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沙柳路站~博山道站联络通道施工方案

2017-12-23 32页 doc 64KB 11阅读

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沙柳路站~博山道站联络通道施工方案沙柳路站~博山道站联络通道施工方案 天津市轨道交通二号线沙柳路站~博山道站区间 联络通道及泵站冻结法 编制 审核 批准 中煤第五建设公司上海分公司 二??九年二月 目录 1、工程概况..................................................................................................................................... 1 1.1、工程地质 ........................
沙柳路站~博山道站联络通道施工方案
沙柳路站~博山道站联络通道#施工# 天津市轨道交通二号线沙柳路站~博山道站区间 联络通道及泵站冻结法 编制 审核 批准 中煤第五建设公司上海分公司 二??九年二月 目录 1、工程概况..................................................................................................................................... 1 1.1、工程地质 .................................................................................................................................. 1 1.2、施工方法 .................................................................................................................................. 1 1.3、施工方案的选择依据 .............................................................................................................. 2 1.4、施工方案的选择原则 .............................................................................................................. 2 2、冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案 ..................................................................................... 3 3、冻结帷幕设计 ............................................................................................................................. 3 3.1、联络通道冻结帷幕断面、荷载及冻土厚度 .......................................................................... 4 3.3、强度校验、安全系数校验结果列于表3。 ........................................................................... 5 4、冻结孔布置及制冷设计 ............................................................................................................. 6 4.1 、冻结孔的布置 ........................................................................................................................ 6 4.2、 制冷设计 ................................................................................................................................ 6 4.3、冻结孔施工设计 ...................................................................................................................... 7 4.4、冻结孔钻进与冻结管设置 ...................................................................................................... 9 5 、冷冻站安装 ............................................................................................................................... 9 5.1冻结站布置与设备安装 ............................................................................................................. 9 5.2管路连接、保温与测试仪表 ..................................................................................................... 9 5.3冻结系统试运转与积极冻结 ................................................................................................... 10 5.4冻结效果的监测及完成的参数指标: ................................................................................... 10 6、开挖与构筑施工方案 ............................................................................................................... 12 6.1施工准备................................................................................................................................... 12 6.2防险门的设计 ........................................................................................................................... 14 6.3通风排水系统 ........................................................................................................................... 15 6.4施工........................................................................................................................................... 15 7、施工进度 ........................................................................................................................... 19 8、项目管理组织机构及劳动力配备计划 ............................................................................... ,, 9、监测内容............................................................................................................................... ,, 9.1、监测内容 ............................................................................................................................ ,, 9.2冻结系统监测说明 ............................................................................................................... ,, 9.3冻土帷幕监测说明 ............................................................................................................... ,, 9.4地表和地下建筑变形监测说明 ........................................................................................... ,, 10、环境设施保护措施 ............................................................................................................. ,, 1、工程概况 天津市轨道交通2号线工程沙柳路站,博山道站区间隧道联络通道距 博山道站端头井约564m,工程包含联络通道及泵站。区间联络通道里程为 右线 DK19+300.000(左线DK19+298.600),左右线中心距为11米,隧道中 心埋深16.378m,该处的地面环境为卫国道南侧辅道与雪莲路交叉处,管线 密集(见附图);根据地层及周边环境情况,联络通道及泵站拟采用隧道内 水平冻结加固地层,然后用矿山法施工。联络通道主体结构为直墙拱形钢筋 混凝土结构。 1.1、工程地质 工程地质层分布与特征描述一览表 表1 分布 层号 地层名称 颜色 状态 特征描述 状况 ?2 素填土 ?2 粉土 粉质粘?1 土 粉质粘?1 硬塑~软塑 干强度中等 土 粉质粘?1 硬塑~软塑 局部夹粉土,含姜石 土 ?2 粉土 密实 稍湿,湿,夹粉质粘土薄层,含姜石 ?3 粘土 可塑~软塑 具锈斑,含零星姜石,夹薄层粉土 区间隧道联络通道主要穿越淤?1粉质粘土层(硬塑~软塑,干强度中等,含姜石)、?2粉土层(密实),隧道穿越地层主要为微承压水。 1.2、施工方法 联络通道是地铁线路的重要附属工程之一,其主要作用是连通左右两条地铁 1 隧道作为安全和维护通道,同时在联络通道内设置泵站,用于集排隧道内积水。本工程联络通道采用冻结法加固土层,即用人工制冷方法使联络通道外围的土层降温冻结,形成一个封闭的冻土帷幕结构,集水井采用实体冻结然后在冻土帷幕结构中进行联络通道和泵站的掘砌施工。 1.3、施工方案的选择依据 (1) 本工程招标文件、补充文件及施工图纸资料。 (2) 《地铁设计?GB50157-2003》。 (3) 《地下铁道工程施工即验收规范?GB50299-1999》。 (4) 《混凝土结构工程施工质量及验收规范? GB50204-2002》。 (5) 《地下工程防水技术规范? GB50108-2001》。 (6) 《建筑变形测量规范? JGJ/7》。 (7) 《煤矿井巷工程施工及验收规范?GBJ213-90》。 (8) 《煤矿井巷工程质量检验评定标准.MT5009-94》。 (9) 《天津市轨道交通2号线工程沙柳路站, 博山道站区间岩土工 程地质勘察》。 (10) 《天津市轨道交通2号线工程沙柳路站,博山道站区间盾构隧道 联络通道及泵站结构图、防水图》 (11) 有关政府法规。 (12) 除了执行以上国家的最新标准外,我们还将严格执行天津市以及 天津市有关部门颁发的有关施工技术规范和标准,保证技术资料 的有效性和适宜性。 1.4、施工方案的选择原则 (1) 水平冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量。 (2) 水平冻结方案应符合现场实际条件的施工可行性和良好的可操作性。 (3) 施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。 (4) 施工方案措施必须满足城市环保及节能要求。 (5) 减少冻胀与融沉的危害 2 2、冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案 根据工程地质条件及其它施工条件,确定采用在隧道内利用水平孔和傾斜孔冻结加固地层,使通道外围土体冻结,形成强度高,封闭性好的冻土帷幕,然后根据“新奥法”的基本原理,在冻土中采用矿山法进行通道的开挖构筑施工。冻结加固土体可保证加固过的土体滴水不漏。 冻结孔施工和通道临时支护施工为本工程的关键工序。冻结的温度检测,土体变形,压力监测及联络通道永久支护施工为特殊工序。施工通道时在结构中预埋注浆孔,进行注浆以消除冻土融化可能带来的不良影响。 3、冻结帷幕设计 为了通道开挖时的安全,以及现场施工条件,在保证总工期的前提下,为了保证联络通道及泵站开挖时的安全,我们采用在两条隧道分别钻孔的方案,即在另一条隧道底部打二排孔,将联络通道和泵站封闭,这样泵站里面没有冻结管,挖泵站时,就挖不到冻结管,确保了冻土的强度及安全,另挖土时,减少了冻土的挖掘量;根据通道结构和水文地质资料,及我公司多年施工经验,设计联络通道的冻土强度以冻土平均温度为-10?时的粉质粘土强度为准,σ压=4.5Mpa, σ拉=2.3Mpa,τ剪=1.8Mpa。计算简图如下(图1)。 垂直压力上部水平水土压力P=KPaPs=KPa 1250 6000 3800 5500 垂直压力下部水平水土压力P=KPaPx=KPa 联络通道冻土帷幕受力简图 图1 3 3.1、联络通道冻结帷幕断面、荷载及冻土厚度 根据地质资料,联络通道泵站隧道中心埋深为16.378m,通道垂直土压力(P)和侧向上、下荷载(Ps、Px),按下式计算:[注:由于冻胀,土体向上膨胀,上部土体产生被动土压力,上、下垂直土压力应相等。] #P1=γ?H=γ?(Ho+Hx) =344.304(kPa) #P1=γ?H=γ?(Ho-Hs) =251.604(kPa) #Pcs1=ξ?Ps=ξ?γ?(Ho-Hs)=176.123(kPa) #Pcx1=ξ?Px=ξ?γ?(Ho+Hx)=244.013(kPa) 32式中:γ——土的容重,约为18kN/m;(地面超载20kN/m) H、Ho——计算点的土的埋深; Hx、Hs——联络通道下部、上部冻结管到联络通道中心线的距离; ξ——侧压力系数,取0.7; 设冻土帷幕厚度为1.8m,通道开挖轮廓高为5.7m,宽5.20m,计算该结构内部的弯矩和轴力,进而求得截面内的压应力、拉应力和剪应力。 3.2、各截面的弯矩及轴力 联络通道冻土结构的弯矩及轴力列于下表2并示于图2中。 表2 联络通道中部冻土结构的弯矩及轴力 截面 1 2 3 4 5 弯矩M (KN.m) 498 -665 190 -675 488 568 895 895 895 640 轴力N (KN) 4 截面1 弯矩图,KN.M,轴力图,KN,568895截面2 498 3190895 截面 488截面4 895 640截面5 通道中部冻土结构的弯矩及轴力图 图2 3.3、强度校验、安全系数校验结果列于表3。 表3 通道中部冻土结构各截面安全系数 截面 1 2 3 4 5 应力类型 压 压 拉 剪 压 压 拉 剪 压 应力值MPa 1.2 1.73 0.9 0. 5 1.0 1.75 0.89 0. 5 1.26 安全系数k 3.7 2.6 3.0 3.6 4.5 2.6 3.0 3.6 3.6 由于通道断面的土层以粉质粘土层为主,从表3数据可见,各截面的压应力安全系数K=2.6,拉应力安全系数K=3.0, 剪应力安全系数K=3.6;冻结壁有效厚度选取2.0m。以上数据满足全断面开挖施工要求。 5 4、冻结孔布置及制冷设计 4.1 、冻结孔的布置 联络通道及泵站根据冻结帷幕设计及通道的结构,冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置在通道和泵站的四周,在通道下部布置一排冻结孔,加强通道冻结效果,把泵站和通道分为两个独立的冻结区域。冻结孔数共计61个(左线隧道48个包括4个穿孔、右线隧道13个)。根据冻结帷幕设计及通道的结构,冻结孔按近水平角度布置。其中四个对穿孔,为对面冷板和冻结孔供冷,计算冻结总长度为502m。设计测温孔6个,冻结站侧隧道各布置2个,对侧隧道布置4个;泄压孔4个,每侧隧道各布置2个,具体位置视现场情况而定。冻结孔的布置详见附图。 4.2、 制冷设计 4.2.1、冻结参数确定 (1) 设计盐水温度为-25?,-28?。 3(2) 冻结孔单孔流量不小于5m/h。 (3) 冻结孔终孔间距L?1.1m,冻土发展速度取28 mm /d,冻结帷max 幕交圈时间为20天,达到设计厚度时间为40天。 (4) 积极冻结达到开挖时间为40天,维护冻结时间为25 天。 4.2.2需冷量和冷冻机选型 冻结需冷量由下式计算: Q=1.3.π.d.H.K 式中:H—冻结总长度500米;(包括100m冷板) d—冻结管直径; K—冻结管散热系数;250 Kcal/h?? 将上述参数代入公式得: Q=1.3.π.d.H.K =45500Kcal/h 通道1# 根据需冷量设计选用YSLGF300?型螺杆机组一台套,设计单台机组工况制冷量为87500 Kcal/h,单台电机功率110KW。另设计安装一台套螺杆机组备用。 4.2.3单个通道冻结系统辅助设备 6 (1)盐水循环泵选用IS150-125,200型2台,其中备用一台,单台流量 3200m/h,电机功率45KW。 (2)冷却水循环选用IS125-100,200C型2台,其中备用一台,单台流量 3120m/h,电机功率22KW。 3(3)冷却塔选用NBL-50型二台,补充新鲜水15m/h。 4.2.4管路选择 #(1)冻结管选用Φ89?8mm, 20低碳无缝钢管,丝扣连接加焊接,单根长度 1,2m。 #(2)测温孔管选用Φ32?3mm,20低碳无缝钢管。 1(3)供液管选用″钢管采用焊接连接或Φ45?3.5mm尼龙管。 12 (4)盐水干管和集配液圈选用Φ159?6mm无缝钢管。 (5)冷却水管选用Φ127?4.5mm供水钢管。 4.2.5用电负荷:设计用电负荷约250kw/h。 4.2.6 其它 (1)冷冻机油选用N46冷冻机油。 (2)制冷剂选用氟立昂R-22。 (3)冷媒剂选用氯化钙溶液。 4.3、冻结孔施工设计 4.3.1冻结孔施工方法: 冻结孔施工工序为:定位开孔及孔口管安装?孔口装置安装?钻孔?测量?封闭孔底部?打压试验。具体地说: 4.3.1.1定位开孔及孔口管安装:根据设计在隧道内定好各孔位置。根据孔位在砼管片和钢管片上定位开孔,分述如下: (1)砼管片上:首先注意砼管片内受力钢筋干涉时,调整孔位,用开孔器(配金刚石钻头取芯)按设计角度开孔,开孔直径130?,当开到深度300?时停止钻进,安装孔口管,孔口管的安装方法为:首先将孔口处凿平,安好四个膨胀螺丝,而后在孔口管的鱼鳞扣上缠好麻丝或棉丝等密封物,将孔口管砸进去,用膨胀螺丝上紧,上紧后,再去掉螺母,装上DN125闸阀,再将闸阀打开,用开孔器从闸阀内开孔,开孔直径为91?,一直将砼管片开穿,这时,如地层 7 内的水砂流量大,就及时关好闸门。 (2)钢管片上:将钢管片焊好孔口管,在孔口管上接好闸阀和孔口装置,用钻机接上金刚石钻头,通过孔口装置,切割钢管片钻进。 4.3.1.2孔口装置安装:用螺丝将孔口装置装在闸阀上,注意加好密封垫片。详见如下示意图。 地层隧道管片孔口管闸阀孔口装置 钻杆 小闸阀 图3孔口装置示意图 当第一个孔开通后,没有涌水涌砂可继续钻孔,但以后钻孔仍要装孔口装置,已防止突发涌水涌砂现象出现;若涌水涌砂较厉害,应当停下来进行注水泥浆(或双液浆)止水,处理好后再行钻进。 4.3.1.3钻孔:按设计要求调整好钻机位置,并固定好,将钻头装入孔口装置内,1 1在孔口装置上接上”阀门,并将盘根轻压在盘根盒内,首先采用干式钻进,2 当钻进费劲不进尺时,从钻机上进行注水钻进,同时打开小阀门,观察出水、出砂情况,利用阀门的开关控制出浆量,保证地面安全,不出现沉降。钻机选用MK-5型锚杆钻机,钻机扭矩2000N?M,推力17KN。 4.3.1.4封闭孔底部:用丝堵封闭好孔底部,具体方法是,利用接长杆将丝堵上到孔的底部,利用反扣在卸扣的同时,将丝堵上紧。 4.3.1.5打压试验:封闭好孔口用手压泵打水到孔内,至压力达到0.8MPa时,停止打压,关好闸门,观测压力的变化,30分钟内降压小于0.05MPa再延续15分 8 钟压力保持不变为合格。 4.3.2 钻孔偏斜和终孔间距 采用经纬仪和水准仪监测开孔前和钻孔时的上下仰俯角及方位角,钻孔的偏斜应控制在150mm以内,在确保冻土帷幕厚度的情况下,成孔间距不大于1.1m。采用每3米钻进后测量一次偏斜,如偏斜大可有效的控制偏斜,进行纠偏。如发现钻孔偏斜超设计要求,应及时拔除冻结孔,从新钻孔,直到满足设计要求,考虑地压大、摩擦力大等因素,冻结孔无法拔出时,应在超设计的孔间距之间打设一个补孔,以保证成孔间距不大于1.1m。 4.4、冻结孔钻进与冻结管设置 4.4.1使用MK-5钻机1台,进行联络通道钻孔施工,利用冻结管作钻杆,冻结管采用丝扣加密封剂连接,接缝要焊接,确保其同心度和焊接强度,冻结管到达设计深度后密封头部。 4.4.2冻结管耐压试验压力> 0.8Mpa,30分钟内降压小于0.05MPa再延续15分钟压力保持不变为合格。 4.4.3在冻结管内下供液管,然后焊接冻结管端盖和去、回路羊角。 4.4.4冻结管安装完毕后,用堵漏材料密封冻结管与管片之间的间隙。 4.4.5利用钢管片上的注浆孔作为泄压孔。 5 、冷冻站安装 5.1冻结站布置与设备安装 将冻结站设置在隧道内占地面积约80平方米,安装一个冻结站为冻结系统供冷,采用盐水干管把制冷剂送到联络通道。站内设备主要包括冷冻机、盐水箱、盐水泵、清水泵、冷却塔及配电控制柜等。设备安装按设备使用说明书的要求进行。具体布置见附图。 5.2管路连接、保温与测试仪表 管路用法兰连接,隧道内的盐水管用管架敷设在隧道管片斜坡上,工作井靠近壁边摆放,以免影响隧道通行。在盐水管路和冷却水循环管路上要设置伸缩接头、阀门和测温仪、压力表、流量计等测试元件。盐水管路经试漏、清洗后用聚苯乙烯泡沫塑料保温,保温厚度为50mm,保温层的外面用塑料薄膜包扎。集配 9 液圈与冻结管的连接用高压胶管,每根冻结管的进出口各装阀门一个,以便控制流量。通道四周主冻结孔每两个一串联。考虑两侧喇叭口冻结的效果以及管片的散热,对左右行线隧道管片内侧安装冷冻板,来加强冻结。 冷冻机组的蒸发器及低温管路用棉絮保温,盐水箱和盐水干管用50mm厚的聚苯乙烯泡沫塑料板保温。 5.3冻结系统试运转与积极冻结 设备安装完毕后进行调试和试运转。在试运转时,要随时调节压力、温度等各状态参数,使机组在有关工艺规程和设备要求的技术参数条件下运行。在冻结过程中,定时检测盐水温度、盐水流量和冻土帷幕扩展情况,必要时调整冻结系统运行参数。冻结系统运转正常后进入积极冻结期。 5.4冻结效果的监测及完成的参数指标: (1)在设计的积极冻结期间内,开机冻结7天盐水温度降至,18?以下;积极冻结15天盐水温度降至,24?以下,去、回路盐水温差不大于1.5?;开挖时盐水温度降至,28?以下。积极冻结期运转时间应保证超过40天; (2)设计要求各冻结孔组的回路温差不超过1.2?,盐水循环系统去回路温差不超过1.5?; (3)盐水系统循环总流量在积极冻结期间达到设计值; (4)设计要求,联络通道冻土厚度大于1.8m,通道冻结壁有效冻土平均温度要达到,10?及以下; (5)泄压孔达到升压条件进行放压观测试验; (6)开挖前先在钢管片上开一探测观察口,开始有水流出并渐止即可正式开挖; (7)防险门安装完毕,开关灵活可靠,视频及电话安装完毕,调试后正常使用。 附:主要地层冻结施工参数一览表 10 冻结施工参数一览表 序号 参数名称 单位 数量 备注 1 m 1.8 通道 冻土设计厚度 m 1.5 喇叭口 2 冻土墙平均温度 ? -10 冻土墙设计交圈时间 天 20 3 积极冻结时间 天 40 4 冻结孔个数 个 61 5 设计积极盐水温度 ? -25,-28 开挖期间 36 单孔盐水流量 m/h ?5 #7 冻结管规格 mm Φ89?8 20低碳钢无缝管 8 测温孔个数 个 6 14 9 卸压孔个数 个 4 12 10 冻结总长度 m 500 冻结管+冷板 11 最大总需冷量 Kcal/h 45500 12 JYSLGF300II冷冻机 台 2 1台备用 13 通道施工用电功率 KW/h 250 供电至隧道内(400V) 314 新鲜水量 m/h 15 15 施工工期 d 100 不含融沉注浆 11 6、开挖与构筑施工方案 6.1施工准备 准备工作是整个工程施工进展顺利的前提和保证,具体工作内容如下: 6.1.1三通一平 3 6.1.1.1供水,将水管接送至施工场地,水量为15m/h。 6.1.1.2供电,250kw/h电量接送至施工场地。 6.1.1.3道路,能允许5,10t卡车进出施工场地,市内运输必要时应提供通行证。 6.1.2其它 6.1.2.1联络通道施工现场增设通讯系统和视频监视系统,为通道开挖时联系监视之用。 6.1.2.2 对开挖作业面加装安全防水门,以备应急之用,并落实抢险物资及劳动组织的安排。 6.1.2.3联络通道永久结构主要材料进场通过监理取样,并送到有资质的检测单位进行复检,合格后方能在施工中使用,主要有钢筋、防水材料等。 6.1.2.4隧道与联络通道集水井的连接管路设计上用De300PE管,建议改成DN200?9mm不锈钢管 6.1.3端头井提升架结构 提升系统除采用端头井行车提升外。也可采用建筑用门式提升机,安装在端头井内。其型号为SMZ150型自升式门架升降机,该设备安全可靠,安装方便等优点。 6.1.4 隧道内工作平台搭设 按联络通道出口尺寸及施工需要,工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。在联络通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台,主要作为通道材料运输手推车换向之用。在联络通道运输侧,搭设斜坡道与中间平台相连接,斜坡道高端宽约3m,坡长约18m,坡度以方便手推车运输为原则可以适当调整。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台,为节省材料,平台面可低于中间平台 2#0.3m。平台梁可用长4.5m,间距为2m的16槽钢,直接搭在砼管片上,台面用50mm厚木板铺盖而成。 12 6.1.5临时支护金属支撑架 根据土体加固技术参数,土体压力等,计算、设计型钢支撑架的材料、结构形式。通道内为拱形型钢支撑架结构,泵站部位为矩形支撑圈;结构形式见下图。 临时支架结构示意图 1.5.1通道内为拱形金属支撑架结构。 1.5.2泵站部位为矩形支撑圈。 1.5.3接头部位结构: 连接板厚10mm,A钢板与型钢焊接,螺栓取M18×60。支架在地面预加3 工成型后,在工作面组装安设。 6.1.6型钢支架安装 开挖施工之前,积极冻结期间,需在联络通道开口处两侧隧道中设置简易预应力隧道支架,以减轻联络通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。简易预应力隧道支架形式为矩形支架,每榀钢支架为组合结构(其结构见下图),区间隧道左右线联络通道开口两侧各架两榀,两榀钢支架间距2.4m,在联络通道两侧 13 沿隧道方向对称布置,安装在联络通道预留洞两侧的第一条隧道管片环缝处。每榀支架有八个支点,由六个50t螺旋式千斤顶提供预应力。 预应力支架示意图 6.2防险门的设计 考虑到联络通道施工的成功与否对保护隧道的作用,为保证联络通道施工安全,预防突发事件的发生,在积极冻结期间,联络通道口加设安全防险门。设计加工的安全防水门安装在上部预拉的四块管片外围。安全门是在联络通道开挖施工过程中发生出水出砂或冻结失败,以及其它一些突发事件时使用,关闭联络通道安全门,保证隧道安全。安全门的结构为普通碳素钢结构防险门(具体见下图)。 14 通道防险门示意图 6.3通风排水系统 通风:采取用压入式通风系统,将风机和管路布置好,把联络通道施工区段附近隧道内混浊气体排送到地表或送至空闲隧道的远端。 排水:从联络通道口到地铁车站区间布置一条排水管路,水泵设在联络通道口附近,形成排水系统,用于联络通道端口处集水、开挖构筑中产生的出水或涌水排放之用。 6.4施工 加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后开挖构筑工作就可正式开始,总体施工流程如下。 6.4.1开管片 钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开。拆除顺序为先拉上部四块,待通道贯通后在拉下部两块。 开管片时,准备2台32t千斤顶,5t、10t和2t手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧,中间用一根横梁同钢管片直接相连,通过顶推横梁向外推拉钢管片,5t、10t葫芦作为主拉拔管片用,一端钩住欲拆管片,一端套挂在对面隧道管片上,水平方向加力向外(隧道内)拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上,一端钩住欲拆管片,以防管片拉出时突然砸落在工作平台上。 15 在用千斤顶及5t葫芦拉拔期间要注意观察管片外移情况,并随时注意调整2t葫芦拉紧程度和方向。因管片锈蚀而拉出困难时,应用大锤锤振管片,减轻拔出拉力。 6.4.2开挖构筑施工 6.4.2.1土方开挖 土方开挖是联络通道施工工序,全段面开挖到设计尺寸进行临时支护。联络通道及泵站先进行上部通道的开挖和支护,再对泵站开挖和支护。由于土体采用冻结法加固,冻土强度较高,冻结壁承载能力大,因而开挖时可以采用全断面一 。人工开挖的工具根据土次开挖,开挖步距视土体加固情况,一般控制在0.5m 体强度,可用风镐或手镐。由于通道中冻土温度较低,风镐中空气中的水凝结成冰屑经常积集在管子的接头或进风口处,堵塞管路。为防止此类情况发生,一方面把风管悬吊起来,另外每隔1,2小时向风管内注入酒精,防止冰屑的出现,保证施工的顺利进行。开挖断面严格按照施工图进行,尽量避免超挖。 6.4.2.2临时支护 土方开挖过程中,要对暴露段的土体及时施加临时支护,它一方面对冻结壁起到保温和隔热的作用,另一方面能承受冻土压力和控制冻结壁的位移。临时支护采用型钢支架和木背板进行支护,型钢支架为封闭支护结构,为防止通道底板底鼓,支架加有底梁。支架间距为0.5m,为增加支架的稳定性,相临两排支架间必须用支撑杆相互连接。泵站的临时型钢支架为矩形且上下支架用Φ16园钢吊挂,支架间距0.5m。所有支架间冻土体全用用木板背实背紧,少量空隙用木楔背严。开挖面与木背板之间的空隙,背板后应采用砂浆充填密实。 喷射砼施工工艺: 临时支护中喷射砼是很关键的一个工序,为减少回弹量,提高喷射砼质量,拟采用湿喷工艺,其流程为 : 安装调试 注水、送风 搅拌并按配比上料 喷射。 注意事项为:上料保持连续性;喷射机的工作压力控制在0.5,0.7Mpa;严格控制好喷嘴与喷射面的距离与高度,喷嘴与受喷面要垂直,距离控制在0.8,1.0m的范围内;喷射顺序自下而上,先墙角后墙顶,避免死角;喷射砼材料:水泥:普通32.5R硅酸盐水泥;砂:中粗砂;石子:采用坚固碎石,粒径小于 16 15mm;速凝剂:水泥用量5%;增粘剂:STC增粘剂,掺量8,10%;喷砼标号为C20。喷砼配合比:水:水泥:砂:石子=0.46:1:2.5:2。 6.4.2.3永久支护 结构永久支护是采用施工图中设计的400mm厚钢筋砼结构。为确保安全,在通道砼结构浇筑完成后,再施工泵站。以下简要阐述结构砼浇筑施工工序。 A、止水带施工:喇叭口部位全部刷扩至设计尺寸,临时支护完成后,即可进行止水带施工。止水带采用粘接剂沿着临时支护断面内侧直接粘到隧道管片上,粘接前必须对管片进行清洗,止水带一定要粘牢,不能留有空隙。 B、防水层施工:防水材料选用EVA板(外加土工布),防水层紧贴临时支护结构内侧,铺平之后,用射钉将其固定,在用手工焊上EVA板,靠近隧道一侧,先在钢管片上焊上压条钢片,再把EVA板卷压在上,用螺丝拧紧,按要求施工防水层。 C、钢筋绑扎:钢筋间排距应严格按结构设计图纸进行绑扎,钢筋搭接部分应调直理顺,绑扎牢固,搭接部分长度应符合设计要求,在结构砼与钢管片接触部位应按规定焊接锚筋,且纵筋与钢管片搭接处应采用T形焊接。 按结构层施工顺序先扎通道墙部在扎齐顶板钢筋。绑扎钢筋时,先扎外筋,再扎底板内筋。钢筋搭接部分长度应符合设计要求和规范要求,受力钢筋之间绑扎接头应相互错开,从任一绑扎接头中心至搭接长度的1.3倍区段范围内,有绑扎接头的受拉钢筋截面积占受力钢筋总面积的百分率不超过25%;钢筋位置允许偏差:受力钢筋排距?10?,间距?20?。钢筋保护层30mm,保护层允许偏差?10?。 D、立模板:顶部模板选用钢模。模板就位前,应在模板上均匀涂刷脱模剂,按结构特征顺序安装模板,并检查模板的垂直度、水平度、标高以及钢筋保护层的厚度。校正合格后,将模板固定。 E、浇灌混凝土:按照设计混凝土强度要求,将砼送入支好的模内并用插入式振捣棒反复均匀振捣。由于该联络通道分层两部分施工,即通道和集水井,所以在每部分施工用的混凝土都用试模制成标准试块(即两组标准试块),让有资质的检测单位检测混凝土抗压强度及抗渗性。 6.4.3结构层后注浆和地层跟踪注浆 6.4.3.1注浆孔布置和固定 17 结构层和防水层间注浆,其布置按约4.0m长度布置一个注浆断面,每个注浆断面布置4个孔,即顶板一个孔,两帮各一个孔,底板一个孔。临时支护外层地层注浆,其布置按约3.0m长度布置一个注浆断面,每个注浆断面布置4个孔,即顶板一个孔,两帮各一个孔,底板一个孔。注浆管采用υ48?镀锌管,管外端接带内螺纹的管箍,并用丝堵封闭。内层注浆管,浇筑砼前将其绑扎在钢筋上,注浆管外口离模板约3?,管口另一端离防水层约2?。内外层注浆管都加焊止水钢板,集水井处各设4个,内层注浆保证混凝土浇筑时留有的空隙,外层注浆是为了保证开挖时留有的空隙,以及冻结化冻时控制融沉作用。 6.4.3.2注浆方案 A:材料选用:为增加压浆的可注性,开始时可注粘土水泥浆;二次补浆选用单液水泥浆或1:1水泥-水玻璃浆液,准确配比根据实验确定。全断面注浆选用单液水泥浆及化学浆。 B:注浆设备选用:一次注浆用BW250型变速注浆泵,二次补浆用YBL200型双液注浆泵,以方便调整注浆工艺。 C:注浆压力和注浆量:为防止隧道管片及联络通道结构受到影响,拟选用小压力、多注次的方式;注浆压力一般为0.3,0.8MPa。 D:注浆顺序:管片底部——喇叭口—— 通道及集水井。每一注浆段中遵循先下部、后上部的原则。 6.4.3.3地层跟踪注浆措施 根据地面监测和隧道监测、管线监测反馈的信息,进行地层跟踪注浆压密加固土体:(1)利用隧道管片压浆孔对隧道管片底部进行补压浆;(2)通过联络通道衬砌中的预留的注浆管进行跟踪注浆,以防止融沉。结构施工时预埋融沉注浆管进行融沉注浆,联络通道及集水井共设计注浆孔42个,其中通道26个、集水井16个,详见注浆孔布置图。 A、浆液配比如下:水: 水泥 = 0.7: 1 B、注浆压力及流量: 注浆压力控制在0.2,0.3Mpa,注浆流量控制在10,15L/min, C、注浆要遵循先下部后上部,先底部后两帮的原则; D、注浆时间,选在冻结壁开始融化开始进行注浆; 18 E、注浆前必须进行试注浆,注浆施工如实填写报表,准确记录注浆压力、流量、时间等;注浆前必须做好充分的准备,一经开始即连续进行,避免中断;冻结壁已全部融化,且实测地层沉降持续一个月每半月不大于0.5mm,可停止融沉补偿注浆。 6.4.4施工收尾工作 6.4.4.1冻结孔管补强:冻结站拆除,回收供液管,放出盐水后,先用千斤顶顶 #出孔口管,用20水泥砂浆充填冻结孔管,深度不小于1.5m,封闭孔口。初凝后用氧气—乙炔割去露出隧道管片的冻结管,并在隧道管片上用水泥封堵,最后再用早强水泥对管片封堵。 6.4.4.2待通道混凝土结构达到设计强度后,拆除隧道内的预应力支架,并再次对称拧紧特殊衬砌环内的所有连接螺栓。 6.4.4.3用砼浇筑钢管片内格栅,并将外露钢构件表面刷涂环氧沥青漆二度。 6.4.5施工平面布置 打钻和开挖施工分别在隧道内进行。冻结站布置在隧道内,具体布置见附冻结站系统图。工人宿舍、库房、材料堆放场地和施工辅助设施布置进工地后确定。 7、施工进度计划 施工进度安排见“施工进度计划表”。联络通道地层冻结和通道开挖与结构施工总工期约100天。从开钻之日开始计算工期,至泵站砼浇灌完毕。联络通道开工具体施工时间根据现场情况而定。 19 联络通道施工进度计划 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 序号 施工工序 天数 1 通道单面钻孔 20 2 5 通道对面钻孔 35 3 冷冻安装 4 40 积极冻结 5 25 维护冻结 通道及泵站 6 25 开挖结构施工 总工期 7 100 8、项目管理组织机构及劳动力配备计划 8.1、项目管理 成立工程项目部,实行项目法施工,任命经验丰富、技术业务熟练、组织能力强的项目经理,并组成管理素质高的项目班子组织施工管理。其管理机构 见网络图。 项目经理 齐敦典 安全员 副经理 技术负责人 邹彬 刘新设 徐旭 后勤组 材料 冻结孔施工队 冻结作业队 掘进支护队 运输队 8.2劳动力配备计划 劳动力配备计划见表1“劳动力配备计划表”。打钻工先进行施工准备。开钻后冻安工进场进行冻结系统安装。开冻后部分冻安工进行开挖施工准备。冻土帷幕交圈后掘进工进场,进行开挖和构筑施工。开挖、构筑完毕后,留下15人进行地层跟踪注浆,拆除设备等。其余人员全部撤场。联络通道施工最多人数为53人。 ,, 表1 劳动力配备计划表 工 种 人 数 工 种 人 数 打钻工 16 辅助工 3 冻安工 10 技术人员 3 掘进工 40 管理人员 3 机修工 3 电 工 2 合计 80 9、监测内容 9.1、监测内容 9.1.1水平孔施工监测内容为:冻结管钻进深度;冻结管偏斜率;冻结耐压度;供液管铺设长度。 9.1.2冻结系统监测内容为:冻结孔盐水去回路温度;冷却循环水进出水温度;盐水泵工作压力;冷冻机吸排气温度;制冷系统冷凝压力;冷冻机吸排气压力;制冷系统汽化压力。 9.1.3冻结帷幕监测内容为:冻结壁温度场;冻结壁与隧道胶结;开挖后冻结壁暴露时间内冻结壁表面位移;开挖后冻结壁表面温度。 9.1.4周围环境、隧道土体进行变行监测内容为:地表沉降监测,隧道的沉降位移监测;隧道的水平及垂直方向的收敛变形监测;地面建筑物沉降监测。 9.2冻结系统监测说明 9.2.1盐水流量与盐水温度监测 在去、回路盐水干管上安装热电偶传感器测量去、回路盐水温度。在去路盐水干管上安装流量计测量总盐水流量,测量冻结器回路的盐水流量。在关键冻结器设测温口,安装热电偶温度传感器测量盐水回路温度。冻结系统总流量在开冻时量测,其它温度与流量测量每班1次。 9.2.2其它 在盐水箱中安装液面监测装置,防止盐水流失。另外,需要进行冻结制冷系统工况的常规监测。 ,, 9.3冻土帷幕监测说明 9.3.1温度监测 通过设测温孔检测冻土帷幕温度。测温孔布置及结构见前述。每个测温孔设2,3个测点,分别布置在靠近管片处和测温管中部。测量频度为每天1次。 ?。 温度量测用热电偶测温器,精度为0.5 9.3.2未冻土空隙水压力监测 通过在泄压管口安装压力表测量未冻土空隙水压力变化。测量频度为每天1次。 9.4地表和地下建筑变形监测说明 9.4.1;地面建筑物沉降监测和地表隆起与沉降监测。 根据经验,冻结施工的影响范围约为联络通道附近20m的区域,在可能的情况下,最好对整个影响区域都进行地表隆起与沉降监测。监测范围建议为:边长30m的正方形区域。测点间距按2,5m考虑,在联络通道正上方取较小的间距。联络通道上方有建筑物,测点布置在建筑物上,其间距可作适当调整。 地表监测时间从开始施工冻结孔起,到冻结壁融化结束、监测地表变形基本稳定为止。测量频度视地表变化速度及可能对地面结构造成影响的严重程度确定,变形速度越快,施工影响越大,则监测时间间隔越短。初步考虑在钻孔、冻结期间每天测量1次,开挖期间每天监测1,2次。根据监测情况来调整监测频率。 地表隆起、沉降用水准仪和水准标尺等仪器,采用水准测量方法监测,精度在?0.3?左右。 9.4.2隧道管片变形监测和水平及垂直方向的收敛变形以及工作井内的监测。 隧道变形通过量测管片的水平和垂直位移来测定。监测范围为沿地道40m,测点间距按2m考虑,在联络通道附近测点布置应加密。测量仪器、方法同地表沉降监测。监测频率同上。 9.4.3隧道沉降的监测。 在通道两侧20m范围内对地道水平及垂直方向的收敛变形及施工影响范围内的地道整体进行监测。沉降监测点布设在地道底环片上,测点间距为2m,测点用道钉打入环片内牢固(可采用收敛监测下部测点兼用省去在地道内布点过多)。其测点布置具体位置见附图表。监测频率同上。 ,, 9.4.4冻胀与融沉的监测 在地面和已施工好的联络通道内测点使用水准仪、经纬仪进行监测,监测频率每天1-2次,必要时随时跟踪监测。 10、环境设施保护措施 联络通道施工位于地下二十多米处,为防止施工时对地面周边建筑、地下管线、民用及公共设施带来不良影响,必须制定严格的保护措施。 10.1必须选用无污染、效率高、安装运输方便的螺杆冷冻机组作为制冷系统的主机。防止挥发性气体污染环境。 10.2 施工之前必须认真查清地面建筑、地下管线、民用及公共设施的具体情况,针对性制定具体保护措施。 10.3施工过程中联络通道中心线的地面沉降和隆起量应控制在+20,-30mm以内。在联络通道轴线上,沿中心线每5m布置一沉降测点。每一测量断面以轴线为中心,向两侧2m、4m、7m各布置一沉降测点,共计7点。 10.4 联络通道施工全过程中延联络通道两侧设立40处沉降观察标志,每环设置一个沉降点,设在拱底块的两肩上。测试频率为1次/天;施工结束后15天内对隧道范围及联络通道范围1,2次/周。 10.5 随时向甲方及监理工程师汇报隧道沉降变形测量情况。 10.6地表及隧道沉降控制:联络通道开挖构筑施工结束后,在冻土墙及结构外壁之间必然存在一定的间隙,这就为隧道及地表的移动提供了空间,为消除这种施工间隙,减少地面及隧道的沉降,在结构施工中预埋注浆管,在结构施工结束后,及时对这种施工间隙进行壁后注浆充填。 ,, 附件1 冻结施工主要设备及材料用量表 编 号 项 目 单位 数量 备 注 一 主要设备 1 JYSGF300II螺杆冷冻机组 台 2 2 IS125-150-200水泵 台 2 3 IS125-150-200C水泵 台 2 4 真空泵(或抽氟机) 台 1 5 测温仪 台 2 6 NBL-50冷却塔 台 2 7 MK-50钻机 台 1 8 安全门 套 1 9 预应力支架 榀 4 10 喷浆机 台 1 11 提升架 台 1 电箱(BD600AI-3) 台 4 12 电箱(BD400AI-2) 台 8 13 14 电箱(BD200AI-6) 台 8 二 主要材料 1 Ф89?8无缝钢管 T 13 800m 2 Ф159?6 T 12 500m 3 1.5”钢管 T 7 2000m 4 2”高压胶管 m 1200 耐压0.8Mpa 5 冷冻机油 KG 800 N46 6 氟利昂R22 KG 500 7 氯化钙 T 10 8 逆止阀、丝堵 只 各140 锥型丝扣 19 ”阀门 只 100 12212 保温材料 M 500 13 合金钻头 只 15 Ф91 ,, 附件2 开挖构筑施工主要设备 编号 项 目 单位 数量 备注 一 主要设备 31 0.4m混凝土搅拌机 台 3 购商品混凝土时不用 2 插入式振捣器 台 3 33 0.9m空压机 台 6 4 2”水泵 台 6 5 电焊机 台 2 6 风机 台 2 7 风镐 把 10 8 2T绞车 台 1 9 双液注浆泵 台 1 10 圆盘锯 台 2 11 手推车 辆 10 12 经纬仪(J2型, 台 1 13 水准仪(LEICA NA2型, 台 1 14 手拉葫芦(5T,3T,2T,1.5T) 个 各1 15 千斤顶(50T) 个 24 316 C30钢筋混凝土 M 100 ,, 钻孔特征一览表 附件3 冻 结 孔 深度(mm) 定位角度(0) 打孔角度(0) 孔数(个) 总孔深(m) 备注 4400 60 16 6 26.4 D1,D6 9200 46.8 10 7 64.4 D7,D13 D14,D15 6900 36 7 2 13.8 5800 22 6 2 11.6 D16,D17 5700 12 3 2 11.4 D18,D19 5500 3 0 2 11.0 D20,D21 D22,D23 5600 -6 -3 2 11.2 6100 -15 -8 2 12.2 D24,D25 7300 -24 -14 2 14.6 D26,D27 6700 -33 -18 2 13.4 D28,D29 D30,D31 6200 -42 -24 2 12.4 5900 -52 -29 2 11.8 D32,D33 5800 -62 -33 2 11.6 D34,D35 5900 -74 -39 7 41.3 D36,D42 D43,D48 4000 -88 -46 6 24 6400 -74 -39 6 38.4 D49,D54 4000 -88 -46 7 28 D55,D61 61 357.5 合计 其钻孔特征一览表 孔孔深打孔仰角打孔水平角钻孔类型 钻孔编号 定位角度(?) 总孔深(m) 规格 数 (m) (?) (?) C1 1 3 17 5 0 3 ?45×3 C2 1 1 17 5 0 1 ?45×3 C3 1 3 4 30 0 3 ?45×3 测温孔 C4 1 3 -65 -24 0 3 ?45×3 C5 1 2 11.2 0 0 2 ?45×3 C6 1 2 11.2 0 0 2 ?45×3 2 3 0 0 6 X1、X3 ?45×3 泄压孔 2 3 0 0 6 X2、X4 ?45×3 10 26 合计 ,, 附件4 613000,30?C 4400,16? D ,D 13D ,D739200,10?60?1514D ,D6900,7?46.8?40?36?17D ,D165800,6?22?3000,5?C1、C217?19D ,D185700,3?62000,0?C 、C11.2?512?-13.874-13.878D ,D5500,0?21203? D ,D-6?5600,-3?2322-15?D ,D6100,-8?-24?2524D ,D7300,-14?-33?-42?6700,-18?2726-52?D ,D-62?2928-65?-74?-74?-88?-88?5900,-29?4D ,D5800,-33?6200,-24?5900,-39?4000,-46?3000,-24?CD ,D3332613130D ,D353455D ,D4954D ,DD ,DD ,D3643 4248 4000,-46?6400,-39? 25 附件5 冻结站一侧隧道冻结孔开孔位置图冻结站对侧隧道冻结孔开孔位置图 'C3 DDDDDD123456C3DDDDDDD78910111213 D15D14 D17D16 C2C1D19D18C6C6C5C5XX13D21D20 D23D22 D25D24 XXD2427D26 D29D28D31D30D33D32DC434D35D3654DDDDDDDDD53DD3839403749505152D4142DDDDDDDDDDDDD43444546474855565761605859 26 附件6、 冷 冻 站 系 统 示 意 图 盐水泵清水泵 盐水箱冷冻机冷冻机冷却水塔盐水泵冻结孔冷却水塔清水泵 清水箱 隧道 冷冻站系统示意图 27 附件7 夹层充填注 浆孔计两个通道内布置 注浆孔26个 注浆孔,计两个 下部集水融沉注 浆孔计16个 注浆孔布置图 28 附件8 29
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