水下抛石专项方案.docx
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水下抛石专项方案
长江南京以下12.5米深水航道一期工程
时间：
2021.03.07
创作：
欧阳德
通州沙整治建筑物工程I标段
水上抛石施工方案
编制人：
审核人：
审批人：
长江航道局长江南京以下12.5米深水航道一期工程
项目经理部
二〇一三年三月
长江南京以下12.5米深水航道一期工程通州沙整治建筑物工程I标段
水上抛石施工方案
1、工程概况
1.1工程简介
建设内容：
长江南京以下12.5米深水航道一期工程整治建筑物工程位于长江太仓至南通间的通州沙和白茆沙水道，建设潜坝、丁坝和护岸等航道整治建筑物，全长40余公里，工程计划施工工期为27个月。
本工程主要施工内容为：
（1）通州沙潜堤（T0+000～T9+600）9600m；
（2）丁坝：
6座（T1～T6）；
（3）相应导助航设施（施工期警戒专用标，施工期主航道航标调整，运营期整治建筑物专用标）。
I标段平面图
1.2抛石施工特点
（1）本标段总抛石工程量约86万m3，加之本次招标同步实施的4个标段，，加上周边的工程建设项目也存在极大的块石需求。
本工程抛石工程量大、块石规格多，石料需求多，石料的供应需提前精心组织。
（2）本工程T9+600为通州沙I标和II标的分界线，抛石施工需严格按照设计文件施工顺序要求，安排好两标段分界处衔接施工，避免局部河床变化造成工程量变化和施工难度加大。
（3）工程堤身和丁坝施工过程中，因T1～T6丁坝紧靠航道，抛石运输船舶众多，通航安全压力大。
需联系相关部门发布的施工通告和设置的施工专用标志，合理设置运输船待泊区和穿越航道线路，并加强水上巡逻。
1.3抛石工程结构
通州沙I标抛石堤主要包括通州沙潜坝T0+000～T9+600段和T1-T6号丁坝。
本标段抛石施工包括：
堤心石1～200kg、护面石100～200kg、护面石200～300kg、护面石300～500kg、、护面石400～500kg护面石500～700kg。
总抛石工程量约86万m3。
1.3.1潜堤结构
（1）从桩号0+000~9+600的9600m长度内，按堤顶高程变化可分为6段，其堤顶高程与堤顶宽度如下表。
堤顶高程表表3-1
序号
工程
内容
桩号
堤顶高程（m）
堤长（m）
堤顶宽度（m）
1
通州沙潜堤
0+000~0+030
堤身高度2m，堤顶高程-4.5
30
5
2
0+030~0+450
堤身高度2m，堤顶高程-4.5~-3.8
420
4
3
0+450~0+500
过渡段堤顶高程-3.8~-3
50
4
4
0+500~4+000
堤顶高程-3~-2
3500
4
5
4+000~4+500
堤顶高程-2
500
4
6
过渡段
4+500~9+600
堤顶高程-2~0
5100
4
潜堤合计
9600m
（2）堤身坡比均为1:
2，堤头坡比为1:
3，堤头前坡坡度为1:
5。
（3）堤心结构均采用1~200kg块石抛填。
潜堤典型断面结构图
潜堤断面尺度表表3-2
部位
内外
边坡
堤心块石规格（kg）
护面块石规格（kg）/厚度（m）
护脚块石规格（kg）/宽度（m）
潜
堤
堤身段
1:
2
1~200
200~300/1.0；
300~500/1.1；
500~700/1.25；
100~200/5
堤头
1:
3
200~300/1.0
200~300/10
1.3.2丁坝结构
（1）堤顶宽度
T1～T4丁坝斜坡堤堤顶宽为8m，T5～T6丁坝抛石斜坡堤堤身顶宽为4m，坝头顶宽加宽为5m。
（2）堤顶高程
各条丁坝与潜堤相接的堤根段在30m范围内与潜堤顶高程相同，T1～T4丁坝的
堤身与堤头按高度2m控制，T5丁坝的坝头高程为-7.0m，T6丁坝的坝头高程为-5.0m。
（3）丁坝坝身坡比取1:
2，坝头坡比为1:
3，坝头前端向河坡坡度为1:
5。
（4）堤心结构均采用1~200kg块石抛填。
丁坝断面尺度表表.3-3
部位
内外
边坡
堤心块石规格（kg）
护面块石规格（kg）/厚度（m）
护脚块石规格（kg）/宽度（m）
丁坝
坝根
1:
2
1~200
400~500/1.15
500~700/1.25
100~200/5
坝身
1:
2
200~300/1.0
400~500/1.15
500~700/1.25
100~200/5
坝头
1:
3
200~300/1.0
200~300/10
1.4抛石工程量
本标段抛石分为护面块石、堤心石和护脚块石，工程量总计约86万m3。
I标段抛石施工主要工程量汇总表
序号
分项工程
单位
工程量
1
护面块石
m3
318949
2
堤心石
m3
413406
3
护脚块石
m3
126137
4
小计（抛石）
m3
858492
通州沙潜堤纵剖面图
丁坝典型平剖面图结构图
2、抛石施工工艺流程
考虑到施工效率，本工程主要采用自航甲板驳加反铲挖掘机抛石和网兜抛石相互结合的工艺进行潜堤、丁坝坝体的抛石施工。
考虑到自航甲板驳加反铲挖掘机的生产效率，主要用于粗抛，而网兜抛石用于最后的细抛和补抛。
自航甲板驳抛石施工工艺流程图
网兜抛石施工工艺流程图
3、典型施工段施工安排
依据我局最新上报的施工进度计划结合设计总体施工顺序的要求，我部将T6+000-T6+500段作为抛石分项工程典型施工段。
考虑现场工况，根据我局投入1艘抛石船，采用自航甲板驳加反铲挖掘机的工艺，抛石施工计划2013年3月10日开工，2013年3月30日完成。
计划在典型施工中，重点考察水文、施工工艺抛石对抛石进度、质量的影响，经过总结和改进后再向典型施工段上下游展开。
4、抛石施工总体安排
考虑现场工况，根据我局投入的设备，抛石施工计划2013年3月10日开工，2014年8月28日完工，总工期约18个月（535天）。
抛石坝体拟分三个阶段实施。
详细进度计划如下表所示。
工程进度计划表
项目
开工时间
完工时间
工期（天）
抛石施工
2013/3/10
2014/8/28
537
潜堤抛石（T6+000-T9+600）堤心石
2013/3/10
2013/8/31
175
潜堤抛石（T6+000-T9+600）护脚、护面石
2013/4/9
2013/10/15
190
潜堤抛石（T6+000-T0+000）堤心石
2013/4/1
2013/8/9
131
潜堤抛石（T6+000-T0+000）护脚、护面石
2013/4/16
2013/11/15
214
T1-T4丁坝抛石
2013/8/6
2014/1/5
153
T5、T6丁坝抛石
2014/2/25
2014/8/28
185
抛石施工横道图：
4.1抛石施工第一阶段
该阶段施工时间为2013年3月10日-2013年10月15日，投入7艘浮吊抛石船。
施工安排：
施工前，先进行典型施工段T6+000-T6+500施工，计划安排1艘抛石船。
T6+500至T9+600作业面安排4艘抛石船，由上游向下游进行抛石施工，流水作业：
堤身第一层抛石→第一层护面→堤身第二层抛石→第二层护面→护脚抛石。
1艘船进行堤身第一层抛石，1艘船进行堤身第二层抛石及自检测量后的补抛施工，2艘船进行护面与护脚抛石。
在T6+000至T0+000作业面安排3艘抛石船，由下游向上游进行抛石施工，流水作业：
堤身抛石→护面抛石→护脚抛石。
1艘船进行堤身抛石，2艘船进行护面与护脚的抛石。
4.2抛石施工第二阶段
该阶段施工T1-T4丁坝，时间为2013年8月6日-2014年1月5日，投入2艘抛石船。
施工安排：
T1-T4丁坝在丁坝根部潜堤完成后即可开始施工，具体安排为T1、T2丁坝安排一艘抛石船进行施工，T3、T4丁坝安排一艘抛石船进行施工，施工过程中保证T1-T4丁坝同时由坝根向坝头推进。
4.3抛石施工第三阶段
该阶段施工T5、T6丁坝，2014年2月25日-2014年8月28日，投入3艘抛石船。
施工安排：
为保证与II标段T5-T8丁坝同时施工，根据II标段进度计划安排，我部计划2014年2月25日开始T5、T6丁坝抛石施工，考虑到工程量及施工难度，T5丁坝安排一艘抛石船、T6丁坝安排浮吊抛石船进行施工，施工过程中可相应调整，保证同步推进。
5、抛石施工工艺
根据本工程离岸远、潮差大、轴线长的特点，抛石的重点和难点在于根据当时的施工条件准确抛投到位，关键是定位准确和均匀足量抛投，辅以定点断面测量和抛前、抛后水下地形测量检查。
水下抛石施工要诀：
“划分小区，船机定位，掌握落距，合理挂挡，定量抛投、多次抛匀”。
5.1抛石前准备工作
5.1.1材料准备
在工程开工前，施工和监理单位共同到山场考察石料的质量。
对拟选定山场的石料进行取样，送到具有检验资格的检验机构试验，只有石料的硬度、湿抗压强度、软化系数、容重及有关指标满足设计要求，才能作为供料场。
（1）石料或块体的规格和质量满足设计要求。
石料质地坚硬，无风化剥落和裂纹，抗风化能力较强，在水中或受冻后不崩解。
不使用薄片、条状、尖角等形状的石料。
风化石、泥岩等不作抛填石料。
块石具有合理的级配，减少孔隙率。
（2）护面石料在水中浸透后的强度不低于50MPa，堤心石、垫层块石、护底块石等在水中浸透后的强度不低于30Mpa。
（3）在石料船到达施工现场后，再做进场检验，如果石料规格和质量不能满足设计要求，则作整船退料处理，杜绝不合格材料投入到本工程中。
5.1.2抛石的船机设备
浮吊抛石船选用起吊能力在10t以上的全回转浮吊船。
块石运输选择500t以上深舱驳，每艘抛石船上配有所需的GPS-RTK测量定位系统，运输船的网兜也采用质量较好的网兜，保证在起吊及回旋过程中不发生破裂，以保证施工质量及安全。
拟投入的主要抛石施工设备
序号
设备
名称、型号
数量（艘）
进场时间
备注
1
浮吊抛石船
500t以上
3
2013.3
2
自航甲板驳
500-1500t
4
2013.3
3
石料运输船
500t以上
90
2013.3
4
交通船
200kw
2
2013.3
5.2抛石施工方法
5.2.1抛石网格划分、计算网格工程量
首先测绘出铺排完成后的水下地形图，然后沿堤轴线根据水深、船型分层划分若干网格，并结合设计断面尺寸和划分的网格计算出各区段各网格的工程量。
沿平行于水流方向，由顺堤轴线为中心设置10m×5m的施工网格，对照里程号及断面抛填序号编号命名各抛填网格。
为保证坝体的坡比，斜坡区域网格抛石区按0.5m分层抛填，分层平抛，网格设计工程量为25m3。
同时，为提高抛填效率，堤轴线附近网格抛石，可按1.0m分层抛填，网格设计工程量为50m3。
5.2.2测定漂移距
水下抛石位移直接影响到抛石质量，施工前进行抛投试验，实测不同粒径，不同重量的块石，在不同的水位，不同的流速下的水平落距，以利于定位船准确定位。
1）采用网兜式抛石船进行水上抛石施工，如果水位合适，抛石船可直接将块石安放在河床上，能达到最理想的效果。
2）若水位过高，水深流急，无法触及到河床底，抛石前根据水深、流速、流向，计算出漂移距。
通过现场抛投试验确定船舶定位方式、移动控制方法、方量控制方法等。
抛石漂移距确定需采用理论计算和实测两种方法进行比较，找出接近实际的漂移距，控制抛石施工。
理论漂移距按下面公式计算：
Ld＝0.74VfH/G1/6
式中：
Ld－块石抛填水平落距（m）；
Vf－表面流速（m/s）
H－水深（m）
G－块石重量（kg）
以堤心石规格计算为例，块石重量取平均值50kg，不同表面流速下的漂移距计算如下：
vf表面流速（m/s）
h水深（m）
G块石重量（kg）
Ld抛填水平落距（m）
1.5
10
50
5.78
1.5
9
50
5.20
1.5
8
50
4.63
1.5
7
50
4.05
1.5
6
50
3.47
1
10
50
3.86
1
9
50
3.47
1
8
50
3.08
1
7
50
2.70
1
6
50
2.31
0.5
10
50
1.93
0.5
9
50
1.73
0.5
8
50
1.54
0.5
7
50
1.35
0.5
6
50
1.16
0.3
10
50
1.16
0.3
9
50
1.04
0.3
8
50
0.93
0.3
7
50
0.81
0.3
6
50
0.69
测量块石抛填水平落距还有一个简单易行的方法。
选择不同粒径的块石分别系上2倍水深的细尼龙绳，将绳的另一端系上浮漂，抛投后根据绳长、水深及入水角和浮漂计算漂移距，做好记录。
5.2.3自航甲板驳抛石
（1）定位船定位
定位船垂直于水流布置，采用5缆定位，上游方向抛设主领水锚，左右两侧抛设“八字”锚以固定船位，通过收、放锚缆可灵活控制定位船上、下、左、右移动。
根据抛石区域水流的情况给定位船配备合适的锚缆。
根据我局在长江中、下游施工经验，领水锚配备1.5吨霍尔锚，φ22.5mm钢缆；“八字锚”配备1吨霍尔锚，φ22.5mm钢缆。
通过定位船上配备的GPS-RTK定位系统定位设备定位，根据软件界面调整定位船的位置。
（2）石料船挂档
当定位船定位后，在定位船上沿施工断面方向，在定位船船舷中间划一条挂挡位置线，向船头、船尾各5m处再划4条挂档线，5条挂档线间隔为5m。
在定位船设计挂档线处上焊接挂档桩，调整挂档缆绳的长度使得各抛石船间、抛石船与定位船间距达到挂档设计图的要求。
一旦校准了船体的位置，抛石船与定位船相对位置固定下来，以后每次抛填各抛石船每次抛填时挂档的位置都保持固定。
抛石船系在挂档桩上，船头中间对准挂档线，一个抛填完毕后进行换挡操作。
为提高抛石的效率，可根据流速大小情况，抛石船下游再挂靠1-2艘抛石船组队抛填，实现一次挂档、多船同时抛填，大大提高了抛石施工能力。
但是，多船组队挂档时，注意最后一艘船随水流摆幅不应超过1m，否则抛石定位精度不够，不能继续再挂靠抛石船。
抛石船挂靠在定位船的下游，用两根缆绳固定。
当流速较大时，下游的最后1艘抛石船尾部抛两口八字锚，可以增加各档可加挂抛石船数量。
下图所示为抛石船后加挂1艘抛石船的情况。
挂档抛投定位示意图
在实际操作中，可将挂在定位船下游各抛石船（1-2艘）编为一队，完成抛石后，编队开往石料场再装石料。
当抛石船挂档后，在抛石定位系统监视下，定位船通过卷放定位锚缆，让定位系统的抛石船图标落在设计网格内，表示定位完成，便可进行抛填施工。
（3）抛石、换挡作业
1）块石的抛投主要采用1m3液压反铲式挖掘机机械抛填，抛填时判断可是否为抛石边界，采用左舷单抛、左右舷两边抛两种作业方式。
左舷单抛适用于形成顺堤堤身坡面，坡比控制较好，但抛填效率较低；左右舷两边抛适用于顺堤堤身非边坡位置，两侧同时抛填施工效率较高。
2）当抛石网格内的抛石厚度达到分层厚度（0.5m或1.0m）要求，则进行换挡抛填，即定位船不动，将抛石船缆绳移套定位船下一挂档桩上，继续抛填下一网格。
两艘抛石船编队挂档抛投示意图
3）换挡抛投顺序
网格设置为10×5m的方格，选用1艘500t甲板驳进行机械抛填。
1艘500t甲板驳装满约250m3块石，按网格法抛投顺序，如下图所示分5次（n=5）抛填，平均每层厚度为1m。
如在坝体轴线区域抛填，可将1船分10次抛填（2次移位、10次换挡），平均分层厚度控制为0.5m，可以保证顺堤抛填的平整度及坡比。
两艘抛石船编队换挡抛投顺序示意图
5.2.4网兜抛石
（1）钢丝网兜制作
钢丝网兜一般做成2m～5m大小的正方形，四角连接吊绳及吊环。
以下是2×2m的网兜制作，网兜四周边框采用4根Φ14的钢丝绳，四角穿琵琶头，两两相连；网兜中间采用双股Φ2耐磨钢丝，在框架内编织成间距10cm的网状；吊绳采用4根2m长Φ14钢丝绳；为方便在吊绳挂钩，将吊绳穿在两个Φ100钢质吊环中。
其结构图如下：
钢丝网兜制作图（单位：
mm）
（2）块石装船
在块石装船前，预先在深舱驳底部由舱尾向舱首平铺8～10层网兜，铺设采用错位重叠法，上下两个网兜错位15～25cm，网兜吊环全部向舱首，以保证挂钩时吊环露在石堆外面，方便人工挂钩，如下图。
网兜错位重叠铺设示意图（单位：
mm）
在装船码头上，运输车直接将块石倒入深舱驳内。
同时在舱首预留2m左右的距离不装石，方便起吊网兜时工人将网兜挂到吊钩上，以及保证一定的安全操作距离，防止在网兜起吊时，工人被滚落块石砸伤，如下图：
深舱驳船装石示意图
（3）抛石船定位、运输船靠驳
抛石船装有6个电动（或液压）绞关控制6根钢缆，从而控制定位船的定位和移动，其中位于船头中部的主缆，承受整个定位船下漂的拉力，船尾设置一尾缆，防止船舶涨潮时移位，主缆、尾缆同时还控制船舶的上下移动，船头船尾各设两口开锚，控制船舶左右移动。
通过定位船上配备的GPS-RTK定位系统定位，根据软件界面调整定位船的位置。
定位船定位完成后，石料运输船靠驳，靠驳侧为抛石区的另一侧。
（4）抛石作业
抛石回收网兜
网兜抛石过程示意图
1）抛石施工时，先由运输船舱内的工人将网兜吊环挂到吊机吊钩上（从舱首网兜开始进行挂钩），待工人移至安全位置后，再由专人指挥吊车起吊网兜。
2）上一层网兜起吊后，堆石体边坡变陡，石料自动滚落至下一层的网兜内，如果有少量的块石滚至网兜外，工人再将块石清理至网兜内，准备下一次挂网兜。
3）浮吊船吊起网兜，旋转至抛石区域，并根据吊机定位系统确定其抛投点，同时根据水深数据放下钢丝绳长度，将块石网兜吊至河床面上。
4）块石网兜吊至河床面后，通过调整吊机的大小排钢丝绳，一放一提，网兜发生倾斜，块石从网兜内滑出至河床面上，达到水下定位抛石的目的。
5）块石抛投完毕后，提升吊车钢丝绳，收回网兜，堆放在运输船舱内。
5.3抛石过程质量控制
（1）抛石按照设计文件要求的施工顺序进行施工，由低到高分层抛石，上层选用较大块石，以利坝体稳定。
（2）抛填时精心操作，保证在网格内的石料均匀布满网格。
坝体中心位置分层厚度按1.0m控制，坝体坡比位置、护面抛填分层厚度按0.5m控制。
（3）抛填底层块石时，禁止将块石堆放在护底软体排上后再抽翻抛石网兜，以免损坏护底软体排。
（4）抛石坝断面平均轮廓线不小于设计断面，坡面的坡度符合设计要求。
（5）抛投过程中，做好抛石施工记录，内容包括船只定位、移位、船只编号、抛投时间、吨位、复核记录以及水文条件等。
（6）抛石过程中加强用测深仪进行水下测量检测，并与设计断面校核，如有遗漏，进行补抛，直至全部合格。
（7）抛石过程中，按照设计图纸要求做好相关的沉降位移观测、固定断面测量等相关测量工作，根据实际情况，动态控制抛石方式，确保施工质量。
（8）由于堤心石、护面石、护脚石的规格均不一致，对各运输船舶的块石进行标识，施工过程中应做好各块石运输船舶的统一调遣。
另外，各抛石船施工员自我加强表观质量检查，注意区别块石的级配。
5.4深水区抛石施工保障措施
对于水深超过10m的抛石区域，开工前对施工区进行大比例测量，了解各施工作业区的水深、流速和流向，同时测量抛石漂移距，便于抛石时预留提前量。
在进行抛投施工时，在水深较深的区域采用分层抛石施工，最顶层抛石施工完成后根据测量情况进行补抛。
T1-T6丁坝采用网兜抛石船进行抛投时，根据水深、流速等计算漂移距，抛投时将网兜按漂移距的位置放置到河床面抛投，确保深水抛石质量。
5.5抛石施工工艺要点
（1）抛石前利用旁扫声纳设备对抛石范围已铺排区域进行测量，整体检查铺排质量，合格后方可进行抛石施工。
另外，还要检查砂肋排的淤积情况，如回淤沉积物达到200mm，采用水下高压水枪进行清除。
（2）抛石网格根据吊机臂长、覆盖范围等综合因素划分。
（3）水上平抛块石每次移船距离为2m，以保证抛石均匀，无漏抛。
（4）抛石过程中严格检查运输块石船舶的满、空载吃水线，坚持欠载不收、超载不计的原则。
（5）抛石综合考虑施工区域流速、流态以及块石漂移距等。
（6）在水下抛石过程中，为避免划破排布。
施工中先抛较小块石，再抛大块石，力求较大块石压在较小块石之上。
（7）对于水上抛投时，为了保证抛石漂距的准确，对其现场水深，水流速度要随时检测，尽量做到一船一测或一船几测，施工前先设计好方格控制网，根据测量数据填写各网格需要抛投的方量，作为各小抛投区施工的参考依据。
抛石船使用GPS-RTK定位抛投块石，正式大量抛石前，需测量水的流速和水深，进行抛石试验，以确定合理抛投方法。
（8）压脚棱体和护面抛理后堤身断面的平均轮廓线不得小于设计断面，坡面坡度应满足设计要求，护面抛石的厚度不得小于设计厚度。
（9）严格控制两侧边坡，不得有欠缺或鼓肚状况。
6、抛石施工进度保障措施
6.1人员保证
我局配备足够数量的管理、技术和质检人员，包括各专业施工队伍的专业管理人员，在项目经理部的统一指挥调度下安排各自的施工人员按照总进度计划的安排进行施工作业。
施工现场工人的人数由项目经理部根据现场施工状态随时进行增减调整，以保证现场施工人数合理。
我局有长期合作的劳务用工队伍，该队伍与我局常年有合作关系，劳动力资源充足，完全能保证本工程用工需要。
6.2船机设备保障
根据本工程进度计划，制定施工船舶调遣预案，合理组织调遣。
船舶、机械操作及维修人员提前检修、调试施工机械设备，检测人员检校仪器设备，确保施工船舶、机械、仪器设备等能随时调用，正常运转。
我局拟投入自有的7艘专业抛石船，可以满足施工要求。
此外，投入90艘石料运输船，以及其他辅助船舶，完全满足工程进度需求。
保证船机正常运行的措施：
（1）加强设备的准入制度，进场施工船舶必须符合相关标准，确保设备状态正常；
（2）执行每月设备的自查、自检、自修制度，排查隐患，及时更换磨损设备，对关键部位进行保养更换；
（3）预备好备用船舶，随时听候安排调遣，以防止施工设备意外故障。
6.3材料物资保证
工程进度的材料供应是项目部物资管理的中心任务，材料质量的优劣与供应速度的及时与否，是关系工程进度和质量的重要因素之一，我们将重点抓好如下几点：
（1）根据进度计划编制合理的材料供应计划；
（2）加强供方的信誉度考核，督促厂方按计划组织加工；
（3）组织足够的运力，保证运输。
材料物资运行能力的核算：
依据上报的总进度计划，最大抛石强度在5月份，月抛石量78104m³，平均2603m³/天。
石场离现场约500海里，运输船从石场装料开始至抛石完成后返回石场时间约为8d，考虑到天气、船机状况等其它因素，按照12天考虑。
拟投入运输船500t以上、舱容为500～800m3，按500m³计算，每天最少6条运输船，因此一个周期需要至少72条运输船。
计划投入运输船90艘，完全能够满足块石的需求强度。
7、抛石质量保障措施
7.1原材料质量控制
为了保证石料质量和石料的有序供应，在工程开工前，施工和监理单位共同到采石场考察石料质量。
对供应商的考察内容如下。
（1）考察石料的质量:
对拟选定山场的石料进行取样，送到
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