藕塘淤泥段施工组织专题方案

藕塘淤泥段施工组织专题方案1工程地理位置及施工方案由来本方案属于轨道交通11号线支线，同济嘉定校区站～汽车城站区间范围内，位于嘉定区安亭镇内沪宁铁路南侧曹安公路北侧，沿蕴藻浜北岸走行段，全长约400米左右。现有藕塘南侧紧邻蕴藻浜大河，大河有石砌驳岸，藕塘离驳岸最大间距9米左右，藕塘宽80米左右，藕塘北侧紧靠原有乡村道路，该道路北侧仍是一片荒地和大量泥浆池。藕塘东起蕴藻浜支流，西至蕴藻浜乡村跨河大桥通道。本方案线路中心线离蕴藻浜北岸36米左右，全部座落在藕塘中。2005年9月勘察报告描述藕塘淤泥厚度约1.0～1.5m。因此在招标图中，淤泥河道按清淤后基底搅拌桩处理，其余段仅作一般路堤基底处理（塑料排水板和超载预压）。我公司进入现场开展施工准备及施工便道施工中发现藕塘淤泥厚度在3.5米以上，与原地质详勘资料有较大出入。为确保工程结构安全，由上海轨道交通申嘉线发展有限公司工程部委托，勘察单位对此藕塘组织力量进一步补勘，在藕塘范围打成10米方格用小螺杆钻头取样分析，发现藕塘淤泥厚度约1.6～3.8m左右，一般为2.7～3.5m，最深处可达3.8m，淤泥及其下方分布的②2层灰色粉质粘土质较软弱，不能作为天然地基及路基的持力层。设计院采用清淤构筑路基、U型槽、矮桥等三个方案比较，认为U型槽方案综合单价比较经济合理，本公司在设计院方案草图的基础上，探索一些可操作的施工方案。2U型槽结构方案概述本区间路基工程设计范围东西侧与城建院设计的明挖区间相接，明挖区间超过地面标高段采用U型槽结构。为了减少藕塘范围内的清淤、回填工作，藕塘范围内的线路采用Φ600钻孔灌注桩作为承载桩，上筑500mm钢筋砼板作为车行板，电力电缆敷设于两侧挡墙上，如图所示。3施工方案比较3.1方案一（不清淤泥，直接在藕塘内施工）根据U型槽结构方案，线路承载力由车行道板下Ф600钻孔灌注桩承担，只要完成桩基施工作业平台，即能具备成桩基施工和车行道板及挡墙施工的条件。3.1.1桩基作业平台搭设作业平台在藕塘两端，蕴藻浜杨木村跨河大桥通道开始，采用50T履带吊配合振动锤，如图所示将Ф609钢管压实藕塘，形成6～8m的排架桩，在桩顶搁置H钢500*200*20*12，形成主梁，纵向搁置H钢700*300*20*12形成次梁，横向搁置200*300方枕木，形成平台格栅，最后铺设5公分厚板方作为操面，如附图所示。3.1.2经济分析本方案钢材投入量大，钢管桩、H钢、枕木、木板方均无法回收，同时钻孔桩钢护筒长，回收率低，施工措施费用高。3.2方案二（清淤、填路基后施工）本方案只要完成清淤工作后填筑路基，桩基施工可在路基上作业，所以藕塘清於工作是关键，投入土方后可节约大量钢材，是比较经济而可行的方案。4优化施工措施4.1路基顶标高选定降低填土路基顶面标高，相应减少路基坡趾间距，是缩小清淤宽度的有效措施，同时相应减少回填土方量。本工程藕塘淤泥现有标高4.300m，淤泥平均厚度3.3m，设计路肩标高在5.7m左右，相当于U型槽车行板底标高。如果填筑土路基顶标高与现有淤泥标高相当，则路基填土高度3.3米，与车行板底标高5.7m，两者间距5.7-3.3=2.4m。如果两者间距增大至2.4m，即路基顶标高控制在5.7-2.4=3.3m，路基填土降低4.3-3.3=1.0m，由此车行板下净空高度5.7-3.3=2.4m，此时车行板底模支架搭设操作方便，同时可利用我公司既有的载重门式支架。4.2填土路基顶面宽度选定U型槽结构外包宽度9.1米，侧墙外操面2*1.2=2.4米，北侧留吊车作业便道5米，南侧材料堆放场地宽3.5米，因此路基顶面宽度至少确定为20m，填土高度2.3m，路基坡趾25.4米.4.3清淤宽度确定4.3.1藕塘淤泥成因根据当地居民反映，藕塘原是一般农田，当地基建施工取走大量土方形成深坑，后由外来钻孔桩泥浆船驳运到此，泵入大面积土坑，由此形成泥浆池。沉淀多年后，于2005年初开发为现有藕塘。因此这些虽经多年沉淀的泥浆，浸泡在浅部地下水中，纯属建筑弃料回填，形成的饱和淤泥质粉质粘土，状态呈软塑～流塑状。4.3.2清淤时坡面坡度估算欲在藕塘中填作施工用路基，必须清除淤泥后填筑，才能保证施工用路基的承载力。现有藕塘长400米，宽800米，路基在中央通过，为减少淤泥清除工作量，好似在藕塘中开挖渠道，满足上述路基底宽的要求，如何估算该渠道边坡的安全坡度是关键，既满足填筑路基的需要，又要保证淤泥边坡的稳定，确保U型槽结构的正常安全施工。参照上海市标准地基基础设计规范，当采用总应力法确定土体的抗剪强度时，圆弧骨动面上的稳定系数K，可用下列公式计算：ΣCiLi+Σ(qibi+Wi)cosαitgφiK=Σ(qibi+Wi)sinαi式中Ci----第i条土条滑动面上土的粘聚力（KPa）Li----第i条土条弧长，Li=bisecαi(m)qi----第i条土条顶面作用的荷载(KPa)bi----第i条土条宽度(m)Wi----第i条土条重力，无渗流作用时，地下水位以上用土的自然重度计算；地下水位以下用土的浮重度计算（KN）αi----第i条土条弧线中点切线与水平线夹角（0）φi----第i条土条滑动面上的内摩擦角（0）公式中参数选择：①根据规范中上海市地基土的粘聚力、内摩擦角和压缩模量统计值表查得，当灰色淤泥质粉质粘土天然孔隙比1.15～1.20时，Ci=6，φi=14.50，tgφi=0.2586②采用试算法，假定土条宽度bi=1m，土条弧形中点切线斜率为1:5，即tgα=1/5=0.2，α=11018’，cosα=0.9806，secα=1.0198，sinα=0.1959得Li=bisecαi=1.0198m③现有条件藕塘淤泥顶面无作用荷载，qi=0④藕塘地下水位按0.5m深，淤泥厚度按3.5m，无渗流作用时，取Wi=16.5*0.5+(16.5-10.0)*3.0=27.75KN代入算式6*1.0198+(0*1+27.75)*0.9806*0.2586K==2.50(0*1+27.75)*0.1959结论：当藕塘淤泥处在1：5边坡时，边坡稳定安全系数2.5，在正常情况下，淤泥边坡基本稳定。5藕塘淤泥段施工技术方案5.1施工顺序定位放线→清除淤泥→纵向围堰筑坝→夯填素土→桩基定位→桩基施工→U型槽结构底板施工→侧墙施工5.2定位放线5.2.1定位方法本工程淤泥段全长400米左右，其中藕塘长300米，宽80米左右，淤泥最大厚度4m，最小厚度1.6m左右，测量人员难于进入藕塘，也无法订桩定位，因此采取攀桩定位法，虚设中心桩和清淤范围边桩。首先根据地面线起点座标，推算各中心桩的里程桩坐标，用全站仪测放中心桩两侧攀桩，攀桩应设在坚实位置，并用砼围护固定。中心桩与两侧攀桩应在同一直线上，该直线必须是路基中心线的法线。5.2.2绘制横向攀桩平面布置图为便于清淤阶段控制边界线和回填路基时的中心线位置，在平面图上座标的攀桩至中心桩的距离，方便洁淤人员操作。5.2.3绘制各里程桩的藕塘淤泥横断面图根据地质补勘报告的数据，绘制各中心里程桩的横断面图，同时绘制回填路基的横断面图，由此控制清淤范围和回填路基坡脚线位置。5.2.4纵向控制攀桩测放在藕塘两端侧放纵向10米中心线标杆至少三根，各杆纵向间距不小于10米，每根中心杆两侧法线方向再各放一杆，标杆垂直埋入土中固定，保证纵向三杆在一直线。由此清淤人员在藕塘内可一目了然，控制清淤范围，避免清淤过程盲目操作而超出范围。5.3清淤施工技术方案5.3.1准备工作5.3.1.1作业面安排藕塘全长300余米，分两个作业组，分别在藕塘东西两端相向操作，近期雨水较少，淤泥排水后自然干燥两月有余，目前大部分地段可上人行走，根据设计方案，采用竹杆标记清淤范围的界线。洁淤过程是如果标杆失去，仍可参照两端界线标杆，采用三点一直线的原理，控制洁淤范围。5.3.1.2洁淤设备选用大型机械无法进入藕塘，采用高压水冲散淤泥，泥浆泵通过管道输送至周边沉淀池。投入设备一览表名称型号功率排量备注潜水泵φ76～1505.3.1.3水、电供应源水：直接利用蕴藻浜河水源，通过增压泵增大水压，采用消防龙头出水冲散淤泥。电：直接由同济嘉定校区站箱变接出两路120mm2电缆，分别供应藕塘东西两端作业组，满足设备功率500KW。5.3.1.4泥浆沉淀池准备在藕塘北侧与新建百安公路之间，临时租用荒地100亩，四周筑堤1.5米高，满足50000立方米泥浆容量。5.3.2清淤技术方案5.3.2.1清淤界线确定根据设计方案和藕塘清淤底线标高，事先绘制填筑路基的横断面图，按淤泥深度4.0m计，路基顶宽20米，边坡1：1.5时，路基底宽32米，此时32米以外的淤泥形成自然流淌坡度，保持暂时稳定。5.3.2.2清淤作业每个作业面三把高压水枪横向均布并排操作，两台泥浆泵横向前后错位排列抽浆。泥浆通过塑料软管排放至沉淀池，实行三班制作业，换人不换机，连续清淤。藕塘两端各设一个清淤组，两组相向作业，直至完成全部清淤工作。5.3.2.3塘内排水本工程临近蕴藻浜大河，河水的水位随潮汛而变化，一般地下水位在自然地面下0.5米即见水，因此清淤底线到达后仍需排水，否则形成新的河塘，无法回填路基土方。为此必须纵向每10米分段围堰排水，采用排水沟通向集水坑的方法，用泵连续抽水，保证围堰内不积水或少积水，污水必须指定送入泥浆沉淀池。5.3.2.4围堰措施纵向每10米分段围堰，围堰材料采用黄砂包和粘土包。回填路基两侧坡脚宜采用砂包，防止两侧淤泥沿清淤底线涌入路基底部，横向围堰可用粘土包，也可起到一定的隔水作用。6回填土路基施工方法本土路基最终有两个功能，其一是满足打桩机械