北运河大桥8#-9#轴围堰施工专项方案.doc

北运河大桥8#-9#轴围堰施工专项方案一、工程概况1、工程概况北运河大桥横跨两个河道，北侧河道内无水，现为耕地；南侧河道宽125m，北岸河堤高程14.60m，南岸河堤高程16.40m，河床最低处高程10.55m ，2011年汛期河道最高水位高程14.10m；水位受上下游水闸控制，变化较大。根据地勘资料显示河底为粉砂土。根据北运河大桥施工图纸，主桥的8#、9#轴桥墩、承台及桩基位于南侧河道中，其中8#桥墩所处主河道中，水位较深，而9#桥墩位于浅滩处，水位浅。针对现况运河四季常流，在8#、9#轴下部结构施工时，需在河道中修筑围堰，形成工作平台。我标段协同业主单位与通州区水务局协商，围堰填筑完成后,通过上下游水闸将河道水位高程控制在12.50m。2、设计原则及方案（1）围堰形式选择原则：由于本次填筑围堰，将减小河道过水宽度，所以围堰要求安全可靠、能满足稳定、抗渗及抗冲刷要求；结构上要求简单，施工方便，宜于拆除并能充分利用当地材料，同时满足工期要求。根据上述原则及实地情况拟采用级土质围堰，围堰外坡面砌筑土袋以防水流冲刷，土堰体与土袋间铺筑防水土工布。根据水利水电工程施工组织设计规范中第2.2.27条规定：当土石围堰为级时，边坡稳定安全系数K1.05，安全加高1.0m。（2）设计方案1）围堰填筑时间围堰填筑时间为2011年10月20日-2011年11月05日，使用时间为2011年10月-2012年10月，共12个月。2）平面设计围堰从运河北岸向南岸填筑，堰体与运河面垂直长度为107m，顺河长度59m，共长273m，河道过水宽度为20m；（见围堰平面图）3）横断面设计上游围堰：围堰顶高程14.6m，顶宽10.0m，迎水面边坡1：2，围堰内边坡1：1；下游围堰：围堰顶高程13.5m，顶宽5.0m，迎水面边坡1：2，围堰内边坡1：1；顺水方向围堰：围堰顶高程13.5m，顶宽5.0m，迎水面边坡1：2，围堰内边坡1：1；围堰外坡面均采用土袋覆盖3层，由于顺水向围堰受河水冲刷严重，围堰外侧再增加2层土袋。围堰拐角处码放石块，用铁丝网覆盖，防止冲散。（见围堰断面图）4）由于修筑围堰，河道过水面积减少，为增加河道过水面积，在7#轴0#块施工完成后，将7#轴基坑回填，挖除现有土坝，将河道宽度增加至40m。5）为保证汛期过水量及围堰安全，我标段将河道宽度增加至90m，具体做法如下：首先，我项目部在8#轴下部结构完成后，回填8#、9#承台基坑，拆除下游和顺水方向围堰，将上游围堰拆除至8#轴。背水面坡比改为1：2，坡面铺设防水土工布，并覆盖3层土袋。在8#、9#轴处修筑支路，与上游围堰连接，支路宽10m，支路的坡比及防护同上游围堰。其次，在完成7#轴箱梁施工，将河道改移至7#轴桥墩北侧25m处。5）围堰内侧坡脚距基坑9.5m，基坑防护见北运河主桥承台基坑开挖支护及承台施工专项方案。6）填筑材料：围堰使用粉砂土，外侧使用土袋码砌围堰，土与土袋间铺设防水土工布。二、土质围堰稳定性验算1、上游围堰稳定性计算：本计算书采用瑞典条分法进行分析计算因为围堰顶标高14.60m，故已今年汛期最高水位14.5m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。（1）参数信息条分方法：瑞典条分法；围堰外侧水位标高：14.10m围堰内侧标高：10.55m围堰顶标高：14.60m（2）荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载。（3）土层参数：根据桥梁施工常用数据手册，P846砂土和粘土的物理性质指标：1）浸水容b=-w=17.7-9.8=7.9kN/m3；原状土容重：1.81*9.8=17.7(kN/m3)；2）浸润线以下内摩擦系数：fb=0.75*tg=0.40，砂土内摩擦角为=28；3）浸润线以下粘聚力Cb=0.5*C=0.5*2=1kPa；（4）计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照规范要求，安全系数要满足1.05的要求。按比例绘出土坡的剖面图。按泰勒的经验方法确定最危险滑动面圆心位置。当边坡为1：2时，边坡倾角为27，1=25，2=35，根据4.5H法，确定最危险滑动面圆心的位置。如图所示：将移动土体ABFE划分成竖直土条。把滑动土体划分成10个土条，从坡脚A开始编号，土条参数计算见表:土条编号土条宽度土条面积土条重力XiRsinicosiWisiniWicositgWicosimm2KNmmXi/RKNKNKN一浸润线上810.274.784.598.320.550.84342910.5710.095.68.320.670.74774101.380.7513.286.848.320.820.571184小计2110二浸润线以下11.10.514.03-2.488.32-0.30.95-1 4 2 211.249.8-1.428.32-0.170.99-2 10 4 311.8514.62-0.428.32-0.051-1 15 6 412.3418.490.588.320.0711 18 7 512.1717.141.588.320.190.983 17 7 612.9523.312.588.320.310.957 22 9 713.0524.13.598.320.430.910 22 9 812.7121.414.598.320.550.8412 18 7 911.8914.935.68.320.670.7410 11 4 101.380.755.936.848.320.820.575 3 1 小计44 56 合计6566lb=85*3.14*8.32/180=12.33m；围堰施工中，边坡的内、外出现水位差，在挡水土堤内形成渗流场，浸润线在下游坡面逸出，这时，在浸润线以下，下游坡内的土体除了受到重力作用外，还受到由于水的渗流而产生的渗透力作用，因而使下游边坡的稳定性降低。水动力计算D：水的重力w=9.8KN/m2浸润线坡度I：渗流的平均水利比降，计算时可近似地假定浸润线为一直线，其坡度即为渗流的平均水利坡将，在无试验资料时I值可参考公路路基设计手册194页表2-1-1。取I=0.05A：滑动土体在浸润线以下部分的面积；可通过CAD制图求得D=wIA=9.8*0.05*19.46=9.54KN稳定系数：K=（tgWicosi+Cblb）/（Wisini+D） = (67+1*12.33)/(66+9.54)=1.051.05，所以边坡属于稳定。2、下游围堰稳定性计算：本计算书采用瑞典条分法进行分析计算本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高13.50m，故假定水位标高达到12.50m的最不利情况，还假定滑动面为圆柱面及滑动土体为不变形刚体，还假定不考虑土条两侧上的作用力。（1）参数信息条分方法：瑞典条分法；围堰外侧水位标高：12.50m ；围堰内侧标高：10.55m ；围堰顶标高：13.50m 。（2）荷载参数：由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载 （3）土层参数：根据桥梁施工常用数据手册，P846砂土和粘土的物理性质指标：1）浸水容b=-w=17.7-9.8=7.9kN/m3；原状土容重：1.81*9.8=17.7(kN/m3)；2）浸润线以下内摩擦系数：fb=0.75*tg=0.40，砂土内摩擦角为=28；3）浸润线以下粘聚力Cb=0.5*C=0.5*2=1kPa； 4、计算原理:根据土坡极限平衡稳定进行计算。自然界匀质土坡失去稳定，滑动面呈曲面，通常滑动面接近圆弧，可将滑裂面近似成圆弧计算。将土坡的土体沿竖直方向分成若干个土条，从土条中任意取出第i条，不考虑其侧面上的作用力时，该土条上存在着：将抗剪强度引起的极限抗滑力矩和滑动力矩的比值作为安全系数，考虑安全储备的大小，按照规范要求，安全系数要满足1.05的要求。按比例绘出土坡的剖面图。 按泰勒的经验方法确定最危险滑动面圆心位置。当边坡为1：2时，边坡倾角为27，1=25，2=35，根据4.5H法，确定最危险滑动面圆心的位置。如图所示：将移动土体ABFE划分成竖直土条。把滑动土体划分成8个土条，从坡脚A开始编号，土条参数计算见表:土条编号土条宽度土条面积土条重力XiRsinicosiWisiniWicositgWicosimm2KNmmXi/RKNKNKN一浸润线上510.274.781.75.910.290.96153610.8214.512.715.910.460.897137711.1219.822.725.910.460.899181081.251.119.474.915.910.830.5616116合计3326二浸润线以下10.90.383-2.265.91-0.380.92-1 3 1 211.29.48-1.315.91-0.220.98-2 9 4 311.8414.54-0.315.91-0.051-1 15 6 412.3118.250.75.910.120.992 18 7 512.3318.411.75.910.290.965 18 7 611.8714.772.715.910.460.897 13 5 711.179.242.725.910.460.894 8 3 81.250.221.744.915.910.830.561 1 0 合计1533合计4859lb=94*3.14*5.91/180=9.69m围堰施工中，边坡的内、外出现水位差，在挡水土堤内形成渗流场，浸润线在下游坡面逸出，这时，在浸润线以下，下游坡内的土体除了受到重力作用外，还受到由于水的渗流而产生的渗透力作用，因而使下游边坡的稳定性降低。水动力计算D：水的重力w=9.8KN/m2浸润线坡度I：渗流的平均水利比降，计算时可近似地假定浸润线为一直线，其坡度即为渗流的平均水利坡将，在无试验资料时I值可参考公路路基设计手册194页表2-1-1。取I=0.05A：滑动土体在浸润线以下部分的面积；可通过CAD制图求得D=wIA=9.8*0.05*11.32=5.55KN稳定系数：K=（tgWicosi+Cblb）/（Wisini+D） = (59+1*9.69)/(48+5.55)=1.281.05，所以边坡属于稳定。三、施工前准备1、施工准备：（1）测量放样：通过放样确定围堰范围，占地面积。（2）清除岸边杂物，整平现场。（3）绘出平面图，计算出围堰控制点坐标报监理工程师核准。（4）修筑便道：便道设在运河北岸，围堰填筑后挖除。（5）选定围堰取填料土场：结合当地材料情况，取土场在运河北岸。2、人员、机械、材料配置（1）人员：工人25人，技术员2人。（2）机械序号设备名称型号数量（台）备注1挖掘机30022自卸汽车欧曼63推土机16024水泵45压路机18t26装载机W5402（3）材料:砂土7430m，编织袋70000条，防水土工布1922。四、施工工艺及方法1、围堰施工工序（1）施工准备:包括机械设备准备技术准备；（2）施工顺序：测量放样填筑围堰堰内排水下部结构施工围堰拆除。2、施工工艺围堰填筑：采用挖掘机取土、装土，自卸汽车运土至施工现场，装载机现场铲运土方，推土机整平，压路机碾压，铺筑土工膜，人工填筑土袋，水泵排水。围堰拆除：采用挖掘机挖除、装土，自卸汽车运土离施工现场。3、围堰填筑（1）由于围堰用土的取土地点位于运河北岸，我项目部准备从运河北岸向南岸、上下游同时填筑。在北岸对应上、下游围堰位置处，修筑临时便道，然后填筑近期围堰，待据南岸20m时，挖除临时便道，将其填筑在围堰剩余处。（2）清除堰底河床上杂物、树根、石块等，减少渗漏发生。（3）围堰填筑不要直接向水中倾倒土，应将土倒在已出水面的堰头，用机械顺坡送入水中，以免直接倒入水中土体发生离析或被水冲走，造成堰体填好渗水或当浪费，水面以上土分层填筑，每层厚度不超过30cm，并采用压路碾压密实，达到堰体整体稳固，承受一定的抗冲刷，合拢后不下沉，不塌陷，满足施工要求。（4）为了防止河水风浪的影响,围堰填筑完成后，围堰上下游边沿要同步进行土袋防护加固。用丝袋装松散细土，装土量为丝袋容量的1/2-1/3。袋口用铁丝线绑扎，平整后用人工堆码。堆码丝袋时，要求上下层相互错缝，并尽可能堆码整齐。在水中堆码土袋，可用一对带钩子的杆子钩送到位，当围堰至水中时，由于流水面减小而水流流速变大时，外侧丝袋可装小卵石以避免冲走，顺坡送入水中，以避免离析，造成渗漏。由于在上、下游围堰与顺水向围堰衔接处受河水冲刷较为严重，所以在土袋外侧铺设石块，使用铁丝网覆盖。（5）为防止河水浸漏，围堰外坡面在土与土袋间，采用防水土工布防护，土工布缝间用尼龙绳联接，外侧坡面采用装土编织袋压实防护。（6）围堰修筑完成后，先采用抽水泵将被围起部分中的水抽干排除，然后组织挖掘机及运输车将水中淤泥运离现场，在围堰内用开山碎石修筑临时施工便道，进行8#、9#轴桥梁下部结构施工。（7）在围堰外侧搭设护栏，护栏高1.2m。4、围堰的维护围堰施工完毕，桥梁施工期间，安排专人对水位进行观测，以及对施工围堰进行沉降、位移观测，在围堰顶布置3处左右观测点，经常进行监测，形成沉降位移曲线，发现情况及时汇报，及时采取应急措施，确保围堰万无一失。5、围堰的拆除施工结束，提交围堰的拆除时间，报监理人批准。经监理人批准后拆除。拟采用挖掘机挖土，自卸汽车运土送弃土区堆放。五、质量控制在围堰施工过程中，为保证围堰填筑碾压施工的压实质量，积极推行全面质量管理，并加强人员培训，建立健全各级责任制，要求各级施工人员在施工中必须树立“预防为主”和“质量第一”的观点。1、堰体填筑质量根据施工规范要求，严格对以下项目进行控制：（1）料区在规定范围内开采，将草皮、覆盖层等清除干净。（2）填筑料的质量控制，要求填料必须符合施工质量和工程监理人的要求，严禁使用不合格料。（3）要求填筑施工的铺筑部位、铺筑厚度和施工碾压参数必须符合施工规范的要求和现场生产性碾压试验确定的碾压参数值。（4）碾压施工所用压实机械的规格、重量和行车速度等均按照碾压试验确定的数值进行施工。（5）施工过程中严格检查压实层面的平整、刨毛、洒水湿润等情况，发现问题及时进行处理。（6）严格检查结合处的压实方法和压实质量是否符合要求。（7）严格按照碾压试验确定的压实参数进行碾压施工。（8）按要求进行取样，并使填筑料的压实干容重控制在设计要求范围内。（9）填筑施工因故停工时，在复工前要对整个填筑层进行一次质量检查。六、安全保证措施由于本工程机械较多，施工面狭窄，安全隐患主要为机械事故和交通事故。1、全面贯彻建筑施工安全检查标准，确保安全生产、文明施工。2、开工前要对机械操作人员和卡车司机进行安全交底，特种机械操作人员必须持证上岗。3、进入施工现场一律戴好安全帽，按时发放和正确使用劳保用品。4、各种机械实行专人使用，定期维修保养，杜绝机械安全事故的发生。5、现场人员必须严格遵守安全生产规章制度，严禁酒后作业。6、施工机械实行安全验收制度，落实专人管理，明确安全责任。计划每周安排安全员、机管员对现场机械、设备进行安全专项检查，排除安全隐患。7、现场交通方面合理组织，在交通繁忙时安排专人在现场负责指挥交通，在大堤岸侧设置安全警示标志，夜间设置警示灯。8、制订意外事故和防汛的应急预案。七、防汛措施依据本工程的工期安排，目前施工期主要为非汛期，但河道中常年有水，所以需维护好施工围堰，确保施工期的围堰安全显得尤为重要。项目部成立抢险领导小组，组建抢险突击队，落实安全措施。安排专人24小时对围堰外的水位进行观测以及对围堰的检查，并做好记录，发现险情及时汇报，及时采取在围堰顶施打子堰加高等应急措施，确保围堰在意外情况下万无一失。为防止雨水冲刷、水流对围堰的影响，围堰填筑完成后，准备足够优质木桩和脚手板，装土袋，以备护坡 (打桩护坡法)，为防止管涌、坡体渗水，准备2台抽水泵，随时应急。抢险物资要求统一存放在，码放整齐。主要抢险物资：木桩100根，沙袋250袋，编织袋500个，水泵2台，。八、进度保证措施1、建立完善的组织网络建立以项目经理为首各施工责任部门组成的施工管理组织机构，选派精干的人员组成项目经理部、负责组织本工程的施工实施。制定完善的规章制度，职责明确、责任到人，促进各部门、各责任人认真做好本职工作。做到组织健全、职责明确、协调到位。2、强化工作计划性、加大施工资源配备（1）在工程施工实施前，首先要编制详细的计划，结合本工程的施工特点，制定阶段性的施工目标，围绕着制定的目标，展开工作，确保完成目标任务。（2）为了确保生产计划的按期实现，要根据计划安排情况，配置足够的施工资源，包括材料供应计划，周转材料使用计划，设备配置计划，劳动力计划等。1）人员配备为顺利实施本工程，选派有较强管理能力和丰富施工经验的人员参加施工、管理。根据总工期安排，配足辅助性用工数量，按照项目法施工要求，从严进行控制，以保证连续施工。2）施工设备 为了确保生产计划的按期实现，根据计划安排情况，配置足够的施工设备，从而保证工程总工期计划的实现。3、加强施工管理（1）加强施工现场的管理及施工现场的调度，强化施工过程控制，工序控制，树立“质量就是进度、安全就是效益”的思想，加强工序协调、工种协调，减少矛盾，提高效率，确保工期。（2）施工过程中，要经常性地检查施工进度计划实施的情况，找出施工计划滞后的原因，通过对施工工序及时进行调整，落实切实可行的措施，确保节点工期及总进度计划目标的实现。九、环保措施1、为保护施工区和生活区的环境，项目部将工程开挖弃料运至专门指定的弃料场堆放；及时清理垃圾，严格按批准的弃渣规划将弃渣运至指定的地点后进行掩埋或焚烧处理；防止任意堆放弃渣或垃圾影响河道过水标准。2、避免由于施工造成水土流失；加强对噪声的治理。3、废水不排河道，垃圾不倒入河道，确保河水质量。4、凡进入现场的材料、设备必须放置有序，防止任意堆放器材、杂物阻塞工作场地周围的通道或影响环境。十、坍塌事故应急准备与响应预案1、培训和演练（1）项目部安全员负责主持、组织项目经理部在基坑开挖前后，进行一次按坍塌事故“应急响应的要求进行模拟演练。各组员按其职责分工，协调配合完成演练。演练结束后由组长组织对“应急响应”的有效性进行评价，必要时对“应