铁路改造跨河工程河道保护工程防护工程设计方案

蓟港铁路扩能改造工程跨越海河河道防护工程设计报告工程设计证书等级：甲级编号： 二OO八年三月蓟港铁路扩能改造工程跨越海河河道防护工程设计报告批 准： 核 定： 审 查： 校 核： 项目经理： 编 制： 1 工程概况蓟港铁路扩能改造工程北塘西至东大沽铁路段位于滨海新区，是南疆港区铁路集疏运主要通道，主要为天津港南疆港区、南疆港散货物流中心、临港工业区及沿线企业服务。扩能改造完工后，蓟港铁路将与中国第一煤线大秦铁路相连，极大地提高大秦铁路至天津港南疆港区的货物运输能力。根据铁道部第三勘察设计院提供的海河1号特大桥桥址平面图，蓟港铁路扩能改造段沿既有线路在海河二道闸上游约280m处跨越海河至东嘴岛，跨越处海河左堤属津南区东嘴村，右堤属津南区东泥沽村；蓟港铁路扩能改造段穿越东嘴岛后在二道闸公路桥上游约560m处跨越海河故河道老袁庄段。其中左堤位于东丽区老袁庄，右堤位于津南区东嘴村。本报告为蓟港铁路扩能改造段跨越海河的防护工程设计。海河干流是南运河、子牙河、大清河、永定河、北运河等五河汇流入海的尾闾河道之一，是一条具有行洪、排涝、美化城市、旅游、航运等综合功能的河道。海河作为天津市城市风景主轴线，起自天津市区子牙河与北运河交汇口，经天津中心市区、东丽区、津南区、塘沽区至海河防潮闸入海，全长73.45km。2 设计依据天津市城市防洪规划（1992年1月，水利部水规（1993）285号文批复）海河流域海河口、永定新河口、独流减河口综合整治规划报告（报批稿）（水利部海河水利委员会，2001年1月）天津市海河干流治理初步设计报告（报批稿）（1997年3月，水利部水规计1997296号文批复）天津市海河综合开发河道清淤工程实施方案（天津市水利勘测设计院，2003年4月）堤防工程设计规范（GB50286-98）堤防工程施工规范（SL260-98） 铁道部第三勘察设计院提供的海河1号特大桥桥址平面图 有关的法律、法规3 工程现状及规划海河干流原设计行洪流量1200m3/s，由于干流不断淤积，加上沿河堤防及控制闸不断下沉，干流行洪能力大为减少。1993年水利部285号文关于天津城市防洪规划的批复中确定，“海河干流：考虑河口淤堵、地面沉降和市区道路、桥梁的具体情况，设计泄洪能力由原规划的1200 m3/s减为800 m3/s，海河闸按泄洪1200 m3/s加固”，即海河干流的泄洪流量调整为800 m3/s。海河干流治理工程等级为二等，天津市区内堤防、护岸工程等级为2级。海河1号特大桥跨越海河处河段顺直，河道断面变化不大，桥位处跨越海河河面总宽度约230m，两岸均设有防洪堤。其中右岸护砌型式为浆砌石护坡加土坡加防浪墙，墙顶高程5.5m。左岸护砌型式与右岸护砌型式相同（见图一）；海河1号特大桥跨越海河故河道老袁庄段处河段弯曲，河道断面变化较大，桥位跨越处河面总宽度约340m，两岸护坡型式为浆砌石护坡加土坡（见图二）。图一、海河右堤东泥沽段图二、海河故河道东嘴段右堤根据津市海河干流治理初步设计报告，拟采取以下工程措施：堤防防护工程由于海河1号特大桥第1号、第39号、第40号桥墩分别落于现状堤防之上，对原堤坡造成了破坏，原有生态护坡破坏后，降雨会对现有堤坡造成冲刷，形成雨淋沟，造成堤防断面减弱，故考虑堤坡防护。防汛路切改工程海河故河道东嘴段右堤原防汛道路坡度较陡，蓟港铁路扩能后需调整路由以保证防汛道路净高满足4 .5m，故需对现状防讯道路路由进行调整（图三）。图三、海河故河道东嘴段右堤现状防汛道路4 本工程主要设计内容结合防洪工程规划，本工程需进行以下几部分工程设计：按照河道及堤防防洪标准进行河堤加固。对因桥梁施工影响的防汛路进行路面设计。5工程设计5.1工程设计范围的确定海河左右堤、海河故道老袁庄及东嘴段护砌工程设计范围为桥体垂直投影范围及其上下游各50m，防汛路改线工程范围根据原堤防的平顺衔接长度确定。5.2堤防断面设计5.2.1堤防现状现状海河左堤迎水侧护坡型式为下部浆砌石、中部平台，上部为1:3草皮植被护坡；右堤迎水侧护岸型式为下部浆砌石护坡，中部植被护坡，上部防浪墙，堤顶高程为5.5m，顶宽7m，迎水侧边坡均为1：2.5；海河故河道老袁庄及东嘴段两岸护岸型式均为浆砌石重力墙式护岸，中部平台，上部1:2.5植被护坡，堤顶高程为5.9m，顶宽8m。5.2.2桥下堤防防护设计海河1号特大桥第1号、第39号、第40号桥墩分别落于堤防之上，桥墩与堤防交界处均位于海河常水位以上，根据此工程特点，拟两种加固堤防的方案进行选择：浆砌石护坡加固：对桥下常水位以上堤防进行浆砌石护砌至堤顶，边坡坡比位1：2.5。该加固方案安全系数高，且能适应水位的频繁变动，但投资较贵且河道生态性较差。预制混凝土框格草皮砖护坡加固：桥下常水位以上堤防采用预制混凝土框格草皮砖进行护砌，边坡坡比位1：2.5，护坡结束后在坡面上植草养护。该加固方案安全系数高，施工方便，工期短，投资较低，且生态作用好，。对于常水位以上的护坡，方案与方案安全系数差别不大，从投资、工期等方面考虑，应选择方案作为桥下护砌方案。5.3预制混凝土框格草皮砖护坡设计海河迎水面护坡左堤护砌范围：护砌总长度为122m，其中桥体部位为22m，桥体上下游各50m。右堤护砌范围：护砌总长度为121m，其中桥体部位为21m，桥体上下游各50m。海河故河道老袁庄及东嘴段迎水面护坡左堤护砌范围：护砌总长度为128m，其中桥体部位为25m，桥体上游53m，桥体下游50m。右堤护砌范围：护砌总长度为165m，其中桥体部位为65m，桥体上下游各50m。预制混凝土框格草皮砖护坡施工时应符合下列要求：按设计坡比修坡，整平夯实基底。砼预制件在搬运时要轻拿轻放，避免人为破坏；砼框格为干砌，缝宽0.5cm，缝及框格中填充种植土，播草籽（参见下文）。砼框格不分缝。 砌筑后，要求砌体表面平整、稳固、整洁，砌缝横平竖直。表面平整度2m靠尺检测凹凸不超过10mm，沿水流方向每20延米至少检测2个点次。砌体尺寸和位置的允许偏差，轴线位移误差10mm，标高误差10mm。5.4防汛路路面设计5.4.1防汛路改线段线路布置由于海河1号特大桥与海河故河道老袁庄段右堤防汛路交叉处位于防汛路的上坡段，建桥后桥下净空减小，不能满足桥下净空4.5m的防汛通道要求，故需考虑从堤防背水侧绕行的方案。5.4.2路基及路面结构设计巡视道路净宽6m，为二车道四级公路。采用C25混凝土路面，厚20cm，下部基层为石灰稳定土，厚30cm。路缘石为C25混凝土预制构件。基层新建巡视道路路基层宽8.0m，厚30cm，采用二层石灰稳定土结构。基层应有足够的强度和稳定性。其配合比设计应满足四级公路石灰稳定基层0.70.8Mpa强度的要求。基层材料：土：其指标应符合公路路面基层设计技术规范（JTJ0342000）要求。石灰：石灰质量应符合公路路面基层设计技术规范（JTJ0342000）表4.2.2中级钙质或镁质消石灰指标。水：凡符合人或牲畜饮用的水源均可用于石灰稳定土施工。基层石灰稳定土基层施工需符合下列要求：石灰稳定土结构应在气温高于+5C和非雨天时，才可进行施工。洒水、拌合必须均匀，无夹心现象。石灰稳定土混合料洒水拌合后，宜在当天完成碾压。碾压时应控制混合料的含水量为最佳含水量或略小于最佳含水量12%。灰土中粒径大于20mm的土块不得超过10%，最大土块粒径不得超过50mm，石灰中严禁含有未消解颗粒。石灰稳定土层应选用12t以上的压路机碾压，碾压完成后，必须保湿养生。正温养生期一般不少于14天。石灰稳定土层上未铺封层或面层时，禁止开放交通。若需临时开放，应采取保护措施。在铺筑基层之前，应从填好的路床上把所有的浮土、杂物全部清除，并整形压实。路床上的车辙松软部分或压实不足的地方，以及任何不符合规定要求的部分都应翻挖、填筑新料、重新整型和压实。石灰稳定土基层碾压后的压实度应不小于95%，12t的压路机碾压后，轮迹深度不得大于5mm，并不得有浮土、脱皮、松散现象。石灰稳定土基层可采用路拌法施工。要求石灰应过筛，并铺摊均匀。开始路拌时应使石灰翻至土中间，要防止将石灰落到底部。最后路拌深度应达到底层，不得留有素土夹层，同时要防止破坏下承层的表面。采用路拌法施工时，应事先通过试验确定集料的松铺系数，再现场摊铺土和石灰、机械拌和、整平和压实。分段施工时，段间衔接处应采用搭接形式，并处理好纵横向接缝的质量。混凝土路面路面混凝土厚20cm，强度等级为C25，抗冻标号F150。 胀缝、缩缝施工胀缝应与路面中心线垂直，缝壁须垂直，缝宽一致。胀缝固定后的传力杆必须平行于路面及路中心线，其误差不得大于5cm。传力杆必须与缝壁垂直，且位于路面厚度的中间。传力杆固定方法根据混凝土路面施工顺序、方法，可采用顶头木模固定或支架固定的安装方法。混凝土路面胀缝填料使用低发泡闭孔泡沫塑料板，混凝土接缝面两侧混凝土应与闭孔泡沫塑料板挤紧。混凝土路面的缩缝按施工图纸要求设置，可采用切缝法施工。当受条件限制时，可采用压缝法施工。但各种方法均应符合水泥混凝土路面施工及验收规范（GBJ97-87）中的有关规定。混凝土路面的缩缝填缝材料为氯丁橡胶胶泥，其技术指标如下表。氯丁橡胶胶泥技术指标表项目指标灌入稠度（s）75流动度（mm）0拉伸量（mm）15混凝土路面养护期满后，缝槽应及时填缝。在填缝前必须保证缝内清洁，防止砂石等杂物掉入缝内。填缝采用灌入式施工时，应符合下列规定：a.灌注填缝料必须在缝槽干燥状态下进行，填缝料应与混凝土缝壁粘贴紧密。b.填缝料灌注达到高度：夏季宜与路面齐平，冬季宜稍低于混凝土路面。混凝土路面养护期间和填缝前应禁止车辆通行；当路面混凝土强度达到设计强度的40%以后，方可允许行人通行；特殊情况下，当路面混凝土强度达到设计强度的80%以上，可通行车辆的荷载不得大于设计荷载；当路面混凝土强度达到设计强度时，可允许开放交通。 路缘石路缘石为预制混凝土构件，其细部结构尺寸为100mm（厚）550mm（高）800mm（长），每块之间用水泥砂浆勾缝。材料：路缘石混凝土强度等级为C25，抗冻标号F50。砌筑的预制件必须有检验合格证。砌筑：砌筑前须完成地基整平工作。表面松散土采用人工或机械夯实。砌筑面应与路面高一致，勾缝不应高于砌筑面。5.5混凝土预制块加工本工程主要混凝土预制块为混凝土六角空心砖及防汛路两侧的路缘石。预制件加工时应注符合以下要求：砼块边长预制误差要求3mm；砼强度：砼板、框格为C25；抗冻标号：F150；水泥采用425#普通硅酸盐水泥；拌制：采用机械搅拌，机械捣固，浇筑4小时之内覆盖洒水养护，养护期不小于14天；砼的配合比、最大水灰比应按照“水工建筑物抗冻设计规范”、“天津市预防混凝土碱集料反应技术管理规定（试行，JJG14-2000）”规定执行。5.6植草桥下护坡结束后，为防止降水对新做护坡造成坡坏，应及时对护坡进行植草养护。植草时应符合以下要求：应请有经验的园林绿化方面的技术人员指导。草种：采用高羊茅（80%）与多年生黑麦草（20%）混播。种子质量为国家标准一级种子。播种量按高羊茅32g/m2和黑麦草8g/m2计算。草种消毒：播种前用0.5%的高锰酸钾溶液浸种2小时，取出后密封半小时，再用清水冲洗数次后，即可播种。播种期：宜选择春、秋季无风的日子播种，避开寒冷和高温多雨的季节。播种方法：于框格中铺种植土50mm75mm，整平，均匀撒播草种，不漏播。播种后即用细土均匀覆盖草籽，厚度10mm15mm为宜。轻轻压实土面。坡地草坪水分易流失，要注意加强灌溉。灌溉一定要适量，防止冲刷，喷水以细化、雾状较好。57主要工程量汇总海河故道老袁庄段左堤主要工程量汇总如下：C25混凝土框格：7357块绿化面积：827m2现浇C25混凝土护肩：28.8 m36钢筋：326.9kg海河故道老袁庄段右堤主要工程量汇总如下：C25混凝土框格：9483块绿化面积：1066m2现浇C25混凝土护肩：37.1m36钢筋：421.09kgC25混凝土路面：1484m2C25预制路缘石：20.4m3海河左堤工程量汇总如下：C25混凝土框格：5850块绿化面积：658m2现浇C25混凝土护肩：27.45m36钢筋：311.6kg现浇C25混凝土齿脚：23.4 m3海河右堤工程量汇总如下：C25混凝土框格：5803块绿化面积：652m2现浇C25混凝土护肩：27.2 m36钢筋：308.7kg现浇C25混凝土齿脚：23.2m36施工组织设计61施工条件蓟港铁路扩能改造工程跨越海河河道防护工程主要包括预制件制作、框格草皮砖护砌、混凝土防汛路等。工程区位于天津市津南区和东丽区，处于大陆性与海洋性气候的过度带，四季分明，春季多风少雨，夏季湿热多雨，秋季干燥气爽，冬季寒冷少雪。降雨主要集中在7月上旬至8月下旬。多年平均降雨量586.1mm，汛期平均降水量443.1mm，汛期降水约占全年降水量的75.6%，据气象观测资料，1977年年最大降水量为1093.3mm，1968年年最小降水量仅为270.4mm，降水量极不均匀。多年平均气温11.6C。冰冻期由12月下旬次年3月上旬，一般约6080天。一般冻土深度在69cm左右。 蓟港铁路扩能改造工程跨越海河河道段沿河两岸民居及企事业单位较多，多为平房，居住人口密集。现状主要交通干线为二道闸公路。工程所在地区建筑材料缺乏，块石、砂石骨料可由天津蓟县、河北青龙等地选购，汽车运至施工现场，水泥、钢材等可从天津市区选购，所购建筑材料应满足设计要求，并保证质量。施工现场施工生活用电由附近变压器接引，生产用电自附近高压线路接引，部分工程配以柴油发电机备用。生活用水利用附近居民自来水或水井水源，生产用水可直接从海河中抽取。施工通讯可利用当地县、乡的现有通讯网络引线至各工区，并辅以手机通讯，构成对外通讯系统。62施工方法621土方施工土方工程包括坡脚齿槽开挖、回填、防汛路填筑等。坡脚齿槽采用人工开挖。土方回填边脚处附以蛙夯夯实。622砌石施工主要砌石结构为护坡及防浪墙。砌石用水泥砂浆拌制采用0.4m2强制式拌合机进行拌合，采用胶轮车进行运输。人工砌筑浆砌石。砌体质量外观和填缝、砌体填筑面的平面尺寸，位置的偏差，砌筑面的平整度要满足规范的要求。623混凝土工程主要混凝土结构为防汛通道及石墙压顶。混凝土采用现场的1m3搅拌机拌制，采用5t自卸汽车运输。64施工工期安排为避免于桥梁施工的相互干扰，本工程应与桥梁施工单位协调，互相配合。该工程工期应安排在堤顶桥面安装前进行，初选为2008年7月8月完工。7工程投资概算