圆筒周围淤泥及块石清理方案解读.docx
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圆筒周围淤泥及块石清理方案解读
1.工程概况
1.1工程简介
旧码头圆筒加固前需要清理圆筒周边淤泥及块石。
共需清理62个圆筒周围的淤泥和块石，其中淤泥方量约为10270m³，块石方量约为6150m³。
作业内容包括：
（1）清理位于圆筒周围2m范围的淤泥，施工平均水深约11m，泥层厚度约1m。
（2）清理圆筒周围2m范围的块石，施工平均水深约12m，石层厚度约1.5m。
1.2施工环境及条件
本工程位于某某市虎门镇虎门港某某区，该港区位于珠江入海口，东侧为陆地，掩护条件好，风浪小。
1.2.1风
本港区位于狮子洋水域，当地无长期气象观测资料，离港址较近且资料较长的气象站为某某气象站和赤湾气象站。
其中某某气象站气象要素受陆域影响较大，赤湾气象站气象要素受海洋气候影响较大，而本港位于两者之间。
本地区常风向为ENE向，频率为14.9％；次常风向为E向及NE向，频率分别为12.6％和11.4％。
强风向为ESE，实测最大风速为33m／s；次强风向是ENE向及E向，实测最大风速为27m/s和25m/s。
风向频率有季节变化，春季以ENE向风为主，其次是E向；夏季以S向风为主，其次是SSW向；秋季以E向风为主；冬季N向风占优势，E向及SE向次之。
风向频率、平均风速和最大风速详见下表，赤湾站风玫瑰图见下图。
表1.2-1：
赤湾气象站风要素表
N
NNE
NE
ENE
E
ESE
SE
SSE
C
平均值（m/s）
3.8
3.7
4.0
4.7
4.2
4.1
4.0
4.3
最大值（m/s）
22
22.7
14.7
27
25
33
23.7
21
频率（%）
6.0
7.1
11.4
14.9
12.6
4.5
3.4
2.9
S
SSW
SW
WSW
W
WNW
NW
NNW
平均值（m/s）
4.1
4.7
3.2
2.7
2.7
3.3
3.7
4.2
最大值（m/s）
18
22
22
23.5
22.1
18.3
19
17
频率（%）
8.1
5.9
2.5
1.7
2.3
2.3
3.1
3.7
0.6
图1.2-1赤湾气象站风玫瑰图
台风在本地区登陆年均为1.3次,最多1964年共5次。
登陆的台风最早于5月中旬，最迟于11月中旬，6~9月份是台风盛行期。
台风影响期间会带来大风和暴雨，最大风速主要出现在台风影响过程中。
冬季在冷空气的影响下，虽然风力较台风为小，但其持续时间较长，风力也比较稳定，规律性也较强。
根据赤湾气象站（113°52′E，22°28′N，海拔高度34.7m）1967～2001年的风资料统计，≥6级风的大风日数年均为42天，≥8级风的日数为6.2天。
综合考虑港址周边各气象站的多年风速资料，取本港区大于6级风的年出现天数约为23天。
1.2.2水文
（1）基面关系
本次设计高程系统从当地理论最低潮面起算，各基面之间的关系如下：
图1.2-2各高程基准面关系图
（2）潮汐
沙角海区具有沙口潮汐性质，属不规则半日潮型。
在一个太阴日内有两次高潮和两次低潮，一次全潮的周期约为12个小时30分左右。
但相邻高（低）潮的潮位和潮时不相等，出现潮汐周日不等现象。
在一个太阴月中，随着塑望月周期的变化，在本海区也有一个有大潮到小潮，再由小潮到大潮的月变化规律。
①潮位特征值
水位特征值采用舢板洲潮位站资料（1956～2001年）资料，以下水位值除特别注明外，一般均采用当地理论最低潮面。
历年最高潮位：
4.60m（1983年）
历年最低潮位：
0.06m（1968年）
平均海平面：
1.86m
平均高潮位：
2.95m
平均低潮位：
0.99m
最大潮差：
3.58m
平均潮差：
1.61m
平均涨潮历时：
5时45分
平均落潮历时：
6时45分
②设计水位
设计高水位（高潮10%）：
3.24m
设计低水位（低潮90%）：
0.53m
极端高水位（50一遇）：
4.44m
极端低水位（50一遇）：
-0.01m
乘潮水位（乘潮2小时，90%保证率）：
2.24m
（3）潮流
由于沙角地区位于珠江口虎门出海水道的东南方向的东岸，所以同时受潮流和迳流的影响。
本地区潮流属不规则半日潮流，潮流呈往复流性质，流向沿河道顺行。
港址处缺少实测潮流资料。
在大虎岛下游虎门断面，天津水运工程科学研究所曾于1991年12月23～25日（枯季）和1992年7月7～9日（洪季）进行过潮流观测，测得枯季涨潮最大流速为1.12m/s，落潮最大流速为1.49m/s；洪季涨潮最大流速为0.65m/s，落潮最大流速为1.15m/s。
（4）波浪
港址附近水域宽2～3公里，岸线弯曲，据资料表明，珠江口外海传入波浪受沿程众多岛屿、河床地形及水深等因素影响，传至伶仃洋湾顶大虎附近波能已大为衰减，虎门以内基本不受外海域波浪影响。
根据港址的地理特点，只考虑计算NE向、E向和SE向的小风区风浪。
按《规范》方法确定风区长度，按定常波考虑，经风浪模型推算，港址外侧防波堤前沿设计波要素如下：
表1.2-2:
港址极端高水位下波要素
方向
重现期
H1%
（m）
H4%
（m）
H5%
（m）
H13%
（m）
Hm
（m）
T
（s）
L
（m）
NE
2年一遇
0.66
0.55
0.53
0.44
0.28
1.7
4.6
25年一遇
1.63
1.38
1.33
1.11
0.7
2.6
9.7
50年一遇
1.91
1.62
1.56
1.31
0.83
2.8
11.3
E
2年一遇
0.75
0.63
0.61
0.51
0.32
1.9
4.9
25年一遇
2.05
1.74
1.68
1.41
0.9
3
14.3
50年一遇
2.35
2
1.93
1.63
1.04
3.2
15.2
SE
2年一遇
0.51
0.43
0.41
0.34
0.21
1.7
4.7
25年一遇
1.57
1.32
1.28
1.07
0.68
2.8
11.3
50年一遇
1.8
1.52
1.47
1.23
0.78
3
12.8
表1.2-3:
港址设计高水位下波要素
方向
重现期
H1%
（m）
H4%
（m）
H5%
（m）
H13%
（m）
Hm
（m）
T
（s）
L
（m）
NE
2年一遇
0.63
0.53
0.51
0.42
0.27
1.7
4.4
25年一遇
1.57
1.33
1.28
1.08
0.68
2.6
9.4
50年一遇
1.84
1.56
1.5
1.27
0.81
2.8
10.9
E
2年一遇
0.73
0.61
0.59
0.49
0.31
1.9
4.7
25年一遇
1.91
1.63
1.57
1.32
0.84
3
12.8
50年一遇
2.16
1.84
1.78
1.5
0.96
3.2
15.1
SE
2年一遇
0.5
0.42
0.4
0.33
0.21
1.7
4.6
25年一遇
1.49
1.26
1.21
1.02
0.65
2.7
10.7
50年一遇
1.71
1.45
1.4
1.17
0.75
2.9
12.1
表1.2-4:
港址设计低水位下波要素
方向
重现期
H1%
（m）
H4%
（m）
H5%
（m）
H13%
（m）
Hm
（m）
T
（s）
L
（m）
NE
2年一遇
0.58
0.49
0.47
0.39
0.25
1.6
4.1
25年一遇
1.35
1.14
1.1
0.93
0.59
2.4
7.8
50年一遇
1.55
1.32
1.27
1.07
0.69
2.5
8.9
E
2年一遇
0.64
0.54
0.52
0.43
0.27
1.8
4.1
25年一遇
1.64
1.4
1.35
1.14
0.73
2.7
10.3
50年一遇
1.84
1.58
1.52
1.29
0.84
2.8
11.5
SE
2年一遇
0.46
0.39
0.37
0.31
0.19
1.7
4.3
25年一遇
1.26
1.07
1.03
0.87
0.55
2.5
8.9
50年一遇
1.44
1.22
1.18
0.99
0.64
2.6
9.9
1.3目标及管理要求
1.3.1工期目标
根据圆筒加固总体施工进度，圆筒周边的淤泥及块石清理工期安排如下：
开工日期：
2014年10月10日（工期暂定，以开工令日期为准）
完工日期：
2015年11月10日
1.3.2质量要求
清理圆筒周围2米范围内的淤泥及块石，圆筒底板不得存在淤泥以及石块，满足圆筒加固施工要求。
1.3.3安全要求
清理圆筒周边淤泥及块石是本项目施工的安全难点，因此需要符合以下的安全施工要求：
（1）无污染事故发生；
（2）无机械设备事故发生；
（3）无人员伤亡施工发生。
1.4编制依据
（1）中交四航局港湾工程设计院有限公司提供的施工图纸、施工图设计说明及技术规格书；
（2）对工程现场和周围环境现场踏勘了解的情况；
（3）沙角C电厂煤码头结构加固改造工程施工组织设计；
（4）我单位的管理程序及制度；
（5）《疏浚与吹填工程施工规范》（JTS207—2012）；
（6）《水运工程测量质量检验标准》（JTS258-2008）；
（7）《水运工程质量检验标准》（JTS257-2008）。
2.风险评估
2.1施工风险分析
清理圆筒周围的淤泥和块石均为水下作业，全部由潜水员施工操作，属于特种作业范畴。
水下作业存在较高安全风险，施工前需要进行施工风险分析，针对分析进行预防控制，根据分析，主要存在以下五点风险：
（1）潜水设备风险；
（2）潜水作业风险；
（3）施工操作风险；
（4）施工管理风险；
（5）环境受限风险。
2.2风险识别及具体作业控制措施
目前初步分析施工的主要风险因素见表1危险源识别清单，但不限于以下的作业和风险：
表1危险源识别清单
序号
风险项目
风险源描述
预控措施
1
潜水设备风险
1、潜水设备（空压机）运转不当；
2、潜水气管破损；
3、潜水着装破损；
4、潜水通信机失灵。
1、施工作业前，严格检查潜水设备（空压机）是否完整无损；
2、潜水设备必须定期检查保养。
2
潜水作业风险
1、潜水作业操作不当；
2、潜水指挥操作不当。
1、潜水作业严格按照潜水操作规程进行施工作业；
2、潜水指挥必须的专人指挥，不得无故临时换人指挥操作；
3、潜水指挥人员不得在指挥作业时兼职其他施工作业或者离开指挥通信机。
4、潜水人员水下作业一般不得超过规定时间，达到操作时间必须减压出水。
3
施工操作风险
1、水下作业施工不当；
2、水下存在交叉作业；
3、水下吊装作业。
1、水下施工需要按施工顺序进行；
2、水下交叉作业时，要适当的保持安全间隔；
3、要进行水下吊装时，水下潜水人员必须离开吊装物足够远距离或者潜水员出水后才能进行水下起吊作业。
4
施工管理风险
1、施工管理不到位；
2、管理人员没有熟悉施工方案；
3、管理人员没有对施工作业人员进行相关的施工技术交底。
1、施工管理人员需要对施工作业进行跟踪管理，不得无故缺席或离开；
2、施工作业前，管理人员需要熟悉所要进行施工作业的相关方案以及施工步骤；
3、施工人员在进行施工作业时，项目部管理技术人员需要对施工人员进行技术交底；
4、项目部安全管理人员需要对施工作业进行安全评估，以及对施工人员进行安全教育。
5
环境受限风险
1、台风天气受限；
2、暴风、暴雨天气受限；
3、雷电天气受限；
4、水流、潮汐受限。
1、台风天气时，不得进行水下作业；
2、暴风雨天气，不得进行水下作业；
3、雷电雨天气，不得进行水下作业；
4、水流、潮汐急时，根据实际情况及作业经验，选择性作业。
2.3危险作业管理制度
（1）工程施工前，要进行安全风险评估，要制订相应的技术方案和安全技术措施。
（2）危险作业的施工方案和安全技术措施，包括如下内容：
针对施工项目的特点找出危险源和重要控制环节。
明确作业方法的操作流程和要领。
设备和人员的配备和作业时的安全保证措施。
针对可能出现危险或紧急情况的应急预案。
（3）施工作业前，由工程部门和安全部门对参加施工的所有人员进行施工技术和安全技术交底，交底后交底人和接受交底人双方对交底内容签认，保存记录。
（4）施工作业过程，作业人员要严格按照交底内容施工，技术管理人员必须现场监督检查。
（5）对作业没有按施工方案和安全交底就施工或不认真执行方案的行为，安全员有权责令停工，并对有关责任人进行处理。
3.施工方法
3.1施工流程
施工测量清理圆筒周围淤泥清理圆筒周围块石
3.2施工测量
为了避免对原有基床造成破坏，保持已建码头端的稳定安全，施工前在已建码头上测放沉降位移观测点，对其进行监测。
每间隔2个排架进行设置1个沉降位移观测点，确保清淤施工过程中对原有码头进行测量检测。
清淤施工前，潜水员对圆筒周围3米进行水下探摸，确定圆筒周边的淤泥情况以及原块石回填情况。
3.3淤泥清理
3.3.1施工方法
（1）潜水员先在水下清理圆筒周围3.0m内淤泥表面的杂物和障碍物，如煤渣、沙袋等。
（2）采用高压水泵对水下浮泥进行冲洗，直至露出块石。
（3）对于高压水泵无法冲洗的淤泥，利用空气反循环吸泥设备清理圆筒周围2.0m范围内的淤泥，直至露出圆筒底板面上部的回填块石。
3.3.2施工安排
（1）在码头前沿业主无靠船情况下首先对3个需要进行典型试验施工的圆筒周围淤泥进行清理。
（2）在清理淤泥时优先清理码头有横梁延长的圆筒。
（3）清理完一个圆筒淤泥时，及时进行块石清理施工。
3.4石块清理
3.4.1施工方法
（1）上部淤泥清理后，潜水员在水下清理石块，将圆筒周围2.0m范围内的石块完全清理。
（2）圆筒周围的小石块由潜水员直接搬离圆筒范围5米进行堆放，并做好标示；待圆筒加固施工完成后再由原来潜水工作组进行回填。
（3）潜水员无法直接搬运的大型块石，可以先行开凿，分成若干小块后再行搬运或拖拉到不妨碍圆筒施工的位置存放。
（4）对于部分无法搬离的石块，采用起重船使用吊篮形式吊至运输船上，运输船再运至码头后方堆放。
（5）人工清理圆筒周围的淤泥和块石如图（图3.4-1：
淤泥及块石清理断面图）所示。
图3.4-1淤泥及块石清理断面示意图
3.4.2块石吊运
3.4.2.1吊篮制作：
清理圆筒周边块石采用吊篮进行施工，现场根据吊篮的使用安全性能及实际施工操作方便进行设计。
吊篮底板是钢筋网状结构焊接，吊篮尺寸为1.5*1.25*0.6m。
吊篮底框以及边框采用50*50角钢进行加固。
吊环使用Q235圆钢，直径为25mm，采用满焊加固。
如图3.4-1：
吊篮示意图所示。
图3.4-1：
吊篮示意图
3.4.2.2吊环受力计算：
（1）吊篮自重：
Ф2513.5m*3.85kg/m=51.98kg
Ф1443.4m*1.21kg/m=52.51kg
∟513.4m*3.77kg/m=50.52kg
（2）满装石块重量：
0.6*1.25*1.5*1.7=1.9t
（3）起吊总重量：
（1）+
（2）≈2.06t=20.2KN
（4）钢材受力：
吊篮采用4个吊耳，平均每个受力约5.1KN。
实际最大受力：
σmax=N/A=5.1÷490.6×1000=10.4MPa
Q235钢材设计屈服强度σs取205MPa，安全系数n取1.5，得许用应力为σ]=σs/n=156.7MPa。
σmax<σ]=156.7MPa
（5）吊篮吊环施工受力满足施工要求
3.4.2.3钢丝绳受力计算：
（1）钢丝绳受力如下图所示。
图3.4-2：
吊篮起吊示意图
图3.4-3：
钢丝绳受力示意图
（2）根据受力分析，4倍T的力是起吊总重量，则T=5.1KN。
（3）钢丝绳受力水平夹角取45°，则钢丝绳受力F=T÷cos45°=7.2KN。
（4）斜拉钢丝绳受力计算
斜拉钢丝绳采用直径为φ15.5钢丝绳，钢丝绳换算系数为0.82，安全系数为5。
钢丝绳破断拉力：
Sp=1/2d2x0.82（d单位为英分，1英分=3.175mm）
Sp=1/2x（15.5÷3.175）2x0.82≈9.8t
钢丝绳允许拉力：
S=Sp/K=9.8t÷5=1.96t=19.2KN
由于钢丝绳实际受力F=7.2KN，小于钢丝绳的允许拉力S=19.2KN，直径为φ15.5钢丝绳满足施工要求。
（5）主勾钢丝绳受力计算
主勾钢丝绳采用直径为φ18钢丝绳，钢丝绳换算系数为0.82，安全系数为5。
钢丝绳破断拉力：
Sp=1/2d2x0.82（d单位为英分，1英分=3.175mm）
Sp=1/2x（18÷3.175）2x0.82≈13.2t
钢丝绳允许拉力：
S=Sp/K=13.2t÷5=2.64t=25.9KN
由于实际最大起重受力为20.2KN，小于钢丝绳允许拉力S=25.9KN，直径为φ18钢丝绳满足施工要求。
（6）笼底受力计算
吊篮笼底部水平筋不考虑网状结构进行受力分析，则笼底受力为满装块石重量。
笼底受力F=1.9t=18.6KN，底座受力以两端固定进行受力计算。
笼底水平筋数量为9根，平均每根水平筋受力约2.1KN。
q=F/l=2.1÷1.5=1.4KN/m
Mmax=ql2/24=1.4x1.52÷24=0.13KN·m
W=πd3=3.14x143÷1000=8.16cm3
则笼底最大弯矩：
σmax=Mmax/W=（0.13x1000）÷8.16=15.9MPa
由于σmax<σ]，笼底受力满足吊装施工要求。
（7）卸扣使用：
现场使用卸扣采用6.5T起重能力的弓形卸扣，满足起吊要求。
3.5工期安排
人工清理圆筒周围的淤泥和块石的工期安排为：
2014年10月10日~2015年11月10日，共计396日历天。
具体时间安排见下表：
表3.6-1：
清理淤泥及块石施工工期安排表
序号
完成项目
工期安排
1
2个圆筒清理
2014年10月
2
3个圆筒清理
2014年11月
3
4个圆筒清理
2014年12月
4
4个圆筒清理
2015年1月
5
5个圆筒清理
2015年2月
6
5个圆筒清理
2015年3月
7
5个圆筒清理
2015年4月
8
5个圆筒清理
2015年5月
9
5个圆筒清理
2015年6月
10
5个圆筒清理
2015年7月
11
5个圆筒清理
2015年8月
12
5个圆筒清理
2015年9月
13
5个圆筒清理
2015年10月
14
4个圆筒清理
2015年11月
3.7主要船机设备配置表
主要船机设备配置如表3.7-1：
资源配置计划表所示。
表3.7-1：
资源配置计划表
序号
设备名称
单位
数量
备注
1
潜水设备
套
4
潜水作业施工
2
泥浆泵
台
2
清理淤泥
3
起重船
艘
2
清理块石
4
自航驳船
艘
1
清理块石
5
风镐
台
2
清理块石、清理圆筒
6
小型船舶
艘
2
清理淤泥、块石、圆筒
7
吊篮
个
2
清理块石
8
空压机
台
2
清理块石
9
吊笼
个
2
清理块石
4.质量保障措施
（1）圆筒周边淤泥需要清理到位，防止圆筒加固过程中淤泥塌落。
（2）块石需要清理至圆筒底部平台，以保障圆筒加固施工时模板安装的底部密封性。
（3）施工前需要进行技术交底，确保施工人员对施工过程的了解。
（4）施工管理技术员需对施工进行跟踪，对水下情况及时掌握。
（5）施工技术员需要对施工情况记录。
5.安全文明施工措施
4.1船舶安全技术措施
（1）安全部对入场船舶进行登记造册，建立管理台帐，进行动态管理。
（2）专业安全工程师对全体入场船员进行入场安全教育并考核合格。
（3）水上分项开工之前，工程技术人员、专业安全工程师上船对全体参与作业人员进行安全技术交底，确保作业人员对于技术方案和安全措施清楚。
（4）项目部建立各作业船舶、船舶各主要作业岗位的安全操作规程，张贴在各作业船舶上，并要求各作业船舶定期组织学习，船员熟知各自岗位安全操作规程要点。
（5）项目部制订船舶定期自检、不定期抽检的合格标准及检查计划，确保作业船舶处于安全适航状态。
（6）作业船舶必须按照规定悬挂国籍、潜水作业信号等旗帜，夜间作业还必须悬挂信号灯。
（7）台风季节，各船舶必须提前做好船舶检查，确保船况符合防台要求。
（8）防台期间，船舶必须设置固定接收方式、专门收听人员接收项目部发布的气象预报，以便提前做好防范措施。
（9）船上制定防火守则和消防、救生应急程序，船上的消防、救生、堵漏器材和安全设施必须齐备和有效，定期检查。
（10）施工船上设立垃圾回收箱，收集施工、生活产生的垃圾，各班下班时将垃圾带到岸上指定的垃圾回收点处理。
4.2水下作业专项安全管理
由于码头的施工特殊性，大部分工作需要在水下完成，故现对于水下施工，提出水下作业专项安全管理，合理安排工期计划，禁止恶劣天气和晚上潜水作业。
4.2.1装具的准备与检查
出发前对设备、器材必须落实和配备，必须仔细检查所要运去作业现场的装具是否处于良好状态，必要时进行性能试验。
潜水前潜水员必须亲自检查自己的装具，即使已委派了其他人员准备和检查装具，也不能认为所用的装具已处于适用状态。
（1）空气气瓶
检查有无铁锈、裂缝、凹痕或其它缺陷或故障的任何迹象，要特别注意气瓶阀是否松动或弯曲。
检查O型圈是否还在。
检查信号阀是否处于工作位置，如是则表明气瓶已充气可供使用。
（2）背带和背托
检查有无腐烂或过分磨损的迹象，调节背带以供个人使用，尽量使之在背部中央，当潜水员后仰时，头部应能触到调解器，但气瓶阀顶部不得高过头部，检查快速解脱扣装置，应灵活自如。
（3）供气调节器
把供气调节器接到气瓶开关阀上，确保O型圈完全密封。
把气瓶完全打开，然后倒旋1/4圈，听听空气流出的声音，以检查调节器是否漏气。
通过咬嘴连续呼吸几次，检查二级减压器和单向阀是否功能正常。
按压中心接钮，是否正常供气。
适当时可浸入水中观察。
（4）面罩
检查面罩的密封性能和头带状况，检查面罩封口和面窗有无裂纹。
（5）脚蹼
检查脚
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