围堰施工专项方案(增加钢板桩围堰)报审版最终版.doc

黄浦江上游水源地金泽水库工程JSK-C1标（取水闸）

围堰施工专项方案

中国水电基础局有限公司
上海金泽水库项目经理部
2015年9月

黄浦江上游水源地金泽水库工程JSK-C1标 围堰施工专项方案

目 录
一、 工程概况 2
1.1工程概述 2
1.2主要工程量 4
1.3编制依据 4
二、施工流程 4
三、施工方案 5
3.1施工准备 5
3.2钢板桩围堰施工 5
3.3围堰内抽排水 6
3.4粘土围堰土方填筑 6
3.5袋装碎石填筑 7
3.6防渗土工膜铺设 7
3.7袋装土覆盖 7
3.8内侧减压排水沟 7
3.9路面施工 7
3.9围堰顶面围挡 8
3.10围堰维护 8
3.11围堰拆除 8
四、进度计划安排及保证措施 8
4.1进度计划 8
4.2进度保证措施 9
五、质量保证措施 9
六、水上作业安全措施 10
七、安全度汛措施 11
八、附件 11

一、 工程概况
1.1工程概述
本工程为金泽水库JSK-C1取水闸的施工围堰。取水闸外河侧两侧与太浦河防汛墙连接的翼墙、护底灌砌块石以及太浦河防汛道路交通桥需拆除现有防汛墙后才能施工，因此，施工时需在太浦河上填筑顺河围堰挡水形成干地施工条件，施工期间太浦河仍从原河道过流。
施工围堰兼做临时防汛墙，与太浦河护岸同级别，按2级水工建筑物设计，太浦河全年50年一遇高水位4.10m（上海吴淞高程），围堰顶考虑行车要求，围堰顶部等效均布荷载取20kpa，堰顶高程取与设计堤顶同高5.24m。
围堰断面设计：围堰采用压实粘土结构型式。粘土围堰顶宽6.0m，迎水侧边坡坡比1：2，坡面铺设一层防渗土工膜，并压50cm厚袋装土条带保护，土工膜在坡顶和坡底的锚固压稳长度不小于1m，坡脚用袋装碎石压脚并防冲刷，袋装碎石顶宽2m，厚80cm。背水侧边坡坡比1：1.5。堰顶由下至上设置20cm厚碎石垫层及20cm厚泥结石路面，堰顶两侧设置防护栏杆。
为创造粘土围堰干地施工条件，在粘土围堰迎水侧坡脚处设置一道钢板桩围堰。钢板桩围堰设计:双排钢板桩（【30#槽钢，L=6m，@500mm）宽度为2.0m，在钢板桩内侧自外向内设置一层土工格栅和一层密目网，中间回填粘土。钢板桩围堰顶标高为3.5m,底标高-2.5m,入土深度3.5m，在3.2m标高处设置Φ60钢管围囹，横向设置Φ11钢丝绳对拉@1000mm。
详见施工围堰平面图和断面图。

附图1:围堰平面布置图

附图2:围堰断面布置图

1.2主要工程量
工程内容
型号、种类
工程量
钢板桩
【30#槽钢，L=6m，@500mm
围堰宽2m
总长411m
钢板桩围堰土方填筑
原滩地标高按1m、顶标高按3.5m计算
2055m3
粘土围堰土方填筑

20550 m3
防渗土工膜
400g/㎡
4917m2
袋装碎石
厚800mm
390m
碎石垫层
宽5000、厚200
390m
泥结石路面
宽5000、厚200
390m
1.3编制依据
序号
名称
编号
1
金泽水库JSK-C1标围堰施工图纸

2
《工程测量规范》
GB50026-2007
3
《水利水电工程施工测量规范》
SL197-2013
4
《堤防工程施工规范》
SL260-2014
5
上海市《地基处理技术规范》
DGJ08-40-2010
6
《土工合成材料应用技术规范》
GB50290-1998
7
《水利工程施工质量检验与评定标准》
DG/T08-90-2014
8
《水利水电建设工程验收规程》
SL223—2008
二、施工流程
施工工艺流程图：
施工准备
钢板桩围堰
粘土围堰清基、土方填筑压实
围堰内抽水
铺设土工膜
袋装碎石、袋装土铺设
铺设泥结石路面
拆除围堰

三、施工方案
3.1施工准备
1）材料准备
主要的施工材料有：钢板桩、土工格栅、密目网、粘土、袋装碎石和袋装土、防渗土工膜等。
2）机械设备
开工前对机械设备的数量、设备状况及生产能力统筹计划，能够满足工期要求。本工程计划进场的设备主要有：运输船1艘、打桩船1艘、徐工10吨压路机1台，挖掘机2台、10t自卸车3台。
3）人员准备
主要管理人员6人，施工人员30人。
4）测量放样
依据设计图纸测量放样，并作好标志桩，保证围堰轴线的准确性。
5）其他准备工作
A、提升和运输设备：汽车吊、装载机、手推车等；
B、抽水设备：潜污泵、配电箱等 ；
3.2钢板桩围堰施工
本工程采用水上打桩船顺水流方向打设【30#槽钢，L=6m钢板桩，钢板桩纵向间距0.5m，横向间距2m，施工过程中用测量仪器控制其高程及轴线位置。当钢板桩打设完成后将已组装的土工格栅与密目网安装到钢板桩内侧，通长设置底部达到河底泥面、上端达到3.5m高程，以形成密闭的围护，保护填入的土体不流失，其土工格栅位于迎水侧。然后在3.2m高程安装Φ60钢管围檩，并用Φ10钢丝绳对拉。钢板桩内填土，采用挖泥船填入并用挖斗压实即完成了钢板桩围堰施工。

附图3：钢板桩围堰施工示意图
3.3围堰内抽排水
为使粘土围堰形成干地施工条件，钢板桩围堰完成闭气后，进行抽排水工作。根据常水位估算排水量约9000m3。拟采用2台22kw的抽水泵进行抽水（约120m3/小时），总共抽水耗时约40个小时。抽排水过程中，控制水位下降速率，同时观察围堰渗水情况。
3.4粘土围堰土方填筑
1）清基
在围堰填筑之前，进行围堰的清基工作。先采用挖掘机将填筑区的淤泥、杂草及草根等进行清理。
2）土方填筑
土方填筑采用分层填筑和压实施工，由西向东作业。围堰土方分层压实，每层厚度不超过30cm。
围堰土源主要是施工区域内的基坑土方。施工过程中配备1台1m³的挖掘机和3辆自卸汽车供应土方，1台1m³的挖掘机摊铺和压实。

附图4：粘土围堰碾压示意图
3.5袋装碎石填筑
迎水侧堤脚采用80cm厚的袋装碎石镇压，由人工装袋，自卸汽车运输至现场后，由1.0m3挖掘机配合人工镇压。
3.6防渗土工膜铺设
本工程防渗土工膜铺设在粘土围堰迎水侧。购置成品防渗土工膜运到施工现场，在修整后的坡面上铺设，搭接宽度不小于20cm，采用胶水粘结。
3.7袋装土覆盖
在铺设完成的防渗土工膜上镇压条带袋装土。铺设袋装土时由挖机配合人工从坡底铺设到坡顶。
3.8内侧减压排水沟
内侧减压排水沟为通长布置，位于粘土围堰背水侧坡脚外20m。排水沟顶标高为-2.5m；施工时采用人工开挖。在减压排水沟附近安装抽水泵，以备随时抽水使用。
3.9路面施工
本工程围堰堤顶道路采用厚200的碎石垫层和厚200的泥结石路面形成，在铺筑碎石垫层前将堤顶土方整平至4.84m高程，随后立即开始碎石的铺设。碎石铺好后，用10t压路机碾压3～4遍，直至石料无松动为止，碾速控制在25m/分钟左右。泥结碎石面层施工方法用拌和法、碎石摊铺后，将规定的用量土，均匀地摊铺在碎石层顶上。然后拌和，拌和一遍后，随拌随洒水，以粘土成浆与碎石粘结在一起为止，然后用平地机械或铁锹等工具浆路面整平，再用10t压路机洒水碾压，使泥浆上冒，表层石缝中有一层泥浆即停止碾压。
3.9围堰顶面围挡
围堰填筑完成后，在堰顶道路两侧设置钢管栏杆防护，防护栏杆设置为竖向间距为2m，横向2道，高度1.8m。
3.10围堰维护
围堰填筑完成后，在围堰迎水面铺设400g/m2的防渗土工膜并采用袋装碎石镇脚和袋装土镇压，以防水流和风浪的冲刷。
围堰使用期间，安排专人对围堰进行巡视，并对围堰进行沉降和位移观测，发现异常情况，及时采取措施处理。
3.11围堰拆除
3.11.1钢板桩围堰拆除
在粘土围堰稳定后，即拆除钢板桩围堰。先挖除填芯土，解除土工格栅与钢板桩的连接，然后在船上采用机械手震动将钢板桩拔出，装入运输船运出。
3.11.2粘土围堰拆除
先将围堰防渗土工膜、围挡拆除，从围堰中间向围堰两端用挖机同时拆除施工，拆除土方运到指定位置堆放。
四、进度计划安排及保证措施
4.1进度计划
计划2015年10月1日开始，2015年11月20日完成。
序号
施工内容
工期
备注
1
钢板桩围堰
2015.10.01～2015.10.15
具备挡水条件
2
围堰内抽水
2015.10.18 ～2015.10.20

3
围堰清基
2015.10.21

4
粘土围堰填筑
2015.10.22 ～2015.11.15
具备挡水条件
5
围堰顶面临时道路
及围堰防护
2015.11.10～2015.11.20

6
钢板桩围堰拆除
2015.12.1～2015.12.10

7
粘土围堰拆除
2016.7.1～2015.7.20
围堰内结构和闸门安装调试完成，并通过水下工程验收后方可拆除

4.2进度保证措施
1、提前将钢板桩等施工材料运到施工现场，做好机械维修保养，确保作业时设备完好率。
2、提前将镇压袋装碎石和袋装土准备就绪。
3、施工过程因土方运输车辆穿越太浦河防汛道路，为此，设置专人管控和协调过往的社会车辆间断放行。
4、配备充足的施工机械。围堰施工中主要工作为土方填筑，其填筑量为20550m3，计划20天完成。施工时，采取从围堰两端同时填筑，考虑到交通影响拟投入4台挖掘机和6辆运输车，以确保每天完成1100m3工作量。
五、质量保证措施
1、经理部成立全面质量管理领导小组，建立质量自检体系。完善以施工负责人，现场负责人结合施工班组为一体的质量控制体系，实行岗位责任制，每道工序，每个施工环节实行定人、定岗、定责并有明确的奖惩措施。以指导工程施工者负责质量、施工操作者保证质量、检查质量者评定质量为宗旨。
2、启动项目部质量保证体系，落实各岗位责任制，认真进行工序的施工安全技术交底，组织各岗位人员学习施工技术规范和安全操作规程，熟悉本职工作的工艺要求和技术指标，使人员组织、机械设备、施工技术、质量处于有效控制状态；
3、施工开始前，由项目部技术负责人、质检员、安全员对全体施工人员进行技术交底，交底内容包括技术、质量、安全等各个方面，交底详细、具体。
4、加强工序间的质量控制检查，强化施工测量检验，技术人员跟班作业，随时督促检查测量、试验人员的工作结果，用数据正确指导施工；
5、严格按检查程序，每一道工序检验合格后方可进行下一道工序，施工中严格执行三检（自检、互检、交接检）制度，坚持质量一票否决制。
6、加强与监理配合，出现问题及时反馈，及时处理并做好记录；
7、严把材料和试验关，施工中使用的原材料必须以制定方案时监理工程师批准选用的材料为准。工地试验室必须加强试验检测，杜绝不合格的材料用于工程，对每道工序，包括材料的性能，各种混合料的配合比、试件的强度等符合设计、规范、标准要求，其试验检测频率均须满足技术规范要求，并且要用数据说话，试验结果必须真实准确。
六、水上作业安全措施
1、建立以项目经理为首的安全保证体系，成立以项目经理任组长，各部门具体负责的安全生产领导小组，确保本工程的施工安全。
2、施工前对施工管理人员进行分部工程交底，对作业人员进行安全技术，提高安全意识。
3、进入施工现场的管理人员及施工作业人员必须佩戴安全帽、穿救生衣。
4、施工时，离河口边线要有一定的距离，以免土质松散塌方。如发现土质较差，采取相应的一些措施。
5、设立专职安全员并建立24小时旁站制度，及时纠正和消除施工中出现的不安全苗头。
6、对施工人员进行安全教育和安全知识的考核。
7、进行安全文明生产宣传，提高全员安全生产意识。
8、在车队进出口设醒目安全警示牌及限速标志，作为安全宣传防范工作。
9、现场应设置施工区临时警戒线，防止外界人员进入施工现场发生意外。项目部参与施工的各种船舶（包括配合施工作业的交通船、运输船等）必须符合安全要求，同时还必须持有各种有效证书，按规定配齐各类合格船员。船机、通讯、消防、救生、防污等各类设备必须安全有效，并通过当地海事局的安全检查。
10、严格执行船舶供、受油规定，防止泄漏。船舶油污水和垃圾要集中回收并做好记录，严禁向江中排放和倾倒，并配备配齐消防器材。
11、所有船舶必须按规定配备足够的救生圈、救生衣等救生设备，在舱面作业时必须穿好救生衣，人员上下通道应挂设安全网，跳板要固定，水上工作平台四周要安装符合标准的栏杆和安全网。
七、安全度汛措施
本工程所填筑围堰要经历汛期，为了保证安全度汛，采取必要的安全度汛措施。
1、做好施工区域内的水流的疏排工作，并对围堰边坡进行必要的加固处理。
2、成立以项目经理为首的防洪度汛领导小组，统一领导，协调人员和物资。
3、落实防洪度汛责任制，成立防洪度汛抢险队伍。
4、建立汛期值班制度，安排专人接收和传达天气、水情预报。
5、现场指挥、安全员对施工人员、机械司机进行安全讲解及安全技术交底。
6、现场指挥、安全员在现场做指挥及安全工作。
7、做好现场施工管理，搞好四通一平工作，材料摆放整齐平稳，电源埋设合理安全。
8、现场应设置施工区临时警戒线，防止外界人员进入施工现场发生意外。
9、项目部根据现场情况，储备必要的防汛物资和防汛所需设备。
八、附件
围堰稳定性计算
8.1围堰稳定性计算相关参数
1、施工防护水位:围堰顶标高考虑过往船舶和风浪涌高，再考虑一定的安全高度，将围堰顶标高定为3.5m。
2、土的力学指标：围堰内回填土采用素填土：φ1=16.5°， r1=19.1KN/m3
围堰入土土层为⑥1层，故取：φ2=16.5°， r2=19.1 KN/m3
3、围堰相关参数：
绝大部分河床标高1.3 m～1.5m，选取1.0m作为计算参数，围堰顶标高3.5m，填土厚度2.5m，宽度为2m，钢板桩长6m，如下图所示：
8.2围堰抗滑动稳定性计算

抗滑动系数Kh=（G+Ey）u/Ex≥1.3
按最高水位3.0m计算，围堰内已抽水，如示意图：
围堰内回填土重量：G=2.5×2×19.1=95.5KN/m；Ey=0
水的侧压力：EX=0.5×10×2.0×2.0=20KN/m
围堰与泥面接触面为⑥1层，为灰色粘土，故摩擦系数u，查表可取0.35， Kh=95.5×0.35/20=1.67≥1.3，再加上桩的抗滑效应，符合要求。
8.3围堰抗倾覆稳定性计算：
抗倾覆稳定性系数Kq=（Gb+Eya）/Exh≥1.6；如上示意图：
围堰内回填土重量：G=2.5×2×19.1=95.5KN/m；Ey=0
水的侧压力：EX=0.5×10×2.0×2.0=20KN/m
水的侧压力对B点倾覆力矩MB'=20×1/3×2.0=13.337KN·m/m
对B点抗倾覆力矩MB =95.5×1/2×2.0=95.5KN·m/m
抗倾覆安全系数 Kq= MB / MB'=95.5/13.33=7.16≥1.6，符合要求。
8.4桩的最小入土深度计算：
按最高水位3.0m计算，围堰内无水，两排桩分别受力如下示意图：

对比两图，B桩工况更为不利，可选B桩作为对象，作用在板桩上的力矩主要包括主动土压力、被动土压力以及拉杆拉力，为使桩保持稳定，设板桩插入土中深度为阻止板桩绕桩顶作用点D点转动所必须的最小深度t，则得到：
Ea=ea（H+t）/2=r（H+t）2Ka/2；
Ep=ept/2=rt2Kp/2
令∑Md=0，则得
EaHa-EpHp =0
t=（3Ep-2Ea）H/2（Ea-Ep）
假定t=3.0m，则Ea=161.78 KN/m，Ep=154.71KN/m，∑Md=134.82
考虑到1.15安全系数，故桩的入土深度达3.5m时。∑Q=7.07。因此，背水侧桩需与外侧桩相对拉，拉杆接力T=7.07KN，以满足最小入土深度要求。
8.5围堰桩抗弯性能计算：
根据地质资料得知，⑥1层土参数为
φ=16.5°，r =19.1KN/m3
主动土压力系数Ka=tg2（45°-16.5°/2）=0.56
被动土压力系数Kp=tg2（45°+16.5°/2）=1.80
同样选B桩作为对象，作用在板桩上的力矩主要包括主动土压力、被动土压力以及拉杆支撑力
1、主动土压力
Ea=0.5× r×（H+t）2×Ka=161.78KN/m
作用点位置：1/3×5.5=1.83m
2、被动土压力
Epmax= 0.5*rt2kp =154.71KN/m
作用点位置：1/3×3=1.0m
3、根据题意所示，拉杆拉力T
拉杆拉力T=Ea-Ep =161.78-154.71＝7.07KN/m

4、求最大弯矩
剪力为零处，弯矩最大
设距顶部拉杆的距离为y时，剪力为0，则
令∑Qy=0，则：（y+0.3）2*r*Ka/2-T=0，则得y=0.85m
最大弯矩为Mmax=7.07*0.85-7.07*0.38=5.74KN*m/m
6、桩强度验算
钢板桩：
钢板桩采用【30#槽钢，每0.5m一根
W=597cm3
f=Mmax/W= 5.74×103/597=9.62Mpa＜1/2{ fm }=100
8.6结论
1.钢板桩采用【30#槽钢，每0.5m一根，满足抗倾覆和抗弯性能要求。从计算结果可知，钢板桩抗弯富余较大，实际施工中可以适当加大纵向间距。
2. 拉杆采用￠11钢丝绳，每根拉杆允许拉力R′=62kN；实际施工中拉杆间距为1m一道，满足施工要求。

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