山区河流航道整治扭王字块抛筑坝体安全环境补充讲解.docx
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山区河流航道整治扭王字块抛筑坝体安全环境补充讲解
山区河流航道整治扭王字块抛筑坝体
施工工法
1.前言
山区河流航道整治主要有疏浚、炸礁、筑坝等工程措施，其中，筑坝是最为重要的措施之一。
由于山区河流水位变化大，流速急，流态紊乱，比降大。
特别是洪水期，大流速水流带来大量卵石推移质，严重破坏了抛石坝体的结构，减弱了整治建筑物的使用功能，影响了航道运行的能力，危及通航船舶的安全。
2009年至今，长江航道局利用扭王字块抛筑坝体，对长江上游宜宾至重庆河段碍航滩险进行整治，切实提高了山区河流整治建筑物结构稳定，整体提高了长江上游河段航道通航等级。
目前，利用扭王字块抛筑坝体施工工艺，在长江上游碍航物整治施工中已广泛运用，并形成了较为完善的施工工艺流程。
比较以往的抛石坝体，扭王字块坝体充分体现出其优越性，坝体更加稳固，消能防冲能力提高，在扭王字块体间缝隙中，泥沙淤积较容易，进一步提高了坝体的整体稳定性，大大减少了整治建筑物后续维修工作。
近几年该施工工艺在长江川江中的大量运用，在扭王字块预制、运输、坝体吊装、工程验收等方面已形成了一套技术先进，优质高效，安全可靠，经济效益显著的施工工法。
2.工法特点
2.1本工法直接利用混凝土预制扭王字块体为主要的坝体结构材料，避免了传统的抛石坝体，采用爆破采石的复杂施工作业。
2.2扭王字块筑坝工艺，充分利用各类船舶及机械，大大提高了施工机械化程度，提高了施工工作效力。
2.3扭王字块坝体结构稳固，抗冲刷能力强，显著增加了整治建筑物的使用年限，减少了后期维修工作，提高了航道通航保证率，经济效益较高。
2.4扭王字块间隙可容纳上游冲下的卵石、块石，增强了坝体的整体性和抗冲刷能力，延长坝体使用年限。
2.5改变水的流态、流向，使急流河道变缓，改善航道通航条件。
3.适用范围
山区河流急流险滩的航道整治施工任务。
4.工艺原理
利用扭王字块体结构特点，在扭王字块制作、吊转、安装可流线性作业。
安放成型的扭王字块之间紧密咬合，提高了坝体的整体性、稳定性及抗冲刷能力，航道整治效果显著。
5.施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
预制场选址及建设→预制混凝土扭王字块→养护、拆模、堆放→运输安装砼块→坝体质量自检。
5.2操作要点
5.2.1预制场选址及建设
5.2.1.1预制场选址
①预制场选址，应考虑场地平整开阔，交通方便，以便机械设备、原材料进场。
②预制场选址，应尽量选取水电、通讯方便的地方。
根据工程规模可设专门变压器供电和配备相应功率的发电机来满足应急条件下的用电需求。
③预制场选址，应注意避免出现山体滑坡地段的坡脚、河滩、高压线下、紧贴高速公路边、爆破场所及加油站傍。
④预制场选址应离筑坝点较近的河边，方便船舶调运和减小运距节约成本。
5.2.1.2预制场建设
①预制场用地面积应根据工程建设规模、预制扭王字块设计用量、工期等因素综合研究确定。
②预制场内可根据工程建设规模、模板数量及工期等因素考虑是否需砼硬化处理。
③预制场四周需设置隔离防护栏，场内设置工程概况牌、平面布置图牌、安全文明施工牌和标语牌。
④预制场四周需设置排水沟、场内需设置排水坡，便于场内水流排泄畅通。
⑤预制场根据场内面积合理布局办公区、生活区、生产区及成品堆放区。
具体平面布置图可参照下图：
预制场平面布置图
办公室
5.2.2预制混凝土扭王字块
5.2.2.1预制扭王字块施工工艺：
5.2.2.2模板安装
模板是使混凝土构件成型的模型。
已浇筑的混凝土需要在此模型内养护、硬化，增长强度，形成所要求的结构构件。
整个模板系统包括模板和支架系统两部分。
模板部分是指与混凝土直接接触使混凝土具有构件所要求形状部分；支架系统是指支持模板，承受模板、混凝土及施工荷载，并使模板保持所要求位置的结构。
①模板内表面处理
模板内表面应打磨使其平整，满足设计平整度要求。
模板内表面应涂抹一层脱模剂，确保模板内表面光洁度。
②模板拼装
模板块安装前，必须检查其编号、几何尺寸、平整度和连接牢固程度，并对安装位置的定位基准进行复查，符合要求后方可进行模板块安装工作。
拼装时注意结构、构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确性；接缝严密、不易漏浆；具有足够的强度、刚度和稳定性。
5.2.2.3混凝土制备
现场混凝土在配合比设计时，除满足强度要求外，还应具有较好的施工性（和易性），满足与使用环境相适应的耐久性要求。
①混凝土配料组成及作用
②控制好骨料颗粒粒径级配，减少水泥用量，提高混凝土密实度、强度等性能。
水工混凝土强度要求除要满足设计强度等级指标外，还要满足抗渗、抗冻和极限拉伸值指标。
水灰比对混凝土强度起决定作用，配制混凝土的水量必须准确。
③混凝土搅拌
混凝土拌制方法分人工和机械搅拌两种，目前机械搅拌采用较多。
混凝土搅拌有一次投料法、水泥裹砂法、预拌水泥浆法及预拌水泥法等工艺。
一次投料加料顺序：
搅拌机筒内先加部分水、再加粗细骨料、水泥、外加剂、然后陆续加水。
搅拌时间是影响混凝土质量及搅拌机生产率的重要因素之一，搅拌时间不宜超过规定时间的三倍。
5.2.3.4混凝土运输
根据生产规模及搅拌站建设位置和高度，可采用水平运输和垂直运输。
水平运输设备有手推车、机动翻斗车、自卸运输车等。
垂直运输有塔式起重机、井架运输及泵运输，预制场内运输可考虑泵运输。
泵运输既能作混凝土的水平运输又能作垂直运输，是一种很有效的混凝土运输和浇筑工具。
5.2.2.5混凝土捣实
混凝土料输入模板内后，用内部振动器振动，现场观察混凝土表面气泡已停止排出、拌合物不再下沉并在表面出现水泥砂浆时，表示已被充分振实。
5.2.2.6养护、拆模
①养护
混凝土拌合物经浇筑振捣密实后进入静置养护期，在此期间确保有一定的温度和湿度。
自然养护在混凝土浇筑完毕后12小时内开始养护，混凝土裸露表面覆盖吸水能力强的材料。
养护初期用喷壶洒水，2天后换胶管浇水，每天浇洒次数以保证覆盖物保持润湿状态。
②拆模
在确保混凝土表面和棱角不致因拆模而损坏即可拆模，拆模顺序与模板安装的顺序相反。
③缺陷
拆模后如发现有缺陷，应及时修补。
对于数量不多的小蜂窝、麻面或露石，先用钢丝刷或压力水清洗，再用1：
2～1：
2.5的水泥砂浆填满、抹平，并加强养护；较大蜂窝应凿去全部深度内薄弱混凝土层和个别突出骨料，用钢丝刷和压力水清洗后，用比原标号高一级的细石混凝土填塞，仔细捣实，加强养护。
5.2.3运输安装砼块
5.2.3.1利用自航式机驳船在堆场码头，由吊车或长臂挖机将强度达标的扭王字块调上船舱，再由机驳船运至筑坝工地现场。
陆上道路通畅，可利用汽车运至安装现场，在利用挖掘机卸货和安装。
5.2.3.2扭王字块坝体安装
安装施工工艺:
不合格
（1）、垫层处理：
利用挖掘机由坝跟处向坝头方向处理，山区河流卵石较多，坝基以卵石为垫层整平（30cm厚）。
（2）、以挖掘机或抓斗挖泥船为主要作业机械，配合起吊和安装指挥人员共同完成坝体扭王字块安装工作。
安放原则:
采用定点随机安放方法。
块体可以在坡面上可斜向放置，并使块体的一半杆件与垫层接触，相邻块体的摆向不同。
安放的数量达到规范和设计要求，允许偏差控制在5％以内。
扭王字块定点随机安放示意图如下：
（3）、安放要点：
①安放密度：
根据《防波堤设计与施工规范》的要求，安装密度应满足规范和设计要求，一般扭王字块安放密度为75块/100m2。
②在正式安放之前，在陆地上进行安放测试，确定所采用的吊运绳索的长度。
试安装至少进行6个块体的安放测试。
③安放前对块体的垫层进行整平处理，清理出的富裕长度应不少于10m，确保安放进度的安排。
一般坝体两侧存有边坡，可采用长臂挖机在坝顶进行修坡整平工作。
坡面上扭王字块可斜向安放，保证块体的一半杆件与垫层接触，同时相邻块体摆向不宜相同。
④安放前准备详细的块体安放坐标位置图，并根据安放区域实际地形情况，绘制安放网格图。
以便精确、快速地安放。
⑤选择合理的吊运及安装设备，合理的吊钩、吊运绳索及测量定位系统。
⑥为提高安放的速度和精度，采用GPS进行安放时的定位。
⑦指挥和吊装人员间手势指挥明确，口号统一，保证安全。
安装方式一
安装方式二
5.2.4坝体质量自检
5.2.4.1扭王字块安装数量统计、摆放形式检查及观感质量评定。
5.2.4.2坝体轴线及平面位置检查，坝体高度、坝顶高程和纵横坡检查，采用全站仪、水准仪及RTK-DGPS。
5.2.4.3边施工边检查，完工一段检查一段，如出现质量问题及时整改，以减小损失。
5.2.5质量控制
5.2.5.1模板及模板块安装质量控制。
①模板结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确性。
②使用钢模板和钢管搭设支架，确保具有足够的强度、刚度和稳定性。
③装拆方便，能多次周转使用。
④模板板面制作平整，接缝严密不易漏浆。
⑤拆除后的模板、支架应及时进行清理、修整并涂脱模剂，确保模板内表面光洁度和混凝土表面外光内实。
⑥模板块安装前，必须检查其编号、几何尺寸、平整度和连接牢固程度，并对安装位置的定位基准进行复查，符合要求后方可进行模板块安装工作。
5.2.5.2预制扭王字块混凝土质量控制。
①原材料使用前必须要有出厂合格证、复检报告，保证原材料符合规范和设计要求；
②控制碎石级配及施工配合比，根据气候条件变化及时调整水灰比。
③混凝土分层振捣、水平每层控制在40cm以内，纵向分段浇筑的方法，塌落度控制在5～7为宜，保证混凝土的密实度。
④浇筑混凝土中，每工作台取样2组做试压件，每组2～3块。
分别养护3d、7d和28d做标准抗压实验。
⑤模板表面要平整广洁，支立牢固，接缝紧密，并要有足够的强度和刚度；
⑥扭王字块拆摸时间要根据环境而定，混凝土强度满足设计强度达到70%后方可拆摸，原地养护3d后，用橡胶片套钢绳吊至预制场周边密集堆放，并继续养护。
⑦混凝土强度满足设计强度，方可起吊转运。
6.材料与设备
6.1材料主要为石子、砂、水泥、外加剂及脱模剂，可考虑商拌混凝土。
6.2机具设备见表6.2.1和表6.2.2。
表6.2.1机具设备表
序号
设备名称
单位
数量
用途
1
预制模具
套
根据工程
规模
砼预制
2
20T履带吊车
台
扭王字块出运
3
25T汽车吊
台
出运及装船
4
装载机、泵送设备
台
上料、砼浇注
5
自卸汽车
辆
运输
6
2m2拌合站
台
砼拌合
7
HZ-50插入式砼振捣棒
台
砼振捣
8
挖掘机
台
坝基处理及
安装砼块
9
全站仪、水准仪及GPS
台
测量放线
表6.2.2船舶设备表
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
用途
1
自航机驳
300～500t
艘
根据工程
规模
运输砼块
2
挖泥船
600～700t
艘
安装砼块
3
操舟艇
30kw
艘
船舶定位
7.质量控制
7.1预制场质量控制
7.1.1预制场分区、设施布设合理、经济。
7.1.2预制场平整度、纵或横坡控制，确保排水通畅。
7.2模板质量控制
7.2.1模板内表面平整度、光洁度控制。
7.2.2模板尺寸、位置及连接的正确性控制。
7.2.3模板材质质量控制，避免弯曲、变形。
7.3扭王字块浇筑质量控制
7.3.1原材料使用前需有出厂合格证、复检报告，保证原材料符合规范和设计要求。
7.3.2控制碎石级配及施工配合比，根据气候条件变化及时调整水灰比。
7.3.3混凝土分层振捣、水平每层控制在40cm以内，塌落度控制在5～7为宜，保证混凝土的密实度。
7.3.4浇筑混凝土中每工作台取样2组做试压件，每组2～3块。
分别养护3d、7d和28d做标准抗压实验
7.4养护、拆模质量控制
7.4.1静置养护期确保混凝土扭王字块的温度和湿度条件。
7.4.2控制拆模前养护时间，确保拆模时混凝土表面和棱角的完整性。
7.5混凝土扭王字块安装质量控制
7.5.1坝轴线、边坡范围线控制，确保安全平面位置的准确性。
7.5.2坝体基础平整度及稳定性控制。
7.5.3每层高程控制，确保混凝土扭五字块安装平整度、高程满足设计规范要求。
7.5.4混凝土扭王字块安装搭接要求控制。
7.5.5
坝轴线测量放线准确：
利用全站仪或GPS测量校核。
7.3砼块体安装规格符合规范及设计要求。
7.4贯穿全程的质量检查，做到及早发现问题及时处理，对强度不符合要求的砼块体打碎重做或不得使用，坝体安装不符合规范及设计要求的，立即整改或返工，避免损失过大。
5.2.5质量控制
5.2.5.1模板及模板块安装质量控制。
①模板结构和构件各部分形状、尺寸和相互位置的正确性。
②使用钢模板和钢管搭设支架，确保具有足够的强度、刚度和稳定性。
③装拆方便，能多次周转使用。
④模板板面制作平整，接缝严密不易漏浆。
⑤拆除后的模板、支架应及时进行清理、修整并涂脱模剂，确保模板内表面光洁度和混凝土表面外光内实。
⑥模板块安装前，必须检查其编号、几何尺寸、平整度和连接牢固程度，并对安装位置的定位基准进行复查，符合要求后方可进行模板块安装工作。
5.2.5.2预制扭王字块混凝土质量控制。
①原材料使用前必须要有出厂合格证、复检报告，保证原材料符合规范和设计要求；
②控制碎石级配及施工配合比，根据气候条件变化及时调整水灰比。
③混凝土分层振捣、水平每层控制在40cm以内，纵向分段浇筑的方法，塌落度控制在5～7为宜，保证混凝土的密实度。
④浇筑混凝土中，每工作台取样2组做试压件，每组2～3块。
分别养护3d、7d和28d做标准抗压实验。
⑤模板表面要平整广洁，支立牢固，接缝紧密，并要有足够的强度和刚度；
⑥扭王字块拆摸时间要根据环境而定，混凝土强度满足设计强度达到70%后方可拆摸，原地养护3d后，用橡胶片套钢绳吊至预制场周边密集堆放，并继续养护。
⑦混凝土强度满足设计强度，方可起吊转运。
8.安全措施
8.1施工前应按照《中华人民共和国内河安全管理条例》有关规定将施工水域及作业计划呈报当地海事部门和航道部门批准，并会同相关单位商讨船舶运输及吊装期间的通航处理措施。
比如临时移动航标改变通行路线，或者确定临时禁航时间、地点等，并由主管部门发布航行通告，以引起过往船舶的重视。
8.2在施工过程中，严格按《内河避碰规则》悬挂标志和灯号。
加强瞭望，随时与过往船舶联系，主动避让。
8.3在施工区域设置专用标志，警示过往船舶通过施工区域，加强了望、联系，确保通过船舶安全。
8.4开工前人、机、料安全控制工作严格按程序执行。
8.4.1施工人员进场资质检查与安全教育。
8.4.1.1人员进场前必须提供下列材料：
身份证、健康体检、工伤保险、劳动合同、人场安全培训等相关资料；
8.4.1.2特殊工种（起重工，指挥、司索工、吊机司机驾驶员）必须持有效证件上岗；
8.4.1.3施工负责人组织进场施工人员进行安全技术交底。
8.4.2施工船机设备经检验合格才能进场，并提供相关检验合格证书。
施工过程中重视船机性能的检查，保持其完好性。
8.4.3对所有施工作业人员配备标准的安全防护用品（救生衣、安全帽、工作服、劳保鞋等），所有的作业人员必须正确穿戴，船上操作人员注意防滑、防落水。
8.5预制场安全管理
8.5.1保证预制场生产和生活人员安全健康，施工现场及驻地设置警戒标志及警卫，禁止外来无关人员进入施工现场，并加强防火安全，配备足够的消防器材；
8.5.2保证砼搅拌站电力设施完好，避免电力因素影响生产及人员安全。
8.6扭王字块安装过程安全控制
8.6.1吊装作业应明确作业人员分工，专人指挥，统一指挥信号；
8.6.2吊装作业时，指挥作业人员不得站在构件边缘、死角等危险部位；
8.6.3起吊应使用慢车起落，不得突然刹车，构件起吊后，起重设备在旋转、变幅升降够时应缓慢、平稳；
8.6.4起吊后，机械设备操作人员不得离开工作岗位，构件在悬吊状态下不得长时间停滞；
8.6.5随时检查吊装砼块体用的钢丝或掉线，有问题立即更换，保证人员及设备安全；
8.6.6刚安装的扭王块的块体上不得站人，需调整块体位置应采取可靠的安全防护措施。
9.环保措施
9.1严格执行《中华人民共和国水污染防治法》、《船舶污染物排放标准》、国家《污水综合排放标准》等相关法规，自觉接受当地环保部门的监督和管理。
9.2水环境保护措施。
9.2.1严禁施工船舶向江中随意倾倒废油、污水、生活垃圾、酸碱液及其它有毒废液；禁止在水体中清洗装过油类或其它有毒污染物的容器；
9.2.2施工船舶应配备有盖、不渗漏、不外溢的垃圾储存容器或垃圾袋收集生活垃圾和生产废物，由有资质的单位收集后送岸上处理，严禁将船舶垃圾投入航道中；
9.2.3船舶运输施工材料过程中应采取遮盖措施，加强管理，避免施工材料坠入航道中，造成水环境污染。
9.3环境空气保护措施
9.3.1预制场建筑材料及预制件的堆放按照施工组织设计的总平面布置所指定的区域范围分类堆放，不侵占道路，尽量置于空旷位置，减少物料起尘对人群的影响。
并符合安全防火要求，时刻保证现场的环境整洁，道路排水畅通；
9.3.2汽车运输砂土、水泥、碎石等易起尘的物料要加盖蓬布、控制车速，防止物料洒落和产生扬尘；
9.3.3加强对施工机械、车辆及船舶的维修保养，减少燃油废气的排放。
9.4声环境保护措施
9.4.1预制场的选址必须远离居民集中区域，距离至少在300m以外；
9.4.2施工单位应做好施工设备的维护保养，保持施工设备低噪声运行状态；
9.4.3尽量避免夜间作业，减少噪声干扰。
施工点距村庄、集镇等人群集中区的距离不足200m时，在夜间22∶00至次日凌晨06∶00之间应禁止高噪声施工。
9.5水生物的环保措施。
9.5.1施工期尽量避开鱼类的繁殖产卵期；
9.5.2委托具有资质及专业技术水平的单位对施工区域内的鱼类产卵和种群变动进行环境监测,监测由地方渔政部门监督；
9.5.3加强与当地环保、渔业部门的沟通协调，共同维护水生物良好生存环境。
9.6施工期陆域施工人员居住场地附近设置临时垃圾集中堆放场地，定期清运至附近垃圾处理场处置。
施工结束后，施工场地应及时平整，清场要彻底，建筑垃圾用于场地回填或统一收集送附近垃圾处理场处置。
9.7尽力维护施工活动界限之外绿色植物现状。
工程完工后，按规定即时拆除工地及周围的安全防护设施及其他临时设施，并将工地周围环境清理整洁。
10、效益分析
10.1一般山区河流航道整治主要有疏浚、炸礁、筑坝等工程措施，疏浚船舶挖泥船可在疏浚前后参与筑坝工作，节约了船舶调迁过程及费用，一举两得。
10.2筑坝材料主要为混凝土预制块，山区河岸两侧很多卵石和沙场，原材料来源广泛且价格低廉。
避免了传统抛石坝炸药采石的危险，降低了安全管理工作的难度。
10.3预制扭王字块所用的预制模板、搅拌机具等，做好维修及保养工作可循环使用多次。
10.4结合比较以往的抛石坝体，坝体损毁严重，每经历一个洪水周期后，就需对坝体进行修复工作。
扭王字块体坝体，抗冲刷能力强，且能在块体间卵石和沙能产生淤积，使坝体更加稳固，减少了维护费用。
应用实例:
长江干线宜宾合江门至泸州纳溪
航道建设一期工程航道整治工程及其修复工程
一、工程概况
长江干线宜宾合江门至泸州纳溪航道建设一期整治工程共整治6处碍航滩险（杨柳碛、筲箕背、吊鱼嘴、落锅滩、金鱼碛、风簸碛），修复2处滩险（油榨碛、红灯碛）的整治建筑物，施工点分布在全长62km的航道上。
航道建设等级为Ⅲ级航道，航道尺度：
2.7m×50m×560m（航深×航宽×弯曲半径），通航保证率为98％。
叙泸一期工程于2008年5月完工，经过一个2008年洪水期后部分坝根受到不同程度的水毁，经过2009年、2010年修复后已全部完工。
修复工程主要是把以往损毁的抛石坝体，改用扭王字块体修复和护面，完工后，经历一个洪水期后，效果显著，无影响结构和使用的损毁现象出现。
该工程于2011年7月21日由长江航道局建设指挥部主持竣工验收，通过专家组验收委员会验收，经长江航务工程质量监督中心站评定，本项目总体质量等级为优良。
叙泸段主体工程及助航设施完工后，2008年9月26日，在宜宾举行了叙渝段提高航道等级试运行启动仪式，2008年10月叙泸段全河段正式实现夜航，也标志着长江干线全线实现昼夜通航。
航道等级的提高并开通夜航，为泸州和宜宾航运发展，为服务沿江经济，做出了实质性的贡献，得到了当地政府、航运部门的积极评价，社会效益显著。
该工程得奖情况：
照片：
抛石坝体损毁照片、扭王字块坝体照片
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