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斜井施工专项方案.docx

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

1

用于混凝土生产

4

料场

1

面积为120m2

5

钢轨

2800

43KG/m规格,用于矿车轨道

6

枕木

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

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

2

用I32C工字钢焊接而成

14

渣仓挡墙

2

用C25钢筋混凝土制作

15

储油库

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

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

5

2台高压配电柜,3台低压配电柜

3

提升机电阻

72

配套于提升机配电设备

4

矿车

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

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

2

用于临建设施建设及明洞开挖,井内出渣

7

装载机

2

用于临建设施建设及井内出渣

8

出渣大车

2

用于出渣

9

农用车

2

用于材料运输

10

双速轴流通风机

1

用于斜井内通风

11

车床

1

用于机械加工

12

风钻

20

用于斜井开挖

13

视频摄像头

12

用于斜井施工及矿车运行监控。

14

工控电脑

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

1

用于竖井开挖与出渣

16

水泥注浆机

2

用于锚杆、超前钢管的注浆

17

喷浆机

3

用于喷射混凝土施工

18

压钎机

1

用于压钎

19

模板台车

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

1

 

21

钢筋切段机

1

 

22

管道泵

2

用于管道加压

23

混凝土输送泵

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

1

采用电脑控制,精确计量砂、石、水泥等

25

电焊机

6

井内3台,井外3台

26

钢筋切断机

2

 

27

卧式水泵

6

安装组成多级排水泵站

28

潜水泵

6

收集井内散水汇集于固定泵站

29

搅拌机

2

上产能力为每盘0.5方

30

液压弯轨器

2

用于调直钢轨

31

工程指挥车

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

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