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河道具有旅游、通航、排涝防洪等众多功能。河道的流畅程度直接影响河道的泄洪防洪作用,尤其是每年的汛期,对于河道流畅程度的要求更高。但是,由于受到河道自身因素、两岸建筑以及架设桥梁的影响,给河道清淤施工增加了很大的难度。因此,为了保证和道德流畅以及保障附近居民的生命和财产安全,应该做好河道的清淤工程,切不可马虎大意。
一、河道清淤工程的意义
做好河道清淤工作是保证地区防汛安全、地区建设以及经济发展的重要工作。但是,许多地区河道清淤工作存在以下问题:河堤堤脚附近的串钩滩面非常低,当出现洪水漫滩现象时,则会导致在河堤堤脚出现大量的积水,严重的威胁河堤的安全,尤其是土质疏松的地区,在遇到这种现象时,不仅会威胁河堤的安全,同时还会威胁地区的安全;一些砂质土堤岸存在部分沙基,如果水流量过大或者水位过高,都会导致河堤出现溃堤的风险,严重的威胁河堤的安全;淤泥堆积过多,会将河床抬高,影响了河道的泄洪能力,降低河道的防洪标准;缺乏对河槽的治理,导致河道存在许多风险路段。由于河道工程存在上述问题,一旦河道淤积严重导致泄流不畅甚至是不通,将会导致洪水直接冲击河堤,严重的威胁当地居民的生命与财产安全。由此可见,通过做好河道清淤工程,能够有效的减少河道内的淤泥,提高河道的泄洪能力,稳定河槽,消除险情,保证当地居民的生命和财产安全,同时促进当地建设以及经济的可持续发展。
二、河道清淤工程的施工技术分析
(一)前期准备工作
河道清淤工程的前期准备工作主要包括以下几个方面:
1、施工规划
在进行河道清淤工程施工之前,应该做好施工规划工作,施工规划应根据河道的具体状况,严格的按照相关的规定以及要求,合理的安排施工强度、工期以及用地范围等,同时还应该科学的布置安全、卫生以及防火等文明施工工作,防止清淤施工对当地居民的生活带来不必要的麻烦。
2、放样与测量工作
施工测量的准确性对清淤施工的安全性与准确性具有直接的影响,因此在前期准备工作中,监理人员、设计人员应该做好里程桩、工程坐标以及其他相关测量工作,同时做好施工前测量工作的交底。
3、机械器具准备
河道清淤工程施工逐渐的向机械化方向发展,施工机械在河道清淤工程中发挥至关重要的作用,甚至清淤工作无法进行,因此,为了保证河道清淤工程施工能够顺利有序地进行,在施工之前必须根据河道清淤工程的实际状况准备合适的机械设备,保证设备的维修性、灵活性以及适用性,进而保证河道清淤工程施工能够稳定、高效地进行。
(二)河道清淤工程的常用施工技术分析
河道清淤工程的施工技术应该因地制宜,根据当地的实际情况,综合分析后选择合适的清淤施工技术。目前,河道清淤工程经常采用的施工技术主要包括以下几个方面。
1、抓、运、抽清淤施工技术
对于小型船舶能够顺利通过的河道,通常采用挖运抽施工方案,采用抓斗挖泥船开挖淤泥,抓斗挖泥船挖掘的土方可以直接入停泊在自航泥驳中,当自航泥驳装满之后,行驶至河道的吸泥船,利用排泥管把吸泥船中的土方吸运到指定的排泥场。该种清淤施工技术的优点在于受运输距离的影响相对较小,并且不受排泥场位置的限制。同时,其缺点在于挖运设备在施工的过程中会产生相互影响,施工相对不灵活。
2、小型绞吸式挖泥船施工技术
该种清淤施工技术通常适用于小型船舶能够通行的河道,该种清淤施工技术利用小型绞吸式挖泥船开挖淤泥,采用封闭式管道进行土方输送。该种清淤施工技术的优点在于能够实现挖、运、吸的一体施工,不仅施工效率非常高,施工质量也非常好。同时,这种清淤施工技术的调遣不灵活,受到桥梁、河宽等因素的影响。
3、泥浆泵施工技术
泥浆泵施工技术通常适用于宽度在5~10m左右的河道,这种河道的断面相对较窄,并且河道内存在许多生活垃圾,其他大中型设备行驶不便,针对这种状况通常采用泥浆泵施工技术,在具体施工的过程中应该进行分段施工,分别在河道的两端建筑临时的围堰,然后把该河段内的水排干,先采用人工的方式将河道内的垃圾清理干净,之后采用泥浆泵把淤泥运送至指定的弃土场。该种清淤施工技术的优点在于能够实现挖、运、吸的一体施工,施工效率非常高。同时,缺点在于受排距的影响非常大,并且河道中的生活垃圾以及其他障碍物都会影响泥浆泵的生产效率。
4、湿土上岸施工技术
湿土上岸施工技术是在和堤防外口线3m距离的位置,开挖一条深度为1.5m、底宽约1m的小沟,施工作业利用小型挖土机,根据河道设计的具体状况进行开挖施工,开挖的土方、淤泥等可以用作河堤防护,在开挖施工的过程中应该采用分层开挖的方式,堤防填筑施工应该遵循以下原则:荷载分层、匀速提升、自下而上、交叉作业,严格的按照上述原则进行施工能够有效地解决10m宽河道的治理。这种清淤施工技术同时还能够有效地解决河道挖泥船设备在河道出行不便的问题,在实践应用中具有非常好的效果。
(三)淤泥处理
关键词:河道处理 清淤工程
中图分类号:TV85文献标识码: A
前言
近几年随着城市建设的加快,乐清市柳市镇人民生活水平的提高,现状城市生活污水、垃圾收集系统不完善,生活垃圾、生活污水、建筑垃圾直接倒入河道现象非常普遍,另外由于土建项目水保措施不到位,扰动土在暴雨侵蚀下,随雨水带入河道,目前该河道淤积严重,柳市龙岐河支长1.4公里,河面平均宽度8至9米,流经柳市后后西村、心村、东风村。河两岸遍布着老房子,基础设施落后,近年来,由于居民垃圾落河、生活污水直排等原因,这条河严重受污染。河道治理工程任务艰巨,对该河进行清理已迫在眉睫。
一、工程特征分析
经过多次实地考察,对龙岐河支7河段实况作出详细准确分析。
1、工程地质
本工程未进行地质勘测,地质资料参考附近勘测资料,根据勘察资料,桥址区勘察深度范围内地基土自上而下可分为16个工程地质亚层,分别为:1粘土、 2-1淤泥、2-2淤泥、2-3淤泥质粘土、3-1粘土、3-2粘土、4-1粘土、4-2粘土、5-1粘土、5-2粘土、5-3粘土、6粉质粘土、7圆砾、8粘土、9圆砾、10粘土。
2、工程任务及规模
根据《防洪标准》(GB50201―94)、《乐清市柳市区域防洪规划》,工程等别为Ⅴ等,次要建筑物和临时建筑物级别为Ⅴ级。
龙岐河支7呈东西走向,东向为岙底村,西向为前州村。自西向东沿河有支流龙岐河支7-1、龙岐河支7-2,支河方向为盲河。主河道长度1.78km,支河长度为0.57km,清淤河底高程0.00m,河道纵坡为平坡。
沿线分布着大量的建筑物和农田。目前河道淤积严重,对该河进行清理已迫在眉睫。本工程通过河道清淤、垃圾清理,加强河网蓄水能力,改善河水水质。
根据设计图纸,现状该段河道设计清淤量约3.05万m³,河底高程未达到《乐清市柳市区域防洪规划》中要求的0.00m标准。
3、工程布置及主要建筑物
本工程河道长度1.78km,支河长度为0.57km,清淤河底高程0.00m,清淤边坡为1:3.5,清理表面黑浮泥30cm,清淤范围内沿线已建有河道护岸,清淤可能会对现状河道护岸稳定产生影响,本设计对有护岸河段,初步预留3.0m平台保护河道护岸,平台段暂定最小清淤高程为1.70m,施工时根据实际护岸底板高程和护岸稳定情况,做适当调整。
二、工程实战型方案
1、实施方案分析
1.1泥浆分类
泥浆的分类有河道清淤泥浆、建筑工程基础处理垃圾、桥梁工程及其它市政工程基础处理基坑开挖泥浆等。
1.2开挖方式
调查当前工程上常用的开挖方式,主要分为水力冲挖法、抓斗式挖泥法、绞吸式挖泥法。使用到的主要施工设备分别为水力冲挖机组、抓斗式挖泥船、绞吸式挖泥船。水力冲挖土法需要断水作业的施工条件,而抓斗式挖泥法、绞吸式挖泥法可带水作业。各方式的主要利弊比较见下表:
开挖方式相对比较表
1.3泥浆运输方式
陆路可采用专门的泥浆运输车,水路可采用泥浆运输船和管道泵送。各方案的利弊见下表:
1.4泥浆处置
乐清市当前未有指定的泥浆消纳场,泥浆主要通过船舶运往大门围垦区消纳。
1.5分析结果
结合龙岐河支7的各项条件与特点,经比较后选定以下施工方案:
施工地水利冲挖土内河船运泥浆中转站泥浆装船运输至大门围垦区卸船消纳。
2、结合选定的方案列出了该项工程的工程特性表
工程特性表
3、主要施工技术分析
3.1施工围堰
围堰采用松木桩编织袋填土结构,具体结构型式为:两排L=4m、Φ=120m松木桩,排距为1.0m,间距为2.0m;松木桩两排放置竹篱板,两竹篱板间由编织袋填土填筑,止水彩布防渗,堰顶高程为3.3m,堰宽1.0m。施工围堰放水前可对工程局部危险段进行松木桩支护。
3.2集浆池设置
本工程设置2座集浆池。分别设置在本工程主河道桩号AK0+750.52与AK1+776.49处,上、下游由围堰填筑,分别形成面积约为800,容积约为1200m³的集浆池用于泥浆沉淀。
3.3施工前的准备工作
(1)搞好政策处理工作,使施工如期进行。
(2)定线放样:在施工前根据有关图纸进行线放样。
(3)施工临时设施布置,施工队伍具体落实施工道路、供电、供水布置等有关事项。
3.4 主体工程施工―水力冲挖及船运
本工程的水力冲挖采用水力冲挖机组进行,冲挖初期直接用高压清水泵从内河中抽取水,接送高压水枪进行冲挖。高压水枪冲挖下来的泥浆被固定在浮桶上的泥浆泵抽出,抽出的泥水混合物排放至集浆池内,进行初步沉淀以提高泥浆浓度,再泵送至泥驳运输至七里港中转站。其后由船统一运至大门围垦区弃土。水路运输船应在装卸前后拍照,实行全程运单验收,在施工工地派发,在中转站进行核对,在消纳场进行验收,对运输单位按收量进行结算,对施工单位按派单量进行结算。
三、环境影响及水土保持综合评定
1、环境影响评价
本工程采取清理淤泥垃圾,对河道实施清理。本工程的实施过程,将对周围环境产生一定的影响。
2、对社会经济发展的影响
本工程实施后,提高了防洪能力,两岸得到保护,投资环境进一步改善,有利于促进当地的经济发展和社会进步。
3、对水环境的影响
随着本工程的实施,与清理前相比,提高了河道的蓄水能力及防洪能力。本工程实施后,水质将得到较大的改善,有利于水体的降解,溶解氧增加、COD减少。
工程区淤泥开挖量较大,时间较集中,容易在施工区形成水土流失,由于工程产生的弃土量较多,且在土方开挖、转运、临时堆置过程中容易造成水土流失,因此应针对不同的区域采取相应的防护措施,如挡墙、护坡、绿化等工程及植物措施,减少水土流失。
关键词:跨河 箱梁支架 河道 基础硬化
中图分类号:TU74 文献标识码:A 文章编号:
一、工程概述
南通市通启路高架工程B标第39联现浇箱梁3孔(KA115号墩-KA118号墩)、第40联现浇箱梁1孔(KA118号墩-KA119号墩)跨越界港河河道,箱梁投影与河道呈30度角相交,投影宽度55米,投影面积约1700㎡。由于施工时间紧迫,按照防汛要求,经过方案比选,采用对箱梁投影处支架采用河道清除原有筑岛、进行基础硬化过水、支架局部加密的方法施工。
二、河道内整体过水基础施工方案
1、施工方法
1)清除河道内淤泥土
首先根据防汛要求清除界港河内围堰筑岛,由120右号墩向117号墩逐步进行拆除,在120号墩处设置拦水坝一道,防止下游河水回流。拆除过程挖掘机下垫钢板,挖除原河床剩余部分淤泥。
2)夯实地基
对界港河于箱梁投影处地基进行人工配合挖掘机整平,采用挖掘机进行压实。河道清淤达到原河床标高以下25cm后,经现场勘验,清淤后土质为粉砂土。
3)开挖挡水墙
根据设计图纸在河道交叉处进行测量放线。根据箱梁投影位置进出水口处,两侧加宽40cm,开挖40cm宽,1m深(含基础)挡水墙基槽。
4)浇筑支架基础及挡水墙
根据测量放线,浇筑25cm厚C20混凝土基础。
2、应急准备
在支架迎水面3米处,另行搭设4米宽贯穿河道的满堂红式支架临时通道,进行防洪漂流物打捞及行人通过。
3、支架稳定保证措施
1)为保证支架稳定性,在原有曲线段已加密的横向剪刀撑基础上进一步加密横向剪刀撑。在过水断面加密一层横向剪刀撑,达到2步一道横向剪刀撑。
2)在支架过水断面四围设扫地杆以抵消横向水流通过的水平力影响。
3)不间断观测地基沉降,在基础浇筑前预埋钢筋进行标示,设3个断面,每个断面3点,每12小时观测一次,直到箱梁浇筑结束。
4)对过水支架采用箱梁满载1.2倍预压,模拟混凝土浇筑荷载,从而验证支架的稳定性。
5)箱梁混凝土浇筑顺序为从中腹板位置向两侧对称浇筑。
三、界港河支架基础承载力验算
1、标准段荷载组合
1)恒载
钢筋混凝土容重 26KN/m3
2)活载
振捣砼时产生的荷载标准值:=2.0KN/m2(水平模板)、=4.0KN/m2(垂直模板)、施工人员及设备荷载标准值:=2.5KN/m2
3)水平风荷载标准值
《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 166-2008
式中:—风压高度变化系数,取1.14[JGJ166-2008附录D,B类,15m];
—风荷载体型系数;—基本风压;
4)梁体混凝土荷载分析
①箱形梁体
取箱梁段最大值为折算厚度:h=0.71m
箱形梁体混凝土自重: 0.71×26=18.46KN/m2
荷载组合: G1=(1.2×18.46+1.4×(2+2.5+0.36))×1=28.96KN/m2
强度验算时取:G1=29KN/m2
挠度验算时取:G2=18.5KN/m2
②腹板部分
实心梁体混凝土荷载:G3=1.21×26=31.46KN/m2
荷载组合: G3=(1.2×31.46+1.4×(2+2.5+0.36))×1=44.56KN/m2
强度验算时取:G3=44.6KN/m2
挠度验算时取:G4=31.5KN/m2
③横梁部分(端横梁、中横梁投影范围)
实心梁体混凝土荷载:G3=1.8×26=46.8KN/m2
荷载组合: G5=(1.2×46.8+1.4×(2+2.5+0.36))×1=62.9KN/m2
强度验算时取:G5=63KN/m2
挠度验算时取:G6=46.8KN/m2
2、支架验算
钢管支架立杆间距90×90cm、层高120cm,立杆外径D=48mm,内径d=41mm,壁厚3.5mm,杆件为轴心受压杆件,计算壁厚2.8mm(外径48mm、内径42.4)。
采用φ48×2.8mm,A=π×(D2-d2)4=397mm2
钢管回转半径为:i== 16mm
杆件长细比:λ=L/i=1200/16=75
查表得: 稳定系数Φ=0.859
1)支架强度验算:
①箱形梁体
箱梁箱型梁体均按90cm×90cm控制计算如下:
单杆承受梁体荷载面积:A0=0.9×0.9=0.81m2
单杆承受梁体荷载: N=0.89×G1=0.81×29=23.49KN
稳定性验算:
N/ΦA=23490/(0.859×397)
=68.8N/mm2
②腹板部分:
箱梁腹板处支架为加密段,即腹板处横向均按60cm×90cm控制计算如下:
单杆承受梁体荷载面积:A0=0.6×0.9=0.54m2
取腹板处最大荷载:63KN/m2
单杆承受梁体荷载: N=0.54×G3=0.54×44.6=24.1KN
稳定性验算:
N/ΦA=24100/(0.859×397)=70.7N/mm2
③横梁部分:
箱梁横梁处支架为加密段,布局按60cm×60cm控制,计算如下:
单杆承受梁体荷载面积:A0=0.6×0.6=0.36m2
取横梁处最大荷载63KN/m2
单杆承受梁体荷载: N=0.36×G5=0.36×63=22.7KN
稳定性验算:
N/ΦA=22700/(0.859×397)=66.5N/mm2
3、地基承载力验算
根据支架受力计算处每根立杆的轴心压力最大N=24.1kN,碗扣底托钢板的尺寸为15*15cm。地基表层受砼基础面传递的竖向压力,查《路桥施工计算手册》扩散角=45°,扩散至混凝土下的素土表面的面积A=(15+50×2)×(15+50×2)=13225cm2,考虑相邻杆件应力分布重叠部分,故取A=90*90=8100cm2,
1)原状土所受的承载力P=N/A =24.1/(8100*10-4)=29.75kpa;
2)混凝土表面最大过水1.5米深,水压力15kpa;
随着国民经济的发展,水利已成为国民经济建设重要组成部分,加大河道清淤疏浚力度,提高排灌、泄洪能力刻不容缓。
河道清淤疏浚设备仍以挖泥船为主,不同类型的挖泥船对施工环境、水深、气象等作业条件的适应性差异较大。对将要进行的疏浚区域,根据工程特点、气候条件、环境要求等因素优化方案尤为重要。水下真空清淤技术,即水力清淤和气力清淤,用高压水或高压风为动力,船体或浮箱做载体,在中小型工程清淤中可作为主要设备,大型工程清淤中可作为辅助机械。
2.工作原理
真空清淤的工作原理是根据水力学理论和空气动力学原理,通过从混合室进口处通入具有一定能量的压力水或高压风,使混合室内形成真空,在压力差的作用下,管内产生强大的真空吸力,物体从吸嘴处被吸入,进入混合室形成流动的混合体,并沿扬泥管从出口排出。
3.基本结构
3.1真空清淤工艺流程
真空清淤工艺系统的主要组成是:动力源(高压水泵或空压机)、动力管(高压水管或高压风管)、混合器、吸泥头、吸泥管、扬泥管、输泥管等。其工艺流程见图1。
真空清淤机构的设计,是以清淤工程需要,选择清淤器类型,根据确定的类型计算混合器尺寸,及各种管路直径,最后确定高压水泵或空压机的参数。
3.2真空清淤结构
3.2.1水力清淤的混合器结构
水力清淤混合器(射流泵),其结构如图2所示。一般实际应用水力清淤的混合器,其喉管截面与高压水喷嘴截面的比值约为4~10倍;吸泥管截面与喷嘴截面的比值约为15~20倍;喉管长度与直径相同,使混合后的泥浆具有较稳定的流动状态;扩散管一般做成锥形,以提高排出泥浆的位能和减少由动能转为位能时的能量损失。
吸入泥浆时所需要的高压水的流量,约与泥浆量相同。吸入的泥浆和高压水混合后的稀释泥浆,在管内的适宜流速,应不超过2~3m/s;喷嘴处的高压水流速,一般约为30~50m/s,喷嘴处的有效水压对扬泥所需要的水压之比值,一般为7.5。清淤机的工作效率约为水泵工作效率的10~20%。这些数据可作为粗略估算时参考。
3.2.2气力清淤的混合器结构
气力清淤比较有效,典型的空气混合器结构型式如图3所示。这种类型清淤机在泥浆管路中没有直径缩小断面,有利于泥浆通过,也可通过一定直径的卵石或块石。
压缩空气进入吸泥头混合室的小孔,与管壁的交角不宜大于45°。小孔的总面积,一般采用进气管净面积的1.5倍。排泥管不宜过长或急弯,以减少堵塞,弯曲处宜用加大的管径,并在弯管上方开一个可启闭的天窗,以便清除管内堵塞物。吸泥头的空气箱底部可设置一个活门,以便清除箱内堵塞的泥沙。用于吸泥沙时,排泥管可用胶管,吸含有卵石的泥沙时宜用钢管并取消下端吸泥口的钢筋网。而在管口内壁焊上一圈3×50mm的扁钢,以减少卵石在管中卡住的可能。在水深较大或含有卵石的场所,使用接力式吸泥装置效果更佳。
4.主要参数计算
4.1水力清淤水泵主要参数
高压水泵是供给水力清淤高压水的设备,在施工中常选用电动多级离心式水泵。水泵可选择单台也可选择多台。当单台水泵的工作压力不能满足要求时,可将几台水泵串联使用;水量不能满足要求时,可将几台水泵并联使用;水压水量都不能满足时,可在串联后再并联。串联或并联中的每台水泵在工作范围内的水量和工作水压(扬程)要相互接近,相差过大时不宜使用。
水泵串联时,在其Q—H曲线上任一点的杨程H,应为单台水泵Q—H曲线上相同Q点的杨程之和,即H=Ha+Hb+Hn。水泵相同时H=nHa。串联的各台水泵如规格不同,宜将水压较低的或水量
较大的水泵置于进水方向。
水泵并联时,水压与其中最低的一台相同,水量则小于各台水量之和,大于每台的单独供水量,并联时管路的连接,应尽可能使交角减小,交角一般应小于60°。
水泵的工作压力(扬程)
H = H1+H2+H3 m
式中:
H1——喷水嘴处需要的压力,H1=7.5 H2
H2——扬泥所需要的压力。(根据扬泥高度确定)
H3——管路中压力损失,H3=hf+hj
式中:
hf——管路中沿程压力损失;hj——管路中局部压力损失;λ——沿程水头损失系数;u——流速;
R——水力半径;L——计算长度;
ξ——局部水头损失系数。
Hf、hj值的计算请参照有关水力学公式。
式中:
H——空气混合器在水面以下的深度,m.
h——排泥管出口与水面的高差,m
Q——泥浆流量,m3/min
c1——校正系数,一般c1≈1.5~2.0
c2——系数,视空气混合室的相对深度而定。一般取值如下:14.3,13.9,13.6,13.1,12.4,11.5,10.6,9.6相对深度大时取大值。
e——由吸扬净水折算为吸扬泥浆所需的空气增大系数,
式中:
γ——水比重。t/m3.
γ2——泥浆比重。t/m3
γ3——泥浆与空气的混合体的比重(一般为0.4~0.6),t/m3
需要的压缩空气压力(空气表压力):
式中:
q——进入混合室的压缩空气量,m3/min;
u——空气在管内的流速,一般取600~1200 m/min。
需要的压缩空气总量:
q总——(1.2~1.3)n.q.k,m3/min;
n——清淤机台数;
k——清淤机同时工作系数,
当n取1,1~3,4~6,7~10,10~20,25以上时;k 取1,0.9,0.8,0.7,0.6,0.5。
一般应用气力清淤时,当吸泥管直径为:Ф100,Ф150,Ф250,Ф300mm时,每台吸泥器对应的空气压缩机容量分别为 6,9,20,23m3/min,可将前列算式计算所得值,以此值参照校对。
5.工程实例
5.1长江三峡工程
长江三峡工程左岸下游航道隔流堤水下清淤工程,工程量为400余万m3,月平均强度45万m3左右,水下地形复杂,暗礁丛生,槽缝密布,深水作业量大,最大水深24m,15~24m范围的深水清淤工程量约50万m3。
根据多种施工方案比较和论证确定如下方案。对于水深在15m以内的一般清雅蒂鲁霍工程
印度尼西亚雅蒂鲁霍水库大坝修复工程水下清淤,工程量约1500m3,清淤面积约4500m2,淤积深度约0.5m,水深30~40m,清除弃料要求输送到200m以外,清淤工作不能影响水轮机发电机组正常运行发电。
针对该工程清淤量小、深水作业、淤积层薄的特点,首选方案为气力真空吸泥法(挖泥船因水深、量小、且费用昂贵不宜选用)。其主要设备及参数是:自制浮船2艘,船体面积分别为9m×3.2m和2.5m×3m,两套清淤系统,吸泥器管直径分别为Ф159mm和Ф75mm。其中小的清淤系统负责进水塔周围5m区域,其它区域由大的清淤系统完成,小的清淤系统的输送管通入大的清淤系统的主输泥管。输泥管每隔10m设一浮体,以保证输泥管均匀地浮在水面上。空压机选用供气量为12m3/min一台,工作压力为0.9MPa。
浮船用缆绳锚固定位,整个清淤过程均由超声波测深仪和水下电视监控,用以指导定位或及时调整清淤管高度,同时进行录像,据此作为工程验收和移交的依据。
参考资料:
[1]港口工程施工手册.北京:人民交通出版社,1994
[2]水利学.北京:水利电力出版社,1978
关键词:江阴高铁站;整治工程;防洪排涝;水生态;水环境
1项目概况
江苏省无锡市江阴高铁站位于新长铁路江阴站的西北侧,采用与既有江阴站并站的方案。高铁站新建于既有新长场北侧,与新长铁路分场布置,也与规划中的盐泰锡宜铁路合场布置。为解决因南沿江铁路和高铁站建设引起的区域防洪排涝问题,改善区域水环境,实施兴澄河、北潮河、夹沟河整治工程。通过采用改道新开河道,新建河道护岸、桥涵等方式,使本地区水系满足防洪排涝的同时,与站区的地块开发紧密结合,发挥最大效益。项目区水系现状如图1所示。江阴市地处亚热带,为北亚热带季风气候。湿润的季风区内,四季分明,日照充足,气候温和,雨量充沛。年平均气温16.7℃,历年最高气温38.2℃,历年最低气温-14.2℃,年平均日照时数2113.3h,平均无霜期227d。江阴市年平均降雨量为1047.8mm,暴雨多集中在每年的5~9月,即汛期。根据1962—2010年实测雨量资料,江阴市最大一日面平均雨量192.1mm,最大三日面平均雨量284.0mm,最大七日面平均雨量366.4mm。造成江阴市地区性特大洪涝灾害发生的,主要有梅雨和台风雨两种雨型。江阴市属扬子地层区江南地层分区,是第四系覆盖层下的地层,自老至新分别包含泥盆系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系和白垩系。该地区所处大地构造位于扬子准地台下场子-钱塘拗褶带中部。该地区褶皱为竺山向斜,主要断裂构造有华夏系及华夏式构造、新华夏构造。区域地质构造稳定性较好。
2施工导截流
本工程需要度汛施工,考虑到项目区靠近山脚,山洪来速较快,应合理安排施工次序。因此,北潮河与夹沟河应错开施工,老河道需先保留,至少留一条河道作为泄洪通道。此外,可利用现有新长铁路的桥涵打通导流沟,作为汛期临时排水通道。按照先开河后填河的原则,先实施兴澄河、北潮河最后实施夹沟河。本工程施工时,需设置围堰。根据本工程的进度安排,工程的水下部分尽量在2021年汛期前完成,围堰设计为桩木围堰,施工导截流临时性水工建筑物级别为5级,其围堰安全超高为0.50m。桩木围堰为外河围堰,围堰顶宽5.0m,围堰顶高程5.50m。为满足施工场地要求,在基坑排水后应适当休整基坑侧围堰。
3施工条件及施工方法
3.1施工条件
3.1.1自然条件及外部条件本工程位于江苏省江阴市,交通较为方便。项目区位于湿润的季风区内,四季分明,气候温和,属于海洋性季风气候,6~9月为主汛期,7~9月为台风季节;年平均降水量1047.8mm;地区年平均气温16.7℃,年平均高温日数(最高气温≥35℃)9.9天,年平均低温日数(最低气温≤0℃)41.7天;全年盛行东南偏东风,年风速变化小,年平均风速大约为3m/s,多年平均8级大风日数约7天;多年平均有雾日数近30天;多年平均降雪日数为7~8天,多年平均积雪日数为5~7天;冻土厚度平均为10~12cm。冬、春两季的自然条件比较适宜施工,故大多数主要工程项目的施工期在这两季。场地地貌单元属第四纪冲积平原。该地区地层结构简单,土层分布稳定,地形平整稍有起伏。(1-2)层淤泥质土层厚稳定,土质均匀,抗渗能力较强,工程特性较差,若选作天然地基持力层,需进行抛石基础处理。本项目所在区域经济发达,水运陆运条件均很便利,为运输工程所需的三大材及砂石料提供了极大的便利。项目附近设施齐全,施工期间供水、用电、通讯均可得到保证。本地区水运发达,运输方式优先考虑水运。项目施工用电拟从附近的铁路施工用电电网接入,可辅以自发电来解决高峰期施工用电供应不足的问题。本地区内水系发达,但水质有不同程度的污染,施工中的生产用水需作检测,确认符合要求后再用。生活用水从自来水网接入。施工通讯方面可由当地电信部门架设一条通讯线路供使用,工地内部则可以采用对讲机或内部电话进行交流。本工程主要为土方开挖和新建护岸工程,为保证干地施工,新开河道工程需在各施工河段修筑顺堤围堰。3.1.2材料供应条件所需的主要材料为水泥、砂、石料等,用量较大,工程所在地附近虽然有现成的料场,但开工时估计来不及供应,所以部分须从外地采购。水泥可从生产厂家直接购用;黄砂则可通过长江调进;碎石可在施工时就近组织采购。工程所需的其他材料也均可以从市场中购买,市场基本能够满足建设的需要。河道开挖土方尽量用作回填,若有多余土方除淤泥需要外运堆置外其余用于填埋河道及抬高地面。3.1.3施工场地条件施工过程中,由于工程存在与其他项目交叉施工,设计线路经过铁路临时场地,规划道路、绿化带等,施工场地有限,应对施工机械等进行有效管理,防止因施工场地交叉出现混乱、事故等。
3.2施工方法
3.2.1土方工程在土方工程开始前,需先对地表进行清理,清除场内全部障碍物,清理完毕后进行测量、放线、定位的工作。土方施工使用1m3液压反铲挖掘机,使用挖掘机自卸车进行外运。施工期间在河道两岸修筑临时道路,方便土方外运。在回填土的选择上,切忌采用淤泥质土进行回填,应选用位于地基表层较好的黄色黏土和亚黏土。回填土在回填过程中应分层夯实,每层厚度应控制在30cm以内,注意控制回填速率并实时进行沉降观测,一旦发现有较大沉降,应立即停止施工,待沉降稳定后再继续回填。土方回填宜采用机械夯实,土质干容重不小于15.3kN/m3,压实度不小于90%,注意对边角处填土的夯实。建筑物四周2m范围内均应采用人工回填的方式进行夯实,2m范围以外的回填则可以采用反铲挖土,自卸汽车运输,推土机整平,同时辅以人工作业。本项目水系沟通需满足先开河后填河的原则,开挖的土方除选用一部分土质较好的土源作为挡墙回填土使用,也可以作为规划填埋段河道的用土。另外,站区规划地面高程为6.1m,土质较好的余土运至广场区进行填高平整,其余的余土则作为弃土。附近计划填埋河道见图2。图2附近计划填埋河道3.2.2混凝土及钢筋混凝土工程采用常规浇筑方法开展混凝土和钢筋混凝土工程,应严格按施工规范执行。1)模板及脚手架工程。按施工放样图设计模板及脚手架工程施工,并按施工规范进行安装和拆除。脚手架工程务必做到稳定、牢固、可靠,符合脚手架工程搭设的施工规范要求。钢筋制作原材料的质量要严格控制,并按设计图纸放样制作,钢筋的现场绑扎与安装要符合施工规范要求。2)混凝土工程。本项目的工程建设严格控制泵送混凝土的配合比,控制好配合比中的砂率,尽可能缩短混凝土的输送距离,并选择合适的泵送混凝土外加剂,减小混凝土的收缩变形,保证其外观质量。泵送混凝土配合比根据混凝土的原材料、运输距离、泵与输送管径、气温条件等具体情况,通过试配及泵送试验确定。入仓时混凝土坍落度应控制在8~10cm,泵送混凝土水灰比控制在0.45~0.55,砂率控制在38%~42%,泵送混凝土的最小水泥用量为300kg/m3。结合市场初步调研结果,与现场实际情况,综合比选工程所用的商品混凝土与自拌混凝土,建筑物采用商品混凝土。混凝土浇筑、振捣工序,底板混凝土浇筑采用水平分层浇筑方法,每层厚度控制在30cm,以插入式振捣器振捣,面层用平板振动器复振,止水附近防止振捣破坏止水铜片,采用人工补浆振捣密实,混凝土表面三搓两抹成活。中部及上部结构混凝土开始浇筑时,先浇5cm厚与混凝土砂浆配比相同的水泥砂浆,然后再进行混凝土浇筑,每次浇筑厚度30~50cm,浇筑过程中要经常检查钢筋位置、保护层厚度及所有预埋件位置的准确性。混凝土用串筒入仓,采用插入式振捣器振捣。混凝土施工注意要点如下。1)处理施工缝。先对硬化混凝土表面进行处理,包括垃圾清除、处理水泥薄膜、表面松动砂石和软弱混凝土层,同时加以凿毛,用水冲洗干净并充分湿润,表面积水要清除,处理完毕后再继续在施工缝处浇筑混凝土。施工缝位置的钢筋需回直时,应避免钢筋周围的混凝土出现松动和破坏,注意清除钢筋上的油污、水泥砂浆、浮锈等。浇筑前先在其表面铺砂浆一层,配合比与混凝土的砂浆一致,浇筑时对施工缝处加强振捣,使新老混凝土结合紧密。2)修补混凝土表面缺陷。对漏振、漏浆、麻面、蜂窝等表面缺陷的处理,应首先将松散部分凿除打毛、湿润,再刷一层纯水泥浆,用与本体同标号同配比的砂浆干填压夯实,再在面层压平抹光,尽可能与本体一致。需要注意的是,混凝土缺陷必须在拆模后24h内完成修补。3)加强对止水、伸缩缝和埋设件的质量控制与管理。
3.2.3特殊气候的混凝土的施工1)在雨季施工期间,要跟踪测量粗细骨料的含水量,随时调整用水量和粗细骨料的用量。覆盖仓面,保证仓内排水畅通,以确保混凝土浇筑质量。2)夏季施工期间应遮盖砂石料,必要时可以采用冷水淋洒,使其蒸发散热。在完成混凝土浇筑的2~3h后,用草包等覆盖混凝土表面,及时进行浇水养护,以保持混凝土表面湿润。3)混凝土冬季施工期间,根据规范要求,当室外连续5天日平均气温低于5℃时或当日最低气温降至0℃时,混凝土的施工按冬季施工要求进行。
3.3
河道清淤清淤是河道疏浚工程的一个前期项目,本次工程的清淤范围是北潮河、夹沟河的老河道调整段,清淤方式主要采用水力冲挖机械进行开挖(简称“冲浆”),局部地段采用长臂挖机开挖。河道疏浚弃土方先抽送至新长铁路南侧及兴澄河北侧临时弃土区进行晒干固化,完成后再运送至附近规划道路的绿化带作堆肥土,如还有余土则运输至附近弃土堆场。应根据河道平面布置图给出的岸线进行定线与定位。要求实地进行护岸工程的放样,若放样时与实际地貌地物有出入,应及时报告监理工程师与设计单位以便处理。
4施工组织及管理
考虑到水利工程的时效性,水下部分尽量抢在2021年汛期前完工,以确保该地区2021年度的防汛排涝和工农业生产安全。此外,项目区河道穿越多条规划道路,考虑到施工的便利及安全性,河道工程不能晚于道路工程开工实施,故工程工期较紧,必须尽快实施。
4.1施工组织
为确保工程质量、工程进度和投资控制,如期实现项目目标预期效果,本工程实行项目监理制、承包制、法人制和质量监督制。安排专人负责每个工段,在施工与管理、技术与质量、测量与放样、材料供应、施工记录等方面加以把控。在选择施工队伍时可采取招投标方式,由建设单位编制标底,可以规定投标单位必须具备二级以上水工施工资质和相应的施工能力。
4.2施工管理
由建设单位组建项目法人,负责工程、工期、质量、经费、安全等方面的管理。在工程开始前组织相关技术人员进行设计、施工方面的交底,提出施工方案和技术措施,健全施工全面质量管理体系,注意对质量和安全的把控。有计划地组织施工材料和设备,聘用监理全面监管整个工程的建设、投资及安全、质量。工程所需材料必须有合格证才可采买,每道工序结束后都必须进行自检自测,再上报给监理进行复检,需要有监理签字才可进入下一道工序,施工过程中必须进行详尽的施工记录。在安全管理方面,应严禁违章施工,加强安全教育,落实安全措施。
5结论