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摘要近年来,随着河道、航道治理工程的陆续实施,在整治建筑物材料、结构、工艺方面取得了重要进展。本文结合航道建设中实际情况,重点从施工条件和施工工艺两个方面分析了航道建设工程整治建筑物结构方案,最后还提出了工程质量控制与检测的问题。
关键词航道建设 整治建筑物 施工工艺
中图分类号:TV5文献标识码:A
1 引言
近年来,随着河道、航道治理工程的陆续实施,在整治建筑物材料、结构、工艺方面取得了重要进展。如在促淤建筑物应用上,从传统的沉梢坝向钢筋砼网格排、井栓网格透水坝、尼龙网坝、三角网促淤装置发展;在坝体结构方面,从传统的堆石坝、块石坝、桩板坝向沙枕填芯和块石盖面混合坝、沙枕一模袋砼坝发展;在护底结构方面,有沉排护底、铜丝网石兜护底、抛石护底、抛枕护底;在护滩方面,有干砌块石护滩、预制混凝土块加排垫护滩,考虑到排垫的易老化问题,目前正在研制新型的绞链排护滩;在护岸结构方面,有干(浆)砌块石、预制砼六方块、钢丝网石笼护岸等。①②本文主要结合实际情况,分析了航道建设工程整治建筑物结构方案。
2 施工条件
此段航道建设工程中航道整治部分的主要工程包括筑坝、疏浚、炸礁以及护底等项目,其中筑坝这一环节对水位要求最高。该段航道位于山区,所经历的枯水期较长,按惯例从本年的11月下旬至来年的4月下旬,在长达7个月时间内水位一般保持在该航道设计的最低通航水位3m以下,因此工程的实施会选在枯水期。由于施工区一般处在主航道上或临近主航道范围,而枯水期的有效航道宽度一般较小,导致施工与通航的矛盾显得尤为突出。这也是在山区航道整治工程过程中最不利的外在施工条件之一。
在确定滩险整治施工水位时关键是应充分考虑各滩的施工项目和施工方法,尤其对于有筑坝工程的滩险,要求重点考虑坝顶高程与坝面结构,同时结合施工与通航的矛盾问题和施工河段的水文特点进行综合确定。处于充分利用枯水期水位的考虑,抛钢丝石笼或坝体下部的抛石施工可考虑在水位相对较高期间进行,即在设计最低通航水位上3~4m左右时就可开始实施施工。石笼较块石的重量更大一些,受水流的影响相对较小,这样抛出后的落定位置比抛石更易加以控制,因此石笼抛筑的水位可以略微高于抛石施工水位。施工过程中根据不同滩险的水流条件,实测全部水流流速以便于调整抛出时的位置。等到坝体基本成形后,才开始坝面的施工。
本期工程的坝顶高程范围在1.5~2.0m之间,故坝面施工水位应低于设计水位0.5~1.0m左右比较合适;同样根据川江这种枯水水文特点,筑坝工程的坝面施工时间则应尽量安排在这个时间段内完成,是因为每年均有2个月左右水位退至设计最低通航水位1m以下。 因而此段整治建筑物的坝面结构形式主要有:浆砌条石与砼的混合结构、预制砼块铰链排护面结构、钢筋砼空心箱体结构三种。③
(1)浆砌条石与砼混合坝面结构。这种坝面结构施工以前,水位需退至坝面之下1m时才能对坝体进行整平、塞缝,之后进行浆砌条石和现浇砼坝面施工,对施工水位的要求较高。
(2)预制砼块铰链排护面结构。这种结构铰链排的预制施工在预制场进行,不受水位的限制,只是在铺排时需要抛石坝顶露出水面,而抛石体的顶部高程本来就很接近坝顶高程(砼块厚度仅15～20cm),因而在较高水位时就可以进行坝面的铺排施工,可利用的施工水位时问较长。坝体迎水坡和背水坡的护面可利用辅助船舶和在水降落时选择最佳时机进行施工,总体来说预制砼块铰链排护面的施工受水位的影响相对较小。
(3)钢筋砼空心箱体坝面结构。这种结构的施工可以选择预制和现浇两种施工方式。预制箱体可以在预制场中集中进行,但坝体需要在露出水面后进行整平,并且对整平的要求较高,若箱体安装不平不利于稳定,并且需要吊装设备和进行转运。选择预制的施工方式可以在工程量较大,具有施工设备,并且水位能降至坝面厚度以下的情况下进行。采用现浇的施工方式则可在水位只降至“坝顶高程一坝面厚度”的水位附近就可以进行施工,用模板阻止水流对砼的扰动以达到顺利凝固。该施工方式对块石坝体的整平平整度要求较低。
综合上述成果,施工条件的难度最小的是砼块铰链排结构,较小的是预制钢筋砼空心箱体结构,最大的是现浇砼空心箱体结构和砼与浆砌条石组合结构。
3 施工工艺
3.1 钢丝石笼结构
钢丝笼为成品,可直接在厂家进行购买,运至施工现场后进行装石。所装卵石一定要按照网格对石材大小的规格进行。在川江大部分滩险,可直接挑选现场的合格的卵石,运至施工船上进行装笼,装完之后再用绞边钢丝对石笼进行封口。封口完毕运至筑坝位置进行抛筑。进行坝体抛筑时的抛石一般要考虑有一定提前距离,而提前距离又要考虑水深、水流和波浪等自然条件对块石产生的漂移影响,因此抛筑时关键是要根据流速与水深情况,测算抛石的提前距离,采用吊车配合施工,并经常确定坝体位置是否准确。
3.2 砼块铰链排护面结构
砼块铰链排护面施工:坝体抛筑及坝面整平均与原抛石结构坝体的施工相同。砼块的预制施工在预制场内完成,既方便又简单;等预制达到强度要求后运至坝址,在坝面上和驳船上进行拼装,拼装严格按照从坝轴线向坝边坡,还有从坝根向坝头方向的顺序进行;所需机具包括船舶、砼搅拌机等。
3.3 钢筋砼空心箱体护面结构
虽然采用钢筋砼空心箱体结构时丁坝工程量相对较小,然而专用施工机械调迁费用相对较高,还有箱体安砌时必须进行坝面的平整,显得难度更大,根据现场情况将钢筋砼箱体改为了现浇旅工。现浇钢筋砼箱体旌工的主要工序如下:将下部块石坝体进行整平、塞缝,钢筋制安,模板施工,C25砼浇筑,回填石料,现浇C20混凝土箱体项盖板封顶,箱体迎、背水坡一侧浆砌块石施工。施工从坝头至坝根顺序进行,在施工过程中要密切关注上游水位的变化情况,以及时采取有效的防范措施,保证砼有足够的凝固时间。
3.4 砼与浆砌条石坝面结构
在此段筑坝工程砼与浆砌条石坝面结构是使用最多的一种坝面结构形式。这种结构的施工要求先对下游一侧的浆砌条石进行施工,直到浆砌条石工作基本结束时再开始上游一侧的砼坝面现浇施工。目的是减少现浇施工中的模板用量。
4 工程质量控制与检测
为了控制施工质量,保证整治效果,筑坝工程的施工流程要按照抛石坝体抛筑的顺序应从坝根往坝头方向进行。具体施工方式如下:一般丁顺坝坝体抛筑采用抛石机驳船和定位船配合来定位抛筑坝体,实施时先利用全站仪进行施工放样,树立标杆,然后垂直于坝轴线方向定位船进行定位,而机驳船把卵石运石到坝区靠在定位船上。调整就位后抛石船进行人工抛石砌筑坝体,要求随时进行水下测量以调整坝体的纵坡和坝体高程以及边坡,因为坝体局部抛筑过高,水下局部流速增大会造成坝体块石在抛筑过程中的流失。坝体抛筑应选择分层进行,当坝体顶部达到一定高程后即调整定位船缆绳,通过丁坝和顺坝轴线移动定位船到下一段继续进行坝体抛筑。每次抛完一遍后重新将定位船移动到坝根进行第二遍抛筑,不断重复直到坝体施工达到设计要求。这一工序完成后再进行抛石坝体整平和坝面施工。至于坝面施工可先对背水侧浆砌条石的施工,再对迎水坡一侧的砼施工。
其中,对部分检验项目作出要求如下:(1)筑坝工程用的石料除必须满足重量和级配要求外,还必须质地坚硬,无风化现象,浸水后不崩解,对于钢丝石笼必须的出厂合格证和相关的检验证明,特别应控制钢丝笼钢丝的强度和伸长率。(2)坝体边坡应不陡于也不缓于设计边坡的15%。坝头中心线偏离轴线允许误差为€?.5m,坝身长度允许误差为€?.0m,坝顶高程允许误差为€?.2m,坝顶宽度允许误差为€?.2m。(3)坝顶条石的砌筑应注意错缝。严禁出现通缝砌筑。(4)对于空心砼箱体坝面重点应控制钢筋和砼的质量,结构尺寸应满足设计要求。(5)预制砼块铰链排应重点控制砼的强度。
注释
①刘炳慧,管效仲,鞠文昌.松花江航道整治建筑物防冻防冰措施研究[J].水道港口, 2009(3):187~190.
②解中柱. 航道整治建筑物可靠性设计的思考[J].中国港湾建设, 2008(3):36~37.
③姜华,张晓旭.河道整治建筑物的维修方法[J].黑龙江水利科技, 2009(4):287.
关键词航道建设 整治建筑物 施工工艺
中图分类号:TV5文献标识码:A
1 引言
近年来,随着河道、航道治理工程的陆续实施,在整治建筑物材料、结构、工艺方面取得了重要进展。如在促淤建筑物应用上,从传统的沉梢坝向钢筋砼网格排、井栓网格透水坝、尼龙网坝、三角网促淤装置发展;在坝体结构方面,从传统的堆石坝、块石坝、桩板坝向沙枕填芯和块石盖面混合坝、沙枕一模袋砼坝发展;在护底结构方面,有沉排护底、铜丝网石兜护底、抛石护底、抛枕护底;在护滩方面,有干砌块石护滩、预制混凝土块加排垫护滩,考虑到排垫的易老化问题,目前正在研制新型的绞链排护滩;在护岸结构方面,有干(浆)砌块石、预制砼六方块、钢丝网石笼护岸等。①②本文主要结合实际情况,分析了航道建设工程整治建筑物结构方案。
2 施工条件
此段航道建设工程中航道整治部分的主要工程包括筑坝、疏浚、炸礁以及护底等项目,其中筑坝这一环节对水位要求最高。该段航道位于山区,所经历的枯水期较长,按惯例从本年的11月下旬至来年的4月下旬,在长达7个月时间内水位一般保持在该航道设计的最低通航水位3m以下,因此工程的实施会选在枯水期。由于施工区一般处在主航道上或临近主航道范围,而枯水期的有效航道宽度一般较小,导致施工与通航的矛盾显得尤为突出。这也是在山区航道整治工程过程中最不利的外在施工条件之一。
在确定滩险整治施工水位时关键是应充分考虑各滩的施工项目和施工方法,尤其对于有筑坝工程的滩险,要求重点考虑坝顶高程与坝面结构,同时结合施工与通航的矛盾问题和施工河段的水文特点进行综合确定。处于充分利用枯水期水位的考虑,抛钢丝石笼或坝体下部的抛石施工可考虑在水位相对较高期间进行,即在设计最低通航水位上3~4m左右时就可开始实施施工。石笼较块石的重量更大一些,受水流的影响相对较小,这样抛出后的落定位置比抛石更易加以控制,因此石笼抛筑的水位可以略微高于抛石施工水位。施工过程中根据不同滩险的水流条件,实测全部水流流速以便于调整抛出时的位置。等到坝体基本成形后,才开始坝面的施工。
本期工程的坝顶高程范围在1.5~2.0m之间,故坝面施工水位应低于设计水位0.5~1.0m左右比较合适;同样根据川江这种枯水水文特点,筑坝工程的坝面施工时间则应尽量安排在这个时间段内完成,是因为每年均有2个月左右水位退至设计最低通航水位1m以下。 因而此段整治建筑物的坝面结构形式主要有:浆砌条石与砼的混合结构、预制砼块铰链排护面结构、钢筋砼空心箱体结构三种。③
(1)浆砌条石与砼混合坝面结构。这种坝面结构施工以前,水位需退至坝面之下1m时才能对坝体进行整平、塞缝,之后进行浆砌条石和现浇砼坝面施工,对施工水位的要求较高。
(2)预制砼块铰链排护面结构。这种结构铰链排的预制施工在预制场进行,不受水位的限制,只是在铺排时需要抛石坝顶露出水面,而抛石体的顶部高程本来就很接近坝顶高程(砼块厚度仅15～20cm),因而在较高水位时就可以进行坝面的铺排施工,可利用的施工水位时问较长。坝体迎水坡和背水坡的护面可利用辅助船舶和在水降落时选择最佳时机进行施工,总体来说预制砼块铰链排护面的施工受水位的影响相对较小。
(3)钢筋砼空心箱体坝面结构。这种结构的施工可以选择预制和现浇两种施工方式。预制箱体可以在预制场中集中进行,但坝体需要在露出水面后进行整平,并且对整平的要求较高,若箱体安装不平不利于稳定,并且需要吊装设备和进行转运。选择预制的施工方式可以在工程量较大,具有施工设备,并且水位能降至坝面厚度以下的情况下进行。采用现浇的施工方式则可在水位只降至“坝顶高程一坝面厚度”的水位附近就可以进行施工,用模板阻止水流对砼的扰动以达到顺利凝固。该施工方式对块石坝体的整平平整度要求较低。
综合上述成果,施工条件的难度最小的是砼块铰链排结构,较小的是预制钢筋砼空心箱体结构,最大的是现浇砼空心箱体结构和砼与浆砌条石组合结构。
3 施工工艺
3.1 钢丝石笼结构
钢丝笼为成品,可直接在厂家进行购买,运至施工现场后进行装石。所装卵石一定要按照网格对石材大小的规格进行。在川江大部分滩险,可直接挑选现场的合格的卵石,运至施工船上进行装笼,装完之后再用绞边钢丝对石笼进行封口。封口完毕运至筑坝位置进行抛筑。进行坝体抛筑时的抛石一般要考虑有一定提前距离,而提前距离又要考虑水深、水流和波浪等自然条件对块石产生的漂移影响,因此抛筑时关键是要根据流速与水深情况,测算抛石的提前距离,采用吊车配合施工,并经常确定坝体位置是否准确。
3.2 砼块铰链排护面结构
砼块铰链排护面施工:坝体抛筑及坝面整平均与原抛石结构坝体的施工相同。砼块的预制施工在预制场内完成,既方便又简单;等预制达到强度要求后运至坝址,在坝面上和驳船上进行拼装,拼装严格按照从坝轴线向坝边坡,还有从坝根向坝头方向的顺序进行;所需机具包括船舶、砼搅拌机等。
3.3 钢筋砼空心箱体护面结构
虽然采用钢筋砼空心箱体结构时丁坝工程量相对较小,然而专用施工机械调迁费用相对较高,还有箱体安砌时必须进行坝面的平整,显得难度更大,根据现场情况将钢筋砼箱体改为了现浇旅工。现浇钢筋砼箱体旌工的主要工序如下:将下部块石坝体进行整平、塞缝,钢筋制安,模板施工,C25砼浇筑,回填石料,现浇C20混凝土箱体项盖板封顶,箱体迎、背水坡一侧浆砌块石施工。施工从坝头至坝根顺序进行,在施工过程中要密切关注上游水位的变化情况,以及时采取有效的防范措施,保证砼有足够的凝固时间。
3.4 砼与浆砌条石坝面结构
在此段筑坝工程砼与浆砌条石坝面结构是使用最多的一种坝面结构形式。这种结构的施工要求先对下游一侧的浆砌条石进行施工,直到浆砌条石工作基本结束时再开始上游一侧的砼坝面现浇施工。目的是减少现浇施工中的模板用量。
4 工程质量控制与检测
为了控制施工质量,保证整治效果,筑坝工程的施工流程要按照抛石坝体抛筑的顺序应从坝根往坝头方向进行。具体施工方式如下:一般丁顺坝坝体抛筑采用抛石机驳船和定位船配合来定位抛筑坝体,实施时先利用全站仪进行施工放样,树立标杆,然后垂直于坝轴线方向定位船进行定位,而机驳船把卵石运石到坝区靠在定位船上。调整就位后抛石船进行人工抛石砌筑坝体,要求随时进行水下测量以调整坝体的纵坡和坝体高程以及边坡,因为坝体局部抛筑过高,水下局部流速增大会造成坝体块石在抛筑过程中的流失。坝体抛筑应选择分层进行,当坝体顶部达到一定高程后即调整定位船缆绳,通过丁坝和顺坝轴线移动定位船到下一段继续进行坝体抛筑。每次抛完一遍后重新将定位船移动到坝根进行第二遍抛筑,不断重复直到坝体施工达到设计要求。这一工序完成后再进行抛石坝体整平和坝面施工。至于坝面施工可先对背水侧浆砌条石的施工,再对迎水坡一侧的砼施工。
其中,对部分检验项目作出要求如下:(1)筑坝工程用的石料除必须满足重量和级配要求外,还必须质地坚硬,无风化现象,浸水后不崩解,对于钢丝石笼必须的出厂合格证和相关的检验证明,特别应控制钢丝笼钢丝的强度和伸长率。(2)坝体边坡应不陡于也不缓于设计边坡的15%。坝头中心线偏离轴线允许误差为€?.5m,坝身长度允许误差为€?.0m,坝顶高程允许误差为€?.2m,坝顶宽度允许误差为€?.2m。(3)坝顶条石的砌筑应注意错缝。严禁出现通缝砌筑。(4)对于空心砼箱体坝面重点应控制钢筋和砼的质量,结构尺寸应满足设计要求。(5)预制砼块铰链排应重点控制砼的强度。
注释
①刘炳慧,管效仲,鞠文昌.松花江航道整治建筑物防冻防冰措施研究[J].水道港口, 2009(3):187~190.
②解中柱. 航道整治建筑物可靠性设计的思考[J].中国港湾建设, 2008(3):36~37.
③姜华,张晓旭.河道整治建筑物的维修方法[J].黑龙江水利科技, 2009(4):287.