主洞开挖安全施工专项方案.doc
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1、目 录一、工程概述1(一)工程概况1(二)地质概况1(三)暗涵主洞技术参数2(四)工程环境2(五)施工布置2二、编制依据4三、施工计划安排4(一)时间安排4(二)材料与设备计划5四、施工工艺技术6(一)施工原则6(二)施工工艺流程及方法7五、安全保证措施10(一)组织保障10(二)施工中的安全措施10(三)应急预案14(四)监控量测16(五)管理措施17六、劳动力计划17七、相关图纸18暗涵主洞开挖支护施工方案一、工程概述(一)工程概况北京南水北调配套工程南干渠工程施工第三标段起点桩号为中2+612.04,终点桩号为中4+320.04,总长度为1708m,其中包括竖井2座(兼排气阀井)。本标段
2、施工竖井为4#(桩号3+108.374)和5#(桩号3+903.866)。暗涵涵身为圆形,开挖直径为4.6m,初衬为25cm厚喷射混凝土,二衬为35cm厚模筑混凝土,衬砌后直径为3.4m。(二)地质概况1、工程地质根据地质报告,依据建筑抗震设计规范(GB50011-2001)判定,场地土类型为中软土;建筑场地类别为类。施工区内均被第四系全新统冲、洪积层覆盖,其沉积物主要为永定河冲洪积物。地层岩性以厚层砂土、卵砾石层为主,局部地区为垃圾填埋坑。根据勘测报告在桩号2+612.043+886,地表覆盖有人工填土或第四系全新统冲洪积粉土,主要分布铁路、灌渠两侧,含砖块、砾石、疏松,厚度不均,一般1.9
3、2.5m左右;桩号3+2006+620处为垃圾填埋坑,其中zk12号钻孔分别揭露坑底高程40.75m。其下为砂砾层,厚一般23m最厚达7.0m。下部为厚层圆砾层及卵石层,未被钻孔揭穿,局部夹漂石层,漂石粒径35cm以上,局部更大;桩号3+8864+320.04,地表覆盖有人工填土,主要分布铁路、渠道两侧,含砖块、砾石、疏松,厚度不均,一般0.82.0m,局部较厚达3.6m。其上下部为粘性土层,以粉土为主夹粉质粘土1层、粉细砂层3,厚度为46m左右。其下为细砂层,厚一般23m。下部为厚层圆砾层及卵石层,未被钻孔揭穿。2、水文地质工程区内揭露之地下水含水层主要为第四系孔隙潜水层,广泛分布于第四系全
4、新统冲洪积卵砾石层中,具中等-强透水性,地下水位较低,埋深大,为潜水;区内地下水受侧向地下径流及大气降水、地表水的补给,尤其受西面永定河侧向补给影响十分明显。排泄方式为向东南下游地下径流为主。工程近场区范围内,近十年内地下水位持续下降,埋深加大,勘测期间(2009年4月)地下水位为24.0426.24m。设计文件显示,本段沿线地下水埋藏较深,地下水水位在隧道结构底板以下,隧洞施工不受地下水影响(三)暗涵主洞技术参数1、 线路平面本标段线路标准中心线间距为12.2m。2、纵断面本标段纵坡从起点中2+612.04开始以0.77降坡至终点中4+312.04。3、 断面结构暗涵为内径3.4m的圆形复合
5、式衬砌结构:25cm厚C25喷射混凝土,复合防水板,35cm厚C30、W10衬砌混凝土。(四)工程环境1、周边环境暗涵穿越地段地表主要为永定河灌渠。沿线与五环路、永定河左堤路、丰台西站货场并行;暗涵线路紧邻五环路、铁路路基,施工时将对五环路、铁路产生一定的影响,施工时需采取相应的防护措施。2、地下管线工程所涉及到的管线位置在桩号中3+881位置为燃气管线,管底高程为46.1, 桩号中4+121位置为不明管线,管顶高程48.3。根据暗涵纵断面图可以看出,管线在暗涵上方,暗涵施工避开了管线,因而只考虑地层变形对管线的影响,尤其是刚性管线的变形要严加控制,在施工过程中对涉及到的管线进行现场保护。3、
6、气候条件北京地区属暧温带大陆性季风气候区,一年四季分明,春秋短暂、冬夏漫长。年平均气温为11.7,年平均降水量为640毫米,主要降水集中在七、八月份,且多雷阵雨、大到暴雨。冬、雨季施工时应采取相应施工措施。 (五)施工布置1、施工平面布置(1)施工供风由4#、5#竖井主洞开挖支护形成的供风主管,在马头门部位分支为4根DN50无缝钢管,接至暗涵主洞四个工作面,沿途间隔1015m焊接多个1寸闸阀,管路沿开挖方向延伸加长。(2)施工供水由4#、5#竖井主洞开挖支护形成的供水主管,在马头门部位分支为4根DN25无缝钢管,接至暗涵主洞四个工作面,沿途间隔1015 m焊接1个1寸闸阀,管路沿开挖方向延伸加
7、长。(3)施工用电我方安装2台315KVA的电源到4#竖井、1台315KVA电源到5#竖井施工围挡内,施工用电通过变压器引线。通过空气开关,在马头门部位将主电路分流为4个支路,满足四个暗涵主洞工作面用电需要,并沿开挖方向延伸加长。洞内动力用电:动力用电采用四根4mm2铅芯线输送,供电线路沿洞壁中线布置,用电设备主要为电焊机、风镐、风钻、砼喷射机等。洞内照明:洞内采用36V照明线路,每隔8m设挂钩并布置一盏100W水银灯泡,灯泡距离地面不小于2.5m,在施工设备上采用36V安全电压照明。(4)机械设备布置主洞施工时,喷浆机和注浆机紧跟工作面,根据主洞施工进度情况推进,输送管路布置在风水管同一侧。
8、喷混凝土时,在竖井外拌合机初拌,通过真空管将拌合料输送井底,然后用手推车运到喷浆机附近,真空管路固定在竖井侧壁上。(5)通风、除尘每个通道采用2台直径0.8m功率37Kw的轴流式抽风机机械通风,其中1台布置在竖井口,另外1台布置在暗涵主洞施工区交叉口,由通风管串联通风。通风管在竖井内沿侧壁垂直固定挂设,在横通道、暗涵主洞内沿洞顶固定挂设布置,在暗涵主洞施工区分支为4个通风管,为四个工作面通风,并沿开挖方向延伸。除尘:喷混凝土后,洞内有大量的粉尘,利用高压水喷雾降尘。(6)施工通讯洞内通讯采用有线电铃和有线电话联系,井与井之间采用对讲机联络2、开挖施工区布置开挖施工工区分为两个大的施工区,即以5
9、#竖井为中心的A施工区,以4#竖井为中心的B施工区;按照暗涵涵身的左右线分为号子施工区。施工区的具体布置详见施工区布置图。5#竖井(A施工区)、4#竖井(B施工区)作为两个开挖施工区同时进行开挖,5#施工竖井开挖完成后即进行A施工区的、子施工区施工;同时在4#施工竖井开挖完成后,B施工区的、子施工区;当、子施工区前进距离满足15m后即进行A施工区的、子施工区和B施工区的、子施工区施工。 暗涵的施工通道有2条:4#竖井和5#竖井。待竖井开挖支护施工完成后,即可进行马头门开挖支护,进行然后暗涵的开挖支护。暗涵为双洞平行布置,两条平行暗涵相距较近,不能同步进行开挖,须错开15m。每条相向开挖支护的施
10、工作业面,在临近贯通时,应保留15m的安全距离,从一端开挖贯通,严禁两端同时相向开挖,并对其中一端开挖工作面进行注浆喷砂浆封闭处理,同时还应加强围岩的加固与监控监测。二、编制依据1、招投标文件、施工合同;2、施工组织设计及施工进度计划;3、相关法律法规;4、相关施工技术规范、质量验收规范、评定标准及安全规程等;5、现场踏勘所收集的周边环境资料;6、我单位目前现有的施工技术水平、施工组织能力及机械配备能力三、施工计划安排(一)时间安排根据目前的施工进度,计划2010年7月10日进行暗涵主洞土方开挖,具体时间安排见横道图。暗涵主洞施工计划时间横道图施工项目2010年2011年78901112123
11、主洞开挖支护桩号3+108.3742+612.04桩号3+108.3743+490桩号3+903.8893+490桩号3+903.8894+320.04(二)材料与设备计划1、材料计划 主要材料计划表序号材料名称单位进场时间进场数量主要用途1普通硅酸盐水泥t2010/5/26500喷射砼2砂t2010/5/26400喷射砼3碎石t2010/5/26400喷射砼4钢筋t钢格栅56.5t2010/5/21200610t2010/5/2250714t2010/5/23210822t2010/5/2410009钢管t2010/5/27600超前注浆小导管10汽油t11柴油t12水玻璃kg2010/5/
12、2650013粉煤灰kg2010/5/265002、机械配备 主要施工设备配备表序号设备名称数量规格型号主要工作性能指标使用部位1喷浆机8PZ-55 m3/h喷射砼2混凝土拌合机4JZ350350l/斗搅拌砼料3注浆机2KBY-50/7050l/min小导管注浆4装载机20.8 m3/斗5自卸车415t挖土装碴运输6龙门架2自制提升7电动葫芦8CD110T提升8空压机2TA-120N12 m3/min风稿零星凿除9钢筋弯曲机1GW40B40拱架加工10钢筋切断机1FGQ40A40拱架加工11交流弧焊机8BX1-500500A拱架加工12插入式振捣器4ZN50混凝土振捣13砂轮切割机140040
13、0mm钢管钢材切割14汽车起重机225T15低压变压器25KW16氧气瓶817乙炔瓶418全站仪1监测19水准仪2监测20对讲机2通讯21泥浆泵223排污泵224砂轮切割机225磅秤2四、施工工艺技术(一)施工原则主洞暗涵开挖依据浅埋暗挖法,严格按照“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测”的原则施工,支护类型有超前小导管注浆、锁脚锚杆、架立格栅钢架、安装钢筋网片、掌子面喷浆封面、掌子面注浆、喷混凝土、临时钢支撑等,根据设计图纸,视开挖揭露的地质情况,结合以往施工经验,不同部位分别采用相应的支护类型。(二)施工工艺流程及方法1、 马头门施工暗涵主洞马头门开挖断面为圆形,开挖直径4.6m
14、,喷射厚度为0.25m挂网混凝土,竖井施工至马头门处,预先从马头门上部沿主洞拱部平行施打两排超前小导管,第一排与洞线成水平夹角1520,小导管环向间距30cm;小导管长度为1.7m,端头花管1m,孔眼8mm,每排2孔,交叉排列,孔间距100mm;在第一排超前小导管下方约20cm处施打第二排超前小导管,此排导管沿洞线水平方向打入土层,导管环向间距30cm;小导管长度为2.5m,端头花管1.8m,孔眼8mm,每排2孔,交叉排列,孔间距100mm。在破除马头门前注水灰比为0.51的水泥浆,固结土体,注浆压力为0.30.35MPa马头门开挖分台阶进行,先破除马头门断面上台阶的初支结构,掌子面环形埋设注
15、浆导管,导管采用内径25mm无缝钢管,长1.7m,外露0.2m,伸入土体1.5m,灌注水泥水玻璃双液浆,注浆终压不大于0.35MPa。掌子面每1m注浆一次,并用M10水泥砂浆封闭。再并排焊接安装三榀加强钢格栅的上拱架,及时将锁脚锚管埋设,锁脚锚管为42钢管,长2.5m。马头门的上拱架喷混凝土支护后,再破除预留洞口下部初支结构,继续下台阶的施工,并排焊接安装三榀加强钢格栅的下部拱架,直至完成全断面主洞的初支施工。马头门入门三榀加强格栅完成后,初支支护步距恢复到50cm。2、 主洞开挖支护施工循环施工工艺流程:测量小导管注浆(每施工2个作业循环注浆一次)开挖土方安装格栅钢架、钢筋网片焊接纵向连接筋
16、喷C25混凝土初支背后回填灌浆。(1)测量直线段测量:按规范要求控制,将中线点、水准控制点和方向引入暗涵主洞内,每个暗涵主洞内装置3台激光指向仪,两侧的激光仪高度与腰线高度一致,宽度距初支结构20cm左右。同时为保证施工及测量精度,每前进50m应重新装置及调整激光仪。第三台激光仪布置在洞顶,以控制轴线。每开挖进尺一步距0.5m,利用全站仪测量放样一次。(2)超前地质探测 暗涵暗挖施工时,由于掌子面前方土层的不确定性,正式开挖前和开挖循环进尺过程中,都需进行超前地质探测。常有的主要探测方法和手段有:超前小导管、洛阳铲、地质雷达等。超前小导管一般有效探距23m,洛阳铲有效探距35m,地质雷达有效探
17、距58m。实际施工过程中采用多种手段相结合进行超前地质探测,根据每种探测手段的探测有效距离,确定探测频率和方式,同时,利用多种手段长短不同探距的结合分析,相互印证探测结果,更为有效的指导施工。特殊地段,如:过既有管线、地质条件发生变化、含水地层段,适当加强探测频率和密度。(3)小导管注浆目的:通过超前小导管注浆,加固不良地质地层,达到开挖易成洞、减少超挖和施工安全的作用,同时可以了解施工地层的地质变化情况及地下水情况。沿圆拱外轮廓,纵向间距50cm,环向间距30cm,仰角1520,圆形上拱180布置注浆孔。采用手风钻或风镐打入内径25mm超前小导管,管壁厚3.5mm,管长1.7m,头部为253
18、0锥体,端头花管1.0m,孔眼8mm,每排4孔,交叉排列,孔间距10cm。超前小导管外露尺寸不超过管长的10%,每环布管25根。掌子面注浆前,喷厚10cm混凝土封闭掌子面1m范围,以防漏浆。无水的中砂及粉细砂地层注浆浆液为改性水玻璃,浆液配合比采用甲液:20%浓度的稀硫酸,乙液:浓度为15Be的水玻璃,其比例为甲液:乙液=1:4.37,所配浆液的PH值=3.8。有水的粗砂及砾石地层,灌注水泥水玻璃双液浆,水泥标号为P042.5,水玻璃浆由40Be稀释到20Be,配比采用水泥浆:水玻璃浆=(1:0.8):(1:4.3),灌浆压力不大于0.35MPa,灌浆结束待凝间隔时间不超过1h;每开挖支护进尺
19、1m,沿圆拱壁采用小导管注浆一次。(4)上台阶环形土方开挖视开挖揭露的地质情况预留核心土,人工挖装,开挖步距0.5m,开挖进尺100m范围采用人工手推车运到洞口,开挖进尺大于100m时采用2.0m3三轮车运输到主洞与横通道交叉口,再利用10t电葫芦吊运到井外。暗涵主洞土方开挖检验标准(以主洞长度15m为单位):序号检验部位项目允许偏差(mm)1拱顶标高0, +202拱底标高-20, 0(5)上台阶支护上台阶支护包括格栅钢架、钢筋网片架立、喷射混凝土。严格按设计要求在车间加工厂制作格栅钢架和钢筋网片,经验收合格后运至施工现场。上台阶土方开挖完成后,及时挂网、架立格栅钢架。支立间距与开挖步距同步,
20、格栅安装应根据激光导向仪测量在腰线和顶拱的控制点支立,保证整榀拱架不扭曲。先距离洞身段顶壁4cm外挂6100100mm钢筋网片,内外双层,里层网片距离开挖基础面4cm,外层紧贴钢格栅,预留4cm保护层,并用电焊点焊在钢格栅上,每片上下左右搭接长度不少于150 mm,用电焊点焊在钢格栅上,每片上下左右搭接长度不少于150mm,用扎丝绑紧;然后架立格栅钢架支撑,钢格栅架中心间距500 mm。格栅钢架采用角钢钻眼螺栓连接,连接板采用10mm厚角钢,连接板用螺栓拧紧后再用22mm连接筋单面焊接。每榀钢格栅内设22600mm纵向连接钢筋,内外双排,梅花形布置,焊接搭接长度不少于10d,单根长度为72mm
21、将每榀格栅架连接成一整体。为防止顶拱格栅架立后下沉,布置42,L=2.5m的锁脚钢管锚杆固定拱架。暗涵主洞格栅安装检验标准:序号检验部位项目允许偏差(mm)1格栅钢架对角小于102格栅钢架高程203格栅钢架水平小于2度4格栅钢架间距505网片搭接206钢筋绑扎焊接单面不小于10d,双面不小于5d喷射护壁的施做由下至上顺序进行。喷射混凝土时,喷嘴与基面基本保持垂直,距离0.6 1.0m,每次喷射厚度78cm,待初凝后再进行二次喷射,直到达到设计厚度25cm为止。严格按监理工程师批准的混凝土配合比拌制混凝土拌和物,拌和要均匀,外加剂在施工现场利用电子秤称量加入。暗涵主洞喷射混凝土检验标准:序号检验
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