三、案例题

　　案例一

　　背景材料：

　　某港的理论深度基准面与黄海平均海平面的高程差为2.0m，该港地形图中标注的港口港池泥面高程为-14.0m，某施工单位须通过港池拖运至安装地，沉箱拖运的最小稳定吃水为13m，沉箱拖运时的潮高为0.5m、富余水深按规范规定不得小于0.5m。

　　问题：

　　1.沉箱拖运是否可行?计算水深说明理由。

　　2.如果拖运可行，潮高至少要多少米?在正常航速条件下，拖轮对沉箱的曳引作用点设在什么位置拖运最为稳定?

　　3.沉箱浮运拖带进行前，要进行哪些验算?

　　4.沉箱在预制场下水有哪些方法?(举出三种方法)。

　　案例二

　　背景材料：

　　某港口工程预制沉箱混凝土设计要求的混凝土立方体抗压强度标准值为45MPa，经计算和试配优化，确定混凝土的配合比为1∶1.15∶2.68，混凝土的水灰比为0.40，高效减水剂的掺量为水泥重的0.7%，AE引气剂的掺量为水泥重的0.08%，混凝土的含气量为4.0%。

　　问题：

　　1.混凝土的施工配制强度应取多少?这时混凝土的施工强度≥设计要求的立方体抗压强度标准值的保证率为多少?

　　2.该混凝土的砂率为多少?(砂的相对密度为2.62，碎石的相对密度为2.65)

　　3.计算每立方米混凝土的各种材料用量。

　　案例三

　　背景材料：

　　某航道局承担某港3万t级航道疏浚工程，采用1艘4500m3耙吸式挖泥船施工。航道设计底标高-12.0m，设计底宽150m，底质为淤泥质土，边坡1：5，计算超深0.7m，计算超宽9m，疏浚工程量计算断面如下图所示。设计疏浚工程量3178157m3(施工期回淤很小，不计)。开工前，施工单位按浚前测量的水深图计算并经监理确认的疏浚工程量为3200876m3。疏浚土全部外抛至外海指定抛泥区，平均运距16.8km。根据工程环境、施工经验和船机状况，预计的旋工参数如下：船舶平均航速8.6节，往返航行时间2.1h，调头和卸泥时间0.35h，挖泥装舱时间1.2h，装舱量2200m3，三班倒，时间利用率为75%。

　　问题：

　　1.指出疏浚工程量计算断面示意图中①、②项的含义和③～③项的数值。

　　2.列出耙吸式挖泥船在本工程中施工工艺流程。

　　3.本工程用于计量的疏浚工程量应为多少?说明理由。该工程量由哪几部分组成?

　　4.计算该耙吸式挖泥船预计可完成的日疏浚工程量和预期的疏浚作业天数。

　　(各题中涉及计算的，要求列出算式及步骤)

　　案例四

　　背景材料：

　　某新挖航道长10km，宽200m，挖至水深15m，沿航道宽度方向水深为4～8m，高潮时潮高3m，低潮时潮高1.0m，疏浚土上层为2～4m淤泥质土，下层为中密砂层。采用满载吃水5.5m、舱容5000m3的耙吸挖泥船施工。

　　问题：

　　(1) 应当考虑怎样进行分条施工?

　　(2) 在该开挖工程中，怎样选择耙头比较合理?

　　(3) 在该工程中是否需要加高压冲水?

　　(4) 如何调整波浪补偿器的压力?

　　案例五

　　背景材料：

　　某港吹填工程，吹填面积为15000m2，原地面平均标高为-2.3m，吹填设计标高+3m，根据当地经验并经计算吹填土沉降量为0.5m，吹填土与固结后土的比为1.3∶1，吹填施工过程中的流失率为10%，采用4500m3/h的绞吸式挖泥船施工。

　　问题：

　　(1) 为达到吹填设计标高，本工程的吹填土方量为多少?

　　(2) 吹填区的排水口应当遵循怎样的原则布置?

　　案例题

　　案例一参考答案

　　按港航工程水深计算的原则，拖运沉箱时可利用的水深：

　　14.0-2.0+0.5=12.5m

　　出运沉箱所需要的最小水深：

　　13.0+0.5=13.5m

　　12.5m<13.5m所以拖运沉箱是不行的，水深不够。

　　2. 14.0-2.0+h≥13.0+0.5h≥1.5m

　　为使沉箱拖运可行，潮高至少要达到1.5m，当潮高达到和超过1.5m时，沉箱拖运可行，在正常航速下，拖轮对沉箱的曳引点应设置在沉箱定倾中心以下10cm左右的位置，拖运最为稳定。

　　3.沉箱在海上拖运前必须进行沉箱的吃水、压载、浮游稳定性验算，如果在下水后和拖运过程中沉箱的形态有所变化和调整，则要根据变化后的新形态重新进行上述的验算。

　　4.沉箱下水常用的方法有：预制场固定式滑道下水

　　半潜驳下水

　　浮船坞下水

　　干船坞内预制直接灌水出运

　　案例二参考答案

　　1.混凝土的施工配制强度fcu,o=fcu,k+1.645σ

　　fcu,k=45MPa

　　C45混凝土σ取5.5MPa

　　fcu,o=45+1.645×5.5=54MPa

　　此时，混凝土的施工强度≥设计要求的立方体抗压强度标准值的保证率为95%以上。

　　2.混凝土的砂率=(1.15/2.62)/[1.15÷2.62+2.68÷2.65]=29.1%;

　　3.先计算按给定的配合比和水灰比，每1kg水泥可拌制混凝土的体积V：

　　[(1/3.1)+(1.15/2.62)+(2.68/2.65)+0.40]=(1-0.04)V

　　V=2.26L

　　1m3该混凝土的水泥用量为1000/2.26=442.5kg

　　1m3该混凝土的砂用量442.5×1.15=508.9kg

　　1m3该混凝土的碎石用量442.5×2.68=1186kg

　　1m3该混凝土的拌和水用量442.5×0.4=177kg

　　1m3该混凝土高效减水剂的用量442.5×0.7%=3.1kg

　　1m3该混凝土AE引气剂的用量442.5×0.05%=0.22kg

　　案例三参考答案

　　1.　(1)设计断面线(设计边坡线)

　　(2)计算断面线(计算边坡线)

　　(3)0.7m;

　　(4)9m;

　　(5)161m;

　　(6)14.5m;

　　(7)2.2m;

　　(8)2.9m。

　　本工程用于计量的疏浚工程量为3178157m3

　　因为本工程设计计算的疏浚工程量为3178157m3，施工单位按浚前水深图计算并经监理确认的疏浚工程量为3200876m3，二者的相对差值为(3200876-3178157)/320087=0.93%<3%。

　　按《疏浚工程土石方计量标准》，上述二者的差值≤3%时，应以设计土石方量为准

　　疏浚工程设计计算的工程量由设计断面工程量、计算超宽和计算超深工程量组成

　　4.运转周期时间=挖泥装舱时间1.2h+往返航行时间2.1h+调头和卸泥时间0.35h=3.65h　　装舱量2200m3运转周期生产率=装舱量2200m3/运转周期时间3.65h=603m3/h

　　日工作小时数=时间利用率75%×24h=18h

　　预计日疏浚工程量=运转周期生产率603m3/h×日工作小时数18h=10854m3

　　预计疏浚作业天数=疏浚工程量3178157m3/日疏浚工程量10854m3=293d

　　案例四参考答案

　　依题意该航道疏浚工程示意图如下：

　　1.如图所示，将航道沿宽度方向水深<5m的地段，作为一条施工区，低潮时，基本无法施工，应在平均潮位以上时，乘潮施工。

　　这时4m+2m=6m>5.5m

　　5m+2m=7m>5.5m

　　施工可以进行

　　分段的长度以能装满一舱泥为原则。

　　2.在挖上层2～4m淤泥时，应选用IHC耙头，在挖下层中密砂层时，应选用冲刷型的加利福尼亚耙头。

　　3.开挖上层淤泥层时，要加大波浪补偿器的压力，以减小耙头对淤泥层的压力，此时无需采用高压冲水;

　　在开挖下层中密砂层时，要减小波浪补偿器的压力，以增大耙头的对地压力。并采用高压冲水，提高挖中密砂的效率。

　　案例五参考答案

　　1.本吹填工程的吹填土方量：(V)

　　V=(V1+ΔV1+ΔV2)÷(1-P)

　　V1=S·H=15000×(3+2.3)=97500m3，

　　ΔV1=S·h=15000×0.5=7500m3

　　ΔV2=(79500+7500)×(1.3-1)=26100m3

　　V=(79500+7500+26100)÷(1-10%)=125667m3

　　也可以分解为：

　　V=15000×(3+2.5+0.5)×1..3÷(1-10%)=125667m3

　　2.布置吹填区排水口应遵循以下的原则：

　　(1) 排水口的位置选择应根据吹填区的地形、吹填区范围的几何形状、排水总流量等综合考虑，选择在有利于加长泥浆流程、从而有利于泥浆中泥沙沉淀、减少流失率的位置，排水口应远离泥浆管口，多选择设于吹填区的死角处;

　　(2) 在潮汐港口地区，排水口的设置高度要考虑涨潮潮高及历时不影响排水口的泄水能力;

　　(3) 排水口应选在具有自然排水条件的地方，如近江、河、湖、海边;

　　(4) 要考虑到所排水中仍有少量微细泥沙，对入江、入河、入海等轻微污染的可能性。