水運(yùn)工程施工課件：施工導(dǎo)流與基坑排水

1、船閘工程施工 第一節(jié) 施工導(dǎo)流與基坑排水 要求：1、導(dǎo)流方式選擇2、基坑排水方案設(shè)計(jì) 一、導(dǎo)流方式選擇常用的導(dǎo)流方式有全段圍堰法和分段圍堰法兩大類。其中全段圍堰法又分為明渠、隧洞、涵洞、倒虹吸、渡槽導(dǎo)流等 (一)全段圍堰法 1明渠導(dǎo)流 1）河岸或河灘上開挖渠道(圖5-1) 2）若河道有彎道，則可以裁彎取直，在裁彎的直線段上修建船閘，將原河流用作導(dǎo)流(圖5-2)。在船閘的上下游，以人工運(yùn)河與河道相接。施工結(jié)束后，將彎道堵塞。 2隧洞導(dǎo)流 這種導(dǎo)流方式(圖5-3)一般用于山區(qū)河道。在河道的凸岸山坡內(nèi)開鑿隧洞，用于渲泄河水，在河流上筑兩道圍堰截?cái)嗪恿?，使河水?jīng)隧洞流向下游。隧洞導(dǎo)流適用于河谷狹窄、岸

2、坡陡峻、巖石堅(jiān)固、有適合于布置隧洞的地形和地質(zhì)條件的河道。由于隧洞導(dǎo)流的泄流能力有限，同時(shí)隧洞施工技術(shù)要求較高、費(fèi)用較大，因此通常將隧洞與永久性建筑物結(jié)合考慮，一般不會(huì)僅為了導(dǎo)流而設(shè)專用隧洞。 3渡槽導(dǎo)流 這種導(dǎo)流方式(圖54)是在河流上筑兩道圍堰將河水?dāng)r斷，然后在圍堰上順?biāo)骷茉O(shè)渡槽，使河水經(jīng)渡槽流向下游。渡槽導(dǎo)流適用于流量較小的山區(qū)河道，且河床并不太窄。由于渡槽通過基坑，對工程施工有一定的干擾。若渡槽漏水，將增加基坑排水的工作量，甚至影響工程施工。渡槽導(dǎo)流大多用于施工初期。在圍堰內(nèi)主體工程的輸水建筑物完工后，即可拆除渡槽利用輸水建筑物渲泄河水。渡槽一般采用裝配式鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，甚至木渡槽。

3、 (二)河床分段圍堰導(dǎo)流選擇導(dǎo)流方式時(shí)，應(yīng)按照樞紐工程所在地的地形、地質(zhì)、水文條件以及建筑物的布置結(jié)構(gòu)形式、施工力量、材料供應(yīng)等因素，統(tǒng)一考慮。 第二節(jié)基坑開挖及地基處理一、基坑開挖 （開挖范圍和斷面，開挖方法） 建筑物施工的第一道工序就是開挖基坑。決定基坑開挖線的依據(jù)是船閘的輪廓尺寸，開挖線需在船閘平面布置圖上繪制出來。它與船閘底面的輪廓、排水方式、施工條件及邊坡坡度等因素有關(guān)。 (一)基坑輪廓尺寸的確定（平面、橫斷面）1、平面1）船閘底平面輪廓2）基坑排水布置排水溝、模板架立及施工機(jī)具運(yùn)轉(zhuǎn)等需要在船閘底平面外側(cè)要留有一定的富余尺寸，一般取35m，砂土地基或有承壓水者，每側(cè)可留58m。船閘閘

4、首比閘室寬且深，為節(jié)省開挖和回填的土方，基坑的形狀一般為多邊形 2、基坑的橫斷面 隨施工現(xiàn)場客觀條件的不同而有倒梯形或多級(jí)變坡倒梯形等 。在選擇基坑開挖斷面形式時(shí)，通常要考慮土壤的性質(zhì)、地下水情況、施工場地大小、施工方法和開挖深度等因素 。當(dāng)基坑處于不同性質(zhì)的土層時(shí)，則應(yīng)根據(jù)各層土壤的不同性質(zhì)確定每一層的邊坡坡度，采用變坡的形式，即各段坡度不一的曲折邊坡(圖5-12)。 當(dāng)基坑較深時(shí)，一般挖成復(fù)式斷面槽，以減少土方量，通常在1520m左右深度可在中間留出35m寬的馬道，以便于施工布置及增加邊坡穩(wěn)定，同時(shí)，上部的邊坡可適當(dāng)陡些，如圖5-13所示 基坑邊坡基坑的邊坡，一般須通過圓弧滑動(dòng)法等計(jì)算確定

5、，在初步估算時(shí)可參考下列經(jīng)驗(yàn)數(shù)值：用明溝排水時(shí)，對堅(jiān)實(shí)粘土為1：1.51：2；砂壤土為1：21：3。粉砂土為1：51：7；用人工降低地下水位時(shí)，對粘土為1：11.5，砂性土1：1.51：2。巖石基坑的邊坡約為1：0.5。風(fēng)化巖及軟巖石為1：1左右。 （二）開挖方法基坑開挖的基本方法有：人工開挖、機(jī)械開挖、爆破開挖和水力機(jī)械開挖。如果有水下開挖的土方工程則需要挖泥船或能進(jìn)行水下挖掘的機(jī)械進(jìn)行施工。 二、基礎(chǔ)處理（基礎(chǔ)防滲、基坑排水、地基處理）(一)基礎(chǔ)防滲措施 為了保證圍堰和基坑邊坡的穩(wěn)定性，達(dá)到減少滲流量和降低滲透壓力的目的，一般均要采取一定的防滲措施。常用的防滲措施有打鋼板樁、澆筑地下連續(xù)墻

6、、基坑帷幕灌漿和防滲板樁墻等。 鋼板樁的防滲效果好，施工速度快，而且可起擋土墻的作用，能減少開挖和回填土方量。 帷幕灌漿是工程中常用的防滲措施。灌漿材料有粘土漿和水泥漿等(圖5-14)。圖5-14圍堰基礎(chǔ)灌漿帷(二)基坑排水 承壓水 建筑物基礎(chǔ)開挖基坑時(shí)，如果坑底覆蓋土層自重小于承壓水頭上托力(圖5-15)，則坑底部有可能被頂穿而大量涌水或形成泉眼，使施工作業(yè)被迫中止。在開挖基坑時(shí)應(yīng)該使上覆土重遠(yuǎn)大于浮托力。施工中采取的有效辦法是降低承壓水頭H托 。 降低的措施很多，最常用的是用深井泵或深井點(diǎn)排水，或打自流排水井降壓 基坑內(nèi)水深(m)； 單位體積水及土的重度(Nm3)； hs承壓水層以上的覆蓋

7、土層厚度(m)。 常用工程措施工程中常根據(jù)泉眼產(chǎn)生的位置不同，采用不同的方法處置。當(dāng)泉眼位于建筑物的底部，則在泉眼處先挖小坑鋪填砂石濾層(濾層的作用是使水流出但不帶走士粒，防止泉眼進(jìn)一步擴(kuò)大)，并預(yù)埋灌漿管和排水管，用抽水泵不斷抽水，先澆筑好混凝土，再向灌漿管內(nèi)壓注水泥砂漿，予以堵塞。如果在其他部位則采取引流方法，使泉眼不致影響施工即可。處理的方法通常是在泉眼上拋一層粗砂(濾層)，再在其上鋪一層小石子并將泉水引流到排水溝即可。 (三)地基處理 從機(jī)理上而言大體有排水固結(jié)提高地基的密實(shí)度和用其他材料來置換軟土或?qū)⒂泄袒饔玫奈镔|(zhì)摻和到土中去，提高土的強(qiáng)度和承載能力。常用的方法有置換砂墊層、預(yù)壓排

8、水加固、打擠密樁或碎石樁及深層攪拌法 第三節(jié)船閘混凝土施工 一、混凝土的澆筑步驟遵循原則：“先深后淺、先高后低、先主后次”先深后淺：先澆筑基礎(chǔ)深的工程部位避免擾動(dòng)鄰近表淺部位工程的基礎(chǔ)，造成已澆部分的混凝土發(fā)生沉降、移位和裂縫 先高后低：先澆高大建筑的底下一部分，再澆鄰近低矮建筑物，最后完成高大建筑物的上部避免由于下層混凝土未澆而影響到上層結(jié)構(gòu)物的澆筑或安裝 ；有利于地基的穩(wěn)定 先主后次：是次要施工工程項(xiàng)目應(yīng)服從主要項(xiàng)目，將次要項(xiàng)目穿插于主要項(xiàng)目之間進(jìn)行。所以一般是閘首應(yīng)先澆筑，但考慮到閘首的準(zhǔn)備工作時(shí)間長，且閘室的工程量較大，為使基坑不至長時(shí)間地裸露，所以在不妨礙閘首澆筑的前提下，也可將閘室

9、的澆筑穿插進(jìn)行 船閘閘首的分塊澆筑步驟 船閘閘首通常按底板、輸水廊道、閥門井或墻身等部分進(jìn)行分塊澆筑，圖5-18所示是船閘閘首分塊澆筑示意圖。 對中小型船閘閘首底板，在長度方向爭取不分塊，使其一次澆筑成整體，但在大中型船閘閘首的底板平面尺寸較大時(shí)，或拌和機(jī)及運(yùn)輸設(shè)備的生產(chǎn)能力與要求難匹配時(shí)，可采用階梯法澆筑，或?qū)⒌装宸謮K澆筑。在較厚的底板要分層澆筑時(shí)，應(yīng)在分層面上采用高低榫槽并加剪力鋼筋，也可將塊石(或預(yù)制塊)一半埋于下層底板內(nèi)，造成毛面(圖5-19)。 閘首中的輸水廊道形狀比較復(fù)雜，由于受到高速水流的沖刷，施工必須保證廊道的模板、整體性、強(qiáng)度等的質(zhì)量，所以要求盡量一次立模、一次澆筑。但在進(jìn)、

10、出口高差較大情況下，一次澆筑不便或難達(dá)到要求時(shí)，可分兩次澆筑。閥門井部分一次澆筑高度一般取5m左右，若邊墩較寬，鋼筋籠內(nèi)人可人內(nèi)進(jìn)行平倉時(shí)，也可根據(jù)需要酌情加高。若閘首地基土質(zhì)較差，則可按圖520所示的順序進(jìn)行澆筑，以便兩側(cè)輸水廊道和回填土提前施工，使其發(fā)生先期沉降，防止底板出現(xiàn)裂縫 圖518閘首分塊澆筑示意圖 圖5-19閘首分層施工縫處理(單位：m) 圖5-20軟土地基上閘首施工順序 閘室一般按底板和墻身兩個(gè)部位分開澆筑。為防止在施工期底板出現(xiàn)裂縫，改善底板的工作條件，一般設(shè)施工縫，待閘墻沉降穩(wěn)定后再行封縫，使底板與閘墻形成整體。在長度方向常以變形縫為界整體澆筑，閘墻通常以5m左右為一段進(jìn)行

11、澆筑。 閘首及閘室的分段升高應(yīng)保持對稱，相鄰澆筑塊高差一般不超過一段。二、混凝土運(yùn)輸方法常用的方法有：斗車與排架腳手配合；用起重機(jī)運(yùn)輸；用皮帶機(jī)或混凝土泵輸送等 1斗車與排架腳手配合 很多中小型船閘均采用該法施工，其優(yōu)點(diǎn)是不需要大型設(shè)備、適應(yīng)性強(qiáng)，但花費(fèi)勞動(dòng)力太多。圖5-21所示是斗車與排架腳手運(yùn)輸混凝土澆筑塢式船閘的例子，混凝土拌和站設(shè)于一岸的基坑邊坡上，用窄軌斗車進(jìn)料和出料?；炷吝\(yùn)輸路線根據(jù)分層澆筑要求布置。例如澆筑閘室底板，須沿閘室一側(cè)全長搭設(shè)總腳手跳一道?；炷两?jīng)滑槽卸至手推車或翻斗車，運(yùn)至底板腳手跳(沿總腳手跳每隔一定間距設(shè)一道)，經(jīng)滑槽漏斗將混凝土分道卸至底板的澆筑部位。 澆筑第

12、一段及第二段閘墻時(shí)，分別設(shè)斜坡腳手及高塔(井式升降機(jī))來運(yùn)送混凝土，為使兩側(cè)閘墻都能澆筑，還需在閘室內(nèi)沿閘墻邊緣設(shè)兩道排架，排架頂面高出每段澆筑高程約為50cm，兩側(cè)的排架每隔一定距離由桁架橋溝通作業(yè)通道。圖521 斗車號(hào)排架腳手運(yùn)輸混凝土澆筑塢式船閘 2起重機(jī)運(yùn)輸 大中型船閘工程常用起重機(jī)進(jìn)行混凝土運(yùn)輸，起重機(jī)主要有塔吊和門機(jī)兩種。用起重機(jī)運(yùn)輸時(shí)(圖5-22)，通常將起重機(jī)軌道鋪設(shè)在船閘底板以外的基坑邊緣，這樣對澆筑底板和閘墻都有利。根據(jù)船閘閘室的寬度和起重機(jī)的一側(cè)或雙側(cè)運(yùn)輸，在底板澆筑完成后，也可將起重機(jī)架設(shè)于船閘底板上，對閘墻進(jìn)行澆筑作業(yè)。拌和站一般應(yīng)集中布置，當(dāng)然也可根據(jù)具體施工條件和起重機(jī)的布置方式而定。 圖5-22用起重機(jī)運(yùn)輸混凝土進(jìn)行船閘澆筑a)起重機(jī)布置在基坑底邊緣的澆筑法；b)門座式和履帶式起重機(jī)澆筑法 3皮帶機(jī)及混凝土泵輸送 用皮帶機(jī)輸送混凝土?xí)r，其布置(如圖5-23a