m/s,多年最大平均风速14.3m/s，极端最大风速40m

6、/s（1963年9月），相应风向NE及WSWf年最多风向为WN拟采用的承台基坑开挖与支护方案从施工安全和节约建设投资的角度考虑，拟采用提高承台设计标高和草土围堰或提高承台设计标高和就地拌制混凝土围堰施工相结合的方式进行施工。即采用经济成本较低的施工方案，在保障安全和成功排水的前提下，尽量挖深基坑，直至不能继续向下挖掘为止，然后按照变更程序就此确认承台标高。3. 施工方案比选桥位区域，过水断面较为狭窄，围堰平面上不宜占用水域过大，避免雨季施工时影响行洪。堰体至承台边缘的距离应足够，便于堵漏和排水，但由于岩溶发育较大，考虑围堰底部止水困难，围堰内无防渗区域的面积不宜太大。3.1.1. 草土围堰施工

7、方案平面布置3.1.2. 草土围堰的平面布置见图3-1。围堰占用水域57X57m横断面堰体横断面见图3-1o.堰顶咼程按常水位季节的高水位101.5m加高0.7m,即堰顶高程定为102.2m。(2).堰体断面顶宽为9m施工时近似按矩形截面施工，其边坡由围堰土自重压缩和被水冲刷后形成，约1:0.21:0.4o.稳定性验算草土围堰受到的水平力为外侧水压力P水、外侧土压力P卵石，受到的竖向力为自重G、外侧卵石对堰体的竖向压力G卵石、基底水的渗透压力U,见图3-2o9图3-2草土围堰受力示意（尺寸单位:米）计算工况：草土围堰高H=4n,水头高H水=4n,草土围堰的容重丫草土=12KN/m,水的容重丫水

8、=10KN/m，卵石的容重丫卵石=19KN/m,卵石的浮容重丫卵石=11KN/m,取卵石的内摩擦角=300，则主动土压力系数Ka=tg2（45-30/2）=0.33，草土体基底与地基的摩擦系数f=0.4。外侧水压力:2P水=1/2H水丫水=80KN/m外侧土压力:22P卵石=1/2（H-H水）丫卵石Ka+（H-H水）H水丫卵石Ka+1/2H水丫卵石Ka=29.3KN/m堰体重量:G=1/2（9+11）X4X丫草土=480KN/m外侧土对堰体的竖向压力：G卵石=1/2X（11-9）/2X4）丫卵石=38KN/m渗透压力:U=1/2XH水X9X丫水=220KN/m抗滑稳定系数：Kt=f（Go+G卵

9、石-U）/（P水+P卵石）=1.231.2满足要求。抗倾覆稳定系数：K2=（G0X5.5+G卵石X6）/（UX11X2/3+P水X4X1/3+P卵石X4X1/3）=1.631.5满足要求。3.1.3. 堰体材料.土料黄土、粉土、壤土、粘壤土等均可用作草土围堰的填筑材料，土料的天然干重度不得小于1.4，含水量以1317%为宜。土料应含有一定量的10cm以下的粗颗粒，土料入水后10min左右被完全浸润并崩解对施工较为有利。若粉粒过多，土料入水后立即崩解为稀泥状，不利于堰体成型。每立方草土围堰用土量约为0.650.75m3。.草料草杆采用新鲜稻草，长度不得小于0.5m。草捆直径一般为4550cm长度

10、为110120cm重量约为10kg。草捆必须扎紧，要求用草绳绑扎三道，草捆外形示意见图3-3。每立方草土围堰用草量约为6585kg。110*120cm二二jr图3-3草捆外形示意图3.1.4. 堰体填筑工艺.草捆铺设开挖堰体基槽后，沿堰体的长度方向摆设一层草捆。每排草捆采用草绳联系成一个整体，并且两排相邻草捆之间按草捆长度的1/3进行搭接。(2).铺散草在捆草的表面均匀铺设一层30cm厚的散草。堰体两侧沿边缘铺设一层与堰体轴线垂直的草杆，其它部位可任意散铺。.铺土散草铺完后，即在上面铺土，厚度为2535cm铺土时，除堰体两边留出20cm宽的草边不盖土外，其余部位需要将散草均匀覆盖。重复以上三道

11、工序，直至填筑到要求的高程。.碾压草土围堰水下填筑施工过程中，对铺土可不必进行夯实或碾压，当水下填筑部分全部完成后，要求对全堰面压实，使干密度达到1.5g/m3以上。3.1.5. 草土围堰施工顺序草土围堰施工顺序见图3-4。3.1.6. 其它施工要点.设置子堰围堰内的汇水面积较大，并且岩溶发育，通过设置子堰来增加基坑的排水能力第5页.堰体底部防渗在堰体底部铺设一层塑料薄膜，使堰体与河床透水层隔离，可防止堰体底面被冲刷破坏。.裂缝处理施工中堰体表面出现裂缝时，可根据大小选择处理方法。当出现裂缝宽度小于5cm时，应及时碾压处理。当出现大于5cm的裂缝时，应进行局部加草土补强压实。.施工监测为防止围

12、堰因变形过大而破坏，应进行施工监测。通过二种方法进行监测，一为通过目测对围堰的开裂、冲刷、明显沉降或位移等进行观察，一为通过在堰体的中央、角点或经过处理的破坏位置设置沉降位移观测点，通过测量仪器观测其沉降、变形情况及其发展趋势。.施工排水在子堰内、子堰与主堰之间均设置一定数量的排水沟和抽水坑，现场视需要及时采用足够数量的潜水泵进行排水。3.2.1. 3.2.就地拌制混凝土围堰施工方案围堰布置由于7#墩处基岩面以上覆盖层均为卵石，拟采用原地挖槽，原地倒入水泥，采用挖掘机就地水下搅拌的方式，沿承台四周构筑围堰堰体。围堰布置见图3-5。.平面布置围堰平面占用水域33.6x33.6m。.堰顶高程按常水

13、位季节的高水位101.5m加高0.7m,即堰顶高程定为102.2m。.堰体断面堰体高度为4m时，考虑围堰渡洪时结构受力的需要，宽度设置为3.7m,如受基岩面高程的限制，以顶面高程102.2m为基准，需要调整堰体高度时，围堰宽度也需相应调整。.受力验算 .堰体稳定性验算就地拌制混凝土围堰受到的水平力为外侧水压力P水、外侧土压力P卵石，受到的竖向力为自重G0、基底水的渗透压力U,见图3-6。i-I*图3-6就地拌制混凝土围堰受力示意（尺寸单位：米）计算工况：围堰高H=4m水头高H水=4m围堰外侧卵石的高度与围堰顶齐平，就地拌制混凝土堰体的容重丫砼=23KN/m,水的容重丫水=10KN/m3，卵石的

14、容重丫卵石=19KN/ni,卵石的浮容重丫卵石=11KN/m,取卵石的内摩擦角=30，则主动土压力系数Ka=tg2（45-30/2）=0.33，堰体基底与地基的摩擦系数f=0.5。外侧水压力：2P水=1/2H水丫水=80KN/m外侧土压力：22P卵石=1/2（H-H水）丫卵石Ka+（H-H水）H水丫卵石Ka+1/2H水丫卵石Ka=29.3KN/m堰体重量：G=3.7X4X丫砼=340.4KN/m渗透压力：U=1/2XH水X3.7X丫水=74KN/m抗滑稳定系数：Ki=f（G0-U）/（P水+P卵石）=1.221.2满足要求。抗倾覆稳定系数：K2=(GoX2)/(UX3.7X2/3+P水X4X1

15、/3+P卵石X4X1/3)=2.071.5满足要求。.地基稳定性验算根据图3-6，作用于基底的合力的偏心距e为：e=3.7/2-(3.7/2XG0-P水X4X1/3-P卵石X4X1/3-UX3.7X2/3)/(Go-U)=0.723.7/6=0.62基底出现拉应力，一般不考虑地基能承受此拉力，则基底应力重分布，假定全部荷载由受压部分承担及基底压应力仍按三角形分布。3.7R-L图3-7地基应力示意图(尺寸单位：米)由图3-7，地基压应力的合力N=GO-U,堰体基底最大压应力为：(Tma=2(Go-U)/(3x(1/2x3.7-e)=156.9Kpa1.2,边坡稳定，但安全储备十分有限，当卵石层较

16、第9页厚时，堰内能继续放坡开挖的深度非常有限。322.主要施工措施.测量放样桩基施工完成后，清除场地，按照设计图将围堰堰体的平面位置放出。(2).混凝土的拌制方法采用PO325水泥、堰体处现有的卵石拌制堰体混凝土。采用挖掘机，就地挖槽水下拌制堰体混凝土。混凝土的配合比现场通过试验确定，现暂定水泥掺量350kg/m3。.堰体施工开始开挖基槽时，先采用挖掘机试探基岩面的深度，然后根据基岩面的深度确定该部位的堰体深度和宽度。按照能搅拌均匀的要求先将挖深基槽，基槽底部预留7080cm厚的卵石，倒入水泥，采用挖机搅拌；底层拌匀后，回填一层厚度7080cm的卵石，再倒入水泥，再采用挖掘进行搅拌均匀；重复此

17、工作，直至该部位全断面搅拌均匀。.基坑开挖堰体全部施工完成，并达到强度后，按设计图的要求进行基坑开挖。基坑内的覆盖层和软弱岩层，采用挖掘机开挖。为防止对桩基产生损伤，影响工程质量，以及为防止剧烈爆破影响周边堰体的安全，拟对基坑内坚硬岩层采用无声爆破方案施工。(5).基坑内排水围堰内设置一定数量的排水沟和抽水坑，现场视需要及时采用足够数量的潜水泵进行排水。3.3.方案比较以下通过列表3-2，从水域占用、防洪性能、地基沉降要求、安全性、施工周期等五个方面对两个方案进行比较。表3-2施工方案对照表、一宀方案对比内容草土围堰就地拌制混凝土围堰备注水域占用3249m21129m2防洪性能弱强草土围堰顶面

18、不能过水地基沉降要求低高沉降过大时，混凝土围堰易开裂破坏安全性强弱草土围堰为成熟的施工工艺，混凝土围堰在此种工况下使用较少见施工周期30天20天堰体成型的周期34方案选择从上述比较可以看出，两个方案各有优劣。从方案的成熟性和对地基的沉降要求来看，选择草土围堰更为合适。但是，目前已经接近雨季，草土围堰占用的水域更大，对贺江行洪非常不利，并且围堰顶部不能过水，所以该方案必须在雨季过后方可采用。因此，为节约施工工期，可尝试采用就地拌制混凝土围堰方案施工。4. 施工工期计划于2019年3月中旬开始施工，30天完成堰体施工，5天完成堰内土方开挖,30天完成基岩开挖，20天完成主墩承台施工，15天完成7#

19、墩墩身出水施工。正常情况下，施工工期为100天，即围堰存留期为100天。5. 施工工程数量由于在施工前不能全面掌握开挖区域的地质状况，所以只能根据拟采用的方案预估一个工程数量，仅供参考，不做最终计量依据。5.1. 采用草土围堰方案的预估工程量采用草土围堰方案的预估工程量见表5-1。表5-1预估草土围堰施工工程数量表名称型号单位数量水下开挖土石方卵石、石灰岩3m16245外侧开挖后回填卵石3m2335稻草Kg396288新鲜，早杆长度大于50cm土料粘土3m3963防渗塑料薄膜聚氯乙烯，厚度1.2mm2m2957垫层砼C203m9552采用就地拌制混凝土围堰方案的预估工程量采用就地拌制混凝土围堰

20、方案的预估工程量见表5-2。表5-2预估就地拌制混凝土围堰施工工程数量表名称型号单位数量水下开挖土石方卵石、石灰岩3m5645外侧开挖后回填卵石3m1500堰体砼就地水下拌制3m1770垫层砼C203m955.2. 主要施工工程机械草土围堰施工主要工程机械草土围堰施工主要施工工程机械见表6-1表6-1草土围堰施工主要工程机械表机械设备名称规格型号额定功率（KW或容量（m3）吨位（t）数量（台）挖掘机EX-200-20.9m32装载机SO20-40.9m32自卸汽车ZM4038t4汽车起重机30t1潜水泵01.5”1.5KW30空压机2m36风镐20潜孔钻机162就地拌制混凝土围堰施工主要工程机

21、械就地拌制混凝土围堰施工主要施工工程机械见表6-2。表6-2就地拌制围堰施工主要工程机械表机械设备名称规格型号额定功率（KW或容量（m3）吨位（t）数量（台）挖掘机EX-200-20.9m32装载机SO20-40.9m32自卸汽车ZM4038t4汽车起重机30t1潜水泵01.5”1.5KW30空压机2m36风镐20潜孔钻机15.3. 施工人员计划草土围堰施工人员安排草土围堰施工人员安排见表7-1表7-1施工人员计划表_工程部位草土围堰负责人1技术员1施工员1质检员1普工30混凝土工8爆破工2电工1安全员15.4. 就地拌制混凝土围堰施工人员安排就地拌制混凝土围堰施工人员安排见表7-2。表7-2

22、就地拌制混凝土围堰施工人员计划表程部位就地拌制混凝土围堰负责人1技术员1施工员1质检员1普工15混凝土工8爆破工2电工1安全员16. 施工安全措施除按照项目部的相关措施组织、管理安全生产外，进行围堰施工还应注意以下要点：.在施工过程中必须佩戴安全防护设施，如救生衣，安全三宝等。.围堰下作业时注意用电安全，照明、潜水泵的电源线要绝缘、安全可靠，开关箱必须接地，接地装置良好。.注意观察围堰的情况，如发现围堰有变型，下面土体有灌涌、底鼓现象应立即停止施工，上报项目部，进行处理。.各种机械要按规程操作，不得带病作业。.要做好临边防护，设立标识标牌。.夜间施工保证足够的照明设施。.爆破器材的使用、运输、保管必须符合国家爆破安全规程规定的要求,严禁无证人员参加爆破作业。.做好雨季防洪工作，密切关注天气情况和水位变化，及时撤离河中的施工人员、材料、设备。