0三洋港挡潮闸枢纽工程的施工组织设计及工程施工难点与特点

主要内容一、工程概况二、施工组织设计及工程施工难点与特点三、结语一、工程概况三洋港挡潮闸枢纽是新沭河治理工程的主要建筑物之一，其主要功能包括五个方面：挡潮防淤，保护河道治理成果，促进行洪安全；降低滩地糙率，保障行洪河道畅通；改善排涝条件，节约运行费用，延长设备使用寿命；利用河槽蓄水，为连云港市增加水源；改善交通条件，促进港口发展。一、工程概况根据规划，三洋港挡潮闸按新沭河50年一遇洪水标准设计，相应闸下水位3.70m，设计流量6400m3/s。挡潮闸为Ⅰ等大（1）型工程，闸室、岸翼墙等主要建筑物为1级，导水堤等次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。公路桥荷载标准：根据水闸安装及检修技术要求，闸上公路桥设计荷载标准参考公路—Ⅱ级。石梁河水库新沭河三洋港枢纽连云港市黄海三洋港枢纽由挡潮闸、排水闸、上下游引河、排水通道、导流堤等组成。挡潮闸上游引河下游引河导流堤排水闸排水通道挡潮闸布置在泓道左侧滩地，共33孔，单孔净宽15m，总净宽495m。闸室采用钢筋混凝土开敞式结构，二孔一联，整体式底板（其中第17孔为单孔一联）。挡潮闸纵剖面图挡潮闸从上游至下游布置有上游抛石防冲槽、上游防冲排桩、上游护底、铺盖、闸室、下游消力池、海漫、下游防冲排桩、下游抛石防冲槽。从上游防冲槽始端至下游防冲槽末端，顺水流方向总长为145.00m。挡潮闸纵剖面图二、施工组织设计及工程施工难点与特点三洋港工程地处新沭河入海口，各种施工条件（水、电、路）较差，水文（潮汐）、地质情况复杂，在施工组织、施工技术等方面均具有一定特点与难点。主要有以下几个方面：二、施工组织设计及工程施工难点与特点工程地处沿海滩涂，施工条件差（水、电、路等）施工导流条件较好，中泓截流实施难度大场区地质条件差，土方工程施工难度大地基处理类型多，大尺寸沉井群施工难度大混凝土浇筑峰高量大，温控防裂问题突出施工条件施工交通本工程位于江苏苏北地区，有陇海铁路，汾灌高速及310、327、204国道、255省道等交通干线从工程附近通过，县乡支线公路网发达，施工机械、工程设备、建筑材料等可通过陆路运输，直接抵达工地。本工程施工进场路线较多，但主干道以下部分道路均为当地村民、企业自建，路面标准低，施工前后须对其予以修复或赔偿。施工条件施工交通初步设计阶段通过多次调查工程区对外交通条件，筛选出三个进场道路方案，从投资、可操作性等方面进行详细的比选，选定由310国道过朱圈漫水桥到达新沭河左岸，经S255省道到达宋庄镇，再经青口盐场内乡村道路到达闸址。本工程设计阶段历时近5年，期间工程区附近的交通条件发生了较大变化，特别是连云港市开发区（位于新沭河右岸）发展迅速，相关的基础配套设施也随之建成，实施阶段的施工进场道路调整至新沭河右岸。设计方案实施方案实施方案：本工程设计阶段历时近5年，期间工程区附近的交通条件发生了较大变化，本工程施工从右岸进场的优势渐渐凸显，最终确定实施阶段的施工进场道路方案为：由G310国道及连云港市开发区内道路到达闸址区。设计方案：根据工程布置及当时工程对外交通条件，选定由310国道过朱圈漫水桥到达新沭河左岸，经S255省道到达宋庄镇，再经青口盐场内乡村道路到达闸址。实施阶段的进场道路方案充分利用了现有的等级公路，缩短了连云港市区至闸址区的距离，较大程度上方便了工程施工。难点：跨新沭河中泓的钢便桥施工难度较大。三洋港枢纽跨中泓钢便桥进场道路过船孔钢便桥施工条件施工供水三洋港闸闸址处新沭河河水及地下水对普通水泥有腐蚀性，不能用于混凝土拌和及养护。在工程设计阶段，通过调查及取样分析，位于新沭河北侧的沭青河为引水灌溉河道，其水质满足混凝土施工用水标准，拟定在施工期间关闭范河入新沭河口的范河闸，从沭青河引淡水至范河，生产用水直接从范河中抽取。施工条件施工供水实施阶段，工程施工外围环境发生很大变化，工程施工进场道路调整及施工临时设施布置发生变化，工程施工生产用水方案也随之改变，施工生产用水接引市区自来水至临时生产区及主体工程施工区。设计方案：从沭青河引水至范河，施工期间，关闭范河闸，生产用水直接从范河中抽取。三洋港枢纽太平庄闸沭青河范河闸范河施工条件施工用电本工程主体工程量大，特别是混凝土及基础处理量大，施工强度高，施工用电负荷较高，且基坑降水、混凝土拌合系统等用电负荷等级较高。设计确定本工程施工用电与永久供电线路结合。供电电源从10kV虎东线和10kV虎方线第150#铁塔上接引，以双回同杆架设的方式将向前延伸至新沭河右堤，然后右转沿大堤架设线路至闸址处。施工导流导流标准三洋港挡潮闸设计过闸流量6400m3/s，为Ⅰ等大（1）型工程，闸室及两岸连接建筑物等主要建筑物级别为1级，导流建筑物级别为4级，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），施工期洪水标准为10年一遇重现期；其余次要建筑物级别为3级，其导流建筑物级别为5级，施工期洪水标准取5年一遇重现期。施工导流导流标准由于三洋港挡潮闸主体工程量大，施工条件差，工序和施工技术难点多，其主体工程建设短期内难以完成，为避免在汛期施工所产生的一系列复杂因素及相应的庞大工程费用，主体工程建设主要安排在非汛期施工，相应导流时段为每年的10月至第二年的5月。施工导流导流方式根据主体工程施工安排，相应的分期施工导流分为三个阶段。第一年10月至第二年5月在闸室基坑周围筑围堰挡水，利用老河槽导流，主要施工内容包括：挡潮闸和排水闸闸室的地基处理，以及闸室、岸翼墙底板和部分闸墩的混凝土浇筑。汛前拆除施工围堰。施工导流导流方式第二年10月至第三年5月修复基坑围堰，该期施工内容包括：完成上游铺盖、下游消力池等部位的地基处理及混凝土浇筑，完成闸墩、岸翼墙上部结构等部位的混凝土浇筑，完成金属结构安装，填筑左岸导堤及公路堤，并挖通左侧上、下游引河。汛前拆除施工围堰。施工导流导流方式第三年10月至第四年5月的施工内容主要包括：右岸公路堤的土方填筑，开挖闸中心线右侧下游引河以及排水通道，利用已完成的挡潮闸及左侧上下游引河导流。期间在老河道上下游设围堰挡水。一、二期围堰利用中泓导流三期围堰三期围堰利用节制闸导流施工导流中泓截流河道截流是水利工程施工的关键环节，也是极其复杂的一个环节，所牵涉的问题复杂多变，其成败将直接影响到整个工程的工期、造价及安全。而三洋港闸枢纽工程地处潮汐河口，截流条件与内陆河道有较大不同，是本工程施工的难点之一。在设计阶段，中泓截流计划安排在汛后（10月份）进行，以给后续工程留有充足的施工时间。三期工程主要内容为跨中泓路堤及排水通道填筑，为此需在上、下游筑截流坝，受潮汐影响，下游截流坝的难度较大。下游截流坝跨中泓路堤上游截流坝排水通道非龙口段截流坝断面示意图截流块石坝顶宽8m，顶高程▽2.5m；底高程最终以▽-8.5m计，非龙口段上下游边坡为1:1.6，底宽43.2m，上下游护底各长18.9m。下游覆土（3-1围堰）顶宽14m，坡比1:10，顶高程2.5m。▽2.5m以上设顶宽4m、边坡为1:2的子堰，子堰顶高程为▽4.5m。下游截流坝断面设计龙口段截流坝断面示意图截流块石坝顶宽8m，顶高程▽2.5m；底高程最终以▽-8.5m计，龙口段上下游边坡为1:1.7，底宽45.4m，上下游护底各长26m。下游覆土（3-1围堰）顶宽14m，坡比1:10，顶高程2.5m。▽2.5m以上设顶宽4m、边坡为1:2的子堰，子堰顶高程为▽4.5m。下游截流坝断面设计截流方法平抛垫底双向进占双向进占龙口封堵①截流流量大、流速大。新沭河中泓截流流量主要取决于潮型，根据实测潮型，涨落潮时新沭河内最大流量约1210m3/s，最大流速约2.1m/s。另据水力计算，当截流龙口缩窄至38.0m时，龙口流速最大，涨潮时最大流速约4.17m/s，落潮时最大流速约3.77m/s。而截流龙口的实测流速达6m/s以上。为减少截流材料流失，确保截流围堰稳定，本工程中泓下游截流坝全部采用石渣、块石等材料。本工程截流特点与难点②河床地基承载力及抗冲能力差根据勘探资料，工程区内地面以下12~13m范围内均以灰、浅灰、深灰色淤泥和淤泥质壤土、粘土为主，呈流塑至软塑状态，高压缩性，标贯击数低（约0.7～1.9击），承载力及抗冲能力差。本工程截流特点与难点②河床地基承载力及抗冲能力差为减少水流对河床冲刷，确保截流戗堤稳定，确定选用混合堵的截流方式，截流共分三个阶段，第一阶段先从河床两端下料，保护戗堤头部，同时进行抛投护底，抬高河床底槛高程至-2.0m；第二阶段双向进占将戗堤顶高程抬高至滩地2.5m，并在河道中部形成龙口；第三阶段采用立堵截断河流。本工程截流特点与难点③水流流向往复（双向水流）与内陆河道不同，潮汐河道水流流向会随潮汐变化，在涨落潮过程中河道内流速较大，而在高平潮时流速很小，对龙口合拢非常有利，因此，潮汐河道截流前应收集有关潮汐资料，精确把握潮位变化规律，抓住有利时机，突击合拢。本工程截流特点与难点③水流流向往复。根据实测资料，新沭河口流速较小的高平潮前后时间约为3小时，针对这一特点，施工单位制定了合理的合拢方案，抓住有利时机，合拢由两侧和中间同时抛填，陆路使用30t的卡车运输，水路采用平仓船抛投，该方案在实际截流中取得了较好的效果。另外，水流流向往复给截流后的围堰闭气带来了一定的困难。本工程截流特点与难点④截流材料缺乏。工程场区位于新沭河临海口，地貌分区属沂沭丘陵前缘带状平原区，地貌形态属第四纪滨海相沉积而形成的海滨滩涂，区内分布的地层岩性主要有第四系的粘土、淤泥、淤泥质壤土和中细砂层等，截流所需石渣、块石等材料严重不足，均从距工地约40km的大岛山运至现场，给截流带来了一定难度。本工程截流特点与难点大型自卸车抛石进占船上抛石两岸齐头并进两岸齐头并进顺利合龙合龙后闭气主体工程施工土方工程施工由于三洋港枢纽工程场区特殊的水文、地质条件，土方工程无论采用陆上机械开挖还是采用挖泥船疏浚均具有一定的难度，是本工程施工的难点之一。本工程开挖范围内土方均为淤泥质土，粘粒含量及含水率高，一般呈软塑至流塑状态，陆上机械开挖过程中的挖、装、卸等过程都十分困难，且场区内地基条件差，不适合大型自卸汽车行走，只能采用3.5~5t的机动翻斗车运输，施工效率极低。钢板铺路场内主干道路基（约3m厚块石及山皮土）挖掘机沉陷土方工程主力运输设备---小四轮局部采用冲塘机开挖为提高施工效率，本工程闸基坑及上、下游引河土方大部分采用挖泥船施工。根据工程设计，本工程基坑及上、下游引河开挖平均底高程为-1.0～-2.0m，大型绞吸式挖泥船吃水深度一般超过2m，因此，基坑内水位在高程0.0～1.0m以上时挖泥船才能安全施工。而新沭河水位受潮汐影响，水位变幅大，如何确保挖泥船施工连续性十分重要。连云港潮位站多年平均高潮位过程线-2.00-1.50-1.00-0.500.000.501.001.502.0011:1511:4011:5512:1013:0014:0515:0515:5716:1717:0017:2817:4418:1019:0020:0521:0222:0722:4823:1523:50时间潮位(m)河底开挖线最低作业潮位线连云港潮位站高潮位过程线闸基坑进出船通道为保证挖泥船施工的连续性，提高工效，经分析研究，挖泥船进入基坑后，在入基坑通道内筑过水围堰顶高程0.5～1.5m，高潮时潮水进入基坑，而低潮时可利用基坑内积水继续施工。闸基坑进出船通道与陆上机械施工相比，挖泥船施工大大降低了施工难度，提高了施工效率，但施工过程中也存在一些问题：涨落潮过程中，潮水对过水堰及基坑的冲刷问题突出；基坑内淤积土方较多，后期的清淤工作量较大；频繁的潮涨潮落使得挖泥船进、出基坑的通道封堵十分困难。土料晾晒场土料填筑施工工程临近黄海，地面高程低，工程区附近遍布虾塘和盐田，无成片可采料场，且场区内土料天然含水率55%以上，粘粒含量高，排水困难。难点：①合格的填筑土料不足；②土料含水率高，填筑困难。措施：①充分利用场区内养殖鱼塘的塘埂及表层粘土；②在1号排泥场