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【關鍵詞】疏浚吹填項目工程工程管理疏浚工程吹填工程管理
中圖分類號:TL372+.3 文獻標識碼:A 文章編號:
一、引言
我國有很多人工開鑿的河流,如京杭運河,廣通渠、靈渠等人工運河,同時修筑了葛洲壩、三峽大壩等大型水利工程。在眾多的河流、水庫、湖泊中的泥沙含量是水資源管理和河流管理的重要指標。因此作為河流疏通、水下泥沙挖取的疏浚、吹填工程施工的探討和研究越來越重要。
二、疏浚吹填工程管理
疏浚工程是利用挖泥機等設備,對水下土石進行挖掘,達到疏通航道、浚深錨地水域和港池的目的。根據施工項目性質和任務種類,包括開挖新航道、擴大現有航道工程的基建性疏浚等。是將疏浚產生的水下土石輸送至指定地點,完成土石的整治。
1. 疏浚項目工程施管理
(1)收集施工區域的水文、氣象、地質和水深資料
收集疏浚施工范圍內的水文、氣象、地質和水深資料,有助于項目工程的順利施工和減少施工安全事故,了解施工區域的水深情況,對合理選擇施工機械,實現施工資源的合理配置具有促進作用。
(2)申請工程范圍內航行通告
進行河流、航道疏浚時,施工單位需根據工程項目內容和范圍,向當地港航監督管理部門申請工程施工段的航行通告,包含項目工程名稱和工程施工地點、范圍、施工需要占用的水域范圍;工程施工起訖日期;所采用施工船舶的名稱和類型、船塢錨纜、排泥管線的設置情況、挖泥船作業時所懸掛的信號指示等。
(3)開展施工前測量
為了核實疏浚項目的工程量,提供施工的組織依據,要邀請工程業主或工程監理工程師對施工區域進行測量,測量結果要經過業主和監理工程師同意并確認。
施工測量中,在設計挖槽的起始線、挖槽邊線、終止線、工程分界線、邊坡線、施工中線和轉向點等施工關鍵項目時,要根據工程需要,設置邊坡開挖導標、分條開挖導標和里程標。設置導標時要進行精度要求:導標的放樣方向的校核誤差要低于12″;在淺灘位置上的導標對于軸線的橫向偏差要控制在0.3米內;陸地的導標相對于設計軸線的橫向偏差控制在0.1米以內。
2. 選擇合適的棄泥區
根據項目施工類型,結合水流流向和施工范圍內的水域環境、水深,選擇合適的棄泥區。選擇棄泥區的泥沙納沙量要與項目工程疏浚量相符合,要選擇有足夠的水深和水域面積。棄泥區要設置在水產養殖區的水流下流方向,同時要盡量設置在挖槽的下游,避免產生回淤。棄泥區至疏浚區內要具備良好的通航條件,并具有較短的航程。棄泥區選擇好后,要在周邊設置浮標和導標。
3. 疏浚吹填施工
疏浚施工是采用絞吸式挖泥船、鏟斗式挖泥船、吸盤式挖泥船等專業挖泥船對水下的土石方進行開挖。疏浚施工利用挖泥船等施工機械,將水下的泥沙、土石方,通過吸、挖、撈等方式,將水下土石方裝載于船艙中,并輸送至制定地點,完成河流、航道的疏浚。
(1)根據工程量,合理選擇挖泥船類型
根據疏浚工程中水下土石方量,結合施工地區的自然條件、施工條件、吹填工程項目、泥土處理方式等因素,選擇與工程相適應的挖泥船。要了解挖泥船的最大和最小挖寬和挖深、船舶的尺度、船舶的生產功率和抗風浪能力;根據水下土石方的淤泥、粘土類型、砂土類、綜合疏浚土工程的特性,考慮挖泥船對各類型土質的適應性;了解挖泥船的生產能力,在港池和錨泊地等對疏浚質量要求較高的基槽開挖時,選擇絞吸式挖泥船、對土方量不大的碼頭疏浚時,采用抓斗式挖泥船、對河道淺談和進出港的航道等土石方量較大的工程疏浚時,要選擇自航耙吸式挖泥船。
(2)合理選擇疏浚吹填施工方式
在我國航道、河流疏浚工程中,通常包括斗式挖泥船施工、絞吸式挖泥船施工的傳統施工方法以及采用耙吸式挖泥船自挖施工的現代施工方法。
選擇絞吸式挖泥船吹填施工時,在施工時采用單樁前移橫挖法,即設置一根鋼樁為主樁,開挖時始終對準挖槽的中心線,將其作為橫挖在擺動時的參考中心,同時設置一根前移換樁用的副樁。采用此種方式施工時,最大的挖寬約為挖泥船長度的1.2至1.4倍,挖泥船的左右可擺動的角度大約在70°至80°之間。疏浚中,如果土層較厚時,要取絞刀直徑的1.2倍或1.5倍尺寸進行分層挖掘。
采用現代自航耙吸式挖泥船施工時,要根據施工條件,選擇泥駁作浮碼頭、固定碼頭吹填、雙浮筒式四岸水田和吊管船吹填等方法,結合挖泥船施工。選擇自航耙吸式挖泥船作為疏浚設備時,由于挖泥船的耙頭決定了挖泥的工效和施工質量,因此要選擇合適的挖泥船耙頭。另外要根據施工疏浚量,確定泥艙容積與挖泥船作業效率相匹配。
選擇液壓抓斗式挖泥船施工時,在待疏浚作業區域拋錨定位后,要利用前臂的抓斗對河道內的土方進行抓取,在提升回旋的同時開啟抓斗,直接將土方卸入停靠在挖泥船旁的泥駁中。泥駁將泥艙內的水下土石方運輸到棄泥區。
(3)吹填要求
疏浚施工選擇陸上吹填時,要合理選擇吹填區、在吹填區建造圍堰、設置泄水管道和敷設排泥管線。選擇吹填區時要保證在挖泥船泥泵的吹程范圍內、吹填區的工程泄水不能對周圍造成影響、吹填區域要能容納疏浚所挖的挖泥量。
建造圍堰時要分期、分層進行填筑,上層的圍堰坡角要在下層圍堰的內坡上,上層滲水的浸潤線不能超過下一層的外坡腳處。圍堰一般采用粘土或袋裝土進行直接填筑,其頂部寬度根據土質情況,一般控制在1米至2米內。選擇草包圍堰時,要在圍堰中間40厘米范圍內填充粘土,在粘土的兩側位置要采用草包進行疊砌,并保證牢固。選擇在遠離排泥管道的吹填靜水處、在不影響環境的條件下設置泄水口。
輻射排泥管線時,水上的浮筒管線要根據施工所需要的長度進行連接,采用拖輪進行拖帶,在完成一段與挖泥船接口連接后,才可進行另一端同陸上管線接口的連接。在陸上連接處,要設置小方駁,并進行拋錨固定。
4. 疏浚吹填施工的質量控制
河流、航道的疏浚吹填施工,質量控制和工程驗收要符合SL239-1999《堤防工程施工質量評定與驗收規程》、SL260-1998《堤防工程施工規范》、SL17-1990《疏浚工程施工技術規范》等規定或相關制度。建立由質量管理部門領導組成的質量監督小組,以確保優良工程為質量控制和管理的工作主線,將質量管理工作落實在施工的每個環節中。在落實質量監察的同時,也要加強新技術和新工藝的研究和學習,通過先進、科學、合理的施工技術,進一步提高施工質量。施工過程要控制要人員、機械設備,更要注意設備的校驗和定期的維護保養、做好材料的試驗和檢驗,杜絕不合格材料進入施工場地。根據工程特點,制定單項工程的作業指導書,指導本工程的施工。
三、結束語
河流、航道的疏浚及吹填工程施工,既提高了航道的通行能力,也控制了航道內水下的泥沙量。進行疏浚吹填施工時,要根據項目工程類型,結合施工實際情況,選擇合適的施工機械,根據工程特點,確定施工方法。隨著人民對環境質量要求的提高,未來的疏浚吹填技術還會得到進一步發展和提高,這也有待工程施工和研究人員的共同努力。
參考文獻
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【關鍵詞】半剛性基層;水穩礫石;級配范圍;水泥劑量;無側限抗壓強度
Gravel with water stable Performance Research Design and Road Test
Xiong Yong1,Pang Zheng-song2
(1.Taizhou Road and Water Engineering Management Consulting Co., Ltd Linhai Zhejiang 317000;
2.Linhai Port Economic Development Service Center Linhai Zhejiang 317000)
【Abstract】Using progressively filled vibration molding method with the goal of water stable gravel ratio test, using the Bailey method for the design of synthetic mixtures were analyzed and graded evaluation, finally got water stable graded gravel grassroots recommended range. Gradation within the scope of the design, molding specimens, unconfined compressive strength and flexural strength testing, the effect of the cement dosage strength against the fold. The results showed that when the cement dose was 4.0%, the water-stable gravel unconfined compressive strength and indirect tensile strength to meet the current specifications for medium traffic highways and highway semi-rigid material for strength requirements.
【Key words】Semi-rigid;Water stable gravel;Gradation range;Cement dose;Unconfined compressive strength
1. 概述
在河流分布較多的山區和戈壁地區(我國新疆、等地區)修建公路,往往由于地形地質條件的限制,使得開采石料存在困難。而沿河兩岸和廣袤的戈壁上有大量的礫石分布,研究將礫石作為路面底基層、基層和面層的石料具有顯著的經濟效益和社會效益,工程實踐價值巨大。然而,由于自身特性,礫石在巖性組成、棱角性等方面與常規破碎集料有明顯差異,用于水穩碎石基層時,其混合料組成(級配范圍、最佳水泥用量等)及路用性能到底如何,目前尚無相關研究成果。本文主要針對水穩礫石材料組成、配合比設計、路用性能開展試驗研究,在此基礎上提出適合于水泥穩定基層的礫石級配范圍,最佳水泥用量,以及力學性能指標。
表1 試驗用水泥常規性能檢測結果
表2 礫石粗集料技術指標試驗結果
2. 原材料試驗
水穩基層原材料主要包括:水泥、集料(礫石)、水,主要原材料試驗結果如下。
2.1 水泥。
采用普通硅酸鹽325水泥,進行水穩礫石試驗,水泥常規指標試驗結果見表1。試驗結果表明,水泥各項指標滿足規范對于水穩材料用水泥的要求。
2.2 粗集料。
對所取礫石樣品進行了粗集料壓碎值和針片狀顆粒含量的試驗,試驗結果見表2。
從試驗結果來看,粗集料各項技術指標能夠滿足國家規范及相關研究成果所提出的對于水穩碎石基層的技術指標要求。
2.3 細集料。
對于細集料,主要進行了含泥量以及塑性指數試驗,因為這兩項指標會影響到混合料的力學性能及收縮開裂。試驗結果見表3。
從試驗結果來看,礫石細集料性能也能夠滿足國家規范對于水穩基層原材料的技術要求。
表3 細集料技術指標試驗結果
2.4 水。
水穩基層對水沒有特殊要求,一般人畜飲水和自來水都可以用于實際工程。
3. 混合料配合比設計
3.1 級配設計。
3.1.1 混合料的級配設計采用逐級填充表面振動壓實法。振動壓實的基本原理是振動使被壓實材料的內部產生振動沖擊,被壓實材料的顆粒在受到振動沖擊的作用下,從初始的靜止狀態逐步過渡為運動狀態,被壓實材料的摩擦力也從初始的靜摩擦狀態逐步過渡到動摩擦狀態。由于材料具有水分的離析作用,使得材料顆粒的外層會包圍一層水膜,形成了顆粒運動的劑,為顆粒運動提供了十分有利的條件。被壓實材料顆粒之間有著很多不等的間隙,在振動沖擊的作用下,被壓實材料其顆粒間的相對位置變化出現了相互的填充現象,即較大顆粒間所形成的間隙通過較小顆粒來填充,較小間隙通過水分來填充。被壓實材料中空氣的含量也在振動沖擊過程中減少了。當顆粒間的間隙減小了,其密實度就會增加;當其間隙減小到顆粒間接觸面增大時,就會使被壓實材料內的摩阻力增大,從而其承載力就會提高。
3.1.2 采用逐級填充法對大于4.75mm的集料進行振動壓實,可以計算空隙率和振實密度。依據最大振實密度,通過各檔集料的比例來確定粗集料的級配。為了能夠獲得密實度較佳、骨架較為良好的骨架密實級配,還需要進一步確定細集料的級配。但是如果考慮施工的和易性,在設計級配時,骨架良好的情況下各檔粒料能夠連續分布,以免出現斷檔的情況。
3.1.3 表面振動壓實法具體操作過程為:將一定質量的集料裝在一定容積的振實筒中,在其上面加上質量為255Kg的墊塊,放在振動臺上,振動頻率為30 Hz,振動時間為3分鐘,然后量取高度,計算振實密度。其設計過程如下:
(1)確定被填充骨料規格D0,將一定質量的此粒徑的骨料放入振實筒中,加上重255Kg的墊塊,振動3分鐘,然后測量其振實后的高度,利用公式ρ=m/v計算其振實密度,計算空隙率。
(2)D0的用量為100,D1為下一級填充料,要以D0用量的一定比例,將D1逐次加入D0中,在這個過程中要保證集料的總量不變,每次加入之后,振動并測得振實密度,從而建立振實密度與填充數量的關系曲線。
(3)通過最大振實密度來選擇第二級填充料的最佳用量。
(4)以此類推,進行第三、第四級填充,最后分別得到各級粒徑的最佳填充比例,即主骨料的級配。
3.1.4 本文粗、細集料的區分是根據4.75mm篩孔為界限的,并采用逐級填充的方法,對粗集料進行表面振動壓實并計算最大振實密度。其實際操作步驟如下:
3.1.5 第一級填充:確定第一級母料使用粒徑為31.5~26.5mm的粒料,將粒徑為26.5~19mm的粒料按照不同的比例加入31.5~26.5mm的粒料中,考察其振實密度數值的變化,確定26.5~19mm的粒級粒料最佳摻配比例,試驗結果如表4和圖1所示。
表4 第一級填充結果
表5 采用逐級填充振動成型法設計的水穩礫石級配結果
3.1.6 按照第一級填充的步驟分別進行第二級填充、第三級填充和第四級填充,最終得出了水穩礫石按照逐級填充振動成型壓實法設計的合成級配結果,見表5和圖2。
3.2 水穩礫石推薦級配范圍。
(1)在上述試驗結果的基礎上,設計了粗中細三個級配,合成級配通過率見表6;水泥用量統一為4.5%,通過最大干密度試驗確定的最佳含水量分別為:4.8%(粗級配)、5.2%(中級配)、5.5%(細級配);采用振動成型法成型試件,試件脫模后外觀完好,養生7天,實測無側限抗壓強度,試驗結果見表7。
表6 水穩礫石粗中細三個級配通過率
表7 水穩礫石粗中細三個級配無側限抗壓強度
(2)從試件成型過程及強度試驗結果來看,在國家規范范圍內所選的粗中細三個級配的水穩礫石無側限抗壓強度代表值(水泥劑量為4.5%)分別為:4.5MPa、4.9MPa、4.7MPa,均在4.0MPa以上,能夠滿足高速公路或一級公路水穩基層的強度要求。
(3)因此,根據室內試驗結果,考慮到施工過程中的變異性,提出了適合于水穩礫石的推薦級配范圍,見表8、表9。
表8 水穩礫石推薦級配范圍(適用于高速、一級公路)
表9 水穩礫石推薦級配范圍(適用于二級以下公路)
4. 采用貝雷法對水穩礫石級配進行評價
貝雷法是一種系統的級配設計和檢驗方法,用該方法設計的級配粗集料能形成嵌擠結構,可以把它作為混合料的骨架。貝雷法可以用來評價礦料級配的一系列參數,對理解集料級配與混合料中空隙體積的關系有一定的好處。通過一定的改善,貝雷法已經可以適用于任何一種混合料的設計方法。
4.1 合成級配中粗細集料分界點計算。
本次試驗選用了三個級配,其級配通過率見表10。采用貝雷法對其進行了評價,三個級配對應的D、PCS、SCS、TCS等參數值計算結果見表11。
表10 試驗對比用級配通過率
表11 不同級配結構各級分界點
4.2 采用貝雷法計算合成級配參數值。
(1)采用貝雷法對三種不同級配結構類型的破碎河灘礫料水泥穩定碎石混合料嵌擠結構進行評價,對所選的三種不同級配結構類型的 值、 值和 值進行計算,計算結果如表12所示。
表12 水穩礫石合成級配貝雷法三參數計算結果
(2)計算結果表明,三種級配的 值均在0.4~0.8之間,集料級配所形成的骨架結構較好,混合料比較容易壓實。
4.3 貝雷法三參數取值范圍建議。
根據室內試驗、理論計算和分析結果,對于水穩礫石混合料合成級配的 值、 值和 值三參數的取值范圍建議如下,見表13。
表13 水穩礫石貝雷法級配設計各參數取值范圍
表14 水穩礫石設計級配
5. 水穩礫石路用性能試驗
本研究針對水穩礫石進行了無側限抗壓強度和劈裂強度試驗。
5.1 抗壓強度試驗。
(1)選用表14的級配,水泥用量為4%,含水量為5.0%,采用振動成型法成型混合料試件,進行無側限抗壓強度試驗,試驗結果見表15。
(2)從試驗結果來看,6個試件的平均無側限抗壓強度為4.4MPa,實測值最大為4.8MPa,最小值為3.9MPa,標準差為0.3162,抗壓強度代表值為3.9MPa,能夠滿足中等交通量的高速公路或一級公路基層使用要求。
5.2 劈裂強度試驗。
(1)為了研究水泥穩定礫石的抗拉強度和抗疲勞性能,進行了水穩礫石的劈裂強度試驗,試驗用級配同抗壓強度試驗,水泥劑量控制為3%、4%、5%,每組水泥劑量成型4個試件,試件養生時間分別為7d和28d。試驗結果見表16和圖3。
表15 水穩礫石7d無側限抗壓強度試驗結果
表16 水泥穩定礫石劈裂強度試驗結果
(2)由表16和圖3可知,隨著水泥劑量的增加,7d和28d劈裂強度均增大,但增長幅度變小。試驗結果表明,各水泥劑量的7d和28d劈裂強度均滿足現行規范規定的要求,能夠滿足中等交通量的高速公路或一級公路基層使用要求。
6. 結論
通過對水穩礫石配合比設計和路用性能試驗的研究表明:盡管礫石在巖性組成、棱角性等方面與常規破碎集料有明顯差異,但是采用逐級填充表面振動壓實法設計的水穩礫石能用于鋪筑路面基層及底基層,其路用性能能滿足相關規范對基層及底基層的要求。因此,在河流分布較多、礫石豐富的山區,采用水穩礫石修筑路面基層及底基層也不失為一種良策,既能滿足路用性能的要求,又具有良好的經濟效益和社會效益。
參考文獻
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