斜井施工专项方案.docx
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斜井施工专项方案
第一章总说明
1.1编制原则
(1)响应合同约定的各项要求,严格按照合同约定规定的内容和格式编制;
(2)确保建设单位要求的阶段性工期和总工期,根据工程特点部署施工组织机构和优选先进可行的施工方案;
(3)从组织机构、施工方案、机械设备配备、工程材料供应等方面,确保工程质量和施工安全;
(4)临时工程本着临永结合、节约用地、满足施工、合理适度的原则安排;
(5)充分考虑并做好水土保持与环境保护工作。
1.2编制依据
1、湖北阿深南高速公路发展有限公司编制的《大庆至广州高速公路湖北省黄石至通山段项目一期土建工程施工》招标文件(项目专用本);
2、《黄石至通山段两阶段施工图设计》(中铁第四勘察设计院);
3、《鄂赣隧道1号通风斜井优化设计方案》(中铁第四勘察设计院);
4、国家及交通部现行有关设计、施工规范、验收规范、标准、规程、定额等:
《公路工程国内招标范本》(2003版)
《公路工程技术标准》(JTJB01-2003)
《公路路基施工技术规范》(JTJ033-2000)
《公路桥涵施工技术规范》(JTJ041-2000)
《公路隧道施工技术规范》(JTJ042-94)
《公路工程施工安全技术规范》(JTJ076-95)
《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)
1.3编制范围
本施工方案适用于鄂赣隧道1#通风斜井工程项目。
第二章1号斜井工程概况
2.1鄂赣隧道基本情况
鄂赣隧道位于湖北省铜通山县与江西省武宁县交界处。
隧道采用分离式,两洞线间距约40~60米,隧道最大埋深约710m。
鄂赣隧道全长划分为湖北省、江西省两段,本次设计范围为湖北省段。
左线隧道进口里程ZK263+949,设计分界里程为ZK266+959.19,隧道长3010.19m;右线隧道进口里程YK263+975,设计分界里程为YK267+006.34,隧道长3031.34m。
隧道纵坡在湖北省内为单面上坡,左、右线纵坡坡度分别为1.27%和1.3%。
洞口采用削竹式洞门。
本隧道采用机械通风,在湖北省内和江西省内各设一座通风斜井,分两段纵向通风,湖北省段为1号通风斜井,为右线隧道送风、排风,为左线隧道排烟。
隧道采用光电照明。
2.2鄂赣隧道1号通风斜井地质情况
1号通风斜井围岩为弱~微风化花岗岩,主要为较坚硬岩~坚硬岩,岩体较完整,局部较破碎,呈块状或镶嵌碎裂结构,纵坡波速Vp=2.2~5.4km/s。
围岩基本稳定,可发生掉块,局部围岩自稳能力较差,可发生小~中塌方,埋深较大地段可能发生岩爆现象。
隧道施工中可能出现渗水、滴水现象。
2.3鄂赣隧道1号通风斜井设计情况
通风斜井洞口位于ZK265+470左侧约290m,平面夹角34°,斜井与正洞相交于YK266+010(XK0+000),斜井长度为630m,斜井倾角为24.9°,斜长约为693.559m;排烟通道与隧道正洞相交于ZK265+920.5,采取φ4.0m竖井方式联络,深约32m;斜井井口标高643.394m,斜井井身的支护参数方案见表2-1:
表2-1 斜井支护参数表
序号
支护
类型
衬砌支护参数
备注
1
SX2
喷C20混凝土5cm+模筑C25砼25cm
Ⅱ级围岩一般衬砌
2
SX2a
喷C20混凝土10cm+模筑C25钢筋砼40cm
Ⅱ级围岩与排烟通道相交斜井扩大地段
3
SX2a
喷C20混凝土10cm+模筑C25钢筋砼40cm
Ⅱ级围岩与正洞相交斜井扩大地段
4
SY2
喷C20混凝土8cm+模筑C25砼30cm(相接2米范围采用钢筋混凝土)
竖井井身Ⅱ级围岩地段
5
SX3
喷C20混凝土8cm+系统锚杆+模筑C25砼30cm
Ⅲ级围岩地段
6
SX4
厚10cm格栅拱架+喷C20混凝土12cm+模筑C25砼35cm+系统锚杆+20×20cm钢筋网局部设置
Ⅳ级围岩地段
7
SX5
厚112cm格栅拱架+喷C20混凝土15cm+模筑C25砼40cm+系统锚杆+20×20cm钢筋网
Ⅴ级围岩地段
第三章斜井施工部署
3.1施工组织机构设置
本标段按照项目法组织施工,根据工程规模、特点、施工条件和我方同类工程施工组织管理经验,成立“中铁隧道集团有限公司湖北大广南公路项目一期土建工程第13标项目经理部”,斜井作为本标段子单位工程,项目部直接下设斜井工区。
详见下页图3-1《施工组织机构框图》,各分队职责见表3-2:
图3-1斜井施工组织机构框图
表3-2分队任务划分表
分队名称
任务划分
开挖分队
负责区段内开挖、初期支护。
衬砌分队
负责区段内仰拱、找平、衬砌。
机械队
负责区段内机械设备的维修、保养、日常管理。
3.2斜井施工平面布置及临时工程设施
根据工程项目地处的地形条件,在确保临时工程安全的前提下,本着“节约用地,施工必需”的原则进行施工总平面布置。
生活区和生产区分开,注重做好场地防洪、防火和场地排水,同时做好场地周围环境保护和水土保持工作。
斜井平面布置详见图3-3《鄂赣隧道1号通风斜井施工平面布置》。
(1)便道
由项目施工主便道经盘田隧道进口分支至斜井,其中盘田隧道进口至通往斜井既有便道1km,扩建便道10km(扩建既有便道至盘田六组),盘田六组至斜井洞口新修便道0.8km,共计11.8km。
(2)拌合站
计划建筑面积约120m2,采用强制性搅拌机,自动计量,料仓分3种骨料;其他外加剂等掺加尽量采用自动计量。
水泥库房约55m2。
(3)供电
施工电力线路架设至斜井,在斜井洞口设置变电站,计划设置2台变压器,其中一台800KVA专供斜井洞内施工,一台配备提升系统。
另配置两台250KW发电机安装于斜井洞口。
(4)空压机
计划配备2台20m3空压机,放置于洞口左侧,另预留1台位置。
(5)碎石、砂供应
计划采用小型碎石生产设备自产碎石、砂;如若交通条件满足运输条件,且经过成本分析比对,也可从鄂赣隧道碎石场供应。
(6)弃碴场
斜井开挖弃碴2.9万方(石方),如考虑到碎石加工及松散系数,尚需堆弃3.3万方碴,碴场初步计划位于洞口左侧200米处山凹里,占地约8900平方米。
(7)生产生活用房
生产用房:
提升系统用房面积170m2,位于斜井正前方约80米处;其他生产用房55m2。
生活用房:
工区驻地及分队生活用房采用租借民房的形式,约800m2。
(8)水池
洞口高压水池占地15m2,前期采用增压泵,后期利用斜井高差产生压力。
沉淀池占用35m2,三级沉淀,采用高扬程抽水机分级抽至洞口沉淀池。
(9)洞内管线布置
高压电线位于井身右侧约3.0m高位置;风水管线位于井身方向左侧;通风设备安装于井身拱部。
主要临时工程数量一览表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
新修施工便道
km
2
2
改建施工便道
km
15
3
拌合站
座
1
用于混凝土生产
4
料场
座
1
面积为120m2
5
钢轨
米
2800
43KG/m规格,用于矿车轨道
6
枕木
根
1618
用于安装铁轨
7
空压机房
m2
24
放置2台空压机
8
生产用房(含绞车基础)
m2
670
绞车房面积110m2,电阻房60m2,其他生产用房500m2,绞车基础为1103C25混凝土
9
生活办公用房
m2
800
租借民房的形式。
10
碎石加工场
m2
200
生产粗细共计4种骨料,满足喷射及模筑混凝土需要
11
水池
个
2
高压水池占地15m2;沉淀池占地35m2,三级沉淀
12
弃碴场
m2
8900
位于隧道洞口左侧约200m处
13
渣仓栈桥
组
2
用I32C工字钢焊接而成
14
渣仓挡墙
道
2
用C25钢筋混凝土制作
15
储油库
座
1
用于油料储存
主要机械电气设备数量一览表
序号
项目名称
单位
数量
备注
1
有轨运输提升机
台
1
2JK-2.5×2-1.5,最大拉力60KN,相配套φ31钢丝绳1000m
2
提升机配电柜
台
5
2台高压配电柜,3台低压配电柜
3
提升机电阻
组
72
配套于提升机配电设备
4
矿车
辆
3
江西蓝翔重工生产,6立方规格,2台用于出渣,1台用于物料运输
5
变压器
台
2
其中1台800KVA专供隧道,另一台变压器专供提升系统。
6
挖掘机
台
2
用于临建设施建设及明洞开挖,井内出渣
7
装载机
台
2
用于临建设施建设及井内出渣
8
出渣大车
台
2
用于出渣
9
农用车
台
2
用于材料运输
10
双速轴流通风机
台
1
用于斜井内通风
11
车床
台
1
用于机械加工
12
风钻
把
20
用于斜井开挖
13
视频摄像头
套
12
用于斜井施工及矿车运行监控。
14
工控电脑
台
2
一台用于提升机运行操作及监控,一台用于斜井施工视频监控。
15
卷扬机
台
1
用于竖井开挖与出渣
16
水泥注浆机
台
2
用于锚杆、超前钢管的注浆
17
喷浆机
台
3
用于喷射混凝土施工
18
压钎机
台
1
用于压钎
19
模板台车
台
1
长6米,全液压控制,两端可用固定丝杠固定于轨道上
20
冷弯机
台
1
21
钢筋切段机
台
1
22
管道泵
台
2
用于管道加压
23
混凝土输送泵
台
3
三一重工生产,组成多级混凝土输送泵站
24
全自动计量控制系统
台
1
采用电脑控制,精确计量砂、石、水泥等
25
电焊机
台
6
井内3台,井外3台
26
钢筋切断机
台
2
27
卧式水泵
台
6
安装组成多级排水泵站
28
潜水泵
台
6
收集井内散水汇集于固定泵站
29
搅拌机
台
2
上产能力为每盘0.5方
30
液压弯轨器
台
2
用于调直钢轨
31
工程指挥车
台
2
1台皮卡,一台三菱
图3-2施工总平面布置图
第四章施工进度计划
4.1工期计划
标段合同工期要求为20个月,按照工期推算,竣工日期为2010年5月8日。
由于征地拆迁及斜井设计图纸缘故,无法确定准确开工时间,本方案暂定为7月18日开工。
4.2分项工程工期计划
根据工期要求,主要工程项目的工期计划见表4-1,主要进度指标见表4-2。
表4-1主要分项工程工期计划表
序号
工程名称
开工日期
结束日期
工期(月)
1
施工准备
2009.3.12
2009.7.17
4.2
2
斜井开挖(含初支)
2009.7.18
2010.1.11
5.9
3
斜井衬砌(含砌墙)
2010.1.12
2010.4.8
2.7
4
竣工验收
2010.4.9
2010.5.8
1.0
表4-2鄂赣隧道主要项目进度指标表(m/月)
围岩级别
工序
Ⅴ级
Ⅳ级
Ⅲ级
Ⅱ级
开挖及支护
45m
60m
90m
135m
二次衬砌
30m~42m
和施工条件以及多年从事类似工程的施工经验和施工能力,确定本标段的合理施工工期为20个月(含部分施工准备:
因前期征地及赔偿问题持续时间较长,使我项目施工准备较预期延长近4月)。
第五章总体施工方案及主要施工工艺
5.1施工总体方案
采用独头掘进,压入式通风,初期支护紧跟开挖,井身开挖完毕后开挖竖井,然后反向进行交叉口段、Ⅳ级、Ⅴ级围岩二次衬砌,其他作业紧跟二次衬砌进行。
竖井采用人工钻孔爆破,卷扬机吊运碴土至矿车内,竖井计划先行开挖为1.5m(孔径)圆井,待与左线贯通后再扩挖至4.0m。
在施工的同时循序安装轨道、信号系统、地辊与矿车警报系统,其次序为安装提升系统→铺设轨道→安装信号系统→安装地辊→安装矿车警报系统。
5.1.1提升系统
(1)绞车布置
在斜井施工期间,洞内出渣及材料运输均采用2.5m双筒绞车拉升,绞车功率为400KW,使用电压6KV,卷筒直径2500mm,力90KN,最大运输速度为3.5m/s,绞车采用直径31mm钢丝绳,绞车房位于距洞口68.7米处,绞车房后设60㎡电阻房。
在距洞口25.6米处设置绞车信号房,信号房内采用电脑操作,运用光声电对绞车及矿车的进洞、出洞、侧翻卸渣等进行监控操作。
在矿车出渣时,尽量做到一车在掌子面装渣,另一车则在洞外卸渣,如此交替作业可以有效提高出渣效率。
洞内采用PC100挖掘机装碴,6m3侧卸式矿车出碴。
锚杆、拱架、钢筋网等材料可直接放于矿车中运输;钢轨等超长物件采用导链等悬挂于矿车一侧,慢慢运送至作业面;喷射混凝土采用1.5m3翻斗式矿车运输,翻斗式矿车直接挂于6m3侧卸式矿车的尾部,喷浆料在洞外自动计量拌和站集中拌制,皮带输送机装车,采用靠斜井中心的车道送至作业面,人工将翻斗式矿车中的喷浆料翻倒于作业面。
出碴时,将小矿车摘钩后吊离轨道。
为实现搅拌机的连续搅拌,在搅拌喷射混凝土的搅拌机下设储料4m3左右的料仓,喷浆料从搅拌机出料后暂存在料仓里,在料仓下设皮带输送机,将喷浆料运送上矿车。
井底段衬砌:
混凝土搅拌后,可通过溜槽等直接送上轨行式罐车(金刚车)。
采用2台金刚车,分别挂于矿车尾部,能实现在一台金刚车卸料时,另一台在井口上料。
井底金刚车采用滑槽利用高差直接将混凝土卸入混凝土运输汽车,由混凝土运输汽车运送至工作面泵送入模。
井口段衬砌:
模筑混凝土衬砌则可直接采用溜槽输送至工作面。
井口临时设施布置见图5-11#通风斜井生产设施纵断面布置图:
井内轨道及矿车布置见图5-21#通风斜井绞车轨道系统断面布置图:
井内轨道系统布置见图5-31#通风斜井绞车轨道系统布置图:
图5-11#通风斜井生产设施纵断面布置图
(2)轨道布置
斜井轨道采用43Kg/m规格钢轨铺设,轨距900mm,采用双轨布置,两轨道之间间隔0.9m,沿斜井纵向每间隔8m左右采用L16钢枕,每40m在钢枕上安装地辊,以防止钢丝绳与轨道系统挂绊或摩擦。
其他地段采用0.20×0.20m截面的木枕,轨枕间隔距离控制在0.5m左右,为保证轨距的尺寸,轨道约50m安装一根轨距拉杆。
为防止轨道在矿车运行时移位,在轨道每8m左右安设2根地锚(φ22,L=1.5m),地锚头与钢枕焊接牢固。
绞车系统轨道上要安装阻车器等安全装置。
在矿车上安装绳卡器,分别布置于车头与车尾,将φ31钢丝绳安装牢固,绳卡器必须高于地辊。
图5-21#通风斜井绞车轨道系统断面布置图
5-31#通风斜井绞车轨道系统布置图
5.1.2排水系统
反坡排水是斜井施工的关键,施工排水能力的配备必须超过最大设计涌水量。
斜井总体设4级泵站,泵站在XK0+505、XK0+378、XK0+251、XK0+124里程处开挖洞室设置。
斜井开挖时,在固定泵站间设一过渡泵站。
泵站内安装2台45KW抽水机,另预留2台45KW抽水机安装的位置,过渡泵站可用5mm厚钢板焊成水箱,安装2台45KW的抽水机,可在水量增加时及时安装。
配置2根φ150的排水管,预留1趟φ150的排水管的位置。
斜井排水布置图
5.1.3通风照明系统
通风采用1台74KW的通风机压入式通风,采用1000mm软风管。
照明采用光电照明,平均每8-10米安装一盏照明灯,分布在隧道右侧。
5.1.4信号通讯系统
因为斜井施工的关键是有轨运输,所以操作人员必须对绞车及矿车的工作进行完全的监控操作,已达到安全、高效施工。
斜井通讯系统采用光声电立体操控,以声信号为主,光信号为辅,声、光信号同步,同时发出,同时作用,二者缺一不可。
井口渣仓附近设一信号房,并安置专职信号工,同时在掌子面安置一名信号工,掌子面的信号工与井口的信号工以对讲机与电铃加信号灯联络,提升司机必须在同时接到井口信号工的声、光信号指令后,方可进行操作。
在隧道右侧每50米安装一台摄像头,通过电缆连接到洞外的监控室,由专职信号员对矿车的装卸及行走过程全程进行监控。
布置如下图:
摄像头布置图
5.1.5弃碴方案
斜井弃碴场位于进口约200米的山谷中,石碴经自卸汽车倒运后直接置于弃碴场内,设计容碴量约8万方,占用坡地13.5亩。
在弃碴场边缘设计挡碴墙,挡碴墙施作前应作好地基处理,地基承载力必须大于250KPa;在墙趾外5m范围内用M10浆砌片石铺砌。
墙背底部设置一层碎石排水层,墙身中每隔3m设置10~15cm孔径的排水孔,梅花型布置。
弃碴场顶向外作3‰的排水坡,并设纵向M7.5浆砌片石排水沟;在弃碴场底部纵向每10~20m铺设一根φ100加劲型透水盲管,以利排水。
为防止水土流失,弃碴场施工完毕后应在坡面上植草皮,以利于恢复植被。
5.1.6管线布置
电力、信号管线:
斜井井身风水管线主要布置在进洞左侧,电力线路、信号线路主要布置在进洞右侧,分布在3~3.5米范围;高压线路布置在3米以上位置。
正洞电力及照明按隧道施工常规布置。
风水管路:
根据斜井井身断面,施工用高压水管、高压风管、排水管均布设在斜井左侧,以方便检修。
施工用通风管布设在斜井上方。
5.2施工顺序
5.2.1斜井总体施工顺序:
施工准备
如下图所示
井口截排水系统
洞口边仰坡开挖、防护
井口现场平整
安装配套施工系统
制作、安装模块式拼装台架
超前地质预测、预报
制定监控方案和内外业准备
安装出渣设备和铺设轨道
斜井开挖
进行初期支护
二次衬砌
砌筑中隔墙
进行断层及富水段施工
监控量测
其它附属结构
拆除配套施工系统、清理工地
5.2.2斜井各分项工程施工顺序
(1)洞身开挖
测量放样→上部打眼装药→下部打眼装药→上下部同事爆破→通风→清理危石→初喷→出渣→下部初期支护→上部初期支护→下一循环
(2)锚杆施工顺序
锚杆孔定位→钻孔→锚杆安装→孔口封闭→注浆→孔口封堵。
(3)超前小导管施工顺序
测量布点位→钻孔(加工钢管)→插入钢管→孔口密封处理→小导管注浆。
(4)隧道结构防排水施工顺序
隧道开挖→初期支护→设置纵环向透水盲管→防水板铺设→设置橡胶止水带、排水管→二次衬砌。
(5)洞身二次衬砌施工顺序
测量放线→铺设轨道→台车就位→去污、涂刷脱模剂→台车定位→安装止水带和端模→泵送砼入模→脱模→养护。
5.3斜井主要施工工艺
5.3.1洞身开挖施工工艺
斜井纵向坡度达24.9°,不便于台架开挖施工,所以要在距掌子面6-8米预留作业平台,即开挖施工分平台上部开挖和下部进行,斜井纵坡由下部开挖形成。
每个循环先进行上部打眼装药,再进行下部打眼装药,随后上下部同时爆破。
仰拱由捡底作业队在后面进行。
主要开挖要点如下图所示:
第一循环作业图示
第二循环作业图示
5.3.2洞身开挖爆破设计
斜井井身断面小,坡度大,采用传统的隧道爆破方法与参数很难实现施工要求,因此在斜井开挖爆破中,必须采用中部掏槽眼加强爆破,周边眼加密减药的方案进行施作,中部掏槽眼必须与水平面平行,其余各眼均与水平面成24.9°的夹角,以达到预期效果。
斜井开挖爆破炮眼布置透视图如下所示:
(1)Ⅴ级围岩地段来挖爆破设计
Ⅴ级围岩地段每循环进尺为1.0m,开挖断面分上下断面,上断面采用毫秒雷管分段爆破,下断面每个循环向下进尺56cm,在预留平台开挖过程中逐渐形成,周边眼采用φ25药卷,用导爆索连接,其余各眼均采用φ32药卷,炸药单耗在0.5~0.65之间。
炮眼布置图见下图:
(2)Ⅳ级围岩地段来挖爆破设计
Ⅳ级围岩地段每循环进尺为1.5m,开挖断面分上下断面,上断面采用毫秒雷管分段爆破,下断面每个循环向下进尺93cm,在预留平台开挖过程中逐渐形成,周边眼采用φ25药卷,用导爆索连接,其余各眼均采用φ32药卷,炸药单耗在0.65~0.7之间。
炮眼布置图见下图:
(3)Ⅲ级围岩地段来挖爆破设计
Ⅲ级围岩地段每循环进尺为2.0m,开挖断面分上下断面,上断面采用毫秒雷管分段爆破,下断面每个循环向下进尺116cm,在预留平台开挖过程中逐渐形成,周边眼采用φ25药卷,用导爆索连接,其余各眼均采用φ32药卷,炸药单耗在0.7~0.9之间。
炮眼布置图见下图:
(4)Ⅱ级围岩地段来挖爆破设计
Ⅱ级围岩地段每循环进尺为2.5m,开挖断面分上下断面,上断面采用毫秒雷管分段爆破,下断面每个循环向下进尺139cm,在预留平台开挖过程中逐渐形成,周边眼采用φ25药卷,用导爆索连接,其余各眼均采用φ32药卷,炸药单耗在0.9~1.1之间。
炮眼布置图见下图:
5.3.3简易可拆分式开挖台架透视图:
5.3.4竖井开挖
在XK0+082.09里程处设有直径4.0m的竖井与左线正洞相接,竖井深32m,采用先开挖直径1.0m导洞与左线正洞接通,在此过程中由卷扬机进行出渣,然后再将直径扩充至4.0m,在此过程中可将爆破石渣倾倒在左线正洞,经正洞将渣运至正洞弃渣场。
5.3.5防水板铺挂
由于斜井角度达24.9°,普通的防水板铺挂台架在斜井难以固定支撑,无法采用传统的轮式台架,为保证防水板铺挂过程中的安全,斜井防水板铺挂时采用雪橇式可移动台架,前后各设有两对手拉葫芦交替进行移动。
示意图如下:
5.3.4二次衬砌施工
二次衬砌采用轨道式模板衬砌台车,主要结构与正洞台车一样,只是在台车前后增加了伸缩式液压油缸,以推动台车在大倾角斜面上移动。
在液压推杆末端增设了固定丝杠,在台车定位后可将台车牢固的固定在底板上。
台车轨道增设1.8锚杆对轨道进行固定防滑。
二衬混凝土运输采用多级接力式泵送入模,省去了由矿车送料入泵的麻烦。
示意图如下:
5.3.5富水段施工
斜井洞口段通过强风化岩石与断层破碎带,该地段可能发生大量渗水,为安全施工,施工中坚持以“先勘探后处理”的原则认真进行超前预测、预报工作,采用帷幕注浆方案进行超前处里,达到堵水和加固围岩的目的。
注浆顺序先外后内,间隔钻孔,逐步加密,随钻随注的方式进行,用后注浆孔检查注浆孔的注浆效果。
注浆孔自掌子面沿开挖方向,以斜井中轴线为中心呈伞状布置。
按照先外后内,间隔钻孔,逐步加密的方式进行钻孔,开孔直径φ115mm。
注浆材料为:
P.O.32.5水泥和水玻璃(W:
C=0.8:
1~1:
1,C:
S=1:
1~1:
0.6)。
注浆孔布置、孔间距、空口长度及钻孔偏角等详见下图:
第六章质量控制体系
6.1质量控制机构
项目经理部成立质量管理领导小组,由项目经理任组长,副经理和总工程师任副组长,成员由项目主要管理人员组成。
质量控制机构见下图
质量控制机构框图
6.2质量保证体系
建立健全质量保证体系,从组织、思想、制度、技术等方面保证质量目标的实现。
质量保证体系见下图。
6.3质量检测及控制程序
建立班组自检、分队专职质检员自检和经理部专职质检工程师自检的三级自检制度,坚持自检、互检和专检相结合的三检制,并接受监理工程师