1、第2章 工程設計分析2.1 設計總述本工程為整個樞紐的一期工程，主要是為了保證整個樞紐的通航暢通。根據地形圖確定船閘位置，即從控制點開挖并以上下引河軸線為船閘上下引航道的對稱軸線。在工程施工過程中保證干地施工，首先開挖閘室、引航道，建設好船閘之后再溝通平湖與運河，進行船閘試運行。在已知船閘設計情況下，現階段工作主要進行船閘工程的施工設計，包括計算工程量（排水量、工程開挖回填土方量、混凝土工程量等），選擇施工方案，選擇設備、工作時間及人員數量，計算有效施工時間，進行施工進度安排，施工總平面布置。在規定的工期內進行合理有效的施工安排，使施工在場地內可以順利進行，并且盡量使費用較低。2.2 自然條件

2、和施工條件分析自然條件中有很多影響施工的因素，應考慮其對施工進度和施工質量的影響，合理安排。對于降雨量較大的氣候，無法進行施工必須停工，因此可將施工人員的正常休息時間調整至降雨天，以保證施工進度的順利進行，節省時間。對于溫度較大或較小的天氣，則應注意混凝土的養護、土方填筑工程的質量等。同時地下水位、降雨量對施工排水有較大影響，應給予充分考慮。工程施工過程中應保證良好的施工條件，除保證施工場地充分廣闊，還應保證材料供應的充足與方便，施工機械與勞動力的實惠，水電供應順暢。在地形圖上有運河與簡易公路，因此運輸應水運、陸運結合；建筑材料就近原則，由附近料石場供應和從縣城運輸；此外，施工設備和勞動力都可

3、以從縣城租賃、招聘?？傮w上，施工條件足夠保證工程的順利進行。第3章 主要工程量計算3.1計算前準備主要工程量的計算包括土方開挖量計算、填方量計算、粘土鋪蓋量計算、漿砌石工程量計算、混凝土工程量計算、鋼筋工程量計算、開挖面計算、滲流量計算等。詳細計算公式及過程請參見電子表格，在此僅只將主要數據和步驟列出。計算工程量前，應首先根據船閘尺寸圖將船閘放樣到地形圖上。其中船閘閘室尺寸米，上閘首尺寸為，下閘首尺寸，上、下引航道長分別為300米、320米，寬52米。在地形圖上現實如下圖3-1：圖3-1船閘放樣圖3.2 土方量3.2.1土方開挖量為確保給定的船閘凈尺寸，為方便進行施工，施工現場布置時基坑應以凈

4、尺寸為基礎增寬。增寬為：縱向+3 m，橫向5 m。確定基坑邊界之后，為保證邊坡穩定，根據船閘所在地質條件確定開挖穩定邊坡為1:2，回填穩定邊坡為1:2.5。結合地形圖，根據等高線計算出船閘各部分開挖高度，并計算出開挖寬度，即確定開挖邊界線，據此算出土方開挖工程量。為計算方便將船閘分為1-23個截面，計算每個截面內開挖量然后匯總，化繁為簡。船閘工程開挖土如圖3-2。圖3-2船閘開挖即截面劃分圖注：為計算方便，五人一小組以其中一個同學截面劃分為計算標準。在此選擇學號0903010215 鄒志年同學的圖為標準。其劃分為：將整個船閘沿縱向分為 28（1-26、附1和附2）個截面，其中上游引河

5、段為1-8截面，上游導航道為8-10截面，上閘首為10-11截面，閘室段為11-16截面，下閘首為16-17截面，下導航段為17-19截面，下引河段為19-26截面，為方面后面計算，又在截面9和截面10之間加入附1截面，同樣截面17和截面18之間加入附2截面。如圖3-3：圖3-3工程量計算截面劃分圖挖方計算分截面進行，根據所作挖方截面圖可以在CAD中測量各個截面面積或者通過測量開挖截面上地面線三點高程，利用以下公式近似計算。（式中：h1、h2、h3分別表示基坑、中軸線三點高程，h4表示地面平均高度，h0表示底高程，h表示開挖高度，B表示開挖底寬，A表示截面面積，V表示開挖體積。）h 4=(h1

6、+h2+h3)/3 h=h4-h0 A=(B+2*h)*h V=(A1+4A2+A3)*L13/6（其中A2 為中間截面面積，V為截面A1 、A3 間塊體體積）按照此種方法計算出的挖方量間表3-1。確定的開挖邊界線如圖3-2。3.2.2 填方量計算為保持邊坡穩定，回填邊坡確定為1:2.5。根據船閘尺寸、地形圖、截面線作出各船閘各界面開挖回填圖。在CAD中查詢出回填截面回填土方面積，然后根據V=(A1+4A2+A3)*L13/6計算出回填土體積。計算結果如表3-1。部分土方回填截面圖如下：（1） 上引河段1號回填截面（2） 上導航段10號回填土截面（3） 上閘首10號回填土截面（2） 閘室14號

7、回填土截面（5） 下引河段21號回填土截面圖3-4回填土截面3.3 粘土鋪蓋工程量粘土鋪蓋存在于上、下引河段，上、下導航段。上、下引河段為規則長方體，利用粘土鋪蓋截面面積乘以長度計算得工程量。上、下導航段截面面積為漸變形式，粘土鋪蓋厚度取平均值，在各段按照截面面積乘以各段長度算得。計算結果如表3-1。3.4 混凝土及鋼筋工程量上、下導航段，上、下閘首以及閘室段為混凝土澆筑，在CAD中查詢的各截面混凝土面積，由于形狀規則，用截面面積乘以長度可得混凝土體積。其中上、下閘首及閘室段為鋼筋混凝土，含鋼量以18 kg/m3計算。3.5 漿砌石工程量漿砌石工程包括引河及部分導航段，將工程量劃分為側墻以及粘

8、土鋪蓋上層0.4米厚的底部兩部分分別計算。通過計算漿砌石截面面積再乘以長度得到工程量。 經過以上各個工程量計算，可得到整個船閘工程的各項工程量，匯總如下表2-1。各工程量詳細計算過程請參見計算表格。表3-1工程量匯總表第4章 施工組織設計4.1 土石方開挖工程4.1.1 開挖方式由于工程量較為巨大，為保證施工進度和節省費用，采用平行施工和流水施工結合的方式進行施工。將開挖去劃分區域進行施工：施工段代號施工段1上、下閘首，上引河段2閘室，上導航段3下引河段4下導航段按照代號依次施工，共組建三隊開挖工程隊?？紤]引河段的開挖工程量較大，因此開挖方案布置時在不影響緊后工作的前提下盡量使引河段提前開挖。

9、在1中三隊分別負責一個施工段，完成上、下閘首段開挖后，兩隊施工隊伍調到閘室及上導航段進行開挖。上導航段開挖完成后施工隊伍進行下引河段開挖，在閘室開挖完成后施工隊伍進行下導航段開挖。詳細布置過程請參見施工進度計劃橫道圖。4.1.2 堆土棄土區布置挖土機械開行路線和運輸工具運行路線參見施工總平面布置圖。4.1.3 施工機械及數量開工初期，先用推土機將場地進行初步整平，然后進行開挖，因此布置20輛T1100推土機對各個施工段進行初步整平工作。開挖方式利用W-100挖土機和8T自卸汽車搭配作業。W-100挖土機工作效率為350-550m3/臺班，取為450m3/臺班；8T自卸汽車效率為85m3/臺班。

10、每臺套機械設備的機械工數量均為2。開挖施工機械數量及配套人員數參見計算表格。4.2 混凝土工程4.2.1 初步施工方案混凝土澆筑工程共組建三隊施工隊伍，整個工程從閘首開始，即閘首最先開挖，閘首開挖完之后，兩隊施工隊伍分別對上、下閘首進行澆注；第三隊施工隊伍需開始上導航段的混凝土澆筑。考慮閘室澆筑工期較長，在閘首澆筑完成后兩隊施工隊伍從閘室上下游兩側共同開始澆筑。而第三隊施工隊伍在完成上導航段澆筑后需進行下導航段的澆筑。4.2.2 主要機械選擇及數量混凝土施工選擇J-800拌和機及HZ6P-70A振動器，混凝土泵效率為20 m3/h，拌合機械效率為8m3/h，混凝土初凝時間選為4h，運輸時間為0

11、.5h，混凝土的延誤系數取為0.85，并振動器振動深度為0.4m。具體機械數量及配套人員數參見計算書。4.2.3混凝土分層分塊安排船閘混凝土澆筑順序應遵循“先深后淺、先高后低、先主后次”的原則進行安排?！跋壬詈鬁\”是在先澆筑基礎深的工程部位，否則，在淺的部位施工完成后，再澆筑深的部位時，便會擾動鄰近表淺部位工程的基礎，造成已澆部分的混凝土發生沉降、移位和裂縫。“先高后低”是在高度較大的結構物澆筑時，不致由于下層混凝土未澆而影響到上層結構物的澆筑或安裝，這有利于后續工程施工的安排。另外，先澆高大建筑的底下一部分，再澆鄰近低矮建筑物，最后完成高大建筑物的上部，這樣的施工安排也有利于地基的穩定?！跋?/p>

12、主后次”是次要施工工程項目應服從主要項目，將次要項目穿插于主要項目之間進行。船閘工程由于其空間尺寸龐大，同時受基礎、結構、環境溫度等因素的影響，容易產生不均勻沉降和裂縫，所以必須進行分塊澆筑，并采取一系列溫控措施，以保證船閘工程的質量。而各塊之間的變形縫，是永久性接縫。由于結構塊高度和平面尺寸仍然較大，如果按一次整體澆筑，在混凝土的拌和、起吊和運輸等工序的力度上都難以滿足要求，另外，受施工條件、施工機具等的限制一般還要分塊澆筑，在結構上橫向或豎向仍需要劃分水平縫及垂直縫，這種臨時性接縫稱為施工縫。施工縫必須在施工過程中專門處理，以免使臨時縫成為“永久”縫?？紤]模板的厚度一般為3米，在澆注閘首的

13、時候，上下分七塊澆注，從下至上1-6層每層塊為3米，剩余不足三米的部分為第7段，此外每一段還要分10層來澆注，即每一澆注層大約為0.3米。閘室和上下導航段豎向分五段來澆注，其中底板為第一層，側墻共分四層。閘室縱向分7段，每段30米，這主要考慮了結構縫間距的影響。由于考慮到工期，閘室段需要兩對施工隊伍從上下游兩側同時施工。圖4-1混凝土分層澆筑圖（尺寸單位：m）4.3 土方回填工程4.3.1 回填方法回填工程共組建三隊施工隊伍，按照時間順序，一施工隊先進行上導航段的回填工作，在閘首澆筑工程完成后，該施工隊和另一施工隊伍分別進行上下閘首的回填工程。閘首回填完成后一隊進行閘室回填；另一隊進行下引河段

14、回填，第三個施工隊伍依次進行下導航段與上引河段回填。詳見施工進度計劃橫道圖。4.3.2 主要機械選擇及數量回填施工機械為T1-100推土機以及J15/18靜碾光輪壓路機，并配置適量的HW 20蛙式打夯機進行局部的壓實。T1-100推土機工作效率為300500 m3/臺班，取為400 m3/臺班；J15/18靜碾光輪壓路機工作效率取為400 m3/臺班。每臺套機械設備的機械工數量均為2?；靥钍┕C械數量及配套人員數參見計算表格。第5章 施工進度計劃5.1有效工日分析工程期限：規定船閘工程于XX年三月動工，第二年元月完工，為期計11個月。因此，根據降雨量、氣溫和節假日的影響綜合得出工程限期內各項工

15、程每月的有效工期。在有效工期較少時，可適當將節假日調整為降雨天數或者采取一定的降溫措施減少氣溫對工程施工的影響。詳細請參見計算表格。5.2主要材料、機械設備和勞動力主要材料、機械設備和勞動力匯總表參見計算書。根據具體的人員強度估算及施工機械數量確定工期，對照施工進度計劃根據該工程施工月份的有效工期天數按比例計算實際工期。詳細請參見計算表格。5.3進度計劃本工程采用平行施工與流水施工結合的方式，詳細請參見施工計劃橫道圖。圖5-1 施工計劃橫道圖第6章 施工總平面布置6.1供水系統計算工地臨時供水系統要為施工生產、生活和消防保證供應一定數量、質量和水壓的用水。工地用水組成：生產用水生活用水消防用水

16、，不應簡單疊加。施工供水應滿足不同時期日高峰生產用水與生活用水，按消防用水量校核。生產用水：完成混凝土工程、土石方工程等所需用水量，以及起重運輸機械、施工工程設施和動力設備等所消耗的水量。生產需水量計算式： Q1 = r k q( 8 X 3600 )式中： Q1生產用水的需水量，Ls; q各用水單位班均用水量，L8h; k用水不均勻系數; r一考慮水量損失等的擴大系數，通常取1.2。生活用水：工地職工和家屬在生活飲用、食堂、浴室和醫療機構等方面的需水量。生活需水量計算式：Q2k ( Nl ql+ q3)(8 X 3600)十k ( N2 q2+q3 )(24 X 3600)式中 ： Q2生活

17、用水總需水量，Ls; N1施工人數; N2居民人數;ql現場工人用水定額，35L班;q2居民用水定額2530Ld; q3學校、醫院、食堂等需水量。消防用水：施工現場消防需水量與施工現場面積大小有關，當面積在30萬m2以下取10Ls，面積在3050萬m2取20L/m2,以后每增加25萬m2累加5Ls居住區消防需水量，居民人數在一萬人以下時按5Ls估算, 1萬人以上按10L/s估算。滅火的延續時間按3h計算。設計總需水量計算式：Q=Q1+Q2由上式計算出的總需水量應大于或等于消防用水量，否則；應以消防用水量作為設計。計算值尚應增加10以補償不可避免的管網漏水損失。具體計算請參見計算書。根據以上方法

18、，相關參數選取參見設計資料中給出的表格，現需水量計算如下:生產需水量計算式： Q1 = r k q( 8 ×3600 )= 30000 Ls生活需水量計算式： Q2k ( Nl ql+ q3)(8 X 3600)十k ( N2 q2+q3 )(24 ×3600)= 35Ls消防用水： Q3=10000 Ls設計總需水量計算式：Q=Q1+Q2=30035Ls > Q3,總需水量取為30035*1.1=33038.5L/s6.2 供電系統計算電量估算 施工某階段一個變電站的供電區域所需總功率P為P = 1.1( km kc Py / cos f 0+ kc Px )式中：

19、 1.1 為輸電網絡功率損失系數；km為動力同時負荷系數，取0.750.85；kc為需電系數；cos f 0功率因數平均計算值，以0.50.6估算；Py為動力用電銘牌功率；Px為照明用電總功率。計算如下：P = 1.1( km kc Py / cos f 0 + kc Px ) =198500kw6.3 基坑排水計算6.3.1滲流量計算缺水文地質資料滲水量按下式計算： Q=F1q1+ F2q2式中：F1基坑底面積，m2q1基坑每平方米底面積平均滲水量，m3/hF2基坑側面積，m2q2基坑每平方米側面積平均滲水量，m3/hq1 、q2 根據土層性質在參考資料中所給的表格中查詢。在此礫質粗砂層q1

20、取為1.18m3/h，砂壤土層q1取為0.018 m3/h，粉質粘土層q1取為0.0072 m3/h；q2按相應土層q1進行加權平均計算?；拥酌娣eF1等于開挖平均底寬與開挖長度的乘積。基坑側面積F2等于斜坡上滲流平均長度與開挖長度的乘積。詳細請參見計算表格。6.3.2降水量計算降水量等于降雨面積與日降水量乘積。降雨面積即為開挖面頂部面積，日降水量選取資料中所給的日最大降水量。（將其單位轉化為m3/h）詳細請參見計算表格。6.3.3排水設備布置由于地下水位原因，滲流會導致基坑底土體含水量過高，導致土體隆起等不良現象。因此需布置深水井進行排水作業。同時可避免雨水在基坑內留存，影響正常施工。如果由

21、于措施不力或其他原因，造成地下水穿過薄弱土層向外流出形成泉眼，會影響施工。工程中常根據泉眼產生的位置不同，采用不同的方法處置。當泉眼位于建筑物的底部，則在泉眼處先挖一小坑鋪填砂石濾層(濾層的作用是使水流出但不帶走土粒，防止泉眼進一步擴大)，并預埋灌漿管和排水管，用抽水泵不斷抽水，先澆筑好混凝土，再向灌漿管內壓注水泥砂漿，予以堵塞。如果在其他部位則采取引流方法，使泉眼不致影響施工即可。處理的方法通常是在泉眼上拋一層粗砂(濾層)，再在其上鋪一層小石子，并將泉水引流到排水溝即可。本次設計，采用基坑四周用高壓噴射灌漿至基巖形成封閉的防滲墻堵水；在基坑開挖至基巖時，設置排水溝導流；再根據工程施工部位的變

22、化及時間差，分區用水泵排水，選擇機械型號為B 型離心式水泵6B 20；抽水能力q取為設備平均流量155m3/h。設備總排水量=1.5倍滲水量，據此計算水泵數量為15臺，詳細設備數量參見計算表格。6.4材料堆場面積計算工程施工中主要材料為水泥、石料、砂料和鋼筋，按照下列表格5-1分別進行計算。這里以鋼筋堆場面積計算為例。鋼筋總量為558513kg,堆場面積為558.513 m2。換算成圖上面積為5.585mm2。表6-1材料儲備堆積定額 （ / m2）材料名稱單位數量/m2存放形式保管形式塊石m31堆放露天倉庫建筑用毛氈t0.30.7捆包庫房釘子t0.851.0堆放/架板上庫房礫石m31.52.

23、0堆放露天普通鐵皮t23架板上倉庫鋼筋t1架板上露天磚塊500籠籃露天圓木m30.50.7堆放露天成品材m31.1堆放露天砂m31.52.0堆放露天面用瀝青油氈卷2.0立放木板上倉庫散裝水泥t2.2槽罐內庫房袋裝水泥t1.33層庫房6.5 用房面積計算 根據施工過程中的人員數量，依照下表5-2進行計算。本次工程中后方面積較為充裕，不作詳細計算。表6-2 臨時用房人均面積定額 （m2/人）辦公室3.55.5小商店0.150.25集體宿舍3.55.0消防用房0.030.04民工工房2.23.2浴室0.050.07食堂0.30.35理發室0.0060.012俱樂部0.230.29廁所0.010.04

24、6.6 施工總平面布置圖中布置有供水供電系統，交通系統，倉庫堆場等設施；生產用水直接用水泵引用運河水（必須通過PH值檢驗，呈中性方可使用），就近建造一個水池用于儲存和沉淀凈化河水，滿足生產用水要求，減少供水系統的壓力，更經濟方便。為了方便對外聯系和減少公路鋪設，本次建筑物平面布置一般沿原有公路兩旁建造，盡量利用原有公路。在通往棄土區的路上修建臨時工路若干條。工地混凝土攪拌站的布置采用集中方式，倉庫和庫房也采用集中布置的方式；水路運輸時，在碼頭附近設置轉運倉庫，以縮短船只在碼頭上的停留時間。所以靠碼頭處建造木材、砂、礫石和塊石堆場，考慮混凝土攪拌站方便使用水泥和砂石，在拌合站附近建骨料加工廠。公

25、路運輸時，將倉庫布置在工地中央或靠近使用的地方和布置在靠近外部交通連接處。堆土場設置在開挖區的兩側，方便回填；另外，棄土區設置在地勢較低處，鋪填整平以填高地勢，可在棄土區上建房和其他生產；供水中心和供電中心均設置在地勢較高處。辦公室設在全工地入口處，以便對外聯系和便于全工地管理。工人用的福利設施和生活基地應設在場外，并避免設在低洼潮濕、有煙塵。- 21 -附錄：計算表格匯總挖方量計算表開挖量計算截面左中右開挖面頂高程基坑底高程開挖高度邊坡與基坑距離閘室基坑寬度截面面積開挖段體積(m3)合計(m3)分段總體積(m3)上引河段121.70 21.70 21.70 21.70 11.20 10.50

26、 21.00 58.00 829.50 640405.72 249568.70 221.50 21.50 21.53 21.51 11.20 10.31 20.62 58.00 810.57 321.50 21.49 21.50 21.50 11.20 10.30 20.59 58.00 809.25 69893.6421.00 20.98 21.00 20.99 11.20 9.79 19.59 58.00 759.83 520.70 20.48 21.00 20.73 11.20 9.53 19.05 58.00 734.06 68166.6620.40 20.50 20.70 20.53

27、 11.20 9.33 18.67 58.00 715.56 720.30 21.00 21.20 20.83 11.20 9.63 19.27 58.00 744.34 65049.3820.40 21.10 21.00 20.83 11.20 9.63 19.27 58.00 744.34 46459.2上游導航段920.75 20.90 20.80 20.82 11.20 9.62 19.23 48.00 646.56 24005.04 附120.620.720.820.711.29.519.00 26.00 427.51020.50 20.75 20.75 20.67 8.20 12.

28、47 24.93 38.00 784.57 24005.04上閘首11左20.30 20.40 20.40 20.37 8.20 12.17 24.33 38.00 758.39 23144.423144.40 閘室11右20.20 20.40 20.60 20.40 12.20 8.20 16.40 26.00 347.68 100097.99 1220.10 19.80 20.10 20.00 12.20 7.80 15.60 26.00 324.48 27308.091319.80 19.80 20.00 19.90 12.20 7.70 15.40 26.00 318.78 37769

29、.111420.20 20.20 20.20 20.20 12.20 8.00 16.00 26.00 336.00 9381.91520.50 20.40 20.30 20.40 12.20 8.20 16.40 26.00 347.68 10637.3116左20.20 20.20 20.40 20.30 12.20 8.10 16.20 26.00 341.82 15001.58下閘首16右20.30 20.30 20.20 20.27 8.20 12.07 24.13 26.00 604.94 18048.7518048.75 下游導航段1719.80 19.90 20.10 19.9

30、3 9.70 10.23 20.47 38.00 598.31 12474.2417501.80 附219.719.820.120.111.28.917.90 26.00 389.821819.50 19.70 19.80 19.67 11.20 8.47 16.93 38.00 465.10 17501.8下引河段1919.40 19.60 19.70 19.57 11.20 8.37 16.73 48.00 541.60 208039.042019.50 19.70 20.20 19.80 11.20 8.60 17.20 58.00 646.72 39759.22120.00 20.10

31、 19.90 20.00 11.20 8.80 17.60 58.00 665.28 2220.20 20.40 20.60 20.40 11.20 9.20 18.40 58.00 702.88 41388.42320.20 20.50 20.30 20.33 11.20 9.13 18.27 58.00 696.57 2420.10 20.20 19.90 20.07 11.20 8.87 17.73 58.00 671.50 58364.782519.50 19.60 19.00 19.37 11.20 8.17 16.33 58.00 607.06 2619.10 19.00 18.9

32、0 19.00 11.20 7.80 15.60 58.00 574.08 68526.66 施工進度計劃表工序號任務名稱工期（天）實際工期（天）開始時間完成時間施工隊伍1施工準備20202012年3月1日2012年3月20日2上閘首開挖13152012年3月21日2012年4月4日開挖一隊3上閘首澆筑29352012年4月5日2012年5月9日澆筑一隊4上閘首安裝90922012年5月10日2012年8月10日安裝一隊5上閘首回填22392012年8月11日2012年9月18日回填一隊6下閘首開挖11132012年3月21日2012年4月2日開挖二隊7下閘首澆筑29342012年4月3日2012年5月6日澆筑二隊8下閘首安裝90922012年5月7日2012年8月7日安裝二隊9下閘首回填22392012年8月8日2012年9月15日回填二隊10閘室開挖28332012年4月3日2012年5月5日開挖二隊11閘室澆筑1261492012年5月7日20