古长城隧道施工方案.doc

陕西榆神高速公路彩兔沟至半切墩段（a2合同段）古长城隧道施工方案编 制：审 核：审 批：编制单位：中铁二局股份有限公司陕西榆神高速公路a2标工程指挥部第二经理部(特别提示：隧道及路面各部分设计标高请设计院核实完善及结构检算！)(特别提示：隧道及路面各部分设计标高请设计院核实完善！)设 计 说 明古长城隧道施工方案1.编制依据(1)榆林至神木高速公路合同文件。(2)施工图初步设计。(3)交通部颁发的有关设计规范、施工规范、验收标准及相关规定。(4) 2009年4月27日监理、局指及施工三方对古长城施工方案共同协商，最后决定按施工提出的方案进行施工的会议精神。(5)榆神高速公路工期目标。2.工程概况2.1榆林至神木高速公路工程简介该隧道设在秦长城遗址的保护范围之下，线路与古长城遗址中轴线斜交（=530）。隧道位于半径r=2500m的圆线上，线路纵坡3%。2.2隧道起、讫点及工程位置隧道平面设计起止里程：k86+067.8k86+121.2，全长53.4米；隧道中心里程：k86+098.5。2.3工程地质条件洞身通过区域地质单一，主要为白膳土，白墡土中局部夹杂料僵石，长城遗址下部局部含细沙层。2.4主要技术标准和指标序号技术指标名称单位指标值1公路等级高速公路2计算行车速度km/h1003车道数个44路基宽度m26.02.5主要工程数量见数量表2.6工程特点、重点及难点2.6.1工程特点本项目的特点主要表现为“自然条件恶劣、有效施工时间短”。2.6.2工程重点确保古长城施工安全，开挖、初期支护及衬砌及时跟进施工的重点。2.6.3工程难点在施工过程中，确保古长城遗址安全是该工程的难点。3.目标控制3.1 质量目标加强全面质量管理，按iso9002质量管理体系组织施工，树立精品意识，落实质量措施，工程符合公路工程质量检验评定标准（jtg f80/1、2-2004）的规定，努力克服质量通病，合格率100%，全段争创国家优质工程，三年无病害，设计使用年限内不大修。3.2安全目标严格执行国家、交通部发布的有关安全生产法规、施工安全规则，杜绝死亡事故，保证零死亡率，员工责任因工重伤率不超过0.3，降低一般伤亡事故，杜绝交通和火灾事故。3.3工期目标古长城右幅于2009年6月30日贯通、7月30日左半幅贯通，保证2009年12月1日全线建成通车。3.4文明施工统一规划，统筹安排；挂牌施工，场容整洁。3.5环境保护保护生态环境，按规范和设计图施工，确保生态环境目标的实现。施工及生活废水排放符合国家或施工所在地政府规定；施工扬尘得到有效控制；施工场界噪声排放达标；施工弃碴按设计规定堆放处理。4组织机构设置按照项目法管理，经理部在现场全权代表公司行使管理职能及履行合同的权力和义务，彻底兑现合同承诺。项目经理部设6部2室：工程部、安质部、计合部、物设部、财会部、协调部、办公室和试验室。根据该隧道的特点，为便于施工组织，组织隧道专业较强的队伍进场施工。各部门各负其责、相互协作，并为该隧道施工提供必需的服务。（4）工期计划表项目最迟开始时间最迟结束时间总工期施工准备2009.2.232009.2.286天管棚施工2009.3.12009.3.3030天洞口加固2009.5.22009.5.2524天洞身开挖及支护（右幅）2009.5.52009.6.2551天洞身衬砌（右幅）2009.5.152009.6.3046天洞身开挖及支护（左幅）2009.5.182009.7.2568天洞身衬砌（左幅）2009.5.302009.7.3061天洞门施工2009.6.202009.7.3041天见横道图5资源配置根据施工图初步设计，结合工期要求，设备配置见附表。见人员配置表见机具、设备配置表6施工方案、方法及措施6.1施工方案采用跟管钻进技术安装超前长大管棚形成超前支护。左右洞均分四部开挖，分别从进出口掘进，开挖后及时施作初期支护，并尽快封闭成环。6.2施工方法6.1.1管棚施工6.1.1.1钢管：1598 mm热轧无缝钢管，长l=28.2 m（单边），双向搭接3 m，中心间距40cm。6.1.1.2管棚加工与安装：管棚加工前首先将管棚编号，偶数号的全部采用3m的钢管加工，奇数号的第一根采用1.5m钢管加工，以保证安装后同截面接头不超出50%。管棚连接采用丝扣连接，丝扣长度6cm。6.1.1.3利用路基开挖土方结合跟管钻机高度及长度设置钻机工作平台。6.1.1.4主要工序为：定位，钻进，注浆。钻机定位：钻机定位稳固、精确是控制管棚施工精度很重要的一个原因。铺设轨道：在施工掌子面处，垂直于隧道轴线的工作地面上铺设两根轨道，用于钻机塔架行走，给后期管棚施工定位、移位创造了很好的条件；钻机塔架安装：导轨铺设好后，在导轨上安装可以行走的架子，架子上设有上下可移动的平台，人员设备在平台上进行施工。这样钻机就可以随时进行上下左右的移动。钻机安装：将管棚专用水平钻机固定在塔架平台上，利用钻机给进架下方的微调进行精确定位，直至符合设计要求。钻进（即棚管打设）：见附图一 159棚管 泥浆 钻机 地面 根据古长城地质，钻头采用敞口钻头，钻头采用跟设计棚管直径相当的型号。（如棚管为159,钻头外径采用160.）钻头后连接159棚管（采用丝扣连接），棚管后接螺丝头（变径），通过螺丝头与钻机动力头相连，使整个钻具形成密封管形。泥浆循环：泥浆泵泵入高压泥浆至动力头棚管钻头，最后从钻头处射出高压泥浆流冲开土层，泥浆通过棚管周边间隙返回，最后从孔口处流出，在施工面进行沉淀回收重复利用。棚管在钻机的带动下一边旋转一边给进，这样一根棚管打设完毕后，回次加尺，直到打设到设计长度为止。注纯水泥浆:注纯水泥浆的目的，一是固结管棚钢管间土体，增加管棚与土体的摩擦力；二是增加管棚的刚度，提高管棚的超前支护效果。纯水泥浆配合比：0.8：1（水泥：水）；因覆土较薄，注浆压力控制在0.40.6mpa。注浆流程： 浆液搅拌 储浆池 注浆泵 注浆管 注浆接头 棚管 钻头出水口 管外环状间隙 出气孔冒浆 注浆终止。见附图二 出气口 注浆泵 用搅拌机制作素水泥浆。每根棚管打设完毕及时注浆。注浆泵将水泥浆压入棚管内，棚管注满后水泥浆通过钻头流出，再经过环状间隙返回，从孔口处流出。注浆要求：稳定、流畅、不得中断、连续注浆，孔口出水泥浆后，封住孔口，然后再加压注浆13次，保证间隙充填饱满。注浆时，可根据孔内情况，来回旋转或拉动钻具，一边注浆一边放气，以保证管外“环状间隙”注浆饱满。预先计算出注浆量，注浆时不得小于计算的注浆量。注浆采用水泥浆，其具有可灌性好、沉淀析水缓慢、渗透性较好，与一般土层有较好的亲合力，易与周围土层、棚管形成整体结构性能。6.1.2开挖6.1.2.1洞口段施工洞门仰坡采用：25砂浆锚杆，长度3.5米，间距1*1米梅花形布置；d5钢筋网片，喷射混凝土厚度10。6.1.2.2洞身开挖左右洞均分四部开挖，分别从进出口掘进。根据地勘资料，该隧道采用“管超前、短开挖、强支护、勤量测、早衬砌”施工方法进行施工。开挖流程图小导管超前：在型钢的外沿及管棚间距之间设置42超前小导管，小导管长度4.0米，小导管外插角150，小导管的环向间距0.4米；型钢支架0.5米/榀，确保超前小导管辅助加强支护效果，按每4榀钢架（即2米）设置一排超前小导管。见附图开挖：因古长城地质条件较差，隧道框架顶板衬砌外沿至地面最大埋深为5.0米、最小埋深不到1.5米(线路坡度调整后)。为确保古长城及施工安全，左、右线隧道采用分部法开挖，分成四部开挖上半部，先左后右，再下部先左后右进行开挖，每个洞室均预留核心土。开挖过程中，预留20厘米存落量。每个洞室主要采用人工手持风镐配合小型挖掘机进行开挖：每个洞室每次开挖循环进尺控制在1.2米内。每幅左右洞室进尺不得超过7米，考虑人工配合小型机械翻碴，每幅左右洞室上下台阶不得超过3米。见附图6.1.2.3初期支护每部开挖采用成环i20b工字钢作为初期支护的承载结构，成环i20b工字钢间距0.5m。考虑结构受力，每榀i20b工字钢的上部转角处增设斜腿支撑；下部采用120槽钢设置成整体基础，120槽钢长度按0.5米进行下料，顺开挖进尺进行铺设，工字钢基础设在槽钢的中部，提高基础的承载力；每榀工字钢每侧增设4根、长4.5米、25锁脚锚杆，增加每环钢架的整体受力。每部钢架环向连接：垫板（25025015）与工字钢采用焊接，垫板与垫板采用螺栓连接；纵向连接采用22的钢筋，间距0.5米与钢架下缘进行焊接形成整体受力结构。喷射混凝土厚30 cm；边墙采用25药包锚杆，l=3.5米，梅花型布置0.5 m1.0m（纵向竖向）；815cm15cm的钢筋网。6.1.2.4洞身衬砌：衬砌采用刚性结构：即衬砌内部采用一排i20b工字钢，钢架纵向间距50，考虑结构受力，顶部横向工字钢连接垫板每榀按加工尺寸错开（即纵向连接处每侧均为50%）；混凝土保护层底板及顶板20、边墙10形成刚性骨架代替原有柔性钢筋骨架；纵、横向22钢筋间距2020，设在工字钢下侧并与工字钢焊接形成整体受力，钢筋外侧（顶部及边墙）设置d5防裂网片，增加砼的耐久性。边墙及底部采用模筑砼浇注，模型采用承台整体钢模进行拼装，框架结构的倒脚模型采用现场1：1放样，钢板板、槽钢及圆钢进行加工。见附图顶板支撑采用塔设门型支架，模喷砼进行施工。考虑结构受力，门型支架中部（纵向）塔设预留10厘米的上拱度，两侧按1厘米递减进行预留。门型支架全部采用上下均有顶托的脚手架,间距50厘米50厘米。见附图模型采用30厘米150厘米及20厘米150厘米两种模型进行衬砌底模拼装。每半幅衬砌施工长度3米，中部支撑（即竖向及水平临时支护）的拆除长度根据每次衬砌长度进行拆除，严禁一次性拆除；考虑砼施工质量及耐久性，在顶部及边墙砼的保护层内增设一层d5防裂网片（距砼外路面不得大于5cm）；考虑顶部砼模喷（或浇筑）受水平框架影响，特别是中部不饱满，加之砼从初凝、终凝到硬化，砼自身收缩，导致砼和支护面脱空，顶部衬砌施工前按纵横间距3m3m预埋注浆管，后期压注水泥浆进行空隙充填。见附图6.1.2.5防排水 隧道由于在沙漠，地下水位深，降水量小，因此隧道采用全包式防水，即全断面铺设防水板，隧道洞顶需要做好排水系统，防止冲刷古城墙。 明洞段采用双层土工布夹防水板及粘土隔水层防水；明洞衬砌外摸一层砂浆保护层以防碎石土回填施做造成防水板的损坏，靠近回填地表设一层粘土隔水层以防止地面径流下渗，并在回填地表坡度的作用下流入排水沟排走。在结构构造防水方面，采用橡胶止水带于明洞沉降缝，变形缝处布设，以此形成完善的明洞防排水体系；明洞洞顶做好完整的排水系统。 暗洞段隧道采用土工布加防水板防水，在结构构造防水方面，环向施工缝处设置止水带（10300mm）。 防水层施工 防水板一次铺设长度根据混凝土循环浇灌筑长度确定，铺设前行试铺，再加以调整。防水板采用无钉孔铺设，即先用80塑料垫圈和射钉无纺布固定于基面上（垫圈间距：拱0.5m-0.6m,边墙0.8m，呈梅花型布置），再将防水板应用专用粘合剂粘合在垫圈上。a 基面处理:铺设防水层前对初期支护大致找平，边墙及拱部补喷找平、底部砂浆找平。对外露的小导管等切除、磨平，水泥砂浆封堵找平等。b 出水点处理：在铺设防水板前，初期支护喷层表面漏水及时处理，采用注浆堵水，并保持基面的干燥。防水板焊接 防水板的焊接是防水施工中最重要的施工工艺，焊接采用热合机自动焊缝形成，即将两层防水板的边缘搭接不小于10cm，通过热熔加压而粘合，两侧焊缝宽应不小于2.5cm；当纵向焊缝与环向焊缝成十字交叉时（十字形焊缝），事先对纵向焊缝外的多余搭接部分齐根处削去，将台阶修理成斜面并熔平。 防水板质量检查和处理1） 外观检查防水板铺设均匀连续，焊缝宽度不小于25mm，搭接宽度不小于100mm，焊缝应平顺、无褶皱、均匀连续，无假焊、漏焊、焊穿或夹层等现象。2） 焊缝质量检查 防水板搭接用热合机进行焊接，接缝为双焊缝，中间留出空隙以便充气检查。检查方法为：用5号注射针头与打气筒相连，针头处设压力表，将打气筒加压至1.5mpa时，停止充气，保持该压力达2min，否则说明有未焊好之处。用肥皂水涂在焊接缝上，产生气泡地方重新焊接，用热风焊枪和电烙铁等补焊，直到不漏气为止。 6.1.2.6路面及洞内装饰隧道洞内路面选型根据隧道长度确定采用复合式路面，路面结构形式为：上面层：5cm中粒式沥青混凝土下面层：7cm中粒式沥青混凝土基层（即调平层）:采用水泥混凝土进行找平隧道内饰：隧道采用浅色防火涂料喷涂，涂料厚度20mm，并且涂层还应防水，在潮湿条件下能够良好成型，不会崩解、蚀变、掉落，不燃，无毒，不发粘，具有良好的自洁能力。7施工监测对洞内外进行地面沉降及边墙收验量测，通过量测结果的收集、整理及回归分析，以便及时指导施工及修正施工方案及方法。洞外地表设置六排观测点：即左右幅每个洞室中线各设一排；左右侧破裂面外5米各设一排；洞内顶部沉降及边墙收敛点的纵向间距按5米进行布设。见附图8、施工措施8.1、为确保该段施工安全，在施工前，所有管理人员及操作人员必须熟悉该施工方案，方可进行施工。8.2、施工过程中，各工序环节必须按上述施工方法施工到位，严禁违反上述施工方案及施工方法进行随意施工。且初期支护基础必须按规范进行施工，严禁虚碴。待量测结果通过回归分析且变形趋于稳定后，及时进行下部开挖，同时及时跟进支护及二次衬砌，以确保古长城及隧道施工安全。8.3、施工质量：大管棚、超前小导管、型钢、系统锚杆设置位置、范围、数量、间距及角度严格按要求进行施工；管棚灌浆严格按配合比施工，大管棚、超前小导管、型钢、系统锚杆、钢筋网片在安装前必须经现场技术干部检查合格后方可进行安装，锚杆采用锚固剂锚固；因该方案是确保古长城及隧道施工安全，施工过程中，上述各道工序务必按此方案并结合施工规范、标准、设计文件进行控制。8.4、施工安全：施工期间，隧道顶部设置警戒线，严禁任何车辆通行；并作好地表防排水系统。各道工序务必按此方案并结合施工规范、标准、设计文件进行控制，同时操作人员及现场管理人员在各道工序实施过程中，务必加强安全意识教育，避免在实施过程中违章操作、违章指挥的现象出现，施工过程中，严格按各项安全操作规程、安全（技术）交底组织施工，以确保隧道施工安全。9文物保护在施工中，如发现文物或有考古、地质研究价值的物品时，采取有效保护措施，及时报告监理工程师和业主，并尽快通知文物管理部门处理。1设计依据1.1、2008年12月16日榆神集团公司召开的“关于榆神高速公路加快建设工作会”及2008年12月20日榆神公司召开的“榆神高速加快冬季施工专题会议”的会议精神。1.2、榆神公司与中交第一公路勘察设计研究院关于对古长城文物保护方案的委托函（榆司工函200889号文）。1.3、陕西榆神高速公