地连墙施工及开挖施工方案.docx
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地连墙施工及开挖施工方案
1、编制依据
(1)北京市南水北调配套工程东干渠施工招标文件;
(2)工程施工现场踏勘有关资料;
(3)建设部发建质[2003]82号文“建筑工程预防坍塌事故若干规定”;
(4)建设部发建质电[2008]118号“关于进一步加强地铁建设安全管理工作的紧急通知”;
(5)建设部发建质[2009]87号关于印发《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》的通知;
(6)《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)
(11)《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)
(12)《基坑工程施工监测规程》(DGTJ08-2001-2006)
(13)《城市轨道交通工程测量规范》(GB50026-2008)
(14)《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
(15)《钢筋焊接及验收规范》(JGJ18-2003)
2、工程概况
2.1地理位置
北京市南水北调配套工程东干渠施工第六标段位于北京市朝阳区东五环外侧,9#盾构井至11#盾构井区间,起止里程为17+980.538~22+118.945,总长:
4138.41m。
施工项目为:
10#、11#盾构井,16#、17#、18#、19#二衬竖井,后期盾构井以及二衬竖井均施工为排气阀井,区间内盾构施工,二衬混凝土施工,水力机械设备安装工程,十号分水产以及配套房建工程。
场地始于朝阳区东坝路9#盾构始发井,线路基本沿五环路外侧,至平房桥东北部的10#盾构始发井,穿过平房桥以及机场二高速,沿辅路至白家楼的11#盾构井,盾构机推进方向为大里程—小里程。
其中9#盾构井~10#盾构井段包含16#、17#、18#二衬竖井,10#盾构井~11#盾构井段包含19#二衬竖井。
2.2设计概况
9#盾构井~10#盾构井盾构区间起点为9#盾构井,起点里程为17+980.538,沿五环线辅路平房路向大里程方向(东南方向),主要穿越园林区,到达10#盾构井。
但是我方掘进方向为大里程方向向小里程方向掘进,10#盾构井~9#盾构井盾构区间长度为2600.462m,本区间包含10#盾构井及16#、17#、18#三个而成竖井,10#盾构井结构长度为49.6m×14m,内设冠梁1道,腰梁4道;16#、17#、18#三个二衬井结构尺寸均为6.6m×8m,内设冠梁1道,腰梁4道。
10#盾构井~11#盾构井盾构区间掘进方向为大里程方向小里程方向掘进,按掘进方向起点为11#盾构井北侧端头井(里程为22+069.345)向北掘进,待穿越终点为10#盾构井东侧端头井,里程为20+630.000,区间全长为1438.745m。
本区间包含11#盾构井,结构尺寸为49.6×14m,内设冠梁1道,腰梁4道;19#二衬井结构尺寸为6.6×8m,内设冠梁1道,腰梁3道。
盾构井及二衬井概况详见下表:
盾构井及二衬竖井简介表
起点里程
中点里程
终点里程
开挖深度m
连续墙深度m
连续墙厚度
9#盾构井
17+980.538
16#二衬井
18+803.749
18+807.049
18+810.349
25.515
35.515
800mm
17#二衬井
19+346.677
19+349.977
19+353.277
23.304
33.304
800mm
18#二衬井
19+764.749
19+768.049
19+771.349
22.483
32.483
800mm
10#盾构井
20+581.000
20+620.000
20+630.600
23.53
35.53
1000mm
19#二衬井
21+257.641
21+260.941
21+264.241
22.520
32.520
800mm
11#盾构井
22+069.345
22+118.945
20.1
36.1
800mm
10#盾构井、11#盾构井结构尺寸均为49.6m×14m,深度分别为围护结构采用地下连续墙施工,连续墙11#连续墙深度36.1m,下部6m为素混凝土地下连续墙,地下连续墙厚度为800mm。
混凝土采用C30W8F150。
2.3管线情况
本管段施工区域内管线分部详见下表:
本管段管线分布表
竖井名称
桩号
编号
类型
埋深
管径
根数
孔数
权属单位
18#二衬竖井
18+790~18+822
205
中水
1.5~3.6
200
1
中水公司
18+790~18+822
P30
不明
2.26~3.51
18+822
P31
不明
0.75~1.2
18+822
216
电力
1.15
2
民用
17#二衬竖井
19+330~19+385
205
中水
1.5~3.6
200
1
中水公司
19+330~19+385
规划供水
给水
19+330~19+385
规划供水
给水
16#二衬竖井
19+748~19+798
规划供水
给水
19+748~19+798
规划供水
给水
19+748~19+798
A79
中水
2
400
1
中水公司
10#盾构始发井
20+554~20+625
规划电力
电力
20+554~20+625
规划电信
电信
20+554~20+629
规划燃气
燃气
20+554~20+628
规划燃气
燃气
20+554~20+636
[2003-1019-05]天
(1)19-23
燃气
500
北京天然气集团
20+579~20+627
D20
给水
0.5
100
北京市政(绿化)
20+554~20+619
D23
电力
0.48~0.6
北京朝阳区供电局
20+554~20+632
规划雨水
雨水
20+644
D21
电信
2~2.3
18
北京通信
20+644
D22
电信
2.7~2.8
2×4×Φ30
1
8
北京联通
20+644
[76会讯(81)]讯
(1)34
电信
2
北京电信
20+644
[77维009]讯(4)
电信
1
北京电信
19#二衬竖井
20+989~21+175
246
雨水
1.2~1.3
500
1
北京市政
20+989~21+175
规划供水
给水
20+989~21+175
规划供水
给水
21+131
P45
不明
1.75~2.36
21+115
P46
电信
0.3
北京电信
21+077
247
电力
0.82
1
民用
11#盾构始发井
21+991~22+064
[97-1083]水(4)
给水
北京自来水集团
22+022
D17
电信
2.1~2.85
北京电信
21+991~22+153
D15
电力
2.53~4.43
北京电信
22+045~22+153
D16
给水
1.1~2.5
80
1
北京自来水集团
22+116~22+153
D19
电力
0.52~1
30
北京朝阳区供电局
22+150
254
电力
1.5
1
2
北京朝阳区供电局
22+051
[98-569-08]话
(1)
电信
北京电信
22+035
D18
给水
北京自来水集团
2.411地质情况
盾构井及竖井开挖土体岩性上部为回填土、粉土,粉质粘土,中部为细中砂、粉质粘土,下部为粉质粘土、卵砾石。
井底底层岩性主要为④2卵砾石、⑤粉质粘土。
④2卵砾石,地基承载力fka=300kPa,⑤粉质粘土地基承载力fka=210kPa。
盾构井及竖井开挖深度大,应按规定做好基坑支护,保证边坡稳定。
基坑采用连续墙围护结构,三道钢筋混凝土支撑加一道钢支撑。
在施工过程中,应对基坑稳定性及周围地面沉降进行检测,以免引起工程危害。
第1层地下水埋深1.00~4.30m,水位高程27.23~31.080m,含水岩组③1粉土,第2层含水岩组④细中砂,地下水埋深为9.40~11.50m,水位高程19.85~22.14m,含水岩组④为细中砂、④2卵砾石,承载性较大。
应充分考虑地下水对井壁稳定性影响。
采取必要的降水或止水措施,在施工过程中加强地下水位检测工作。
竖井及盾构始发井井底为④2卵砾石应注意第2层地下水的突水问题影响。
区域西下水位年变幅3~5m,主要受补给强度影响,施工期间地下水位与勘查期间会有所变化,在施工过程中加强地下水位检测工作。
第3层地下水埋深为29.30~32.90,水位高程-1.55~1.70,含水岩组⑥细中砂,位于隧洞洞底底部,对盾构井、竖井施工影响不大。
序号
地层
性质
备注
1
①填土
杂色、主要为素填土,主要成分为粘粉、碎石等,局部为杂填土。
层厚0.50m~4.60m,层底高程27.71~30.54m。
2
③1粉土
黄褐~褐灰色,湿~饱和,中密,含云母,氧化铁、姜石、有机质。
层厚0.00m~8.00m,层底高程20.59m~28.34m。
后半段分布较为均匀。
3
③粉质粘土
褐黄~黄灰色,可塑,含云母,有机质。
,分布层厚0.00m~6.40m,层底高程15.28m~26.79m。
局部分布有③2细砂。
4
④细中砂
灰~黄褐色,饱和,含长石、石英,局部含砾。
分布层厚0.00m~12.10m,层底高程10.83m~17.71m。
局部夹有粉质粘土、粉土透镜体及圆砾透镜体。
中间少有缺失,前半段厚度较大,后半段较薄。
后半段分布有④1褐黄~褐灰色、可塑粉质粘土。
盾构穿越区
5
④2卵砾石
杂色,饱和、亚圆形、级配较好。
一般粒径2~60mm,最大粒径达到150mm,偶见漂石,中粗砂充填,含量10~25%。
分布层厚0.80m~7.20m,层底高程6.58m~10.40m。
主要分布在28#排气阀井~10#盾构始发井间。
盾构穿越区
6
⑤粉质粘土
褐黄色、灰色,可塑~硬塑,含云母,氧化铁、有机质。
分布层厚4.30m~19.00m,层底高程-4.54m~3.75m。
夹有粉砂、细砂薄层透镜体。
分布连续稳定,从北往南高程逐步降低,厚度变薄,厚度由16m变化成3m。
在七棵树桥附近分布⑤3卵砾石透镜体,分布长度200~300m,最大厚度达到9m,卵砾颗粒一般粒径2~60mm,最大粒径达到160mm,偶见漂石,中粗砂充填,含量5~10%。
盾构穿越区
7
⑥细中砂
褐黄,饱和,密实,含云母、石英、长石,夹粉质粘土,分布层厚1.60~2.60m,层底高程3.71~5.32m。
分布连续稳定。
8
⑦粉质粘土
褐黄~灰,密实,硬塑,含云母、氧化铁,分布层厚3.20~4.40m,层底高程0.51~0.92m。
9
⑧细砂
褐黄,饱和,密实,含云母、石英、氧化铁。
分布层厚13.30m~13.40m,层底高程-12.78~-12.48m。
10
⑨粉质粘土
褐黄,饱和,可塑,含云母、氧化铁、有机质,分布层厚5.00~7.20m,层底高程-19.98m。
下部揭露有细砂。
2.3工程数量及槽段划分
地下连续墙幅数统计详见表1-盾构井及二衬井槽段统计
表-1盾构井及二衬井槽段统计
类型
深度
幅数
钢筋笼重量约(t)
备注
11#盾构井
标准槽(6m)
36.1
8
37.11
其中最底部向上6m为素混凝土
标准槽(7m)
36.1
6
42.84
L型槽段
36.1
4
34.456
Z型槽段
36.1
4
49.856
10#盾构井
标准槽(6m)
35.53
8
开挖面一下12m,连续墙厚度1000mm,其余均为800mm
标准槽(7m)
35.53
6
L型槽段
35.53
4
Z型槽段
35.53
4
16#二衬井
槽型槽段
35.515
2
嵌固深度10m
标准槽段
35.515
2
17#二衬井
槽型槽段
33.304
2
嵌固深度10m
标准槽段
33.304
2
18#二衬井
槽型槽段
32.483
2
嵌固深度10m
标准槽段
32.483
2
19#二衬井
槽型槽段
30.520
2
嵌固深度10m
标准槽段
30.520
2
3、人员设备配置情况
3.1组织机构图
图1-组织机构图
3.2主要机械设备
所用机械设备均在进场前检修完好,完好率100%,按时进场。
本工程拟采用的主要施工设备见下表:
序号
设备名称
规格
型号
数量
额定功率(KW)
生产能力
备注
1
液压抓斗
BH-12
1台
528
成槽50m深
2
履带吊车
CCH-1500
1台
300
150t
3
履带吊车
CCH-500
2台
112
50t
4
对焊机
UN-125
2台
125
5
电焊机
ZXE1-6×400
1台
200
6
电焊机
BS1-330
4台
21
7
钢筋成型机
GJ-40
1台
3
40mm
8
钢筋切断机
GJ-40
1台
5.5
40mm
9
砼浇灌设备
2台
15
5t
10
自卸汽车
KAMAZ
5台
585
15T
11
废浆运输车
CA141
2台
368
10m3
12
直立泥浆泵
3PNL
3台
7.5
4寸
13
空气压缩机
0.9m3
2台
3.5
0.9m3
14
泥浆搅拌设备
1套
30
150m3/d
15
刷壁器
1只
16
导管
Ф258
2套
75M
17
砼漏斗
2个
18
钢筋直螺纹成型机
GHB40
2台
3.5
40mm
19
潜水泵
PW-35
6台
7.5
3寸
20
反铲挖掘机
1台
1m3
21
自卸汽车
KAMAZ
6台
585
15T
3.3劳动力安排
序
号
人工种
数
施工工序
司
机
起
重
工
木
工
钢
筋
工
泥
工
电
焊
工
运
转
工
电
工
辅
助
工
总
人
数
1
地下连续墙
4
2
20
20
4
5
2
2
20
79
2
基坑开挖及支撑
4
2
10
15
5
5
2
2
20
65
注:
施工测量由项目经理部测量工程师统一管理控制轴线的施测各专业施工队木工负责施工放样,但每道工序均需测量工程师复核确认。
3.4施工进度安排
11#盾构井地下连续墙共计24幅,进度指标1幅/2天/台,包括准备时间,4施工时间为48天,地连墙计划施工时间为2012年7月15日~2012年8月31日,开挖及支撑工期为60天,时间为2012年8月25日~2012年10月23日。
10#盾构井地下连续墙共计24幅,进度指标1幅/2天/台,包括准备时间,4施工时间为48天,地连墙计划施工时间为2012年8月25日~2012年9月24日,开挖及支撑工期为70天,时间为2012年9月25日~2012年12月3日。
16#二衬井、17#二衬井、18#二衬井、19#二衬井结构尺寸均为6.6m×8m,地连墙均为4幅,2幅槽型,2幅标准段,二衬竖井结构混凝土支撑均为板支撑。
4、主要施工方案
4.1地下连续墙施工方案
4.1.1施工场地硬化及平面布置
(1)施工顺序
进场后先对整个施工场地进行平整,根据现场情况设定施工区域划分,然后进行设定区域内场地硬化及进行导墙施工。
详见施工平面布置图。
(2)施工范围及要求
根据现场实际情况、施工方案及进场设备要求等,需要对施工现场如下区域进行硬化:
a、因本工程场地狭小,但为了满足大型起吊设备在场地内的行走,根据现场情况要求沿地下连续墙南侧施工区域设置宽度为10m的直行道路,铺20cm厚C20砼。
b、钢筋网片加工场地设置在现场的东侧,要求现场地下连续墙施工区域进行清理。
在钢筋加工场地区域内采用10cm厚C20砼进行硬化,保证硬化后加工场地的稳定性和平整度。
平台留置大小根据钢筋网片的大小,钢筋加工平台尺寸大小40m×8m大小。
需要吊车旋转半径大于20米的空间。
(3)施工方法
a、基层处理:
根据地面高程、地面硬化厚度,按要求将硬化范围内的土方挖至设计高程,并对地面进行找平、压实。
b、面层混凝土施工:
硬化混凝土主要采用C20商品砼。
混凝土终凝前应对其表面进行抹平,对上坡段表面进行粗糙抗滑处理,用刷子等顺横向在抹平后的表面上刷毛。
c、混凝土完工后用湿法养护,养护时间不少于7天。
养护期间不得有重车等行走。
4.1.2地下连续墙的施工流程
地下连续墙施工流程图。
地下连续墙施工流程图
4.1.3施工布置
为了方便施工,在不影响施工机械行走的前提下,在场地范围内因地制宜合理布设一个泥浆搅拌系统及一个钢筋加工下料场地及材料堆放场地、渣土存放场地。
泥浆池系统包括一座回浆池、一座泥浆储存池和一座新鲜泥浆储存池。
场地内设置泥浆沉淀池将废浆汇入沉淀池内。
设置一个钢筋网片加工场地和工字钢加工场,同时考虑了钢筋材料堆放、电焊机、钢筋加工设备等所需要的场地要求。
根据地下连续墙槽段划分平面图,现场钢筋笼起吊设备行走通道为直通道,沿地下连续墙槽边的南侧,铺设20cm厚C20砼,尺寸详见地下连续墙现场平面布置图。
4.1.4导墙施工
本项目导墙施工,我公司将选用熟悉导墙施工工艺、具有丰富施工经验的导墙施工队伍完成地下连续墙导墙施工,导墙施工满足地连墙施工要求。
⑴导墙设计形式
根据本工程的工程地质和水文资料,导墙底部为杂填土层,土层松散,强度低,其下含有杂土、灰渣及碎砖块。
据此地层条件和施工图设计,本工程导墙采用“┓┏”形式,深度1.7m。
导墙的顶标高应高出自然地面200mm,两片导墙间的净空应比地下连续墙厚度大50mm,即两片导墙间净空为1050mm。
导墙混凝土强度等级为C20,纵横向受力筋为Φ12@200,分布筋Φ12@200,详见导墙横剖面图(如下)。
⑵导墙施工流程
导墙施工顺序为:
平整场地→测量定位→挖槽→绑扎钢筋→支模板→浇注混凝土→拆模并设置横撑→导墙外侧回填粘土压实。
导墙混凝土浇注并拆模后,为防止导墙在侧向土压作用下产生变形、位移,应设上下两道木横撑,木撑间距1.5m(或直接在导墙内填土),同时禁止机械等设备在导墙周围碾压。
导墙施工完毕后,应在外侧用粘土回填夯实,防止地面水从导墙背后渗入槽内,引起槽段坍方。
⑶测量定位:
按设计图纸放出地连墙的中心线及导墙的开挖线、端线并引入高程,控制导墙顶面的高程与地连墙顶面高程基本一致。
⑷开挖导沟:
根据室外管线图,先将原有地下管线探明挖出,再进行机械施工。
使用机械挖槽,按设计导墙深度深度为1500mm(但导墙深一般挖至原状土为止),挖至设计标高以上100mm时,采用人工清槽,修理边坡。
为了保证导墙不滑移及沉降,并能承受住顶升接头箱的反力,导墙上部和下部分别从导墙内侧向外翻1500mm和1000mm。
⑸支模钢筋绑扎:
导沟开挖完成后,对导沟底部做50mm厚的C15混凝土垫层。
钢筋绑扎按照设计图纸,并在槽底纵向钢筋的下方垫钢筋保护块,以保证保护层厚度。
先浇筑导墙下部外翻的混凝土,后在临土面混凝绑扎钢筋支模,外加50×100横向和纵向背楞,设置2道横向支撑。
⑹浇注回填及养护:
混凝土浇注之前先清理槽底的渣土和灰尘。
浇注混凝土时,使用插入式振捣棒,振捣棒注意避开钢筋,同时离开模板至少100mm。
导墙浇注完成24小时之后覆盖塑料薄膜养护。
导墙拆模后,每隔1.5m加一根横向支撑以控制导墙中距离和变形(或直接在导墙内填土)。
⑺质量要点:
导墙和连续墙的中心必须一致,竖向面保证垂直,见下表。
导墙检查标准
检查项目
允许偏差或允许值(mm)
检查方法
导墙宽度
W+40
用钢尺量
墙面平整度
<5
用钢尺量
平面位置
±10
用钢尺量
4.1.5泥浆配制和循环利用
地下连续墙成槽过程中,为保持开挖沟槽土壁的稳定,要不间断地向槽中供给优质的稳定液——泥浆。
泥浆在成槽过程中起液体支撑的作用,在已开挖的土体平面上能迅速产生泥皮,防止地下水的渗入及槽壁坍塌;还有悬浮土渣、把土渣携带出地面;冷却和润滑切削机具等作用,其中最重要的是固壁作用,以确保挖槽机成槽的关键,泥浆选用和管理的好坏,将直接影响到地下连续墙的工程质量。
⑴泥浆的配制与净化
1、泥浆循环系统:
泥浆采用钠基膨润土搅拌泥浆,现场开挖新浆池(150m3)、净浆池300m3)及沉淀池(150m3),配备两台3PNL泵进行泥浆循环,并配备1台泵将新鲜泥浆送到施工槽孔。
泥浆池设置位置见现场平面布置图,总容积约600m3。
灌注时槽段排出的泥浆上部直接回回浆池,剩余7米泥浆经沉淀池沉淀,视泥浆性能情况,供下一槽段使用。
其循环工序流程见图4泥浆生产循环工序图。
泥浆生产循环工序图
⑵泥浆净化处理
待成槽机开挖后,将储浆池中的泥浆输入槽内,保持液面距导墙顶以下300mm左右,并高于地下水位500~1000mm以上。
灌注水下混凝土的同时,将置换出来的泥浆上部泵送至回浆池,下部经沉淀池净化处理分离出泥浆中的渣土,恢复泥浆的正常性能,可重复循环使用。
回收泥浆检测,如性能指标严重恶化,则需作废浆处理,用全封闭废浆车外运至北京市指定地点,保证施工质量及清洁。
4.1.6槽段划分和成槽
根据地质条件及连续墙结构设计,结合现场施工条件及以往施工经验,为满足施工总工期安排,拟安排1台地下连续墙液压抓斗,并配置一台150吨履带吊车、一台80吨履带吊车配合起吊钢筋笼进行施工
⑴槽段划分
根据设计图纸,槽段划分已完成,在导墙制作完,保养期间,在导墙上用红油漆按地连墙槽段划分图画出槽段分界线和接头箱放置位置线。
单元槽段长度的划分根据地质条件、抓斗尺寸、钢筋网起吊能力、地下连续墙结构、混凝土供应能力等确定。
本工程拟采用6m幅宽为一个标准槽段,个别调节槽段长度不同于标准槽段。
⑵成槽设备
本工程地下连续墙为基坑围护结构必须保证地下连续墙的垂直度和平整度,控制地下连续墙沉降以及墙体止水、抗渗。
考虑以下几个因素的影响:
①地层特性;②开挖深度;③地下连续墙厚度和强度;④施工条件;⑤机械设备的性能。
对这五个因素进行综合评估,拟选用意大利SOILMEC公司BH-12系列液压抓斗。
其性能参数参见下表。
表液压抓斗性能参数
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