顶山隧洞1标施组Word格式.docx
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3、工程地质
顶山隧洞所处地段为乌伦古河南岸台地,地势平坦,洞身所经过的地层,为第三系始--渐新统砂岩、泥岩(泥质砂岩)互层,岩层产状290°
NE<
2°
-3°
。
洞轴线方向177.5°
洞身一般埋深为40—50m,最大埋深80m,岩性极弱,隧洞洞身段的围岩均属Ⅳ、Ⅴ围岩,易风化,遇水极易崩解,成洞条件差。
4、交通条件
本工程对外交通运输以公路为主。
南干渠工程的首部与末端对外交通较方便,以乌市为起点,现有东经阜康、富蕴至北屯的216国道,经总干渠伴行公路到达顶山,西经昌吉、克拉玛依、福海、182团场到顶山(或自克拉玛依经乌尔禾、184团场到顶山),现均有国家等级公路相通,自乌鲁木齐经米泉可直达“500”水库,沿南干渠渠线拟建一条永久公路,南起“500”水库,北至顶山分水闸,全长390km。
5、施工材料及其运输
本工程从乌鲁木齐市及乌鲁木齐以外购进的物资,从乌市运输,在顶山附近及阜康各设置一个物资中转站。
本工程所需主材如钢材、水泥、砂石骨料等均由业主供给。
三、设计概况
顶山隧洞工程Ⅰ标段全长7545m,其中进口引渠段130m,桩号0+160~0+290;
洞身段7415m,桩号0+290~7+705:
施工竖井1#~4#,进口引渠段共有4种断面形式:
现浇砼弧底梯形明渠段、明渠渐变段、现浇砼平底梯形明渠段、扭面段。
侧边坡开挖坡比为1:
1.25,马道宽2m。
隧洞断面为马蹄形,洞径5.2m,喷护砼5cm,模筑砼15cm,上仰拱衬砌厚度0.45~0.6m,纵坡1/1000,设计流量47.5m3/s,加大设计流量55m3/s。
隧洞一般埋深40~50m,最大埋深80m,施工竖井采用圆形断面,洞径5.0m,钢绳罐道双罐笼竖井,单个竖井控制长度1.6km。
主要工程量见表1-1。
表1-1主要工程数量表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
土方明挖
万M3
12.5
2
石方开挖
8.6
3
石方洞挖
28.8
4
C25砼
10.2
5
C20砼
1.6
6
C15砼
0.5
7
钢筋
T
9870.0
8
锚杆
根
272693
9
管棚
M
56165
四、施工方案综述
1、施工条件
顶山隧洞Ⅰ标段位于二连洼地南岸的台地上,起点桩号为0+160,终点桩号7+705,全长7545m,隧洞轴线方向177.5°
降坡1/1000,隧洞采用马蹄形断面,洞径5.2m,衬砌厚度0.45~0.6m。
洞身段一般埋深40~50m,最大埋深80m。
隧洞岩性为砂岩,泥岩互层,岩质软弱,岩石成岩作用差,强度低,遇水软化,且有断层破碎带通过,总体属不稳定围岩或极不稳定围岩。
顶山隧洞为引额济乌工程的关键项目之一,也是施工中重点控制项目之一。
工程量大,施工期5年,但每年冬季施工期180天,严寒期120天,施工期仅8个月,没有布置斜井的条件,全洞施工靠进口及隧洞顶部布置的4个竖井共5个施工区9个工作面。
综上所述,该工程地理环境恶劣,岩石成洞条件差,工期紧,需要采取可靠方案精心组织施工。
2、总体施工方案
我局在隧道方面积累了丰富的施工经验,京九铁路上被称为“天字一号工程”的“歧岭隧道”为我局赢得了97年度鲁班奖,施工过程中克服了恶劣的地质条件,战胜了由于软弱围岩造成的各种困难。
正在承担的国家重点工程项目“宝兰铁路复线”工程松树湾隧道,地质为强崩解性和膨胀性围岩,极不稳定。
但在施工中综合运用了隧道开挖的三维数值模拟、监控量测、超前地质预报技术及仰拱防干扰平台等先进施工技术,经项目部全体干部职工的共同努力奋战,进展顺利,得到了业主的高度评价。
我们为了施工好本引水隧洞,派专人对新疆已建成的引额济克总干渠博塔玛依隧洞和西干渠1#、2#隧洞做了深入细致的调查,从调查的情况看,这三个隧洞与顶山隧洞基本属同一地层,在施工中多次出现塌方影响进度和质量的原因是:
a.隧洞超前开挖多,成洞时间过长,未及时支护处理;
b.即使在同一段厚层砂岩中,由于天然含水量的不同,也常造成小的塌方现象;
c.塌方处多为泥岩、砂岩的接触部位,特别是在洞顶上部。
因此,根据我们自己在类似工程方面的丰富经验,结合当地已完同类隧洞的成功经验,对本工程施工方案制定的主导思想为:
采用新奥法施工,以人工、风镐和机械开挖为主,钻爆开挖为辅,短进尺,快支护,尽量减少或消除施工因素对岩体的破坏,并着重观察天然含水量的变化。
2.1明渠施工:
主要用挖掘机挖、装,8t自卸车运输弃料,少部分较硬岩石用带裂土器的推土机裂松,然后由挖掘机及自卸车装运。
2.2洞口施工:
由于洞口处岩体的各种物理力学性质均较差,洞顶薄,成洞条件差,所以采用明拱方式。
施工中采用由外到内的进洞方法,用挖掘机明挖,人工修整配合。
严格控制开挖边坡,并对开挖的泥岩段边坡做好排水防护工作。
2.3隧洞施工:
隧洞施工采用正台阶法,上半断面先行,二次支护。
开挖主要采用人工、挖掘机直接开挖,风镐、风铲配合;
少量较硬岩石用手风钻钻孔微震光面爆破,全断面开挖。
原则是多打孔,少装药,尽量减少对围岩的扰动。
施工中采用超前锚杆或管棚、锚喷、挂网、钢拱架联合支护,砼衬砌采用自制钢模台车,仰拱采用拉模技术,按先仰拱后边顶拱的顺序浇筑。
2.4施工支洞施工:
共布置4条竖井,每条竖井平均控制长度1.6km,进口控制0.89km。
施工竖井采用圆形断面,钢绳罐道双罐笼竖井,竖井开挖采用先开挖导井,然后自上而下分段开挖,喷射砼紧随其后。
2.5砼生产流程
全标段拟设置两座35m3/h的拌和站,其位置详见图2-1,拌和站生产的砼由砼搅拌运输车或自卸车转送,至砼输送泵输送入仓,穿行式钢模台车浇筑。
砼用材料的选用符合《技术条款》指定的国家和行业现行标准,严格按ISO9002标准进行复检和材料检验和试验状态标识。
配合比选配符合《水工混凝土试验规程》(SD105-82)要求。
选定出的配合比所设计的混凝土应满足浇筑时指定条件下的坍落度、均匀性、和易性等要求,并在满足砼设计要求性能的前提下,适量掺加外加剂,以减少水泥用量。
2.6出渣
2.6.1明渠段:
采用1m3挖掘机挖装,8t自卸车弃渣。
2.6.2洞口控制段:
洞脸土方直接用推土机推弃,洞内部分采用1m3短臂挖掘机装,8t自卸车弃渣。
2.6.3竖井控制段:
由0.2m3装岩机装入V形矿车,20t蓄电池机车牵引至竖井底部集料斗,20t卷扬机提升至洞口卸料,8t自卸车运至弃渣场。
五、管理机构及施工队伍的安排
1.管理机构
我局中标后,将根据该工程项目的特点及“项目法”施工的具体要求,在全局范围内抽调富有隧洞工程施工经验的管理人员及业务骨干,迅速组成精干高效的“中铁十四局顶山隧洞工程Ⅰ标段项目经理部”作为该项目驻现场的指挥机构,全面负责、组织、指挥全过程施工,并与业主、监理工程师、设计单位密切配合,搞好施工组织协调及保障工作。
项目部下设工程技术部、安全质量部、测试计量站、物资供应部、机械设备部、计划统计部、财务部、办公室等职能部门,项目部下辖隧洞综合施工一队、二队、三队、四队、五队等五支队伍,负责该合同各项施工任务的完成工作,组织机构详见图1-1《中铁十四局顶山隧洞工程Ⅰ标段项目经理部组织机构图》。
项目经理由我局懂经营、会管理、有丰富施工经验的优秀项目经理担任,项目经理是本合同段的全权代表、主管本标段的全面工作,对本标段的各项工作负全责;
副经理主要负责现场生产管理及施工队伍间的相互协调工作;
总工程师负责工程技术和质量管理,各部门分工协作,确保整个机构及体系正常运行,施工工作顺利开展。
2.施工队伍的安排
2.1隧洞综合施工一队(82人)
该队负责本标段0+160~1+180段明渠及隧洞施工任务,其中明渠段长130m,隧洞890m。
2.2隧洞综合施工二队(166人)
该队负责本标段1+180~2+780段隧洞及1#支洞施工任务,其中包括隧洞1600m,1#竖井约54m,该队通过1#竖井有2个工作面。
2.3隧洞综合施工三队(186人)
该队负责本标段2+780~4+380段隧洞及2#支洞施工任务,其中包括隧洞1600m,2#竖井约38m,该队通过2#竖井有2个工作面,同时负责全标段钢材的加工。
2.4隧洞综合施工四队(165人)
该队负责本标段4+380~5+980段隧洞及3#支洞施工任务,其中包括隧洞1600m,3#竖井约80m,该队通过3#竖井有2个工作面。
2.5隧洞综合施工五队(157人)
该队负责本标段5+980~7+705段隧洞及4#支洞施工任务,其中包括隧洞1725m,4#竖井约60m,该队通过4#竖井有2个工作面。
对全部施工队伍拟配备的施工机械设备和测试仪器详见表1-2。
以上各队人员不足部分从当地劳务市场补充,经技术培训后上岗。
3.施工队伍布置
项目经理部及各施工队伍驻地位置详见图2-1“施工总平面布置图”。
图1-1中铁十四局顶山隧洞工程Ⅰ标段项目经理部组织机构图
办
公
室
3人
财
务
部
2人
计
划统计
机械设备部
3人
物
资供应
测试计量站
8人
安全质量部10人
工程技术部
15人
总工程师1人
项目副经理2人
项目经理1人
项目经理部组织机构框图
隧洞综合施工五队157人
隧洞综合施工三队186人
隧洞综合施工四队165人
隧洞综合施工二队166人
隧洞综合施工一队82人
第二章施工平面布置图及施工方法说明
一、施工交通
本工程施工交通较为方便,总干渠伴行公路基本与顶山隧洞平行。
根据施工生产需要,拟在生产、生活区与总干渠伴行公路间修建便道约2.1km,便道宽6.0m,推土机清废找平,上铺50cm级配料,洒水碾压密实。
修建便道时,做好路基的排水设施,以防雨水浸泡,并尽量减少对便道两侧天然植被的破坏。
施工中经常洒水除尘,将施工作业的扬尘减少至最低限度。
二、施工及生活供电
为满足施工及生活用电,拟在每个竖井进口附近设480kw发电机组各一组,在洞口一队驻地附近设250kw发电机组一组。
洞内供电采用400/230V三相四线系统两端供电,动力设备采用三相380V,成洞地段的线路使用绝缘良好的橡皮线架设,施工地段临时线路宜采用橡套电缆,竖井使用铠套电缆。
三、施工及生活供水
施工及生活用水拟用水罐车自顶山管理处附近拉取,经检验符合规定要求后方可使用,在进洞口及每个竖井位置修建120m3蓄水池各一个,为了防冻,蓄水池埋入地下,通过供水管道供水,管径50mm,管路铺设时注意要保证质量,确保不漏水,并做好防冻措施。
四、施工照明
施工照明一律采用电灯照明,成洞段和不作业地段可用220V电压,洞内施工区电压不得超过36V,手提作业灯为12V~24V,照明和动力线路安装在同一侧时,必须分层架设,禁止在动力线路上加挂照明设施,洞外照明选择镐灯。
五、施工通信
项目部拟设程控电话两部,各施工队均设程控电话1部,施工现场通讯拟设内部电话网,电话进洞,同时洞内设电铃以约定信号交流、传递信息。
六、砂石料和土料开采加工系统
业主在顶山料场提供本工程所需全部砂石料,拟用自卸车购进后,经试验室检验合格后,进入堆料场贮存。
七、砼生产系统
为了保证砼质量,全标段拟设置两座35m3/h的拌和站,其位置详见图2-1,拌和站由砂石料场、水泥库、锅炉房、搅拌机及试验室,每个拌和站占地6亩。
拌和站及堆料场拟用推土机清废推平后,洒水压实,并用水泥砼硬化。
拌和站生产的砼由砼搅拌运输车或自卸车转送,至砼输送泵输送入仓,穿行式钢模台车浇筑。
八、施工机械修配和加工厂
拟在隧洞进口及4个竖井处均设置机械修配厂、材料加工厂和预装配场地,钢筋及钢材加工厂设在2#竖井处,下料加工成形后,用5t自卸车运送,机械修配和加工厂地基处理同拌和站。
九、仓库和堆料场
炸药库设在垂直进洞口往西0.5km处,与雷管库间距大于15m,并派专人看管。
其中炸药库20m2,洞挖雷管库3m2,守卫房15m2,设安全网75m2。
各建筑均为高窗,铁门,独立砖混结构。
以上设施均考虑防洪排水,并防止水土流失。
十、临时房屋建筑和公用设施
本标段设施工区和生活区,生活区设职工娱乐中心,项目部占地2000m2,5个综合施工队占地1200m2×
5=6000m2。
十一、施工总平面布置图
本标段施工总平面布置图详见图2-1;
进口施工平面布置图见图2-2;
竖井口施工平面布置图见图2-3。
第三章进口引渠和洞口施工方法
进口引渠从0+160至0+290段,包括现浇砼弧底梯形明渠段、明渠渐变段、现浇砼平底梯形明渠段、扭面段四部分;
从0+290至0+310段为洞口渐变段,全段埋深为0~11m。
进口岩性为砂岩夹泥岩、泥质砂岩、砂质岩,呈层状结构,有地下水干扰,结构面不发育,岩质极软,成岩作用差,强度低。
设计上在洞口段采用了混凝土明拱和砼预制块铺砌仰拱的加固方式。
进洞方法采取由外向内分部掘进的施工方法。
一、开挖
由于开挖量较大,需要开挖沟槽,故采取自外向内,自上而下分层开挖。
覆盖土层采用135kw推土机推运50m侧面弃方,岩层采用裂土器配合1m3~2.2m3的挖掘机挖装,8t~18t自卸车外运0.5km弃料,其开挖施工程序见图3-1:
施工准备
机械设备就位
裂土器松土
边坡防护
自卸车外运
挖掘机挖
人工修整边坡
图3-1进口引渠开挖施工程序图
1、为了保证洞口施工安全,侧边坡和洞脸边坡设置宽2.0m的马道,并在马道外侧设挡渣墙。
2、边坡开挖自上而下分层开挖,边开挖、边防护、边验收,防止危石坠落和岩面在外界环境影响下继续风化变质。
3、在洞口接近设计边坡附近,要谨慎开挖。
4、为防止地表径流流向洞口,开挖前先设置“天沟”排向洞口两侧底部,避免地表水沿洞脸山坡漫流。
5、由于该段有地下水干扰,故要进行地下水疏干。
在沟槽底部钻孔,孔径50~100mm,间距2~10m,孔深超过可能产生滑动的软弱结构面或为理论深度的1.5倍。
见图3-2。
6、洞口明挖至设计高程,做明拱支护。
做明拱前,在明拱衬砌范围内用锚杆与明拱拱顶联成统一结构,待明拱达到一定强度后,在开挖洞口段。
7、接近底板等部位30cm时,改用人工修整,以免造成超挖现象或对边坡造成过大扰动。
二、边坡防护
侧边坡采用了放缓坡度及增加马道的措施达到边坡的稳定要求;
在洞口仰坡采取铺砌砼预制块即覆盖方式以保护坡体不受渗水侵害。
待明拱施工完毕进洞后即进行仰坡的防护铺砌,自下而上分层铺砌。
三、砼浇筑
进口引渠和洞口现浇砼结构形式共有四种:
弧底梯形明渠、平底梯形明渠、扭面明渠和明拱段。
1、明渠砼浇筑施工程序,见图3-3:
备料
砼拌和
清基验收
砼运输
铺设二布一膜
仓面准备
接缝处理
立模
模板加工
砼养护
浇筑砼
图3-3明渠砼浇筑施工程序图
2、明拱砼浇筑施工程序,见图3-4:
3、砼浇筑的施工方法要点:
⑴砼配合比必须通过试验选定,其试验方法按照《水工混凝土试验规程》(SD105-82)有关规定执行并把配合比设计成果报送监理工程师审批。
⑵在混凝土浇筑过程中,按照《水工混凝土试验规程》(SD105-82)的规定和监理工程师的指示,在出料口和浇筑现场进行砼取样试验,并向监理工程师提交规定的各种详细材料。
⑶砼拌和采用具备电子称量自动配料系统的固定拌和设备。
⑷运输采用砼搅拌运输车或1t机动小翻斗车卸入集料斗后入仓。
⑸浇筑前必须清除岩基上的杂物、泥土及松动岩石,并报请监理工程师认可后,方可浇筑砼。
⑹在浇筑边坡砼时从最低处开始。
⑺砼浇筑保持连续性,如间歇时间超出允许时间范围,则按工作缝处理。
⑻无模板混凝土可避免其表面出现干缩裂缝,必须在新浇砼表面及时喷雾,或加盖聚乙烯薄膜,以保持砼表面湿润和降低水份蒸发损失。
喷雾时水份不要过量,要求雾滴直径达到40~80μm,以防止砼表面泛出水泥浆液,保湿应连续进行。
⑼养护采用洒水养护。
侧墙回填土
立外模
浇筑底板
浇筑墙身及拱顶
立内模
底板养生
运输
运
输
图3-4明拱砼浇筑施工程序图
第四章洞身的施工方法
一、洞身施工程序
根据本工程的特点,洞身施工采用平行作业方式,其施工程序见图4-1:
竖井施工
洞口施工
反馈信息,完善方案
超前支护
分台阶开挖
平行作业
施工量测
一次支护
确定二次支护时间
砼衬砌(即二次支护)
灌浆工程
清理及验收
图4-1洞身施工程序图
二、开挖衬砌顺序
1、该隧洞施工中拟采用超短正台阶法开挖,上半断面先行,二次支护的施工方法。
上台阶高约3.15~3.55m,断面积15.6~19.8m2,下台阶高2.975m,断面积18.8~21.1m2。
上台阶循环进尺1.0~1.5m,下台阶循环进尺1.0~2.0m,上台阶领先3~5m。
主要利用人工、风镐,配合机械开挖,尽可能不爆破,尽量减少或消除施工因素对岩体的破坏,并注意天然含水量的变化,紧跟作业面一次支护快速衬砌。
一次支护中超前锚杆、锚喷、挂网、钢拱架联合支护,必要时使用管棚超前支护。
其开挖衬砌顺序图4-2所示。
三、开挖
开挖方法根据本工程的地质特性,针对围岩成洞条件不同分别采取如下施工方法:
3.1人工、机械法:
除局部较硬岩石采用人工手风钻爆破法开挖外,其余均采用人工、挖掘机直接开挖,风镐、风铲配合的方法。
挖掘机采用1m3小型短臂型,上台阶先行3~5m,二次支护。
对于有地下水干扰的洞段必须采用排水措施,布置浅孔排水管,底部布置排水沟,集水井,采用水泵抽水、排水。
3.2钻爆法:
爆破部分以新奥法为准则,采用微震光面爆破全断面开挖法,加强锚喷支护和施工量测等施工手段。
钻孔据岩石情况采用手持式风钻,在自制轨行式台车上钻孔,每台风钻控制约3m2,钻孔深度1.3~1.6m,爆孔利用率90%,循环进尺0.8~1.2m,起爆方式采用非电毫秒雷管,塑料导爆管组成的引爆系统,孔内延期微差光面爆破,炮孔堵塞采用炮泥。
开挖成形后立即进行喷射砼及锚杆挂网支护。
3.2.1爆破参数的确定
为保证围岩的完整性,达到控制岩体开挖轮廓,控制超欠挖,在超前锚杆支护的条件下,拟采用微震光面爆破全断面开挖的方法,采用平行直孔掏槽的单空孔菱形掏槽方式,其各种参数计算如下:
(1)单位岩体炸药消耗量(采用戈斯帕扬公式):
q=(((f-3)/3.8)1/2+L1K1η/S)*K2K3Fs
=(((3.5-3)/3.8)1/2+1.45*0.6*0.9/36.6)*881/1000*0.85*1
=0.28(kg/m3)
式中:
L1-平均钻孔深度
K1-炮孔装药量充填系数,取0.6
η-炮孔利用系数,取0.9
K2-等效炸药换算系数,取0.881
K3-岩体裂隙率的修正系数,取0.85
Fs-自由面数量,取Fs=1
S-平洞开渣断面积
f-坚固系数,根据招标文件提供的资料,取3.5
(2)开挖断面的钻孔数量(采用译波尔建议公式):
N=a1+a2S
=25.1+0.65*36.6
=48.89≈50(个)
(3)每个炮孔的装药量:
qd=SL1ηq/N
=36.6*1.45*0.9*0.28/50
=0.26(kg/孔)
(4)一次开挖循环的炸药用量:
Q=N*qd
=0.26*50
=13(kg)
(5)掏槽孔的炸药用量:
qcut=1.25*Q/N
=1.25*13/50
=0.33(kg/孔)
(6)周边孔的平均炸药用量:
qp=aWIp(0.5~0.9)q
=0.50*0.6*1.6*0.9*0.28
=0.12(kg)
a-周边孔距,取a=W=0.6m
W-周边孔最小抵抗线,m
W=(20~40)*d
=0.6
d-药包直径,取17mm
Ip-周边孔的孔深,取1.6m
根据各参数的计算结果,结合本工程特点,汲取以往施工经验,对隧洞爆破参数和布孔拟做如下调整,详见表4-1和图4-3。
表4-1隧洞爆破参数表
项目
开挖断面
循环进尺
掏孔方式
炮孔数量
炸药用量
单位耗药量
爆破方式
孔距
最小抵抗线
炮孔密集系数
炮孔直径
药卷直径
不偶合系数
超挖控制
M2
m
个
Kg
Kg/m3
Cm
Mm
数据
36.6
1.2
单空孔菱形
54
11
0.30
光面爆破
40-120
65-80
0.62
φ40
φ17
2.35
预留20-30cm松动层,人工修整
3.2.2施工工艺及施工要点
3.2.2.1钻爆法掘进施工工艺见图4-4。
准确定
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