1123隧道施工组织设计.docx
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1123隧道施工组织设计
1.编制依据及原则
1.1编制依据
本标书依据海军1123工程指挥部颁发的《1123隧道工程招标文件》以及国家、军队、行业施工规范、现场踏勘的实际情况编制。
1.2编制原则
满足业主的工期、质量、安全要求;
满足业主的保密要求;
采用新设备、新工艺、新方法、新技术;
注意环境保护,节约用地,节约投资。
2.工程概况
2.1地形地貌
本工程所在地周围地形复杂,山高坡陡,最高海拔200米,隧道最大埋深185米,水源丰富。
场内地势平缓,对施工场地布置十分有利,地表植被茂密,环境优美,施工干扰小。
洞口四面环山,有利于隐蔽和保密。
2.2工程地质
本工程地质条件较好,从招标文件及现场踏勘情况来看,洞口段地质为上伏2~3米堆积体,下为凝灰岩,由此推断洞口段30米左右围岩节理发育,比较破碎,为Ⅲ级,其余地段围岩较好,可达Ⅰ、Ⅱ级。
2.3主要工程数量
主要工程量见下表:
工程项目
单位
数量
工程项目
单位
数量
切口土方(三类)
m3
5000
喷砼钢筋网φ10
t
142.69
切口石方(五类)
m3
5000
LDPE防水卷材
m2
3285.86
掘进排碴(七类)
m3
82525
结晶涂料
m2
2865.39
被覆钢筋砼
m3
4225
φ150经络排水管
m
2631.51
被覆钢筋
t
255.69
φ50经络排水管
m
9760.57
喷射砼
m3
3178.6
橡胶止水带
m
867.55
砂浆锚杆φ25
t
240
钢筋砼通风管φ1400
m
219.98
2.4工程特点及重难点
2.4.1工程特点
1、主洞洞口地质差,覆盖层厚,支洞库房开挖最大跨度17米,矢跨比0.25。
2、被覆厚度形式多、变化大,被覆厚度0.6~2.0米。
3、标段内有三处支洞与主洞相交,位置各不同,断面大小不一。
4、初期支护要求高:
由于支洞库房跨度较大,只有确保初期支护施工质量,才能更好地保证施工安全,防止围岩坍塌。
2.4.2工程重点
本工程的重点为327米主通道的开挖支护及3号库房的开挖支护,它是本工程的关键线路。
主洞净空小,担负着各支洞的运输及通风等任务,开挖量约2万立方米,主洞能否安全、快速、有序地开挖,控制着整个工程工期。
2.4.3工程难点
本工程的支洞库房施工开挖跨度比普通隧道大,开挖数量大,开挖时围岩拉应力大且拉应力区分布广,开挖后对围岩的支护要求较高;库房的施工通风困难;工作面多、通道狭窄、运输协调有一定难度;洞内断面变化频繁,工序转换多。
洞口及软弱围岩破碎带防坍:
洞口段岩体节理发育,洞内也极可能有节理、破碎带,风化严重,较破碎,有地下水,埋深浅,施工中若加固措施不当,围岩极易坍塌。
长锚杆施作:
洞库支护锚杆,采用4~4.5米长锚杆,数量较大,施工困难,钻孔要用专用机械和长钎,软弱地段需防坍孔,注浆时需采取措施堵孔和排气,以保证注浆饱满。
明洞段库门被覆砼厚度较大,且大体积砼灌注施工水化热产生量大,洞内散热困难,易造成出现裂缝,需采取处理措施。
3.施工总目标、指导思想及施工组织机构
3.1施工总目标
一、质量总目标:
确保工程达到国家及军队有关工程质量验收标准,工程一次验收合格率达100%,优良率达95%以上。
本标段争创全优工程。
二、工期目标:
施工总工期197天。
三、安全目标:
安全生产达国标。
3.2施工指导思想
加强领导、强化管理、科技先行、严格控制、确保工期、优质安全、文明规范、争创一流。
3.3施工组织机构
若我公司中标,我们将严格按照《建设工程管理规范》进行该项目的管理,成立中铁二局第一工程有限公司1123工程项目经理部,行使管理职能、履行合同的权力和义务,确保工程优质、安全、按期完成。
经理部设工程技术部(内含精密测量组、工程调度和保密室)、计划合同部、财务部、物资设备部、安全质量部、试验室、综合办公室。
部门分工协作,责任落实到人。
人员本着“优质、高效、精干”的原则配备:
项目经理、副经理、总工程师各1人;工程技术人员10人;计划合同部2人;财务部3人;物资设备部3人;试验室4人;安全质量部3人;综合办公室3人;保密室2人;公安1人;共计34人。
详见《施工组织机构框图》。
4.施工方案及方法
4.1总体方案
根据本工程的重点及难点,拟定工程施工总体方案为:
毛洞掘进以快速施工主通道,增辟5号、4号、3号洞库平行工作面。
主通道进至5号库房后,洞内始终保持两个工作面,即在5号库房处分为主通道及5号库房两个工作面;主通道进至4号库房时,5号库房基本结束,该套设备调出开辟4号库房;主通道内的一套设备掘进到3号库房后直接掘进3号库房,剩余25米通道用4号库房设备完成。
2号、1号无名洞室作为调节工序。
运输采用无轨运输;被覆砼数量较少且形式多样,采用自制台架施工;砼灌注采用混凝土输送泵灌注。
掘进及锚杆采用三臂台车钻孔;爆破采用光面爆破;通风采用抽压混合式通风。
4.2分项工程施工方法
一、洞口土石方施工
根据施工图纸及实际地质状况,先清除树木杂草、虚碴、危石,进行测量放样,挖出洞口截水沟,然后施工洞口土石方。
洞口土方施工采用挖掘机自上而下挖装,自卸汽车运输;石方采用小型凿岩机钻孔爆破,挖掘机挖装,自卸汽车运输。
石方边坡开挖采用预裂控制爆破,土方边坡采用人工配合挖掘机自上而下刷坡,边挖边进行钢筋网锚喷支护,及时封闭开挖面,干净利落挂齿进洞。
以利尽早恢复植被,进行洞口伪装。
二、毛洞开挖及支护
1、机械配置
主通道及3号库房掘进配一台21SGBC-CC三臂凿岩台车,支护配一台MO-50锚杆台车及一台AMV7450喷浆机械手,注浆机采用DLB40/50注浆机。
4号、5号库房掘进配一台21SGBC-CC三臂凿岩台车,支护配一台MO-50锚杆台车及一台AMV7450喷浆机械手,注浆机采用DLB40/50注浆机。
2、主通道开挖
主通道及硐室开挖断面较小,采用全断面开挖,三臂凿岩台车钻孔,孔深控制在3.2~3.5米(洞口段控制在2.2~2.5米),按光面爆破设计,非电毫秒微差网络起爆,直眼掏槽,掏槽区域在毛洞中下部左右交替,掏槽及掘进药卷采用φ40药卷,周边眼用φ25光爆药卷,不偶合系数D=1.68(爆破设计见附图)。
洞口段计划月进尺90米。
其余部分计划月进尺135米。
循环时间见下表:
主洞开挖作业循环时间表
项目
作业时间(min)
备注
测量、布孔
60
钻孔
240
含打上循环锚杆
装药起爆
60
通风
30
排险
40
出碴
300
初喷砼
200
含复喷上循环砼
合计
960
主通道施工工序图
3、
主洞与毛洞连接部硐室开挖
使用三臂台车能满足主洞与支洞之间连接部开挖的跨度及高度,故采用全断面开挖法,施工方法及循环时间同主洞开挖。
进入支洞后,为保证施工安全按喇叭口形逐步扩大,扩大到支洞设计断面后,台车反向扩大连接位置。
4、库房开挖
库房开挖断面比较大,全断面开挖难以保证开挖精度,故采用台阶法施工,台阶长度5~8米,上台阶采用多功能台架、手持风钻钻孔,下部用三臂凿岩台车、非电毫秒微差网络起爆,孔深控制在3.5米左右,月进尺135米,循环时间见下表:
库房开挖作业循环时间表
项目
作业时间(min)
备注
测量、布孔、钻孔
300
含钻上循环锚杆
装药起爆
60
通风
30
排险
40
出碴
300
挂网及初喷砼
200
含复喷上循环砼
合计
960
库房施工工序图
4、出碴
隧道出碴采用无轨运输,主洞及支洞连接处采用一台正装侧卸式装载机装碴,硐室出碴采用一台挖掘机配合一台正装侧卸式装载机装碴,15吨自卸汽车运输。
废碴运至指定弃碴场。
5、支护
(1)支护步骤
出碴初喷锚杆挂网复喷
出完碴后,先用AMV7450喷浆机械手进行初喷,封闭新鲜开挖面,下一循环钻孔的同时,进行锚杆钻孔和锚固,并挂钢筋网,下一循环初喷时对该段进行复喷。
(2)喷射砼施工
喷射砼采用湿喷工艺,使用AMV7450喷浆机械手施作。
材料要求:
水泥R42.5,碎石粒径小于15mm,砂细度模数大于2.5,配合比通过试验选定。
作业要求:
喷射作业分段分片、按自下而上顺序进行,岩面有较大凹坑时,应先喷凹坑处找平,喷射前埋设标志或利用外露锚杆长度以控制喷层厚度,新喷砼按规定洒水养护,喷射砼施工工艺框图附后。
(3)锚杆施工
锚杆采用MO-50锚杆台车钻孔,孔径50mm,采用纯水泥浆锚固,水灰比0.45。
锚固时设临时排气管和注浆管,排气孔采用φ6mmPVC胶管,按间距1~1.5米绑扎于锚杆上,采用φ10钢管注浆,并用注浆泵压入,注浆饱满的标准是排气管排出砂浆浆液。
其施工工艺流程是:
钻锚杆眼排气管绑扎锚杆送入孔内并固定送入注浆管
孔口堵塞注浆锚固。
(4)钢筋网施工
本工程设计钢筋网为φ10钢筋,为使钢筋网和围岩密贴,采用两种作业方式:
一是现场挂设,钢筋网在锚杆施工的同时将钢筋网挂在锚杆上,焊接牢固,钢筋根据开挖面的实际形状进行调整,顺开挖轮廓线按设计间距布置钢筋,钢筋连接全部用焊接。
二是制作成1m×3m的网片后进行挂设。
6、施工通风
施工通风是本工程的难点,特别是库房施工,库房扩大后在连接支洞处形成瓶径,且与隧道成直角,施工废气排出困难,故通风采取混合式通风方案,洞口设一台2×37KW轴流式通风机,由洞外压入新鲜空气到工作面,压入风管经三通可以分支进入支洞库房开挖工作面,主洞与库房工作面爆破、出碴等工序交替进行,以调配风量。
同时,在库房工作面支洞处安设一台55KW通风机向洞外实行抽出式通风,通风方式如图所
示。
(1)按同一时间主洞(或库房)内最多工作人员人数计算
Q=k×m×q
k——风量备用系数K=1.25
m——同时最多工作人数m=80
q=每人所需新鲜风量q=3m3/min人
Q=1.25×80×3=262.5m3/min=5.0m3/S
(2)按同一时间内最多炸药量计算:
Q压入=0.13×(A×V2×L2)1/3/t
式中:
A—同一时间爆破药量,施组设计最大用药量280Kg。
t—通风时间;取t=30分。
L—炮烟抛掷区域,施工中炮烟充满1/2断面且在隧道上半部。
L取150m。
V2=(S/2)2×L2=202×1502
Q压入=0.13×(280×202×1502)1/3/30=6m3/s
(3)按最小风速验算
因开挖断面较大,废气抽出过程中自然稀释,浓度较低,参考经验值取Vmin=0.15m/s。
故:
Q=Vmin×Smax=0.15×90=13.5m3/s
取漏风系数P=1.25,Q需=13.5m3/s
Q供=P·Q需=16.875m3/s=1012.5m3/min
2、阻力计算
(1)摩擦阻力
采用风管为PVC拉链式软风管,直径d=1200mm,风流在管道中呈完全紊流,管壁光滑取k=0.001则α=λ·ρ/8,式中λ=1/(1.74+lg(d/k))2;ρ=0.122kgf.s2/m4得出α=0.000258,考虑到通风最困难时期,即掘进至3号库房工作面最长距离约L=600m.风管周长U=3.768m,S=πd2/4=1.13m2
则h摩=α·L·U·Q2/S3=115mmH2O
式中:
h摩-----摩擦阻力mmH2O
α-----摩擦阻力系数N.s2/m4
L-------风管长度m
U------风管周长m
S-------风管断面积m2
k------风管壁突起平均高度mm
λ------风流状态参数
ρ-----空气重率kgf.s2/m4
Q-------通过风管的供风量m3/s
ξ-----局部阻力系数N.s2/m4
g-------重力加速度9.80665s/m2
(2)局部阻力、弯道阻力:
按50mmH2O计。
(3)总阻力
h总=h摩+h局=165mmH2O
(4)通风机选择
风机功率:
N=B·Q供·h总/(102η)
式中:
B——通风机安全系数采用1.05B1——电机安全系数采用1.2η———通风机效率取0.7η1——电机效率取0.95;则N=1.05×16.875×165/(102×0.7)=41KW,电机功率:
N1=N×B1/η1=41×1.2/0.95=52KW
根据Q供=16.8755m3/s=1012m3/min,N1=52KW,可选用一台2×37KW轴流式风机作为主风机。
7、防排水施工
在锚网喷之前,在初喷面上用U型钢钉将软式透水管固定在岩面上,φ50软式透水管纵横间距均为5米,在纵横交点处用十字节连接,外裹无纺土工布,使透水管纵横均连通,横向透水管与根部纵向透水管用三通连接,将裂隙及渗透水引入集水井,裂隙发育及渗透水较大地段还应加密纵横透水管。
被覆地段的LDPE防水卷材施工前,应酬检查防水板是否有变色、厚薄不均、斑点、划痕、撕裂等缺陷,检查喷射砼面是否平整,割除外露锚杆头,防水板用射钉固定在喷射砼面上,固定钉间距50~80厘米,防水板接头采用自行式热合机进行双缝焊接,搭接长度为10厘米。
防水板施工工艺见工艺框图。
8、被覆砼施工
本标段隧道被覆砼断面形式多样,可采用自制衬砌台架及组合模板进行被覆砼施工,砼灌注使用HBT60C砼输送泵,插入式捣固器振捣,砼由设在洞口的全自动电脑拌和站提供,6立方米砼运输车运输。
三、不良地质地段的预防措施
对施工中可能出现的断层及软弱围岩地段进行地质超前预报,超前地质预报系统每月探明前方150~200m地质情况,进行工况模拟分析,及时调整施工方案,施工时严格遵循以下原则:
先深探,管超前,预注浆,短进尺,弱爆破,强支护,紧封闭,常测量。
地质超前预报采用TSP202超前地质预报方法:
TSP202超前地质预报系统是利用地震波在不均匀地层中的反射波特性,来预报隧道掌子面前方及周围区域的地质情况。
在隧道洞室墙壁的一定范围内布置爆破点,进行微弱爆破产生的地震波信号在隧道周围岩体内传播,当岩石强度发生变化时,比如有新断层或岩层变化,信号的一部分被返回。
返回的信号经过特殊设计的接收器接收。
根据信号返回的时间和方向,通过专用数据处理软件处理可以得到结构面的距离和方位。
TSP202超前地质预报系统分为测量和软件分析两大部分。
测量就是现场爆破和地震波数据采集,一般情况下,测量布置是隧道掌子面左侧或右侧钻24个爆破孔,由掌子面起向后方间隔1.5m打一孔,孔深2.4m安装接收器,然后逐孔爆破,同时接收地震波信号,爆破装药量10-40g。
为了节约测量时间,TSP测量所有准备工作如钻孔、用水泥砂浆固定接收器套管等,可以和隧道施工作业同时进行。
隧道进洞以后,我们将在主洞布置一组TSP202检测系统,以对隧道的地质情况进行超前预测,以便在施工中拿出最有效的施工方案。
进行超前预报有以下几方面的作用:
⑴基本上可以杜绝坍方,这在我国的秦岭隧道的施工中已经证明;⑵在软弱围岩的施工中可以加快进度,缩短工期,同时还能提高经济效益。
根据TSP202超前地质预报反馈资料,若前方出现破碎带、断层等不良地质,必须及时调整施工方法,对支护参数进行调整,先应对不良地质地段进行小导管超前预注浆,加固破碎围岩,开挖方式调整为分部开挖,及时支护,缩短开挖进尺,加强支护,有必要时格栅钢架支撑,增加量测频率及时反馈围岩信息,对所采用参数及时进行修正,达到防坍的目的。
5.工程总工期及进度计划安排
5.1总工期
本工程施工总工期197天,开工时间2002年12月16日,竣工时间2003年6月30日,比业主要求工期提前23天。
5.2分项工程进度计划
临时工程20天:
起止时间2002年12月16日至2003年1月5日;
洞口土石方30天:
起止时间2002年12月26日至2003年1月25日;
主洞开挖及支护90天:
起止时间2003年1月26日至2003年4月25日;
3号支洞库房开挖及支护60天:
起止时间2003年4月25日至2003年6月23日;
4号支洞库房开挖及支护40天:
起止时间2003年4月10日至2003年5月24日;
5号支洞库房开挖及支护40天:
起止时间2003年2月24日至2003年4月4日;
清理场地7天:
起止时间2003年6月24日至2003年6月30日。
6.工程采用的主要机械设备
6.1主要施工机械设备表
拟投入的主要施工机械设备表
序号
机械或
设备名称
型号
规格
数量
国别
产地
制造
年份
额定功率
Kw
生产能力
用于施
工部位
备注
1
三臂凿岩台车
21SGBC-CC
2
挪威AMV
2000
3×55
开挖
2
锚杆台车
MO-50
2
中国
1999
18.5
锚喷
3
砼湿喷机
AMV7450
2
挪威AMV
1999
7.5
20m3/h
锚喷
机械手
4
砼输送泵
HBT60C
1
中国
2000
75
60m3/h
锚喷
被覆砼
5
注浆机
DLB40/50
2
中国
2000
7.5
5m3/h
锚杆
6
空压机
电动
3
中国
1998
73
20m3/min
开挖
7
内燃空压机
VY-12/7
1
中国
1998
100
12m3/min
开挖
8
挖掘机
Pc200
1
日本
1999
130
0.8
开挖
9
装载机
ED600T
2
挪威
2000
160
600t/h
装碴
10
拌和站
HZS50
1
中国
2001
55
50m3/h
砼
11
通风机
90-1轴流
1
中国
1999
2×37
600m3/min
开挖
12
通风机
88-2轴流
1
中国
1999
55
400m3/min
开挖
13
自卸汽车
EQ3141G
8
中国
2001
118
8t
装运
14
自卸汽车
红岩
5
中国
2000
145
15t
装运
15
砼运输车
PCL-606
3
中国
2000
145
6m3
砼
16
钢筋切断机
GQ-40
1
中国
1999
3
φ6~φ40
钢筋加工
17
钢筋弯曲机
GW-40
1
中国
1999
3
φ6~φ40
钢筋加工
18
钢筋调直机
GTJ-14
1
中国
1999
1.5
钢筋加工
6.2主要材料、量测、质检仪器设备表
配备本工程主要的材料、测量、质检仪器设备表
序号
仪器设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1、测量仪器
1
全站仪
TPS-300
台
1
2
水准仪
DS200
台
2
2、检测试验设备
A、隧道监控量测设备
16
周边收敛仪
WRM-4
台
2
17
收敛仪
QJ-85
台
2
18
三点锚头位移计
台
2
19
四点锚头位移计
台
2
20
传感器
WY-40
台
2
21
应变传感器
SGY-135
台
2
22
应力传感器
JXY-II
台
2
23
锚杆测力器
RT6-IIB
台
2
24
隧道断面测量仪
TAPS
台
2
25
激光导向仪
台
2
B、试验设备
26
万能试验机
WE-1000
台
1
27
压力试验机
YE200A
台
1
28
液塑限测定仪
LP-100
台
1
29
砂石标准筛
套
1
30
电动击实仪
DJ-Q12
台
1
31
重型击实仪
QZ-2
台
1
32
分析天平
TG3286A
座
3
33
电热干燥箱
DG701-4
台
1
34
钢筋反复弯曲试验机
WS-S
台
1
35
钢筋打点机
台
2
36
五联液压式高压固结仪
YGG-1
台
1
37
等应变直剪仪
ZJ
台
1
38
水泥安定仪
台
1
39
石子压碎指标仪
150
台
1
40
砼抗渗仪
HS-40
台
1
41
砼搅拌机
TZG60
台
2
42
砼振动台
座
1
43
砼快速蒸煮养护箱
NSW-2
台
1
44
砼贯入阻力仪
XK16-004
台
1
45
可控湿干燥机
0-300oC
台
1
46
维勃稠度仪
台
1
47
电热蒸煮水发生器
SZ-226-77
台
1
48
湿度密度仪
1078-03-1078-06
台
1
49
砼回弹仪
HT225A
台
1
7.施工总体布置
7.1材料供应
根据招标文件要求,砂石、水泥、钢材、火工品等大宗材料由业主另外招标供应,其余材料由投标人自行采购的要求,我单位在中标后在场地内设足够的材料储备库和堆放场地,保证施工的连续性。
特殊材料通过招标方式进行采购,本工程有较好的交通条件,材料均可用汽车运至工地。
主要材料消耗量计划表
序号
材料名称
单位
总数量
施工月
1
2
3
4
5
6
7
8
1
钢筋
t
628
20
60
110
140
140
110
48
3
水泥
t
3872
100
445
690
720
720
690
327
4
硝铵炸药
t
92
5
15
15
19
19
15
4
5
导火索
m
9000
500
1400
1500
2000
2000
1400
200
6
火雷管
个
4570
250
700
750
1000
1000
700
370
7
非电毫秒管
千发
100.4
9.5
16
17
17
16
16
8.9
8
柴油
t
346
30
55
60
60
60
50
31
9
砂
m3
3700
300
600
650
700
700
600
150
10
碎石
m3
5240
450
800
950
950
950
800
390
7.2管理人员动员周期、劳动力计划及设备进场方法
我公司在投标期间已做好了管理人员的动员,一旦我公司中标,管理人员、测量人员及仪器3天内可达工地。
设备及人员的动员周期如下:
设备
动员周期(天)
人员
动员周期(天)
测量仪器
3
管理人员
3
试验仪器
10
测量人员
3
运输设备
7~15
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