开县九曲拱桥土石围堰施工方案.docx

目 录

1、 编制依据 1
2、 工程概况 1
3、 可行性经济技术比较 2
4、 工程地质条件 2
4.1地形地貌 2
4.2地层特征 3
4.3地质结构 3
4.4 水文地质待征 4
5、 施工工艺流程 4
5.1 施工测量 4
5.2 基坑开挖 5
5.3封底混凝土浇筑 5
5.4堰体填筑施工 5
5.5 防水层施工 6
5.6 变形观测 6
5.7围堰拆除 7
6、 施工进度计划 7
6.1主要施工机械与机具配备计划 7
6.2主要劳动力使用计划 8
6.3主要工序作业进度计划 8
7、 堰体稳定性计算 8
7.1抗滑稳定计算 8
7.2渗流稳定计算 11
7.3排水设备选型 12
7.4浮托力的计算 13
7.5水文计算 13
8、 施工质量控制措施 13
8.1质量控制体系 13
8.2质量控制措施 13
9、 施工安全控制措施 14
9.1安全保证体系 14
9.2安全控制措施 14
9.3安全应急措施 16
10、 环境保护与文明施工措施 17

开县汉丰湖岸线环境综合整治工程（老县城3标）
土石围堰施工方案

1、 编制依据
（1）开县汉丰湖岸线环境综合整治工程《施工图设计》
（2）《水利水电工程施工组织设计规范》SL303—2004
（3）《水利水电建设工程验收规程》SL223—2008
（4）水利水电工程施工手册
（5）最新水利水电工程施工组织设计与施工新技术规范实施手册
（6）国家及部（委）颁发的其它有关法律、法规、规程、规范等。
（7）开县汉丰湖岸线环境综合整治工程（老县城三标）实施性施工组织设计，及本单位类似工程的积累经验。
2、 工程概况
拟建的围堰为开县汉丰湖岸线环境综合整治工程（老县城三标）项目部为满足汛期及山峡库区蓄水期间九曲拱桥拱圈正常施工，项目拟定在第5孔（5#、6#桥墩）采用粘土填筑形成土围堰，然后在围堰内实施水下干处施工作业的施工方法。三峡库区蓄水后，围堰与堤岸的连接采用填筑施工便道进行连通，施工便道位于桥梁左侧，便道填料采用透水性材料进行填筑。
本围堰工程主要用于为第五孔拱圈及腹孔墩施工提供场所，根据《水利水电工程施工组织设计规范》SL303-2004规定，本项目坝体为三级坝，坝顶不过水围堰安全加高不小于0.7m，本工程土围堰顶面高程按175m控制，高出三峡库区正常蓄水位（173.22m）1.78m，该围堰坝顶高程满足安全超高要求，围堰平均高度8.08m。
围堰顶面宽度3.5m，内侧按1:1.5放坡，外侧按1:2放坡；围堰体为粘土填筑结构。填土采用透水性差的粘性土；按0.3m层厚分层填筑、分层压实。围堰外侧边坡铺设一层防水土工布，起到隔水、堵水的效果。然后在其防水土工布外侧堆码一层装土麻袋进行边坡防护，边坡坡脚堆砌1m高麻袋护脚。围堰内侧从坡脚处沿内侧边坡堆码3米高装土麻袋。围堰坝顶顶面设置0.3m厚的泥结碎石做路面，便道侧围堰顶宽8米，在便道侧围堰上设置三个吊车停放位置，吊车位采用条石码砌，水泥砂浆嵌缝。堰顶浇筑20cm厚C30钢筋混凝土，提高起重机械操作安全性。钢筋采用Φ２０＠20０ｍｍ双向进行布置。
3、 可行性经济技术比较
本围堰工程用于山峡库区蓄水期间避免由于水位升高导致拱圈无法施工的形式下组织实施的，其实施后保证桥梁工程蓄水期间连续不间断组织施工，为2013年桥梁工程工期提供有力保障，更提升了九曲拱桥整体施工形象进度。
4、 工程地质条件
4.1地形地貌
桥址区属丘陵河谷地貌区，属三峡库区开县南河与支流头道河交汇地段，横跨汉丰湖，西接镇东片区，东接老城片区。桥位走向78°，与头道河流向基本正交，河谷较平坦，河谷走向167°，头道河在桥位区从北西向南东流经桥位区，河谷近呈“U”字型，宽370～380 m，水流平缓，勘察期间河水位169.50m，桥位区最低点高程162m，桥位区最高点位于西北岸，高程为174.37m，相对高差12.43m。
4.2地层特征
根据地表调查和钻孔揭示，桥址区覆盖层为第四系全新统地层，由人工填土层（Q4ml）、冲洪积堆积层（Q4al+pl）组成。下部基岩为侏罗系中统上沙溪庙组（J2s）粉砂质泥岩及砂岩，粉砂质泥岩与砂岩呈不等厚互层关系。
4.3地质结构
工程区位于开县向斜东翼，区内呈单斜状产出，地层产状338°∠9°。
勘察区内未见断层，在头道河的西侧岸坡岩体中发育有二组裂隙：①310°∠65°，裂面较平直，近地表裂隙多张开，宽5-15cm，地表往下渐至闭合，无充填或充填次生泥、钙质、无胶结岩屑，延伸约2~10m，发育间距2~4m；②、40°∠57°，裂面较平直，近地表裂隙多张开，宽<10cm，地表往下渐至闭合，无充填或充填次生泥、钙质，伸约2~10m，发育间距2-3m。层面及裂隙结合一般，均为硬性结构面。
裂隙发育受岩性及岩层组合特征控制明显，现场所测裂隙多发育在砂岩岩体中，尤其是巨厚层状砂岩陡斜坡部位。在泥岩岩体中主要发育微裂隙。
4.4 水文地质待征
开县属亚热带季风气候区，四季分明，雨量充沛，气候温和，霜冻期短，日照偏少。多年平均降雨量为1319.8mm，但时空分布不均，多集中在5～10月，其降雨量为1047.37mm，占全年79.3%，冬季雨量少，降雨量为267.47mm，占全年20.7%。常出现冬春干旱，夏秋洪涝现象；多年平均气温18.5°C，极端最高气温44°C（2006年8月16日），极端最低气温-4.5°C（1961年1月17日）；霜冻期一般10～20天，最长达35天，雾日多为20～35天，最长达49天；多年平均日照1463.1小时，具冬暖夏热、秋雨绵、严冬短的特点。
5、 施工工艺流程
围堰施工工艺流程：测量放线→开挖围堰内基坑→浇筑围堰封底混凝土→围堰坝体基底处理→填筑堰体→铺迎水面防水土工布→往防水土工布上铺一层编织袋装土→围堰变形观测。
5.1 施工测量
1、测设前根据图纸和业主提供的测设基准资料和测量标志点，平面控制测设采用全站仪对平面位置进行控制，高程采用DS3水平仪进行测设控制。
2、测设根据原有导线点，并满足通视要求，当不能满足施工要求时进行导试点加密处理，并形成闭合导线；测量精度控制：角度闭合差为±16 N（N 为测点数），坐标相对闭合差为±1/10000。
3、水准测量，根据已知水准点采取每50M 设立一临时水准点，采用往返闭合法测设，根据场地平整图标高进行标高控制。
5.2 基坑开挖
围堰基坑严格按照设计深度组织开挖施工，如遇基底有弹簧土等软弱地基时，必须按照要求将弹簧土层挖出换填处理，当基底开挖至距设计底标高50cm时，换成人工开挖清理作业，避免机械开挖扰动基底。
基底开挖至设计标高后，采用机械或人工整平，18T压路机碾压密实，为封底混凝土浇筑做好准备。
5.3封底混凝土浇筑
围堰封底混凝土采用C20钢筋混凝土，厚度1m，钢筋采用Φ２０＠１５０ｍｍ双向进行布置。封底混凝土浇筑，混凝土浇筑必须进行严格的振捣工艺操作。为确保混凝土的密实度和提高混凝土的抗渗性能，在混凝土中添加膨胀剂等外加剂。
封底混凝土浇筑过程中，在封底混凝土四周做倾向集水坑２％纵坡的排水沟。流入坑内的水流入集水坑后集中用水泵排出围堰外。
5.4堰体填筑施工
（1）回填土前根据实际情况采用排水疏干，清除淤泥。
（2）回填土原则上采用粘性土回填,用YZ18型压路机分层填筑、分层压实，压实系数为0.95，分层压实厚度不得超过30cm。
（3）最大粒径：碎石或块石最大粒径不大于20 厘米，大粒径不得集中填筑或填于分段接头处或填方接头处。
（4）分层接缝处理：每层接缝处做成阶梯形，上下层接缝应错开不小于2.0 米。
（5）坝体填方应保证边缘部位压实质量，宽填0.50 米，边坡顺直，并用挖掘机料斗拍打密实。
（6）预留沉降量：不超过填方总高度的3％。
（7）压实填土质量检验，可根据需要采取分层进行抽样检验，每900平方米设一个检验点，检验其干密度和含水量。
（8）在压实过程中，如有弹簧土现象，应及时翻开晾干或挖除换土处理。
5.5 防水层施工
围堰工程的主要作用是挡水，为建造拱圈及腹孔墩工程创造施工条件。所以，围堰防水层施工质量是决定围堰渗水大小的关键因素。严防涌水，避免堰堤坍塌是围堰成败的关键，为此，特作如下要求：
（1）堰堤及其位置符合设计规定，严格按照设计要求实施，以利排、降水。
（2）为保证围堰的质量和稳定性、有效抵抗河水的压力，堰堤应筑成向迎水面拱的弧形，拱起高度为河宽的10％，并不小于2 米，在堰堤背水一侧边坡坡脚堆码装土袋加固。在堰体迎水面满铺一层防水土工布,并铺往河床一侧不少于2 米，上下层土工布搭接长度为1 米，其余接头搭接为 0.5 米，最后在土工布上覆盖一层编织袋装土。
5.6 变形观测
围堰施工过程中及施工完成后的沉降、位移观测，是对围堰体变形数据的统计与分析，是决定围堰稳定安全及施工可行性的决定条件。围堰沉降位移的测量复核和纠偏措施，包括对围堰体及周边环境的监测与监控措施。
堰堤的断面及其构造详见附图WY-2，WY-3。
5.7围堰拆除
围堰于2013年4月30日前使用完毕并予以拆除，拆除采用运输车配合挖掘机装土进行开挖运输施工。围堰填料中较好的填料可以用于路基或护岸广场填筑。不能用于路基及护岸广场填筑的填料采用运输车运至弃土场。弃土场选在距桥位较近的深坑、废弃水池等，弃土回填在保证不改变桥址原地面标高的情况下采用倾填的方式回填深坑、废水池等。
6、 施工进度计划
6.1主要施工机械与机具配备计划
根据各施工阶段的实际需要，合理选择、布置及使用施工机械，是加快施工进度、提高工效和保证施工顺利进行的必要条件。本工程围堰各阶段所配备的主要施工机械与机具详见下表：

序号
机械名称、型号
数量
使用部位
功率
1
挖掘机（300）
10
基坑开挖、围堰填筑

2
压路机（YZ18）
1
围堰回填

3
运输车
8
土方运输

4
砼汽车泵（R=46m）
1
围堰浇注封底砼

5
电焊机BXI-500
5
施工全过程
3×20KVA
6
插入式振动器 HZ6X-50
8
振捣砼
8×1.5
7
钢筋切断机GJ5-40-1（QJ40-1）
1
钢筋制作成型
3
8
钢筋弯曲机GJ7-45（WJ40-1）
1
钢筋制作成型
2.8
9
钢筋调直机GJ4-14/4（TQ4-14）
1
钢筋制作成型
4
10
污水泵
4
井内排水
3×1.1
11
高压水泵8BA-18型，1.25MPa
2
围堰冲泥备用
2×4
12
小型空压机（0.6MPa）
2
砼面凿除与清理
2×5
6.2主要劳动力使用计划
（1）钢筋工： 30人（包括钢筋制作成型）
（2）支模木工： 20人
（3）混凝土工： 20人
（4）普工： 12人（分两班作业）
（5）测量工： 2人
6.3主要工序作业进度计划
根据围堰施工作业进度控制要求，围堰工程的施工周期约41日历天。计划2012年9月19日开工，2012年10月30日完工。待山峡蓄水水位降低至原地面以下后，可将围堰拆除，拆除完成时间大概在2013年4月31日完成。
7、 堰体稳定性计算
7.1抗滑稳定计算
本计算书采用瑞典条分法进行分析计算，因为围堰顶标高175m，故假定汉丰湖水位标高达到175m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。
参数信息：
条分方法：瑞典条分法；
基坑外侧水位标高：8.08m
荷载参数：
由于围堰上无恒载，故不考虑外部荷载
土层参数：

1

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：
土条自重，‚作用于土条弧面上的法向反力，ƒ作用于土条圆弧面上的切向阻力。
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≥1.3的要求。

计算公式：
Fs=∑{cili+[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]cosθitanφi}/∑[(γh1i+γ'h2i)bi+qbi]sinθi
其中，根据几何关系，求得hi为：
hi=(r2-[(i-0.5)×bi-l0]2)1/2-[r+l0-(i-0.5)×bi]tanα
h1i的计算公式
h1i=hw-{(r-hi/cosθi)×cosθi-[rsin(β+α)-H]}
当h1i ≥ hi 时，取h1i = hi；
当h1i ≤0时，取h1i = 0；
h2i的计算公式：
h2i = hi-h1i；
li 的几何关系为：
li={arccos[((i-1)×bi-l0)/r]-arccos[(i×bi-l0)/r]×2×r×π}/360
θi=90-arccos[((i-0.5)×bi-l0)/r]
由公式求得Fs=3.701>[1.3]满足要求。
7.2渗流稳定计算
1）基坑底抗渗流要求的安全效果
在基坑内外水头差压力作用下，基坑底产生的反涌涌水冲击力，不能把基坑底土壤颗粒吹浮起来。土壤在自重压力作用下依旧能够稳定，土体结构仍然处于自然稳定状态。
2）检算目的
了解基坑内排水效果：基坑底涌水没有压力，基坑内明排水能达到预期效果。
计算围堰堰顶宽3.5米处横断面，堤高H=8.08米，水位深H1=6.3米，H2=0，m1=2,m2=1.5，该段围堰属于 3级堤防，围堰防渗流计算断面采用1个断面计算即可。采用《堤防工程设计规范》中透水堤基均质土堤下游坡无排水设备或有贴坡式排水稳定渗流计算公式：

=1.033*10-7（m3/ s.m)
=21.83m
=2.52m
当K≤k0时
h0=a+H2=q÷+H2=6.841*10-7m
X=k·T+k
式中：q'= +
采用数据列表如下：
物理特性
筑堤土料
土 质
粘土
渗透系数（cm/s）
5.787*10-7
摩擦角（度）
26
粘结力（kpa）
35
本工程筑土围堰坝体材料为粘土，基础为原状粘土地基，地基、堤身部分均为相对不透水层，围堰内无水，经计算堤身和堤脚无出逸点，渗流稳定。
7.3排水设备选型
根据渗流计算及扬程计算，经过经验分析，拟采用两台50QW10-10-0.75型1.1KW污水泵进行围堰内排水。另准备一台同型号污水泵备用，水泵用电由项目临时用电电路提供，并配备一台5KW小型汽油发电机，以备停电时供电用。
7.4浮托力的计算
围堰封底采用1m厚钢筋混凝土浇筑，且封底混凝凝土边缘四周各深入围堰堰体内2米，围堰外侧水位深6.32米，其抗浮稳定计算如下：
计算浮力为：F=Pgv=1*10*（（（53*24.4+（24.4+24.24+3.5）*（53+24.24+3.5））/2）*6.32）=173894.28KN
抗浮力N=28.4*57*1*25+（（31.78+3.5）*8.08/2*(((24.4+24.24+1.75)+(53+24.24+1.75))*2）*18=704334.72KN
抗浮稳定计算：K=N/F=704334.72/173894.28=4.05>[1.3]
7.5水文计算
施工期处于开县头道河枯水期，该围堰在2013年4月31日前使用完毕并予以拆除。根据历史记载2004年“9.4”洪灾最高洪水位171米，该项目围堰堰顶标高已超出最高洪水位4米,故不需要进行水文计算。
8、 施工质量控制措施
8.1质量控制体系
成立以项目总工为组长的质量管理小组，小组成员由项目副总工、工程部、安全部、物资部等部门负责人组成，小组负责围堰填筑施工过程中填筑质量、材料比选等过程控制，保证围堰工程施工质量。
8.2质量控制措施
（1）采用先进科学的测绘技术，用长期从事工程测量的技术人员组成，确保按要求满足边线及轮廓尺寸。
（2）施工前，做好备料区域填筑施工技术交底。
（3）备料料源粒径级配满足设计要求。合理安排开挖施工程序，进行动态调整，保证料源的质量满足围堰填筑的要求。
（4）配备足够的运渣、推渣设备，加强施工人员系统业务培训，熟练掌握施工技术，严格按照规定的要求进行施工。
严格按设计要求填筑。
（5）在满足填筑进度的基础上，尽量做到全断面均衡上升，相邻台阶应控制高差。
9、 施工安全控制措施
9.1安全保证体系
项目部成立专项安全管理领导小组，安全领导小组负责日常安全管理，作业现场由安全员负责24小时安全巡查，发现问题及时处理并上报。

9.2安全控制措施
（1）建立健全安全管理体系和保证措施，严格安全生产责任制，加强安全意识和技术培训，坚持“以人为本、教育为先、预防为主、管理从严”的原则，做好安全事故的超前防范工作，做到措施具体、落实到位、奖罚分明。
（2）围堰每一填筑工作面汽车倒土距堰头距离控制在5～10m，确保施工车辆人员安全。
（3）现场道路平整、坚实，保持畅通，施工现场危险地点均设置标识牌认真作好施工道路的规范布置，尽量减少高坡度道路和弯道，道路最大纵坡控制在10%以内。加强对车辆的维修保养，加强对驾驶人员的安全行车和职业道德教育，以保证车辆行车安全。
（4）施工人员不得盲目指挥，要严格按作业指导程序作业。
（5）对大型挖掘、运输设备，组成专门班子加强管理，备足设备配件，经常性检查、检测机况、车况和安全装置，定期维护、保养与检修，消除事故隐患，并加强对现场操作人员及施工作业人员的管理，严禁违规作业，建立完善的作业的信号通讯系统，加强各类作业信号联络。
（6）按照现场有关规定设立“安全色标”，工地上将安全色标挂在醒目的位置；设置交通警示牌，加强现场交通管理；设置信号、报警系统，确保安全施工。
（7）施工区设置足够的照明系统，晚上施工照明要充分，要有电工值班。
（8）认真贯彻“安全第一，预防为主”的方针。加强全员教育和培训，特殊工种，需经过安全培训取得安全作业证后方可上岗，所有工人上岗前进行安全操作考试和考核，。把安全生产纳入计划管理目标，当施工进度与安全发生矛盾时，坚持施工进度服从安全生产。
（9）建立起有效的安全保障体系。形成横向到边、纵向到底的安全网络，配备满足工程安全监察需要的专职安全人员。制定相应的管理措施，并保证有效实施。
（10）围堰内搭设至少两条安全通道，发生紧急情况时，作业人员从安全通道内有序撤出。在围堰安全通道出口处配备足够数量的救生衣和救生圈，做到安全生产有备无患。
（11）高水位及退水期间，项目相关人员组成专门巡查小组，对水位变化实行24小时监控，发现问题及时进行处理。
9.3安全应急措施
（1）围堰体迎水面侧受水的冲刷而坍塌：土体在水体冲刷作用下土颗粒随水体溜走从而掏空围堰体，导致围堰体边坡失稳坍塌的现象。
预防措施：围堰迎水面侧采用防水土工布进行全围堰覆盖，从而减少水体对围堰的冲刷；防水土工布外侧堆码装土编织袋，使防水土工布与围堰边坡紧贴，保护防水土工布不被破坏；坡脚采用码砌装土编织袋护脚，增强边坡稳定性。
（2）围堰堰体由于水压作用产生渗水现象：围堰体在填筑施工过程中，由于质量控制不严，或材料选择不佳，导致围堰体不密实。围堰体在受承压水压力作用下，水首先从毛细孔内渗流入围堰内，经过长期的细小渗流，围堰体内细小颗粒随渗流水移动，从而逐渐掏空围堰体，围堰体空洞越大，渗流量越大，最后导致管涌现象发生。
预防措施：加强围堰体填筑施工质量，严格按照规范要求填筑厚度进行填筑施工；填筑材料进行严格的筛选，不合格填料不得用于围堰体的填筑；当发现有细小渗流时，对发生渗流的部位进行加固处理，处理方式如下：在发生渗流的部位打入1-2排钢管桩，钢管桩的长度保证插入稳定土层3-4m，在渗水段铺设透水土工布，然后在土工布外堆码装土编织袋，保证掩体内不积水的情况下土体颗粒不被渗流水带走而掏空围堰体。
（3）最高洪水水位高于设计洪水位时，为保证围堰体安全，在围堰体堰顶加铺不透水填料，从而增加安全超高。
预防措施：汛期加大安全巡查力度，随时关注水位变化情况，做好水情变化记录，安全领导班子电话实行24小时如发现水位突然增大，超过警戒水位时，立即组织相关人员进行安全加高，并撤出围堰内施工人员和设备，待水位消落至安全水位后方可继续组织施工作业；退水期间加强水位观测，特别是迎水侧围堰体稳定情况，如围堰体发生裂缝，应立即报告相关责任人，并组织人员对围堰进行加固处理。
10、 环境保护与文明施工措施
（1）重视环境工作
为确保文明施工，促进施工顺利进行，我部将采取以下环境保护措施。完善施工组织设计，把环境工作作为施工组织设计要求组成部分，并认真执行施工全过程。
（2）加强环保教育
组织职工学习环保知识，加强环保意识，使大家认识到环境保护的重要性和必要性。
（3）贯彻环保法规
认真贯彻各级政府的有关水土保护、环境保护方针、政策和法令，结合设计文件和工程特点，及时申报安全环境保护设计，切实按批准文件组织实施。
（4）强化环保管理
定期进行环境检查，及时处理违章事宜，主动联系环保机构，请示汇报环保工作，做到文明施工。
（5）美化施工现场
场地废料、土石方废方处理，应按设计要求、按工程师指定地点处理，防止水土流失。保持排水通道畅通，工地干净卫生。施工中尽量减少对周围环境的影响和破坏。
（6）消除施工污染
施工中各种污水，弃土，及雨季排水要综合考虑，采用过滤或沉淀池处理等方法，使生态环境受损减到最低程度。