东南海堤二期第1标段合拢施工方案.docx

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东南海堤二期第1标段合拢施工方案

东南海堤二期第1标段合拢施工方案

1编制依据

1.1《防波堤设计与施工规范》（JTJ298-98）

1.2《港口工程地基规范》（JTJ250-98）

1.3《水运工程测量规范》（JTJ203-2001）

1.4《水运工程土工合成材料应用技术规范》（JTJ239-2005）

1.5《港口工程质量检验评定标准》（JTJ221-98）及局部修订

1.7施工图设计说明及施工技术要求、设计施工图纸

1.8我局施工管理能力水平及以往类似工程的施工经验

2工程概况

2.1地理位置及平面布置

二期工程位于曹妃甸工业区东南部，与一期工程东端相接。

第一标段起点A（X：

4313150.068，Y：

505335.801），经过B（X：

4315718.888,Y：

508234.563）、B’（X：

4321665.028，Y：

511594.967）、C（X：

4323579.001，Y：

512676.63）、D（X：

4324739.935，Y：

512676.63）点，终点E（X：

4326815.804，Y：

511478.606），全长16.46km。

其中A～B～B’段为第一合同段，长10.70km。

示意图

工程招标时，整个防波堤为伸入海中的折线状突堤，处于开敞水域，不存在涨落潮主水流横向流动，仅有沿堤流。

而且二合同段由东南建设基地端头开始施工，采取全断面水上施工工艺，相向施工龙口设在B‘位置（见《施工图设计说明及施工技术要求》P41）。

后二合同段由一期工程根部到二期工程的D点修建一条临时施工道路，与一期工程的东堤～二期工程的A～B～C～D段防波堤形成封闭的水域，使堤的合拢变成截流式的合拢，加大了施工难度、增加了施工措施费用。

2.2工程规模及结构形式

该标段斜坡堤全长10.70km，采用双棱体结构，海侧为抛石棱体、陆侧为充砂袋棱体。

海侧棱体由块石堤心、护脚棱体、块石护坦和护面块体组成。

堤心采用10～100kg块石，其顶高程+4.6m顶宽6.5m，外坡1:

2，内坡1:

1。

护脚棱体采用300～500kg块石，顶宽9m。

块石护坦采用60～100kg块石。

外坡采用3T扭王字块护面。

为防止波浪冲刷和提高施工期稳定性，护脚棱体和块石护坦下面铺设一层土工布软体排，其中在BC5+550以后（饱和、流塑状淤泥质粉质粘土段）全（结构）断面铺设。

陆侧棱体采用大型充砂袋结构，第一级大型充砂袋，顶高程1.36m、顶宽5m，外坡1:

2，内坡1:

1，回填砂充填。

袋装砂外侧铺设土工布和袋装碎石，200～300kg块石护面，护底块石采用60～100kg块石，顶宽8m。

为防止波浪冲刷和提高施工期稳定性，护底块石下铺设一层土工布软体排。

结构形式图

2.3设计水位

设计高水位（高潮累计频率10%）2.91m

设计低水位（低潮累计频率90%）0.53m

极端低水位（50年一遇）-1.27m

极端高水位（50年一遇）4.46m

极端高水位（100年一遇）4.58m

2.4自然条件

2.4.1气象

2.4.1.1气温

极端最高气温36.3℃

极端最低气温-20.9℃

多年年平均气温11.4℃

一月份平均气温-4.1℃

2.4.1.2降水

本地降水大多集中在夏季，6～9月的降水量为408mm，约占全年降水量的74%。

2.4.1.3风

本海区常风向为SSW向，频率为10.0%；次风向为ENE和SSE，频率为9.0%。

强风向为ENE，最大风速为25m/s；次强风向为NE，最大风速为21m/s，全年各向平均风速为5.3m/s。

各向风速大于6级的出现频率为4.9%。

本海区风的季节变化明显，冬季盛行偏西北风，频率为47%，平均风速为5.1m/s；春、夏季盛行偏南和东南向风，频率为49%和64%，平均风速为5.1m/s和6.6m/s；秋季多偏西南向风，频率为34%，平均风速为4.9m/s。

2.4.2水文

2.4.2.1潮汐

曹妃甸海域的潮汐属不正规半日混合潮,理论最低潮面在当地平均海平面下1.77m，在黄海平均海平面下1.71m。

其潮位特征值为：

平均高潮位2.53m，平均低潮位1.01m，平均潮差1.54m，平均海平面1.77m。

据塘沽海洋站1950～1981年潮位资料统计，32年中共发生1m以上增水253次，平均每年7.9次。

增水主要发生在秋冬季，占全年的76.2%，是由偏东和东北持续大风引起的。

曹妃甸海域发生风暴潮的气象背景与塘沽基本一致，但由于位于渤海湾口北部的突出部位，缺乏水体积聚的条件，因此增水幅度较位于湾底的塘沽海洋站要小。

2.4.2.2波浪

据1996～1997年和1999年观测资料统计：

长浪向为S，频率10.87%；次长浪为SW,频率7.48%；强浪向为ENE，最大波高4.9m，该方向波高H4%≥1.5m的出现频率为1.63%；次强浪向为NE,最大波高4.1m。

测波期间未出现平均周期大于7.0s的波浪。

2.4.2.3潮流

不规则半日潮，运动形式基本上呈往复流，走向与等深线的方向一致，涨潮流速大于落潮流速、夏季流速大于春季流速，最大涨潮流速1.92m/s。

1996年10月、2006年3月和7月，有关单位3次对本工程海域潮流进行了观测，利用观测资料通过对比分析，防波堤建成后，其东南部流速将加大，但流速量级不大。

2.5工程地质

2.5.1岩土特征

场地勘察深度内的土层为第四系全新统滨海相沉积层，主要岩性为粉细纱、粉质粘土与粉砂互层、粉质粘土（粘土）、粉土（粉细砂）。

依据土层的地质年代、岩性、分布规律和物理力学性质，将整个场地土层分为5个工程地质层及4个工程地质亚层，各工程地质特征分述如下：

①层：

粉细砂：

灰色，饱和，中密为主，局部稍密或密实，级配不良，主要矿物成分为石英、长石组成，偶见粉质粘土薄层。

该层分布广泛，层顶高程0.80～-8.65m，分层厚度1.40～13.30m，平均厚度5.94m。

①1层：

粉细砂：

灰色，饱和，中密为主，据不稍密或密实，级配不良，主要矿物成分为石英、长石组成，偶见范围内质粘土薄层。

该层广泛分布于场区表层，层顶高程1.30～-5.15m，分层厚度0.80～12.90m，平均厚度3.10m。

①2层：

淤泥质粉质粘土：

灰色，饱和，流塑，土质不均，混少量粉细砂，含少量碎贝壳。

该层见于场区中部的ZK65～ZK89孔，层顶高程-0.13-12.35m，分层厚度1.00-3.90m，平均厚度1.95m。

②层：

粉质粘土夹粉砂：

多为层状土。

粉质粘土为灰色，饱和，软塑，局部可塑，稍有光滑，干强度韧性中等。

粉砂为灰色，饱和，稍密，含云母，分选性一般，主要成分为石英、长石。

该层分布较广，层顶高程-2.60～-19.80m，分层厚度1.20～17.50m，平均厚度6.86m。

淤泥质粉质粘土夹层：

灰色，饱和，软塑，土质不均，夹粉砂薄层。

该层见于场区中部的ZK64-ZK94孔中，层顶高程-6.20～-17.30m，分层厚度0.60～6.30m，平均厚度2.31m。

③层：

粉砂夹粉质粘土：

多为层状土。

粉砂为灰色，中密为主，局部稍密或密实，级配不良，矿物成分为石英、长石及少量云母组成，局部含大量贝壳碎片，夹粉质粘土薄层。

该层分布较广，层顶高程-9.23～-25.00m，分层厚度0.80～11.00m，平均厚度4.73m。

④层：

粉质粘土：

该层局部为粘土，灰色～灰黄色，饱和，软塑～可塑，局部硬塑，土质不均，稍有光泽，含少量贝壳碎片，干强度及韧性中等，夹较多粉土或粉砂透镜体。

其中，ZK34、ZK74及ZK77孔中见有0.30～1.70m不等的淤泥质（粉质）粘土。

该层分布连续，层顶高程-12.54～-36.80m，分层厚度0.50～18.00m。

粉土夹层：

灰色，饱和，中密～密实，主要矿物成分为石英、长石组成，摇振反映迅速，干强度及韧性低。

该层以透镜体的形式分布于④层粉质粘土中，层顶高程-12.84～-35.50m，分层厚度0.90～12.90m，平均厚度3.11m。

⑤层：

粉土：

灰色、灰黄色，湿，密实，土质不均，夹少量粉质粘土薄层，局部粉砂含量较高。

该层分布较广，层顶高程-23.20～-38.83m,揭露层厚0.60～12.30m。

粉砂：

灰色、灰黄色，湿，密实，土质不均，分选性差，含少量贝壳，主要矿物成分为石英、长石等。

该层局部分布，层顶高程-32.65～-40.43m，揭露层厚0.85～7.48m。

底部的粉质粘土：

灰色，可塑，夹粉砂薄层，粉粒含量高。

该层见于场区东北部部分钻孔，层顶高程-33.855～-39.90m，揭露层厚0.805～5.90m。

2.5.2地基土的性质及其评价

①层：

粉细砂，一般呈中密状，平均标贯击数N=19.8击；分布广泛，局部缺失，工程地质性质稍好。

②层：

粉质粘土夹粉砂，软塑状，局部可塑状，平均标贯击数N=7.3击，压缩系数a0.1-0.2=0.47MPa-1，压缩性中等偏上；分布广泛，局部缺失，工程地质性质较差。

淤泥质粉质粘土夹层：

软塑状，平均标贯击数N=3.5击，压缩系数a0.1-0.2=0.64MPa-1，压缩性高；分布于场区中部的ZK64～ZK89的局部孔中，为软弱夹层。

③层：

粉砂夹粉质粘土，一般呈中密状，平均标贯击数N=22.0击；分布广泛，局部缺失，工程地质性质稍好。

④层：

粉质粘土，软塑～可塑状，局部硬塑状，平均标贯击数N=13.8击，压缩系数a0.1-0.2=0.36MPa-1，压缩性中等偏上；分布连续，工程地质性质一般。

粉土夹层：

中密～密实状，平均标贯击数N=28.3击，压缩系数a0.1-0.2=0.13MPa-1，压缩性中等偏下；以透镜体的形式分布于④层粉质粘土中，工程地质性质稍好。

⑤层：

粉土，密实状，平均标贯击数N=37.8击，压缩系数a0.1-0.2=0.11MPa-1，压缩性中等偏下；分布较广，工程地质性质较好。

⑤1层：

粉砂，密实状，平均标贯击数N=44.2击；局部分布，工程地质性质较好。

⑤层底部的粉质粘土：

可塑状，平均标贯击数N=12.4击，压缩系数a0.1-0.2=0.27MPa-1，压缩性中等偏下；局部分布，工程地质性质稍好。

2.5.3龙口所在段的地质情况

龙口处在ZK65-ZK76孔段范围内，该区域顶层为淤泥质粉质粘土，饱和，流塑，压缩性大。

2.6《施工图设计说明及施工技术要求》中的设计龙口保护工程

合拢的龙口是指石棱体上的龙口，石棱体合拢后，内侧形成相对的死海，砂棱体的填筑按常规做法施工即可。

2.6.1设计时拟建防波堤的建筑环境

原设计东南海堤二期工程为突堤式折线形防波堤，轴线走向沿A-B-B’-C-D-E，其中B、C、D三点为拐点，B’点是BC直线段上的一点。

B’-C-D-E段为第2标段。

整个堤的拐点向着近陆方向拐进，但堤两面临海，涨落潮引起的海水沿堤两侧进退，龙口水流速度相对小些。

见第页防波堤平面位置示意图

2.6.2设计施工技术要求中的龙口保护工程

①龙口护坦范围：

龙口中心线前后各约140m长，横向距堤轴线90m左右。

②软体排整块制作及铺放，制作时分块间的搭接长度不小于1.0m。

护底软体排与压排土工布充填袋缝制成整体，一起铺设。

③因龙口运行过程中流速较大，首先在护底土工布软体排上进行压块保护，底层护底土工布软体排上缝制的压排土工布充填袋，在软体排铺设就位后立即充填土工布编织袋，然后再铺设上层黑色防老化土工布，在上层护底土工布软体排上用抛石压排，单块块石重量大于500N，上下两面基本平整，压石密度1-2块/m2。

④在防老化土工布外侧筑一条顶宽1.5m、顶标高+1.5m自然坡比的底石笼，石笼轴线呈圆弧状，两端分别与龙口堤头砂袋外坡相接，作退水时的消力作用。

2.7现阶段合拢时防波堤的施工环境

第2标段承包商在施工过程中，从海堤1期堤根附近向折点D修建了施工道路，与一期工程的东堤～二期工程的A～B～C～D段防波堤形成封闭的水域。

后仓储基地吹填工程在临时道路和二期工程AB段之间修建了一道隔堤A’G（留有流水口）。

由临时道路～隔堤A’G～二期工程A’～B～C～D形成的库区面积约22900740m2，导致我施工标段防波堤，由开敞水域施工条件，变成拦截海水形成海水湖的大“水库”。

“库区”范围内海水的涨落只能沿龙口进退，使堤的合拢变成“截流式”合拢。

流速大，极容易冲刷海底。

加大了施工难度、增加了施工措施费用，造成合拢困难。

3施工方法

3.1基本方法

BC5+550-BC6+830（即B’点）段长1280m，海底表层为饱和流塑状混有少量粉细砂的淤泥质粉质粘土的①2层土，合拢的主要原则是护底。

原海底淤泥不被冲刷，所抛块石就能形成潜堤，合拢就会是安全的。

故，由全断面一次合拢变成高度上多次合拢，这样实际上把一次大的合拢分成多次小的合拢。

第1次是水上抛填至-1.1m堤心石形成的潜堤与陆上抛填的标高至+4.0m左右的堤心石合拢；第2次是顶标高-1.1m潜堤与顶标高±0.0潜堤的合拢；第3次是顶标高±0.0潜堤与顶标高+2.0m潜堤（高潮时过水）的合拢。

第1次合拢后潜堤纵向长度相对较大，水流速增加量较小，利于护底。

初次合拢时，允许堤顶过水，以减小龙口水流速，降低水流对海底的冲刷。

潜堤示意图如下：

3.2施工顺序

第一步，由BC5+550开始向B点通铺软体排，再按设计抛填400厚压排石。

第二步，海上由BC5+550开始向B点抛石形成潜堤，块石单粒重10～100kg，堤顶高程±0.00，自然坡度，长度大约1830m。

第三步，堤顶标高-1.1m潜堤与陆抛顶高+4.0m堤心石合拢，合拢点大约在BC5+200。

第四步，海上分次加高潜堤，堤顶高程加高至+2.00。

第五步，陆上推进加高堤心石至+4.00。

3.3软体排铺设

3.3.1铺排

3.3.1.1淤泥段排的搭接长度

淤泥段淤泥厚度2.3m左右。

抛石加载后会产生沉降，为防止因加载不均等原因产生不均匀沉降导致排体搭接处脱离，软体排水下搭接长度取5m。

3.3.1.2通排铺设范围

水上抛填潜堤与陆上推进抛填堤心石的合拢点，应离开通常称“淤泥段”的极易被冲刷、“饱和、流塑状、淤泥质粉质粘土”段一定距离。

为使该段不被冲刷、确保潜堤安全稳定，通排铺设长度超出淤泥段500m，使通排铺设到BC5+000附近，总长约1830m。

3.3.1.3通排宽度

BC6+830-BC5+550淤泥质海底段软体排加宽10m达到120m，BC5+550-BC5+000段软体排宽度102m，即将原设计断面中分开的2块排变成1块宽102m的通排。

3.3.2质量控制

施工时，严格按技术交底操作，测量员用GPS跟踪测量排边线，以控制质量和确定下次铺排的位置。

软体排铺设2张以上后，潜水员水下探摸排的搭接情况，如发现有未搭接或搭接长度明显不足部分，应根据大小范围，及时相应补铺，确保满铺。

搭接偏差允许最大值1m。

3.4抛填压排石

3.4.1抛填压排石

软体排铺设后，及时按设计抛填压排石400厚。

块石单粒重10-60kg。

压排石抛填到离软体排外边线1m处。

3.4.2质量控制

压排石规格应满足设计要求，应抛均匀。

抛过一段后，潜水员检查，及时对漏抛处补抛。

3.5抛填堤心石形成潜堤

3.5.1水上抛堤心石

压排石抛填后，从远端（BC6+830）开始抛填堤心石，使其形成潜堤。

潜堤底宽约10m顶宽约3m，顶高程±0.00左右，自然边坡坡比。

边坡不宜过缓，以便于下次水上抛石加高潜堤。

潜堤需要块石方量约28000m3。

3.5.2质量控制

3.5.2.1块石重量的控制

一是进场石料石质应坚硬无风化，块石重量10-100Kg,为防止形成潜堤后外表块石被水流冲走，可适当增加块石粒径，装船时严禁装载单一的较小块石。

二是抛填时纵向呈斜坡状或阶梯状抛填，以降低堤头的绕堤水流流速，减小水流对堤本身及压排石的冲刷。

3.5.2.2抛填的速率

因当地施工船只吨位小，一般在500t以下，一条定位船配3条抛石船，加载速率不大，且已铺排并抛有400厚压排石，不会出现海底淤泥“翻浆”流失现象。

3.5.2.3水流速的测量、记录及对比

加强对水流速的测量工作，沿潜堤纵向、潜堤端头及未抛石段每隔一定距离设置一测量点，在涨落潮时均测量堤头及堤上水流速，并做好记录，进行分析对比，以指导潜堤的抛填。

同时，加强潜水员对潜堤头及软体排两侧边缘部位压排石的探摸，根据实际情况采取相应措施，确保软体排下泥土不被冲刷。

必要时，对软体排的两侧位置进行流速测量，观察分析海底泥砂的稳定状况与流速的关系，指导铺排施工。

3.5.2.4堤轴线控制

按原施工方案用GPS在抛石定位船上随时测量定位放线，确保轴线正确。

3.6潜堤与陆抛堤心石的合拢

示意图如下：

3.6.1龙口位置及长度

合拢点应在BC5+200附近，距离淤泥质海底处约300m。

龙口长约300m。

3.6.2龙口处海底保护

3.6.2.1保护措施

龙口处水流速较大，增加一层防老化土工布保护海底。

布纵向上满龙口长度（300m）铺设，宽度与所处位置软体排同宽，即102m。

3.6.2.2防老化土工布的铺设

防老化土工布按幅宽为单位，用口径100的焊接钢管作滚轴，将整幅布卷在滚轴上，驳船运送到位并经测量员确认，辅助人员在船上用绳索将布卷放入海底，潜水员在布卷两端协调将布卷展开。

随展铺随压碎石袋。

碎石袋由船上辅助人员用绳索将其送至海底，潜水员按1-2m间距布置碎石袋压布，防止布漂浮、移位。

切记，顺水流展开布卷，并尽量使搭接缝顺沿水流。

布的搭接宽度不小于1m。

搭接处必须加密布设碎石袋，防止浮起。

展布示意图如下：

布铺设完毕后及时抛压排石压住。

3.6.3潜堤的合拢

潜堤的合拢实际上是一次合拢多次加高。

第一次合拢时，龙口段潜堤顶标高在-1.1m左右。

±0.0m潜堤抛填到BC5+050时，应逐渐降低堤顶标高直至在-1.1m左右。

-1.1m潜堤长约300m，以降低与+4.0m堤心石合拢时的水流速。

合拢时，备足石料、船只、机械，水上和陆上同时推进，尽量缩短合拢时间。

合拢后加强流速观测，尤其是排体两侧。

防止因流速过大使海底泥砂流失。

合拢后，将-1.1m段潜堤加高至±0.0m，与其他段潜堤同高。

加高该段时，为安全期间，可暂停+4.0m堤心石的抛填，待整个潜堤加高至±0.0m再陆上推进堤心石。

尔后，分两次加高潜堤由±0.0m到+2.0m。

3.7加高潜堤

3.7.1加高潜堤

加高潜堤，既要考虑加载速率，又要考虑与陆上抛填堤心石的再次合拢引起水流速增加对海底砂土的冲刷。

因此，考虑加高起始点在砂质海底上，离开淤泥质海底200m，即自BC5+300开始向BC6+830水上抛填块石加高潜堤至+1.0m。

加高完成后，自BC5+400开始水上抛填块石加高至+2.0m。

整个潜堤分段同时加高。

示意图如下：

如条件允许，可从离淤泥质海底更远处开始加高潜堤。

3.7.2质量控制

严格控制加高速率，纵向上由高至低呈阶梯状加高至+2.0m。

示意图如下：

阶梯尽量长些，以便使沉降均匀些。

严格块石重量，不得集中抛填较小的块石。

加强水流速测量，做好记录并进行分析，确保海底不被冲刷。

安排潜水员按照方案间隔一定距离水下检查排体护底情况，如发现有冲刷海底现象，及时采取加铺软体排并抛填压排石等措施，保护海底，消除冲刷海底现象。

观测潜堤沉降情况，并做记录，为成型后的防波堤预留沉降量提供参考。

3.8陆上推进堤心石至+4.0m

堤心石抛填到+2.0m后，高潮时过水。

低潮时堤心露出水面,实际上防波堤的堤心石已成雏型，水是通过堤心石中块石之间的空隙流动的，水已被“阻断”。

那时，防波堤已足够宽，堤心石是稳定的。

涨落潮时上层水流速大下层水流速小，压排石是稳定的。

因此，陆上抛填按原施工方案正常作业即可。

4进度计划

潜堤段软体排铺设：

纵向长度1830m，面积约219600m2。

6月1日-8月31日。

压排石抛填：

400厚，方量约87840m3。

6月3日-10月15日。

±0.00以下潜堤的抛填：

方量28000m3，7月-11月。

±0.00-+2.0m堤心石水上抛填：

方量约42000m3，8月-12月。

+4.0m以下堤心石抛填：

12月-10年3月。

5所需船只、材料等计划

水上抛填所需块石，均由已成型堤心上的临时出石码头用挖掘机装船。

5.1潜堤段材料计划

下半年累计需要水上抛填块石（沉降量没有计入）约160000m3。

5.2船只计划

考虑到6-9月份陆上推进抛填堤心石时水上抛压排石用船，抛石船应比下表适当增加数量。

出石码头应设2-3个。

6质量保证措施

6.1质量控制的重点

因为先做潜堤，使潜堤与陆抛堤心石合拢，堤顶流速增加较小，护底是关键。

为此，质量控制的关键是通排的铺设质量和压排石的抛填质量。

铺排重点控制排边线最大偏差和搭接，压排石抛填重点控制抛填的均匀性和厚度。

6.2采取的措施

加强铺排时的定位测量，严格控制排体搭接长度，每道搭接缝均由潜水员探摸，不合格者补铺相应的排体。

抛填块石时，采用竹竿顶端绑彩旗做导标，红旗做压排石边标、绿旗做潜堤中线标。

测量员定期校核测量导标位置，使其正确。

7增加的工程量及费用

增加的工程量及费用另行上报。

8安全文明施工

8.1潜堤的安全

潜堤的安全是指±0.0潜堤、+2.0堤心形成后，如遇有大风浪，会造成块石损失，堤边坡变缓，堤顶降低过大。

为减少、防止风损，在±0.0潜堤形成后，采取增加抛石船只等措施，分段及时加高，增大其抗风浪能力。

8.2安全用船只、设施