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河道围堰施工方案


河道围堰施工方案 河道围堰施工方案 围堰施工
一、工程概况 机场南线(京承高速公路~东六环路)公路工程西起京承高速 公路,东至东六环路。由西向东分别与京承高速公路、京密路、规 划温榆河大道、规划观景路、机场高速公路、机场辅路、规划机场 二通道、 规划壁富路、 东六环路等主要道路相交, 路线全长 17.97km。 全线共分为九个标段,本标段为第五标段,起止桩号为 K7+300~ K8+539,全长 1239m。 本标段工程中涉及跨温榆河的桥梁包括: 1、机场南线南主线桥,B21 轴至 B25 轴,桥梁形式为预应力 砼箱梁; 2、机场南线北主线桥,N22 轴至 N26 轴,桥梁形式为预应力砼 箱梁; 3、互通式立交 Z1 桥,Z1-6 轴至 Z1-10 轴,桥梁形式为简支 T 梁; 4、互通式立交 Z4 桥,Z4-27 轴至 Z4-31 轴,桥梁形式为简支 T 梁。 由于必须避开汛期进行围堰施工,因此跨河工程为制约本工程 工期的关键。根据本工程的实际,我项目部将做好河道内施工的各 项准备工作。待今年汛期结束,立即组织围堰及导流河道施工,并

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确保 2007 年 5 月 25 日之前,全部完成河道内工程。 二、河道施工导流顺序 1、主线桥施工 本工程中主线桥 B21-B25 和 N22-N26 预应力砼箱梁跨越温榆 河,B22、B23、B24、N23、N24 和 N25 轴桥梁下部结构位于现况河 道内。 (1) 一期围堰 ) 、一期围堰 、 计划开工后,从 2006 年 10 月 10 日开始进行一期围堰,围堰 范围由河道东侧向河中心围至过 B23、N24 轴 10 米处,围堰后开始 进行 B23-B25 和 N24-N26 轴下部结构施工。 见《主线桥一期围堰示意图》 一 期 围 堰 的 同 时 , 在 现 况 河 道 的 西 侧 河 滩 上 B20-B21 和 N21-N22 轴之间新建一条临时导流河道,施工时严格按照河道管理 单位的要求进行,以保证二期围堰后河水能够按要求顺畅流通。 见《导流河道横断面示意图》 、二期围堰 (2) 二期围堰 ) 、 待河道西侧临时导流河道施工完毕后,于 11 月 10 日开始进行 二期围堰施工。 此次围堰从东向西推进将现况河道部分全部封堵住, 围堰后进行 B21-B25 和 N22-N26 预应力砼箱梁施工。施工过程中通 过合理的计划安排,确保于 2007 年 5 月 25 日前清除围堰,恢复河 道。 见《主线桥二期围堰示意图》
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2、匝道桥施工 、 本工程中 Z1-6 至 Z1-10、Z4-27 至 Z4-31 简支 T 梁在机场高速 两侧分别跨越温榆河,其中 Z1-7、Z1-8、Z1-9 和 Z4-28、Z4-29、 Z4-30 轴下部结构位于现况河道内,此两条匝道桥计划按两次围堰 同步进行施工。 第一次围堰时间为 2006 年 10 月 10 日至 2006 年 11 月 6 日, 围 堰范围由河道东侧向河道中心围至过 Z1-8、Z4-29 轴 10 米处,在此 期间完成 Z1-8 至 Z1-10、 Z4-27 至 Z4-29 轴下部结构及 T 梁吊装施 工。见《匝道桥一期围堰示意图》 第二次围堰时间为 2006 年 11 月 7 日至 2006 年 12 月 26 日, 围 堰范围由河道西侧向河道中心围至过 Z1-8、Z4-29 轴 10 米处,在此 期间完成 Z1-6 至 Z1-8、 Z4-29 至 Z4-31 轴下部结构及 T 梁吊装施 工。 见《匝道桥二期围堰示意图》 跨河道桥梁施工完毕后挖开围堰,恢复河道。 三、围堰施工方案 1、主线桥施工 本工程中主线桥 B21-B25 和 N22-N26 预应力砼箱梁跨越温榆 河,B22、B23、B24、N23、N24 和 N25 轴桥梁下部结构位于现况河 道内。 根据我方对现况温榆河调查情况,经研究决定,河道内围堰采
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用中间填土,外侧加土袋的围堰方法。 计划开工后,先将河床底上的石块、杂草等杂物清除干净,再 在河道内采用粘性土或砂夹粘土进行填筑, 填土外侧堆码两层土袋, 土袋间放置两层彩条布。 主线桥围堰总长 185 米,高 4~6.7 米,高于现况水面 2~3 米, 边坡为 1:0.5。由于本工程主线桥为南、北并行两座桥,结构形式为 现浇箱梁, 桥宽共 40 米左右, 因此施工期间进行南、 北桥统一围堰, 在考虑保证施工过程中箱梁排架搭设及各种车辆通行等占地因素的 情况下,围堰宽度设为 70 米。围堰土方量为 32000 方。 围堰时,当填土超过现况水面后,每填筑起 20cm 碾压一次, 逐层压实至距围堰顶部 1.5 米处,压实度保证达到 95%。由于此联 为现浇箱梁形式,剩余 0.5 米高度回填级配砂石,保证箱梁施工时 地基满足施工要求。堆码的土袋的上下层和内外层互相交错,码放 密实平整。在土袋与填土之间设置第一层彩条布防水层,在两层土 袋之间设置第二层彩条布防水层, 彩条布下部用木楔固定在河床上, 并用土袋压实,禁止河水从底部渗入。 见《围堰断面大眼井井位示意图》 2、匝道桥施工 本工程中 Z1-6 至 Z1-10、Z4-27 至 Z4-31 简支 T 梁在机场高速 两侧分别跨越温榆河,其中 Z1-7、Z1-8、Z1-9 和 Z4-28、Z4-29、 Z4-30 轴下部结构位于现况河道内,此两条匝道桥计划按两次围堰 同步进行施工。
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与主线桥相同,匝道桥围堰也采用中间填土,外侧加土袋的围 堰方法。 此两处围堰分别长 110 米,高 4 米,高于现况水面 2~3 米,边 坡为 1:0.5。本工程匝道桥结构形式为简支 T 梁,桥宽 12 米,由于 两个匝道位于在机场高速公路南、北两侧,因此施工期间两个匝道 桥同期进行围堰, 在考虑保证施工过程中运梁车辆及吊梁车辆通行、 站位等占地因素的情况下, 围堰宽度设为 30 米。 每条匝道围堰土方 量为 15000 方,共 30000 方。 围堰时,当填土超过现况水面后,每填筑起 20cm 碾压一次, 逐层压实至围堰顶部 1.5 米处,压实度保证达到 95%。由于此联为 简支 T 梁形式,剩余 0.5 米高度回填级配砂石,保证 T 梁吊装时地 基满足承载要求。堆码的土袋的上下层和内外层互相交错,码放密 实平整。在土袋与填土之间设置第一层彩条布防水层,在两层土袋 之间设置第二层彩条布防水层,彩条布下部用木楔固定在河床上, 并用土袋压实, 禁止河水从底部渗入。 其断面形式参照主线桥围堰。 主线桥及匝道桥跨河施工所需围堰土方共计约 6.2 万方,土方 取自河道两侧河滩处,施工结束后对河道、河滩进行恢复。 3、主线桥箱梁排架基础施工及施工降水施工 、 、围堰施工细节及挖填土方 (1) 围堰施工细节及挖填土方 ) 、 ①围堰施工:围堰上顶宽 3 米,高出现有水面 2 米。双面边坡 1:0.5,围堰基础必须座在沙层上,淤泥最深处标高 13.83 米。此时
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围堰最高从底到顶 6.67 米。 ②清淤:在箱梁投影面积外清淤采用直接挖取与抛石挤淤法, 在箱梁投影面积下所有淤泥清除施工方法分为:a 混水泵配合高压 水枪抽吸,b 挖掘机直接挖,c 明沟抽排水。 ③围堰内平衡土方:在明沟抽水的条件下平衡围堰内土方。统 一挖或填至标高 16.2 米,与承台顶高相同。 在此项工程中共清淤 14652 立方,共填方 4320 立方。 (2)排水设施施工 ) ①设置大眼井:沿围堰内底角 1 米处每 10 米设一个 60cm 大眼 井,共设井 36 口,井深自围堰顶起 25 米。 ②明沟设置:在大眼井中和围堰之间设置一道明排水沟。宽 60cm,深 60cm。 ③每个大眼井中设置一个 2 吋潜水泵 ④为确保基桩施工时的水头,大眼井在钻孔工作开始后要连续 抽水,直到承台施工完成。在施工现场必须设置双路电源 a、变电 线路。b、200KVA 电机组。潜水泵具有足够的备用数量已保证及时 替换。 ⑤大眼井降水能力验算:本工程中围堰部分基坑开挖需进行降 水,采用大眼井形式。基坑底宽 50 米、长 180 米、深以 7 米计,水 位为-2 米。根据地质勘查资料,该处底面下为细砂层,渗透系数 K=1.3m/d。 降水深度(至承台底) :s=7-2+0.5=5.5m
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含水层厚度:H=10-2=8m 将基坑假象为一个半径为 x 的圆进行计算: x=( A/π)^0.5 =(180*50/3.14)^0.5=53m 降水系统的总涌水量: Q=1.366K(2H-s)s/(lgR-lgx) =1.366*1.3(2*8-5.5)*5.5/(lg90-lg53) =446m3/d=0.005m3/s 每米井的单位进水量: q=2πrl√K/15 =2*3.14*0.35*1*√0.000015/15 =0.00057 m3/s 井管长度: L=Q/q=0.005/0.00057=8.7m≈9m 假定降水井间隔 10 米,井数为 36 个时 h0=[2.5^2-466*(ln53/36*0.35)/(3.14*1.3*36)] =1.37m 该数值符合 n h0=1.37*36=49≥L=9 条件,因此降水井满 足要求。 (3)、基桩、承台、基墩柱施工 (3)、基桩、承台、基墩柱施工: ①基桩:土方回填和开挖后首先实施降水,必须保证钻孔内水 头高于地下水 3 米以上。
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②承台:灌桩完成后下挖 3 米凿桩头,检测。打垫层进行承台 施工,待承台施工完毕后可以局部或全部停止大眼井降水。 ③墩柱施工。 (略) ④施工现场道路 由于堤顶标高 24 米,工作面标高 15.2 米,高差 7.8 米。在围堰 内侧设置一条施工道路长 90 米。坡度 8.7%。道路结构为 50cm 级 配砂石。 、 (4) 排架基础施工 在墩柱拆模并做好保护后开始进行排架基础施工,首先处理承 台四周基坑,其次分层填方碾压,每层 20cm,压实度按公路路基工 程标准一直回填到河道水面以上 50cm,最后再回填一层 50cm 厚级 配砂石,回填材料共高出河道现有水位 1 米。比围堰顶低 1 米。 在此项工程中共填方 25509 立方。 回填级配砂石 3600 立方。 在填方过程中如果工作面有水,则继续采用大眼井降水并把大 眼井井壁向上接长。 箱梁底模施工完毕后进行箱梁预压,在箱梁底模上放置沙袋或 其他配重材料配载,并对基础沉降量进行观测,总结出沉降数据。 (5) 排架基础验算: ) 排架基础验算: 、 因目前箱梁图纸未到暂以 2.6 米高箱梁箱体最重处配杆模式进 行单杆地基承载力验算,取排架 60×60 方阵,杆下铺设枕木(16
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×22×250cm) 。其计算模式简化为:22cm×60cm 计算地基承载力: 按排架处于最不利位置计算,选择在箱梁肋板处,梁高 2.6 米, 采用 0.6*0.6m 的矩阵布设,支架下方垫衬 0.16*0.22m 的黑枕木。 砼容重采用 26KN/m3。 ⑴ 采用公式: N≤Rd

N/Ad≤K×fak 标注:Rd ——底座承载力设计值,一般取 40KN; Ad ——立杆基础的计算底面积,按枕木底面积计算; fak ——地基承载力特征值,按填筑材料为砂砾,压实度达 到 97%,查表得 200Kpa; K —调整系数,取 0.97; ⑵ 计算: ① 合格 ② Ad =0.22m×0.6m=0.132m2 N/Ad=24.34KN/0.132 m2=184.09Kpa K×fak=0.97×200Kpa=194 Kpa N/Ad≤K×fak 合格 N=0.6m × 0.6m × 2.6m × 26KN/m3=24.32KN ≤ Rd=40KN

四、围堰稳定性计算 在本工程围堰过程中,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
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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。 渗流力可用绘流网的方法求得。 先求滑弧范围内每一流网网格的平均水力梯度 i i=1 作用在网格上的渗透(流)力:
J i = γ w iAi

=10*1*13=130 式中: γ w ——水的重度; ?? Ai——网格的面积。 求出每一个网格上的渗透力 Ji 后,便可求得滑弧范围内渗透力 的合力 TJ。将此力作为滑弧范围内的外力(滑动力)进行计算,在滑 动力矩中增加一项:
?M s = T J l J

=130*18=2340 式中:lJ——TJ 距圆心的距离。 如果水流方向与水平面呈夹角θ,则沿水流方向的渗透力 j γ wi 。 = 在坡面上取土体 V 中的土骨架为隔离体, 其有效的重量为 γ ′ V 。 分析这块土骨架的稳定性, 作用在土骨架上的渗透力为 J = jV = γ w iV 。 因此,沿坡面的全部滑动力,包括重力和渗透力为
T = γ ′ V sin α + γ w iV cos(α ? θ )

=22*10*sin30+10*1*cos0 =120 坡面的正压力为
N = γ ′ V cos α ? γ w iV sin(α ? θ )

=22*10*0.87-10*1*0 =191.4 则土体沿坡面滑动的稳定安全系数:
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Fs =

N tgφ [γ ′ V cos α ? γ w iV sin(α ? θ )]tgφ = T γ ′ V sin α + γ w iV cos(α ? θ )

=2.2≥1.5 土坝稳定系数符合要求 式中:i——渗透坡降;
γ w ——水的重度; φ ——土的内摩擦角。

γ ′ ——土的浮重度;

水流在逸出段顺着坡面流动,即θ= α 。 五、围堰施工标准 围堰高度高出施工期间现有水面 2 米。 围堰内平面尺寸满足施工的需要。 围堰逐层压实,满足施工过程中承载力要求。 围堰防水严密,减少渗漏。 在筑围堰之前,将堰底下河床底上淤泥杂物清理干净。 因筑围堰引起流速增大使堰外坡面受冲刷时,在外坡面用草袋 或土工织物等加以防护。 堆码的土袋的上下层和内外层相互错缝,尽量堆码密实平整。

北京市公路桥梁建设公司 2006 年 9 月 25 日

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