水运工程施工课程设计.docx
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水运工程施工课程设计
水运工程施工
课程设计
学号：
**********
班级：
港航2班
******
指导老师：
***
2013年3月
第1章工程概述
1.1设计任务
参照国家计委的《基本建设大中型项目施工组织设计大纲主要内容与编制要求》进行苏北某水利枢纽船闸工程的施工组织设计。
1.2工程简介
该船闸位于苏北某县城以北20公里的平湖东面，将平湖与运河相沟通（参见图1-1）。
平湖常年淹没面积为407平方公里。
每当洪水季节，常淹没下游大片土地和房屋，对当地的工农业生产、人民生命财产及运河的通航造成巨大损失。
为解决防洪灌溉及通航问题，经上级有关部门
批准拟建设包括节制闸、船闸、水坝等三个单项工程在内的水利枢纽工程。
计划安排整个枢纽工程分两期施工；考虑整个工程的导流及保证正常通航，拟船闸为第一期工程，其它单位工程为第二期工程。
船闸为钢筋混凝土结构，上闸首及调整过渡段与下闸首及调整过渡段基本对称，均采用短涵洞输水。
采用人字形闸门，每扇门重30吨。
闸室结构缝间距为30米，其它尺寸见图3。
1.3基本资料
1.3.1图纸：
地形图一张（参见图1-2）、船闸结构图（参见图1-3）。
图1-2船闸周围地形图
图1-3船闸结构图
1.3.2自然条件
（一）地形：
船闸周围地形及建筑物平面布置分别见图1-2与图1-3（图中均有船闸放样基本控制）点）。
（二）水文地质：
地质剖面（见图1-4）。
地下水位一般在地面以下0.7米。
当基坑穿过多层土时，可用加权平均法计算基坑内平均渗流量指标。
图1-4地质剖面图
（三）水文气象资料
（1）降水量
A.降水量资料（表1）
B.降水量与施工关系（表2）
项目
降水量（mm/d）
≤0.5
0.5－5
5－10
10－30
>30
土方回填
照常施工
停工
雨后停一天
雨后停两天
雨后停三天
土方开挖
照常施工
照常施工
停工
雨后停一天
雨后停两天
混凝土工程
照常施工
照常施工
采取措施
停工或
采取措施
停工
浆砌块石
照常施工
照常施工
照常施工
采取措施
停工
安装
照常施工
照常施工
照常施工
照常施工
停工
C：
月节假天数（表3）
XX年
（XX＋1）年
月份
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
1
2
假日数
5
7
4
4
6
4
5
4
4
6
4
4
5
7
（2）
气温
A：
X年日平均温度（表4）
日
1月月
2月月月
3月
4月
5月
6月
7月
8月
9月
10月月
11月
12月
1
3.6
3.6
0.8
10.0
17.5
22.6
29.7
26.9
23.2
15.2
10.3
3.4
2
-11
1.9
1.5
6.1
17.3
21.3
27.3
26.9
24.5
12.8
11.3
3.8
3
0.3
0.6
3.2
6.6
16.6
21.6
26.5
29.2
26.9
14.9
10.3
7.0
4
0.3
1.6
2.4
10.4
17.1
21.1
28.0
27.5
24.2
17.2
12.2
6.0
5
0.1
1.9
5.5
10.9
14.7
18.7
27.8
28.0
22.8
17.3
12.1
3.5
6
2.8
0.9
3.5
11.9
14.3
18.6
28.5
29.8
22.8
16.8
12.0
5.6
7
2.4
2.4
23.9
11.4
15.7
21.1
26.2
30.2
23.5
16.2
11.5
6.4
8
6.1
2.3
4.7
9.4
17.6
21.9
27.2
20.0
21.9
17.2
11.5
4.1
9
5.7
2.6
9.1
10.7
17.6
21.5
27.3
29.4
20.2
17.0
12.7
3.2
10
3.6
2.4
10.2
10.4
14.8
21.4
26.5
28.4
22.1
16.8
14.2
1.6
11
7.0
0.8
9.9
8.9
12.3
25.4
27.1
25.8
22.6
18.4
13.1
3.2
12
4.1
4.0
9.5
10.8
13.5
27.0
27.2
25.0
23.4
18.2
11.8
3.2
13
2.1
2.9
12.0
9.9
13.0
26.7
27.1
20.5
24.4
21.0
8.3
5.6
14
2.7
0.3
7.0
12.4
11.4
22.8
28.5
22.2
26.4
14.4
5.1
8.0
15
7.9
1.8
6.3
15.1
13.8
23.4
27.5
23.6
25.9
10.5
3.8
5.3
16
10.1
4.0
8.0
19.0
16.9
21.7
27.6
24.1
19.2
10.7
4.7
4.6
17
18.0
6.1
6.8
15.5
17.8
25.2
27.8
27.2
19.6
11.8
4.0
6.0
18
5.2
5.4
8.1
13.0
17.3
28.8
27.6
29.0
20.8
11.5
6.0
6.0
19
1.7
4.8
8.1
14.9
16.3
26.5
28.0
25.4
19.7
13.7
4.0
4.8
20
0.4
6.5
10.8
20.1
17.1
25.8
29.8
24.0
18.1
14.8
3.4
2.2
21
3.6
8.1
11.6
20.1
19.5
24.4
30.8
22.0
19.5
14.6
4.5
5.6
22
4.1
10.6
2.3
17.0
18.2
24.3
31.4
23.8
19.9
9.3
5.8
6.9
23
7.4
5.6
11.7
17.9
18.9
24.4
29.6
22.4
20.3
8.0
4.7
6.2
24
6.2
6.2
12.7
17.0
21.1
24.3
28.5
21.2
20.9
9.8
5.0
7.9
25
2.1
10.1
13.6
16.8
24.2
26.6
29.7
22.3
20.1
10.8
6.9
5.0
26
0.3
1.7
5.8
15.4
26.0
30.3
28.1
23.7
20.5
6.1
7.6
3.1
27
3.1
1.5
3.3
14.0
25.1
26.9
29.2
23.8
19.9
7.2
6.5
0.6
28
1.3
0.8
3.3
15.3
26.1
26.9
30.8
22.3
17.3
8.5
4.6
1.7
29
0.4
4.7
15.5
24.4
26.4
31.8
22.3
14.6
9.8
6.5
2.2
30
3.5
9.6
16.9
25.5
26.3
29.5
24.3
15.1
9.2
3.3
2.2
31
2.2
12.4
27.1
27.3
23.7
9.1
1.1
B：
气温与施工的关系（表5）
项目
冬季施工措施
夏季施工措施
土方填筑
间断建筑时<0℃（日平均）
╱
连续填筑时<－5℃（日平均）
╱
混凝土工程
日平均气温<3℃
日平均气温>30℃
日最低气温<-3℃
╱
土方开挖
╱
╱
C：
拆模时间（单位：
天）（表6）
混凝土强度
水泥种类
温度（
）
5
10
15
20
25
30
25%
400#普通水泥
2.5
2.5
2.0
1.5
1.5
1.0
500#普通水泥
2.5
2.5
1.5
1.5
1.0
1.0
400#火山灰水泥
6
4.5
3.5
2.5
2.0
1.5
50%
400#普通水泥
12
8
6
4
3
3
500#普通水泥
10
7
6
8
4
3
400#火山灰水泥
18
12
10
8
7
6
70%
400#普通水泥
28
20
14
10
8
7
500#普通水泥
20
14
11
8
7
6
400#火山灰水泥
32
25
17
14
12
10
D：
混凝土初凝时间（表7）
温度（
）
0
10
20
30
初凝时间（小时）
2.5
2.0
1.5
1.0
（3）平湖历年最高水位：
一般在20.00米，但施工期间可通过放水将运河水位保持在17.00米左右。
1.3.3施工条件
（一）交通运输：
在拟建的拦河坝上游处有一座简易码头，并有简易公路通县城（见图1-3）。
（二）建筑材料运输建议路径：
水泥、钢材——由县城经公路运来；
木材——由水路运达简易码头，运距50公里；
石料——由水路运达简易码头，运距20公里；
砂——由采砂场水路达简易码头，运距38公里；
闸门构件——在位于县城城区的工厂制造后经公路运达工地拼装；
其它物资——由南面县城运来。
（三）劳动力供应：
所需一般民工和掌握一定技术的技工均可充分保证。
（四）水电资源：
工地附近有高压输电线路经过，可在工地修建变电站降压后向工地供电。
运河水水质良好可经简单处理后供饮用和施工用水。
（五）工程期限：
上级规定船闸工程于X年三月动工，次年元月完工，为期计11个月。
（六）施工机械设备：
负责施工的工程队有下列设备可供选择：
（1）W—100正向式挖土机三台；
（2）CT—6拖带式铲运机二台；
（3）T—100推土机四辆；
（4）解放CA340自卸汽车和黄河QD351自卸汽车，3.5T，8T自卸汽车各6辆；
（5）J1—800拌和机4台；
（6）HZ6P—70A震捣器10台；
（7）W100履带式起重机和W200履带式起重机各2台；
（8）QT—6塔式起重机1台；
（9）T45—10皮带输送机；
（10）井式升降塔3台；
（11）6JD36和6JD56深井泵各12台；
（12）4B20和B20离心泵各12台；
（13）井点设备2套；
（14）斗车10辆、手推车20辆；
（15）3T卷扬机4台。
以上机械设备开工前均检修完毕，集中于该工程队常驻地（船闸南面约20公里处的县城），并处于完好待命状态。
必要时可以考虑向机械租赁公司租借常规土木建筑施工机械。
第2章工程设计分析
2.1设计总述
本工程为整个枢纽的一期工程，主要是为了保证整个枢纽的通航畅通。
根据地形图确定船闸位置，即从控制点开挖并以上下引河轴线为船闸上下引航道的对称轴线。
在工程施工过程中保证干地施工，首先开挖闸室、引航道，建设好船闸之后再沟通平湖与运河，进行船闸试运行。
在已知船闸设计情况下，现阶段工作主要进行船闸工程的施工设计，包括计算工程量（排水量、工程开挖回填土方量、混凝土工程量等），选择施工方案，选择设备、工作时间及人员数量，计算有效施工时间，进行施工进度安排，施工总平面布置。
在规定的工期内进行合理有效的施工安排，使施工在场地内可以顺利进行，并且尽量使费用较低。
2.2自然条件和施工条件分析
自然条件中有很多影响施工的因素，应考虑其对施工进度和施工质量的影响，合理安排。
对于降雨量较大的气候，无法进行施工必须停工，因此可将施工人员的正常休息时间调整至降雨天，以保证施工进度的顺利进行，节省时间。
对于温度较大或较小的天气，则应注意混凝土的养护、土方填筑工程的质量等。
同时地下水位、降雨量对施工排水有较大影响，应给予充分考虑。
工程施工过程中应保证良好的施工条件，除保证施工场地充分广阔，还应保证材料供应的充足与方便，施工机械与劳动力的实惠，水电供应顺畅。
在地形图上有运河与简易公路，因此运输应水运、陆运结合；建筑材料就近原则，由附近料石场供应和从县城运输；此外，施工设备和劳动力都可以从县城租赁、招聘。
总体上，施工条件足够保证工程的顺利进行。
第3章主要工程量计算
3.1计算前准备
主要工程量的计算包括土方开挖量计算、填方量计算、粘土铺盖量计算、浆砌石工程量计算、混凝土工程量计算、钢筋工程量计算、开挖面计算、渗流量计算等。
详细计算公式及过程请参见电子表格，在此仅只将主要数据和步骤列出。
计算工程量前，应首先根据船闸尺寸图将船闸放样到地形图上。
其中船闸闸室尺寸
米，上闸首尺寸为
，下闸首尺寸
，上、下引航道长分别为300米、320米，宽52米。
在地形图上现实如下图3-1：
图3-1船闸放样图
3.2土方量
3.2.1土方开挖量
为确保给定的船闸净尺寸，为方便进行施工，施工现场布置时基坑应以净尺寸为基础增宽。
增宽为：
纵向+3m，横向＋5m。
确定基坑边界之后，为保证边坡稳定，根据船闸所在地质条件确定开挖稳定边坡为1:
2，回填稳定边坡为1:
2.5。
结合地形图，根据等高线计算出船闸各部分开挖高度，并计算出开挖宽度，即确定开挖边界线，据此算出土方开挖工程量。
为计算方便将船闸分为1-23个截面，计算每个截面内开挖量然后汇总，化繁为简。
船闸工程开挖土如图3-2。
图3-2船闸开挖即截面划分图
注：
为计算方便，五人一小组以其中一个同学截面划分为计算标准。
在此选择学号0903010215邹志年同学的图为标准。
其划分为：
将整个船闸沿纵向分为 28（1-26、附1和附2）个截面，其中上游引河段为1-8截面，上游导航道为8-10截面，上闸首为10-11截面，闸室段为11-16截面，下闸首为16-17截面，下导航段为17-19截面，下引河段为19-26截面，为方面后面计算，又在截面9和截面10之间加入附1截面，同样截面17和截面18之间加入附2截面。
如图3-3：
图3-3工程量计算截面划分图
挖方计算分截面进行，根据所作挖方截面图可以在CAD中测量各个截面面积或者通过测量开挖截面上地面线三点高程，利用以下公式近似计算。
（式中：
h1、h2、h3分别表示基坑、中轴线三点高程，h4表示地面平均高度，h0表示底高程，h表示开挖高度，B表示开挖底宽，A表示截面面积，V表示开挖体积。
）
h4=（h1+h2+h3）/3h=h4-h0A=（B+2*h）*h
V=（A1+4A2+A3）*L13/6（其中A2为中间截面面积，V为截面A1、A3间块体体积）
按照此种方法计算出的挖方量间表3-1。
确定的开挖边界线如图3-2。
3.2.2填方量计算
为保持边坡稳定，回填边坡确定为1:
2.5。
根据船闸尺寸、地形图、截面线作出各船闸各界面开挖回填图。
在CAD中查询出回填截面回填土方面积，然后根据V=（A1+4A2+A3）*L13/6计算出回填土体积。
计算结果如表3-1。
部分土方回填截面图如下：
（1）上引河段1号回填截面
（2）上导航段10号回填土截面
（3）上闸首10号回填土截面
（4）闸室14号回填土截面
（5）下引河段21号回填土截面
图3-4回填土截面
3.3粘土铺盖工程量
粘土铺盖存在于上、下引河段，上、下导航段。
上、下引河段为规则长方体，利用粘土铺盖截面面积乘以长度计算得工程量。
上、下导航段截面面积为渐变形式，粘土铺盖厚度取平均值，在各段按照截面面积乘以各段长度算得。
计算结果如表3-1。
3.4混凝土及钢筋工程量
上、下导航段，上、下闸首以及闸室段为混凝土浇筑，在CAD中查询的各截面混凝土面积，由于形状规则，用截面面积乘以长度可得混凝土体积。
其中上、下闸首及闸室段为钢筋混凝土，含钢量以18kg/m3计算。
3.5浆砌石工程量
浆砌石工程包括引河及部分导航段，将工程量划分为侧墙以及粘土铺盖上层0.4米厚的底部两部分分别计算。
通过计算浆砌石截面面积再乘以长度得到工程量。
经过以上各个工程量计算，可得到整个船闸工程的各项工程量，汇总如下表2-1。
各工程量详细计算过程请参见计算表格。
表3-1工程量汇总表
第4章施工组织设计
4.1土石方开挖工程
4.1.1开挖方式
由于工程量较为巨大，为保证施工进度和节省费用，采用平行施工和流水施工结合的方式进行施工。
将开挖去划分区域进行施工：
施工段代号
施工段
1
上、下闸首，上引河段
2
闸室，上导航段
3
下引河段
4
下导航段
按照代号依次施工
，共组建三队开挖工程队。
考虑引河段的开挖工程量较大，因此开挖方案布置时在不影响紧后工作的前提下尽量使引河段提前开挖。
在1中三队分别负责一个施工段，完成上、下闸首段开挖后，两队施工队伍调到闸室及上导航段进行开挖。
上导航段开挖完成后施工队伍进行下引河段开挖，在闸室开挖完成后施工队伍进行下导航段开挖。
详细布置过程请参见施工进度计划横道图。
4.1.2堆土弃土区布置
挖土机械开行路线和运输工具运行路线参见施工总平面布置图。
4.1.3施工机械及数量
开工初期，先用推土机将场地进行初步整平，然后进行开挖，因此布置20辆T1－100推土机对各个施工段进行初步整平工作。
开挖方式利用W-100挖土机和8T自卸汽车搭配作业。
W-100挖土机工作效率为350-550m3/台班，取为450m3/台班；8T自卸汽车效率为85m3/台班。
每台套机械设备的机械工数量均为2。
开挖施工机械数量及配套人员数参见计算表格。
4.2混凝土工程
4.2.1初步施工方案
混凝土浇筑工程共组建三队施工队伍，整个工程从闸首开始，即闸首最先开挖，闸首开挖完之后，两队施工队伍分别对上、下闸首进行浇注；第三队施工队伍需开始上导航段的混凝土浇筑。
考虑闸室浇筑工期较长，在闸首浇筑完成后两队施工队伍从闸室上下游两侧共同开始浇筑。
而第三队施工队伍在完成上导航段浇筑后需进行下导航段的浇筑。
4.2.2主要机械选择及数量
混凝土施工选择J-800拌和机及HZ6P-70A振动器，混凝土泵效率为20m3/h，拌合机械效率为8m3/h，混凝土初凝时间选为4h，运输时间为0.5h，混凝土的延误系数取为0.85，并振动器振动深度为0.4m。
具体机械数量及配套人员数参见计算书。
4.2.3混凝土分层分块安排
船闸混凝土浇筑顺序应遵循“先深后浅、先高后低、先主后次”的原则进行安排。
“先深后浅”是在先浇筑基础深的工程部位，否则，在浅的部位施工完成后，再浇筑深的部位时，便会扰动邻近表浅部位工程的基础，造成已浇部分的混凝土发生沉降、移位和裂缝。
“先高后低”是在高度较大的结构物浇筑时，不致由于下层混凝土未浇而影响到上层结构物的浇筑或安装，这有利于后续工程施工的安排。
另外，先浇高大建筑的底下一部分，再浇邻近低矮建筑物，最后完成高大建筑物的上部，这样的施工安排也有利于地基的稳定。
“先主后次”是次要施工工程项目应服从主要项目，将次要项目穿插于主要项目之间进行。
船闸工程由于其空间尺寸庞大，同时受基础、结构、环境温度等因素的影响，容易产生不均匀沉降和裂缝，所以必须进行分块浇筑，并采取一系列温控措施，以保证船闸工程的质量。
而各块之间的变形缝，是永久性接缝。
由于结构块高度和平面尺寸仍然较大，如果按一次整体浇筑，在混凝土的拌和、起吊和运输等工序的力度上都难以满足要求，另外，受施工条件、施工机具等的限制一般还要分块浇筑，在结构上横向或竖向仍需要划分水平缝及垂直缝，这种临时性接缝称为施工缝。
施工缝必须在施工过程中专门处理，以免使临时缝成为“永久”缝。
考虑模板的厚度一般为3米，在浇注闸首的时候，上下分七块浇注，从下至上1-6层每层块为3米，剩余不足三米的部分为第7段，此外每一段还要分10层来浇注，即每一浇注层大约为0.3米。
闸室和上下导航段竖向分五段来浇注，其中底板为第一层，侧墙共分四层。
闸室纵向分7段，每段30米，这主要考虑了结构缝间距的影响。
由于考虑到工期，闸室段需要两对施工队伍从上下游两侧同时施工。
图4-1混凝土分层浇筑图（尺寸单位：
m）
4.3土方回填工程
4.3.1回填方法
回填工程共组建三队施工队伍，按照时间顺序，一施工队先进行上导航段的回填工作，在闸首浇筑工程完成后，该施工队和另一施工队伍分别进行上下闸首的回填工程。
闸首回填完成后一队进行闸室回填；另一队进行下引河段回填，第三个施工队伍依次进行下导航段与上引河段回填。
详见施工进度计划横道图。
4.3.2主要机械选择及数量
回填施工机械为T1-100推土机以及J15/18静碾光轮压路机，并配置适量的HW–20蛙式打夯机进行局部的压实。
T1-100推土机工作效率为300～500m3/台班，取为400m3/台班；J15/18静碾光轮压路机工作效率取为400m3/台班。
每台套机械设备的机械工数量均为2。
回填施工机械数量及配套人员数参见计算表格。
第5章施工进度计划
5.1有效工日分析
工程期限：
规定船闸工程于XX年三月动工，第二年元月完工，为期计11个月。
因此，根据降雨量、气温和节假日的影响综合得出工程限期内各项工程每月的有效工期。
在有效工期较少时，可适当将节假日调整为降雨天数或者采取一定的降温措施减少气温对工程施工的影响。
详细请参见计算表格。
5.2主要材料、机械设备和劳动力
主要材料、机械设备和劳动力汇总表参见计算书。
根据具体的人员强度估算及施工机械数量确定工期，对照施工进度计划根据该工程施工月份的有效工期天数按比例计算实际工期。
详细请参见计算表格。
5.3进度计划
本工程采用平行施工与流水施工结合的方式，详细请参见施工计划横道图。
图5-1施工计划横道图
第6章施工总平面布置
6.1供水系统计算
工地临时供水系统要为施工生产、生活和消防保证供应一定数量、质量和水压的用水。
工地用水组成：
生产用水＋生活用水＋消防用水，不应简单叠加。
施工供水应满足不同时期日高峰生产用水与生活用水，按消防用水量校核。
生产用水：
完成混凝土工程、土石方工程等所需用水量，以及起重运输机械、施工工程设施和动力设备等所消耗的水量。
生产需水量计算式：
Q1=r∑kq／（8X3600）
式中：
Q1—生产用水的需水量，L／s;q—各用水单位班均用水量，L／8h;
k—用水不均匀系数;r一考虑水量损失等的扩大系数，通常取1.2。
生活用水：
工地职工和家属在生活饮用、食堂、浴室和医疗机构等方面的需水量。
生活需水量计算式：
Q2＝k（Nlql+∑q3）／（8X3600）十k（N2q2+∑q3）／（24X3600）
式
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