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南水北调施工组织设计2.doc
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1、施工组织设计第一章 工程概况1 工程概况南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段(以下简称“方城段”)是总干渠陶岔渠首至沙河南段的一个设计单元,位于河南省南阳市方城县境内,起点位于小清河支流东岸宛城区和方城县的分界处,设计桩号124+751,终点位于三里河北岸方城县和叶县交界处,设计桩号185+545;方城段全长60. 794km,方城段共分为9个标段。方城-6标是第6个标段,起点设计桩号159+982,轴线坐标为(X=3677954. 305m,Y=504980. 405m)(1954年北京坐标系,下同),终点设计桩号167+532,轴线坐标为(X=3683915. 149m,Y=
2、508636.952m),方城-6标长度为7.550km。方城-6标沿线共布置各类建筑物10座,包括:3座左岸排水建筑物,5座公路桥,2座生产桥。方城-6标段设计流量330m3/s,加大流量400m3/s。南水北调中线一期干线工程为I等工程,输水建筑物为1级建筑物。方城-6标段工程为输水工程的一部分,主要建筑物为1级,次要建筑物为3级。方城-6标段主体工程主要工程量:土石方开挖约569万m3,土石方填筑约160万m3,混凝土约9万m3,钢筋约0.29万t,复合工膜约62万m2。方城-6标段主要建筑物如下表:序号设计桩号建筑物名称建筑物型式坐标XY1160+743马道西北沟排水倒虹吸367815
3、7.314505696.2862162+080孙庄西沟排水倒虹吸3678810.565506869.7093165+771核桃园排水倒虹吸3682235.032508119.9254160+681荆庄北生产桥生产桥5162+346孙庄生产桥生产桥6161+149马道北跨渠公路桥公路桥7163+715大潘庄西跨渠公路桥公路桥8165+300朱庄东跨渠公路桥公路桥9166+459关凹东跨渠公路桥公路桥10167+420陶岗南跨渠公路桥公路桥2 水文气象和工程地质资料2.1水文气象2.1.1设计洪水方城-6标左岸排水交叉断面设计洪水见表1.1-1,现状情况设计洪水位见表1.1-2。表1.1-1 方城
4、-6标左岸排水交叉断面设计洪峰流量序号河名设计洪峰流量(m3/s)0.50%1%2%5%10%20%1马道西北沟45.940.735.328.422.917.52孙庄西沟28624620715711983.23核桃园河577496415313239166 表1.1-2 方城-6标左岸排水交叉断面现状情况设计洪水位序号河名设计洪水位20%5%2%1%0.50%1马道西北沟137.9138.07138.15138.22138.272孙庄西沟139.58140.04140.26140.42140.583核桃园河131.51132.83133.44133.84134.16注:水位基面为85国家高程基准
5、。2.1.2施工设计洪水 方城-6标左岸排水交叉断面11月4月的施工设计洪水见表1.1-3.表1.1-3 方城-6表左岸排水交叉断面20%施工设计洪水(11月4月)序号河名洪峰流量(m/s)1马道西北沟0.922孙庄西沟4.383核桃园河8.742.1.3泥沙方城-6标段内河流的历年最大月平均含沙量均值在3.2Kg/m5.4kg/m之间。2.1.4气象本标段内河流属北亚热带湿润地区,雨量较充沛。多年平均降水量800mm左右,总体上是由北向南递减。年降水量主要集中在69月,其多年平均降水量占年降水量的64%,最大可大87%以上。69月中又以7、8两月为主,七多年平均降水量约占年降水量的42%,最
6、大可大72%。根据距离总干渠最近的方城气象站实测气象资料统计,多年平局气温14.4,多年分月平均气温以7月份27为最高,1月份0.5为最低;舌侧极端最高气温41.3,出现在1966年7月19日;实测极端最低气温16.0,出现在1969年1月31日;全年最低气温低于0的日数,多年平均83.3d。多年平均日照时数2059h;多年平均相对适度71%;多年平均雾日数21.3d;霜日数57.4d,初霜最早为10月15日,最晚霜止日出现在4月12日。全年盛行的风向为NE,多年平均风速3.1m/s,舌侧最大风速20.0m/s,实测最大积雪深度27.0cm,多年平均地温(距地面0cm)16.6,最大月平均地表
7、温度为7月份30.5,最小月平均地表温度为1月份1.3。多年平均5cm深地温15.8,20cm深地温16.1,实测最大冻土深度8.0cm。度 8.0cm。历年平均降雪日数为 13.9d,初雪最早日 11 月 1 日,最晚降雪终止日为 4 月 20 日。2.2 工程地质基本资料2.2.1地形地貌本标段起始于方城垭口北部边缘黄金河左岸出口桩号 159+982,沿伏牛山脉东南麓山前岗丘地带及山前倾斜平原,穿越伏牛山东部及大别山西北部的交汇部位的山前古坡洪积裙及淮河水系冲积平原后缘地带,止于脱脚河右岸桩号 167+532。渠段地貌形态以低矮的垄岗与河谷平原交替分布为特征,间夹基岩残丘。2.2.2地层岩
8、性本标段地表多为第四系履盖,出露和揭露的地层有下第三系(E)、上第三系(N)和第四系(Q)。下第三系(E),由一套紫红色砾岩、砂砾岩、砂岩、砾质粉砂岩、泥岩等组成。砾岩岩质坚硬,强度高。上第三系(N)河湖相沉积,具多韵律构造,由粘土岩、砂质粘土岩、泥灰岩、砂岩、泥质砂砾岩、砂砾岩等互层或其中几种岩性组成,岩性、岩相变化大,厚薄不一。第四系中更新统(dl-plQ2),以粉质粘土为主,多含砾卵石,也含钙质结核,局部富集成层。粘性土一般具弱中等膨胀性。砾质土、粉土质砾:分布于岗地地表或粉质粘土之下,含较多砾卵石,砾卵石成份主要为石英砂岩、石英、杂岩,粒径一般 28cm,最大达 20cm 以上。第四系
9、上更新统(alQ3),上部为粉质粘土、粉质壤土、轻砂壤土,局部夹有机质粘土或含泥砾砂透镜体;下部由灰黄褐黄色薄层含泥中细砂、砾砂或砾质土组成。粉质粘土局部富含有机质,一般具弱膨胀性。有机质粘土、有机质粘性土呈软可塑状,主要分布在核桃园附近。砾质土、砾卵石砾径 38cm,大者达 11cm 以上,砾卵石含量达3065%。一些小河沟河床分布的有机质土,厚 15m。第四系残坡积层(el-dlQ)岩性主要为浅黄色碎(砾)石土,一般厚 15m。2.2.3地质构造与地震本标段地震动峰值加速度为0.05g。地震特征周期为 0.35s,地震基本烈度小于度。2.2.4水文地质条件本标段第四系孔隙潜水主要分布于上更
10、新统(Q3)中、粗砂、砾砂含水层中,脱脚河两岸含水层厚 16m,承压水头 36m,平水期近河地带地下水无承压性。年水位变幅约 13m。上第三系(N)层间含水层多为承压水,地下水主要贮存于上第三系砂岩、砂砾岩层中,核桃园河钻孔在揭穿砂岩后,承压水冒出地表 5m 左右(承压水位 134m 左右)。Q粉质粘土,渗透系数K=i10-9 i10-5cm/s,粉质壤土渗透系数k=i10-3i10-1cm/s,粗砂渗透系数 k=i10-2i10-1cm/s;砂砾卵渗透系数 k=i10-3i10- 2 cm/s渠段内上第三系粘土岩和砂质粘土岩为不透水层,砂岩渗透系数 k=i10-3i10-1cm/s,砂砾岩渗
11、透系数k=i10-4i10-2cm/s,下第三系砾岩、元古界片岩一般不透水。 渠段地表水、地下水,经判定对混凝土不具腐蚀性。饮用阴离子合成洗涤剂、氯化物、溶解性总固体、耗氧量、细菌学指标大多数超标,我单位将地下水作为饮用水建议进行水质分析,由此所作的一切判断由我单位自行负责。2.2.5渠线工程地质条件(1) 桩号 159+982162+551 渠段本渠段渠坡主要由 dl-plQ2粉质粘土、prQ 粉质粘土、N 层粘土岩、砂岩、砂砾岩,E 层砂岩、粘土岩、砂砾岩等组成,岩性地质结构较复杂。Q2粉质粘土,厚 37m 左右,呈灰褐、灰黄色,含石英质砾石,工程地质性质较好,具弱膨胀性,局部具中等膨胀性
12、。prQ 砾质土,灰黄色,砾石以石英为主,石英砂岩次之,径 13m,含量 540%,局部过渡为砂砾石层。N 粘土岩、砂岩、砂砾岩,呈棕黄色,分布于 dl-plQ2粉质粘土之下,力学强度较高。粘土岩具强膨胀性。E 砂质粘土岩、砂岩、砾岩,呈棕红、紫红色,分布于 dl-plQ2粉质粘土、prQ 砾质土之下,力学强度高。地下水位高出渠底板局部达 910m,赋存于下部砂岩、砂砾岩的孔隙裂隙中,水量较丰,施工需采取降排水措施。粘土岩易快速风化。(2) 桩号 162+551164+621 段渠道挖深 13.518.5m,局部为深挖方段。渠坡上部由 dl-plQ2 粉质粘土、粘土、砾质土,下部由 N 砂质粘
13、土岩、砂岩,砂砾岩,泥灰岩等组成。Q2粉质粘土、粘土,厚 313m,呈灰黄、褐黄、棕黄色,呈硬塑状,含铁锰质结核,局部含钙质结核,裂隙较发育,裂隙面多充填灰白色粘土条带。N 粘土岩、砂岩、砂砾岩,呈棕黄色,分布于 dl-plQ2粉质粘土、粘土之下,力学强度较高。砂岩、砂砾岩具中等透水性。地下水位高出渠底板局部达 1012m,赋存于下部 N 层的砂岩、砂砾岩的孔隙裂隙中,水量丰富,并具承压性,承压水头 2.59.2m,施工基坑存在涌砂涌水现象。渠坡Q2粉质粘土、粘土具中等膨胀性。(3) 桩号 164+621167+532 渠段桩号 164+621165+111 为上弱膨胀土为主、下软质碎屑岩渠段
14、,渠道挖深 8.510.5m,渠坡主部由 Q3粉质粘土组成,局部渠坡下部揭露 N 砂岩、泥灰岩。Q3粉质粘土,厚 1011m,部含少量砾石,局部含少量有机质,一般具弱膨胀性。N 泥质粉砂岩、砂岩,灰白色。砂岩、砂砾岩具中等强透水性。地下水位高出渠底板79m,赋存于下部 N 砂岩、砂砾岩中,水量丰富,并具承压性,承压水头 10.610.8m。渠底板以下粘性土厚 1.83.8m,施工基坑存在基坑突涌或出现涌砂涌水现象。桩号 165+111166+141 为上弱膨胀土为主、下软粘土渠段,渠道挖深 06.5m,填高 3.5 13m,渠坡主部由 Q3粉质粘土、粉质壤土、有机质粘土组成。Q3粉质粘土、粉质
15、壤土厚 311m,呈褐黄、棕黄色,呈可塑硬塑状,厚薄不均,含较多铁锰质结核,部含少量砾石,局部含少量有机质。有机质粘土,灰黑色、灰褐色,呈透镜体分布,厚薄不均,厚 07m,分布于粉质粘土、粉质壤土之下,呈可塑至软塑状。地下水位分布于 N 砂岩、砂砾岩之中,具承压性,水头高出地面 56m,水量大,施工应采取降排水工程措施。桩号 165+111165+411 段,渠坡下部或渠底揭露有机质粘土,对渠坡稳定不利。桩号 166+141167+532 为弱膨胀土渠段,渠道挖深 5.56.5m,填高 3.54.5m,为半填半挖渠段,渠坡主部由lQ3粉质粘土、粉质壤土组成。alQ3粉质粘土,粉质壤土厚 813
16、m,呈可塑硬塑状,土体裂隙较发育,一般具弱膨胀性,在桩号 167+400167+532 渠段粉质粘土具中等膨胀性。下部 alQ砂层或砂砾石层及下部 N 砂岩中分布有孔隙水,具承压性,水头 56m,水量大。2.2.6左岸排水建筑物工程地质条件(1) 马道西北沟倒虹吸工程涉及地层由中更新统坡洪积(dl-plQ2)粉质粘土、不明成因堆积(prQ)砾质土以及下第三系(E)砾岩、泥质粉砂岩组成。Q2粉质粘土厚 1.45.0m,底板高程 133.74136.13m。prQ 砾质土位于中更新统层底部,底板高程 131.06134.15m,厚 0.74.0m。E 地层以砾岩为主,夹泥质砂岩薄层。岩层倾南南东,
17、倾角 20左右。Q2粉质粘土多呈硬塑状,呈中等压缩性,多具弱膨胀性。砾质土呈中密状态。E 砾岩、泥质粉砂岩胶结较好,强度较高。勘探期间地下水位 130.8133.8m。管身段基坑开挖存在渗水涌水问题。(2)孙庄西沟倒虹吸工程涉及地层由全新统近期堆积(alQ42)淤泥质土、中更新统坡洪积(dl-plQ2)粉质粘土及上第三系(N)砂岩、砂砾岩和下第三系(E)砂岩、砾岩组成。alQ42淤泥质土分布于孙庄西沟沟底,厚2.35.4m。Q2粉质粘土厚 2.66.6m,底板高程132.0138.0m。N 以砂砾岩为主夹砂岩薄层,厚 4.07.0m,底板高程 127.0134.0m。E 地层以砂砾岩为主,夹砂
18、岩薄层,岩层倾南南东,倾角 20左右。淤泥质土含水量高,多呈软塑状态,强度较低。Q2粉质粘土多呈硬塑状,呈中等压缩性,多具弱膨胀性。N 砂岩、砂砾岩呈弱胶结,呈低压缩性。E 砂砾岩、砂岩为胶结较好,强度较高。勘探期间地下水位 135.07137.76m。(3) 核桃园河倒虹吸场地区第四系由全新统早期堆积(alQ41)粉质粘土、壤土、砂壤土以及上更新统冲积(alQ3)粉质粘土、含有机质粉质粘土组成,下伏基岩为上第三系(N)粘土岩、砂岩组成。alQ41自上而下由壤土、粉质粘土、砂壤土、壤土组成。其中表层壤土厚 0.31.0m,粉质粘土厚 3.1m,砂壤土厚 0.81.8m,下伏壤土厚 0.83.5
19、m,底板高程 126.4126.8m。Q3 由粉质粘土夹含有机质粉质粘土组成,总厚 6.511.7m,其中有机质土厚0.52.8m,主要分布于高程 122.1127.3m 之间。N 由砂岩和粘土岩组成,呈互层状,均呈弱胶结,砂岩厚 1.67.7m,粘土岩厚 0.86.5m。Q3粉质粘土多呈多具弱膨胀性;含有机质粉质粘土中等偏高压缩性;粘土岩多多具中等膨胀性。砂岩具中强透水性。场地区地下水类型主要为赋存于 N 砂岩中的层间承压水,共两层,其中上部含水层顶板高程 116.8122.9m,含水层厚度 1.67.7m,承压水位 126.8130.5m,下部含水层顶板高程 112.0116.0m,最大揭
20、露厚度 7.5m,承压水位高于 130.6131.7m,涌水量 52.090.0L/min。场地区存在主要工程地质问题为基坑突涌。由于管身段承压含水层以上残留盖层太薄,地下水在扬压力作用下可能顶穿盖层,出现基坑突涌。2.2.7公路桥建筑物工程地质条件公路桥主要涉及第四系(Q)粘性土和砂性土,上第三系 N 软岩,下第三系(E)硬岩。Q2粉质粘土呈可塑坚硬状,具低中等压缩性,弱膨胀性;N 粘土岩呈硬塑坚硬状,具低中等压缩性,中等膨胀性,N 砂岩具弱-中等透水性;E 砾岩坚硬。桥墩部分一般基岩面较起伏,局部相变较大,岩石强度不均,需在无钻孔的桩位布打先导孔。上述提供的渠道和各类建筑物的工程地质、水文
21、地质条件等基本资料及数据仅作为参考,我单位须通过现场调查及资料分析,并充分考虑该标段膨胀土问题、渠基及建筑物基础开挖过程中的涌砂涌水或渗水问题、及渠道建成后抽排减压等问题的复杂性,由此所作的一切判断由我单位自行负责。(1)施工条件1)对外交通条件本标段工程区附近有许平南高速、许南省道(S103)和方城古庄店省道(S331)等,交通运输条件较好。方城古庄店省道(S331)在桩号 163+700 附近与渠线相交。2)主要建筑材料A土料场本标段工程所需土料采用渠道开挖利用料和土料场开采料。土料来源参见附件和相关图纸。渠道开挖土料多为 Q3及 Q 粉质粘土、粉质壤土,局部含少量钙质结核,砾质土,土体总
22、体以非膨胀弱膨胀性,土体含水量较高,地下水位埋深多在 13m 之间,汛期局部埋深 0.30.5m,表层耕植层厚 0.5m 左右,为无用层。土料除具部分有膨胀性、粘粒含量偏高,塑性指数偏高外,其它各项质量技术指标均能满足规范要求。开挖的石料为 N 层砂岩、砂砾岩、粘土岩,E 砂岩、砂砾岩,元古界片岩、石英片岩等也可作为填筑料。可以使用的土料场为独树周庄、城郊代营土料场,各土料场的运距由我单位自行现场考察落实。城郊代营土料场:料场位于社旗县城郊乡代营村东,面积约 1.36m2。地面高程123.6120.4m, 料场区地层主要由第四系上更新统冲-湖积层(al-lQ3)粘性土组成。粉质壤土:厚度 1.
23、03.0m。上部粉质粘土:灰黄色、棕黄,可塑状,局部为粉质壤土,厚度 1.05.0m。粘土:灰褐-青灰色,软可塑状,局部为淤泥质粘土,厚度 1.74.0m。下部粉质粘土:青灰色,软可塑状,厚度 3.53.6m。勘探期间地下水埋深 2.42.8m左右,高程 121m 左右。粉质壤土不具膨胀性,上部粉质粘土土层主体不具有膨胀性,仅局部具弱膨胀。粘土主体具弱膨胀性,局部具中膨胀性。为无用层,下部粉质粘土不具膨胀性。粉质壤土储量为 90.76 万 m3、上部粉质粘土储量 192.00 万 m3,总储量 282.76万 m3。料场距本渠段最短直线距离约 8km。独树周庄土料场:位于方城县独树镇周庄东南,
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