三、实务操作和案例分析题(前3题各20分,后2题各30分)港口与航道工程施工具有流动性大、劳动强度大、施工生产受环境及气候影响大等特点。水上水下工程施工、工程船舶施工、船舶消防安全等都给施工作业带来了不安全因素。针对港口与航道工程项目可能发生的生产安全事故,为最大程度减少事故损害应预先制定应急预案。
问题:1. 应急预案体系一般由项目综合应急预案、合同段施工专项应急预案与现场处置方案组成。分别写出综合应急预案、合同段施工专项应急预案与现场处置方案的定义。
项目综合应急预案是建设单位为应对项目可能发生的各种生产安全事故而制定的总体工作方案。
合同段施工专项应急预案是施工单位为应对单位工程、分部分项工程施工中某一种或者多种类型的生产安全事故而制定的专项应对方案,重点规范应急组织机构以及应急救援处置程序和措施。
现场处置方案是施工单位根据不同生产安全事故类型,针对具体部位、作业环节和设施设备等制定的应急处置措施,重点分析风险事件,规范应急工作职责、处置措施和注意事项,应突出班组自救互救与先期处置的特点。
2. 写出应急预案编制的步骤。
应急预案编制的步骤为:1)编制工作小组成立、2)资料收集、3)风险评估、4)应急资源调查、5)应急预案编制、6)应急预案评审、7)应急预案发布。
3. 合同段施工专项应急预案应包括哪几部分内容?
合同段施工专项应急预案应包括的内容有:适用范围、风险事件描述、应急组织机构、处置程序、处置措施、应急预案管理。
某承包单位通过招投标,承接了某航道整治工程,该整治工程主要内容为筑坝和护岸。建设单位及时组织监理、施工单位在工程开工前明确了单位、分部、分项工程的划分。
问题:5. 对该工程进行分部工程的划分。
筑坝单位工程划分为基础、护底、坝体、坝面、护坡等分部工程。
护岸单位工程划分为基础、护底、护脚、护坡等分部工程。
6. 对该工程进行分项工程的划分。
基础分部工程划分为基槽开挖、抛石挤淤、填砂挤淤、现浇混凝土基础、砂石垫层、土工织物垫层、换砂基础、浆砌石基础、水下抛石基础、水下抛石基础垫层等分项工程。
护底分部工程划分为散抛石压载软体排护底、系结压载软体排护底、散抛物护底、基槽开挖、土工织物垫层、砂石垫层等分项工程。
坝体分部工程划分为混凝土预制构件制作、混凝土预制构件安装、充填袋坝体、块石抛筑坝体、石笼抛筑坝体等分项工程。
坝面分部工程划分为土工织物垫层、抛石面层、铺石面层、砌石面层、混凝土预制块体制作、混凝土预制块体安装、预制混凝土铺砌块制作、预制混凝土铺砌块铺砌、现浇混凝土面层、模袋混凝土面层等分项工程。
护坡分部工程划分为岸坡开挖、土石方回填、削坡及整平、基槽开挖、砂石垫层、土工织物垫层、砂石倒滤层、土工织物倒滤层、盲沟、明沟、抛石面层、铺石面层、砌石面层、模袋混凝土面层、现浇混凝土面层、预制混凝土铺砌块制作、预制混凝土铺砌块铺砌、砌石拱圈、砌石齿墙等分项工程。
护脚分部工程划分为水下抛充填袋护脚、水下抛石护脚、水下抛石笼护脚、抛石面层等分项工程。
某电厂抛石斜坡防波堤总长1200m,堤根与陆地相接,堤头处海床面标高为-16.0m(当地理论深度基准面,下同),典型断面如下图所示,其设计低水位为+0.76m,设计高水位为+5.81m。防波堤所处海域平时会出现1.5~2.0m的波浪,且会受台风影响。
防波堤典型断面图(单位:标高m,尺寸mm) 项目部在编制施工组织设计时,堤身块石采用水上抛填和陆上填筑相结合的施工方式,扭王字块采用陆上履带式起重机进行安装,水上抛填块石与陆上填筑块石的施工分界面标高为-3.0m。根据界面划分,施工组织设计中属于水上抛填块石的施工内容有:外坡-3.0m以下垫层块石抛填、-9.0m以下堤心石抛填、内坡棱体块石抛填、外坡棱体块石抛填、-9.0~-3.0m堤心石抛填和护底块石抛填等。
扭王字块安装和水上抛填块石可供选用的自有船舶机械设备见下表,项目部综合考虑现场作业条件和施工效率,选择了施工船舶机械设备,并落实了施工船舶防台锚地。扭王字块分+5.8m以下和+5.8m以上两部分,均采用280t履带式起重机进行安装,履带式起重机安装扭王字块时驻位于经整平的+5.8m标高处的堤心石及垫层块石临时通道上。临时通道整平前堤心石及垫层块石已填筑并理坡至+5.8m标高,履带式起重机安装扭王字块的机位布置要求是:履带长边平行于防波堤轴线且履带边距坡肩边线的安全距离不小于1m。
施工单位自有船舶机械设备表 |
序号 | 名称 | 规格型号 | 数量 | 定位功能 | 可作业工况(浪高) | 备注 |
1 | 自航开体驳 | 1000m3 | 3艘 | 无 | ≤2.5m | |
2 | 自航平板驳+挖掘机 | 2000t | 2艘 | 无 | ≤2.0m | 带跳板 |
3 | 方驳+吊机(配抓斗 | 1500t | 1艘 | 有 | <1.5m | 非自航 |
4 | 横鸡趸(配抓斗) | 1000t | 1艘 | 有 | <1.0m | 非自航 |
5 | 定位方驳 | 1800t | 1艘 | 有 | ≤2.0m | 非自航 |
6 | 自航皮带船 | 2000m3 | 2艘 | 无 | ≤2.0m | |
7 | 拖轮 | 881kW | 1艘 | | ≤3.0m | |
8 | 拖轮 | 721kW | 1艘 | | ≤3.0m | |
9 | 履带式起重机 | 280t | 1台 | | | 臂长48m |
280t履带式起重机的履带长9544mm×宽1200mm×高1400mm,吊装和移动行走状态下,两条履带的中心距为6400mm,履带式起重机的起重性能见下表。
280t履带式起重机起重性能表(臂长48m) |
幅度(m) | 30 | 32 | 34 | 36 | 38 | 40 |
起重量(t) | 27.5 | 25.1 | 23.0 | 21.1 | 19.5 | 18.0 |
问题:7. 绘制水上抛填块石施工工艺流程图。
水上抛填块石施工工艺流程图
8. 写出+5.8m以下和+5.8m以上两部分扭王字块安装的纵向施工顺序。
+5.8m以下扭王字块安装由堤根往堤头(由岸向海)方向推进。
+5.8m以上扭王字块安装则由堤头往堤根(由海向岸)方向逐段推进。
9. 根据施工单位自有船舶机械设备表,堤心石水上粗抛和垫层块石水上抛填施工选用的船舶机械设备分别是什么?
堤心石水上粗抛施工选用的船舶机械设备是自航开体驳和定位方驳。
垫层块石水上抛填施工选用的船舶机械设备是自航平板驳十挖掘机和定位方驳。
10. 计算临时通道总宽,并分析280t履带式起重机能否安装外坡第一排扭王字块?(不计吊索具重量,计算结果精确至mm)
+5.8m标高堤心石及垫层块石顶面总宽:
外坡第一排扭王字块中心距280t履带式起重机转轴中心的最小距离(或幅度)是:
35.204-2.704-1.8+1.0+(6.4+1.2)÷2=35.5m。
对照280t履带式起重机(臂长48m)起重性能表:幅度36m时对应起重量是21.1t>21t,结论是:自有280t履带式起重机能安装外坡第一排扭王字块。
11. 选择船舶防台锚地应考虑哪些因素?
1)满足施工现场船舶、设施的水深要求;
2)在施工作业区或靠近施工作业区的水域;
3)周围无障碍物的环抱式港湾、水道;
4)有消除或减弱涌浪的天然屏障或人工屏障的水域;
5)有足够回旋距离的水域;
6)泥或泥沙混合的底质;
7)流速平缓;
8)便于通信联系和应急抢险救助。
某大型海上工程孤立墩混凝土承台施工,其混凝土的配合比(胶凝材料:砂:碎石)为1:1.50:2.50,水胶比为0.40,胶凝材料总用量为444kg/m3。混凝土的初凝时间为1.5h,终凝时间为5.0h,承台的平面尺寸为10m×10m,承台底标高为+1.0m(理论深度基准面,下同),顶标高为+5.0m。9根直径1.2m的大管桩伸入承台混凝土中2m。
承台施工时桩芯混凝土已提前灌注完成。
施工水域潮汐为规则半日潮,施工日的潮汐表见下表。因承台尺寸较大,施工用非水密模板。采用有效生产能力为50m3/h的混凝土拌合船,承台混凝土分两次浇筑。第一次浇筑厚度为1.0m,分四层浇筑,自下而上分别为300mm、300mm、200mm、200mm。海上浇筑混凝土要在水位以上进行振捣,在初凝前底层混凝土不宜被水淹没。
施工日潮汐表 |
潮时 | 潮高(cm) | | 潮时 | 潮高(cm) |
04:00 | 158.6 | 08:30 | 191.0 |
04:30 | 130.3 | 09:00 | 218.0 |
05:00 | 100.0 | 09:30 | 247.4 |
05:30 | 75.8 | 10:00 | 275.6 |
06:00 | 50.0 | 10:30 | 303.8 |
06:30 | 78.2 | 11:00 | 332.0 |
07:00 | 106.4 | 11:30 | 360.2 |
07:30 | 130.0 | 12:00 | 388.4 |
08:00 | 162.8 | 12:30 | 400.0 |
问题:12. 本承台混凝土的浇筑总量是多少?本承台混凝土的第一次浇筑量是多少?(计算结果保留小数点后2位)
本承台混凝土的浇筑总量:10×10×4-9×3.14×0.62×2=379.65m3
本承台第一次混凝土浇筑量:10×10×1-9×3.14×0.62×1= 89.83m3
13. 何时开始承台混凝土第一次浇筑对赶潮施工最有利,并说明原因。
在落潮的过程中,5:00时(或潮位落至+1.0m,承台底模板刚露出水面)。
原因:选择此时浇筑,可利用落潮时间,延长混凝土浇筑到被水淹没的时间。
14. 通过计算第一次浇筑的底层和顶层混凝土浇筑时间及潮水涨落潮时间,判断所用拌合船的生产能力是否满足要求?
底层和顶层混凝土对应的顶面标高分别为+1.3m和+2.0m。
当潮位落到+1.0m的时间是5:00,开始浇筑混凝土:
潮水回涨到+1.30m的时间是7:30,需要的时间是:7.5-5.0=2.5h;
潮水继续涨到+2.0m需要的时间是:(8.5+0.5×9/27)-5.0=3.67h。
用50m3/h的混凝土拌合船赶潮浇筑承台第一次混凝土,浇筑至各层需用时:
浇筑完第一层300mm混凝土耗用时间:89.83×0.30/50=0.54h,振捣本层混凝土的最终时间为5h+0.54h=5.54h,即5:32,此时潮水低于1.0m的振捣标高,是在水位以上振捣。
浇筑完第一次全部1.0m混凝土耗用时间:89.83/50=1.80h,振捣本层混凝土的最终时间为5h+1.8h=6.8h,即6:48,此时潮水低于1.8m的振捣标高,是在水位以上振捣。
对于5:00开始浇筑,初凝时间1.5h的混凝土:浇筑完的第一层300mm混凝土的初凝时间为0.54+1.5=2.04h<潮水涨回的2.5h。
浇筑完的第一次1.0m混凝土的初凝时间为1.80+1.5=3.30h。<潮水涨回的3.67h。
或潮水涨到对应的混凝土顶面的+1.3m和+2.0m标高,需要的时间是2.5h和3.67h,晚于各层混凝土的初凝时间。
用有效生产能力为50m3/h的混凝土拌合船赶潮第一次浇筑承台混凝土可行。
15. 为完成承台第一次混凝土浇筑,拌合船至少需要准备胶凝材料、砂、石子、水各多少?(材料的损耗率按5%计,计算结果保留小数点后2位)
备料量计算
1)胶凝材料:444×89.83×(1+5%)=41.88t
2)砂:444×1.50×89.83×(1+5%)=62.82t(或41.88×1.50=62.82)
3)石子:444×2.50×89.83×(1+5%)=104.7t(或41.88×2.50=104.7)
4)水:444×0.40×89.83×(1+5%)=16.75t(或41.88×0.40=16.75)
16. 写出提高承台耐久性的主要技术措施。
提高承台耐久性的主要技术措施有:
1)选用优质的原材料;
2)优化混凝土的配合比设计;
3)采用环氧涂层钢筋;
4)采用混凝土涂层保护。
某海域,水深15m,涨落潮流速分别为0.8m/s、1.0m/s,设计高水位+2.8m,设计低水位+0.5m,地基土为粉质黏土。在该海区需建一个800m×1000m的人工岛,吹填区底标高-13.0~-15.0m,施工作业条件较好。人工岛围堰断面如图所示。设计要求从距人工岛15km外,水深约20m的海区取粉细砂作为人工岛陆域形成的填料,其含泥量控制在≤10%。
①—护脚块石;②—压脚棱体;③—软体排;④—袋装砂堤芯;⑤—人工岛吹填砂;
⑥—土工布;⑦—砂石反滤层;⑧—块石垫层;⑨—扭王字体护面块;⑩—混凝土防浪墙
问题:17. 本工程中,软体排、土工布的作用是什么?
堰底软体排的作用是:
1)加筋功能——软体排可承受一定的拉力,加筋作用减少基底的差异沉降及侧向变形和位移,提高基底的整体稳定性。
2)排水功能——可形成堤底的横向排水通道,加速基底土的排水固结。
3)隔离作用——将堤底护底石与基土隔离开,减少护底石沉土基土减少了抛石的浪费;另防止了基土挤入护底石层,防止因挤入土降低抛石层的抗剪强度,保证了护底石的基础的稳定性。
4)土工织物的防护作用——对铺设软体排范围内的基底河床起到保护作用,防止冲刷及河势的改变外坡土工布主要起反滤作用。
18. 按施工先后顺序画出本工程的施工工艺流程框图。
扫海、测量、放样→铺设软体排→袋装砂堤心施工→抛石棱体施工
↓
块石垫层←碎石反滤层施工←铺土工布←抛护底石施工
↓
扭王字块护面施工→防浪墙施工
19. 选用怎样的单一船型最适合独立完成本吹填工程?
应选择带有吹填装置的大型耙吸式挖泥船,可单独完成此项工程。
20. 按上一小题选定的船型拟定经济、合理的吹填施工方式,说明理由。
开始阶段——水深、水域广阔,挖泥船可在施工区自由操作,这时自航耙吸船可采用挖——运——抛的工艺将泥直接抛填到吹填区内;
中、后期——这时吹填区的水深逐渐变浅,耙吸船已不能直接进到吹填区、后期由于人工岛围堰的逐步形成,耙吸船已进不到吹填区,此时耙吸船可利用所带有的吹填装置用挖——运——吹的工艺施工。
21. 应如何控制平均吹填高程和吹填的平均超高?经整平后的吹填高程差应为多少?
吹填土质应符合设计和土工试验指标的要求:
平均吹填高程大于设计要求的高程;
平均超高≤0.15m;
经整平后的吹填高程差满足±0.3m的要求。