土层地下课程设计.doc

土层地下建筑设计与施工 土层地下建筑课程设计题 目 隧道施工组织设计 学院名称 指导教师 班 级 学 号 学生姓名 2012年12月目录土层地下建筑设计与施工任务书3一、设计的目的与要求3二、设计题目3三、课程设计资料3四、课程设计要求4五、课程设计时间安排4隧道施工组织设计4一、施工组织设计的目的、编制原则和依据41.1施工组织设计的目的41.2施工设计的编制原则和依据5二、工程概况5三、施工程序和施工方案63.1隧道进洞施工顺序63.2主要施工方法与施工工艺8（一）洞口施工8（二）明洞施工8洞身开挖94、初期支护95、超前支护13四、开挖工程的作业组织和循环图表14(一) 人员安排及主要机械设备和测试仪器14(二)劳力组织16(三)场地布置16(四)临时工程17工程进度计划175.1、工程量清单175.2、各道工序所需工日表175.3、施工人员组织计划185.4、施工进度安排18六、 参考文献18土层地下建筑设计与施工任务书一、设计的目的与要求土层地下地下建筑设计与施工是城市地下工程专业的一门重要的专业课程，本课程设计是在学生完成该门课程之后进行的，该课程设计对学生将来从事的工作有着重要的作用。是学生在将来的工作岗位上能否胜任的关键之所在。为了城市地下工程专业的学生能更好掌握本门课程所学知识和适应工作的需要，所以有必要进行该门课程的课程设计。二、设计题目隧道施工组织设计三、课程设计资料隧道围岩为花岗岩，质地较完整，致密而坚硬。围岩物理力学指标推荐值见表1。地下水对混凝土无侵蚀性，对隧道开挖无影响。隧道区内无明显地质构造穿越，地质构造稳定，围岩岩体较完整，适于建造隧道。隧道按新奥法原理进行设计，采用复合衬砌，以锚杆和喷射混凝土为初期支护，关辅以钢支撑，注浆小导管等支护措施，在监控量测信息的指导下施筑整体式衬砌（二次模筑衬砌）。隧道采用直墙割圆拱型衬砌，拱顶厚度，拱脚及边墙厚度，净跨，拱圈净矢跨比，衬砌净高。二次衬砌和喷混凝土均采用200号混凝土，混凝土容重，混凝土弹模，混凝土抗拉强度为0.84MPa。表1 围岩物理力学指标岩石名称风化程度特征围岩类别比重极限抗压强度（Mpa）抗拉强度(Mpa）抗剪强度弹模10Mpa泊松比普氏系数f弹性抗力系数k干饱和tgC(Mpa)花岗岩微风化2.6130110111.426.04.70.2100.9*10kg/m四、课程设计要求一、施工组织设计的目的、编制原则和依据二、隧道工程概况三、施工程序和施工方案四、开挖工程的作业组织和循环图表五、工程进度计划五、课程设计时间安排：2012.11.182012.11.30隧道施工组织设计一、施工组织设计的目的、编制原则和依据 1.1施工组织设计的目的施工组织总设计是以整个建设项目或群体工程为对象，根据初步设计图纸和有关资料及现场施工条件编制，用以指导全工地各项施工准备和组织施工的技术经济综合性文件。它一般由建设总承包公司或大型项目经理部的总工程师主持，组织有关人员编制。它的目的如下： 为建设项目或建筑群体工程施工阶段作出全面的战略部署为做好施工准备工作提供依据为组织施工力量、技术条件和物资资源的供应提供依据为组织工地施工业务提供科学方案和实施步骤为施工企业编制项目管理规划或单位工程施工组织设计提供依据为业主编制工程建设计划提供依据为确定设计方案施工可行性和经济合理性提供依据 1.2施工设计的编制原则和依据 编制施工组织总设计一般以下列资料为依据：计划文件及有关的合同。主要包括：国家批准的基本经济建设计划、地区主管部门的的批件；概算指标和投资计划：可行性研究报告、工程项目一览表、分期分批施工项目和投资计划；招标、投标文件及签订的工程承包合同；施工单位上级主管下达的施工任务计划；工程材料和设备的订货指标、引进材料和设备供货合同。设计文件及有关的资料。包括已批准的建设项目初步设计、扩大设计或技术设计的有关图纸、设计说明书、建设项目地区区域平面图、建筑总平面图、建筑竖向设计、总概算或修正概算等。工程勘察和技术经济调查资料。工程勘察资料包括：建设地区的地形、地貌、工程地质及水文地质、气象等自然条件。技术经济调查资料包括：可能为项目服务的建筑安装企业、预制加工企业的人力、设备和技术管理水平；建筑材料、构配件的来源和供应情况；交通运输情况，能源，水、电供应情况；当地政治、经济、文化和商业以及设施情况。现行规范、规程和有关技术规定。包括现行国家规定实施的施工及验收规范、规程、定额、技术规定和技术指标。类似工程的施工组织设计和参考资料。二、工程概况 隧道围岩为花岗岩，质地较完整，致密而坚硬。围岩物理力学指标推荐值见表1。地下水对混凝土无侵蚀性，对隧道开挖无影响。隧道区内无明显地质构造穿越，地质构造稳定，围岩岩体较完整，适于建造隧道。隧道按新奥法原理进行设计，采用复合衬砌，以锚杆和喷射混凝土为初期支护，关辅以钢支撑，注浆小导管等支护措施，在监控量测信息的指导下施筑整体式衬砌（二次模筑衬砌）。 隧道采用直墙割圆拱型衬砌，拱顶厚度，拱脚及边墙厚度，净跨，拱圈净矢跨比，衬砌净高。二次衬砌和喷混凝土均采用200号混凝土，混凝土容重，混凝土弹模，混凝土抗拉强度为0.84MPa。表2-1 围岩物理力学指标岩石名称风化程度特征围岩类别比重极限抗压强度（Mpa）抗拉强度(Mpa）抗剪强度弹模10Mpa泊松比普氏系数f弹性抗力系数k干饱和tgC(Mpa)花岗岩微风化2.6130110111.426.04.70.2100.9*10kg/m三、施工程序和施工方案3.1隧道进洞施工顺序洞口土石方开挖及坡面防护 套拱施工 管棚施工 洞身开挖 初期支护。以新奥法的基本原理为依据，对软弱围岩以“管超前、严注浆、短开挖、强支护、勤量测、早封闭”的原则为指导进行施工。根据地形、地质情况以及总体工期要求隧道钻爆法施工工艺流程详见隧道钻爆法施工工艺框图：修正支护参数护参数施工准备确定施工方法开 挖是否符合管理基准初期支护现场监控量测沟槽路面施作防水隔离层二次衬砌（修改施工方案）（改变开挖步骤、顺序）否是结 束3.2主要施工方法与施工工艺（一）洞口施工洞口施工包括洞口土石方开挖、洞口截排水系统的施工、洞口边仰坡的防护等项目的施工。1、截水沟施工。边坡、仰坡外的截、排水沟于洞口土石方开挖前完成，其上游进水口与原地面衔接紧密或略低于原地面，下游出水口引入排水系统。2、洞口土石方的施工。采用明挖法开挖，先墙后拱法衬砌。人工自上而下分层开挖土方，风动凿岩机钻孔，浅孔控制爆破开挖岩石，反铲挖掘机配合自卸汽车装、运渣。3、洞口边仰坡的防护。在土方开挖进行到下一台阶的时候，立即进行上一台阶的坡面防护的施工，施工采用挤浆法砌筑，砂浆用砂浆搅拌机搅拌。（二）明洞施工1、明洞施工按先墙后拱法浇筑。首先做好排水工作，然后进行明洞土石方开挖，再进行基底平整夯实，接着施工边墙基础。边墙基础施工完毕后，架立支架，立模，绑扎明洞钢筋，灌筑混凝土。支架采用工字钢作支柱，横向连接均采用角钢，各连接头均采用螺栓连接。内模采用定型钢模板，外模采用定制的木模加钉铁皮，挡头板内、外侧弧线在施工现场按实际比例放样后，精确加工，挡头板模板也采用木模加铁皮或宝力板。衬砌钢筋采用现场绑扎，混凝土在拌合站集中生产，拌合料采用搅拌运输车运到施工现场，采用混凝土泵送入模。2、防水与排水防水层采用SBS改性沥青防水卷材，回填处夯填0.5米以上的粘土隔水层。明洞排水留有干砌层排水，另设有透水管排水。3、回填及拱架拆除拱圈混凝土达到设计强度、拱墙背防排水设施完成后，按图纸要求回填拱背片石和碎石土。回填土应分层、对称进行，每层厚度不大于30cm；回填片石每层厚度不大于50cm。回填至拱顶后则合并统一分层填筑。夯实采用小型电动冲击夯进行，压实度不小于95%。在拱顶中心回填高度达到70cm以上时方可拆除拱架。洞身开挖 1、洞室方案的确定 类围岩隧道围岩为花岗岩，质地较完整，致密而坚硬。围岩物理力学指标推荐值见表1。地下水对混凝土无侵蚀性，对隧道开挖无影响。隧道区内无明显地质构造穿越，地质构造稳定，围岩岩体较完整，适于建造隧道。隧道按新奥法原理进行设计，采用复合衬砌，以锚杆和喷射混凝土为初期支护，关辅以钢支撑，注浆小导管等支护措施，在监控量测信息的指导下施筑整体式衬砌（二次模筑衬砌）。采用钻孔台车钻孔，进行光面爆破开挖。为提高光面爆破效果，控制好开挖断面轮廓，整个隧道断面一次性打眼放炮。爆碴采用侧卸式装载机装碴，自卸汽车运输至洞外。2、钻爆设计爆破方案采用塑料导爆管非电起爆，微震光面爆破技术。采用垂直中空直眼掏槽形式，中空眼使用102钻头钻成。非电毫秒雷管（120段），炸药采用2号岩石硝铵炸药，规格分别为3220cm和2520cm药卷。周边眼用2520cm药卷，间隔装药，其它眼均用3220cm药卷，连续装药。起爆系统采用导爆管传爆，以集束为主的混合联接引爆网络。3、钻爆作业在实际施工中应根据现场地质情况、使用材料的性能在现场做爆破试验，以确定适合本隧道围岩情况的周边眼间距、装药量、最小抵抗线等爆破参数。根据爆破设计图标出炮眼位置，符合设计要求后进行钻孔。再按炮眼布置图进行检查，合格后装药连线爆破。光面爆破施工工艺流程详见“光面爆破施工工艺框图”。 出碴与运输（1）装碴采用侧卸式装载机进行，自卸汽车运输。（2）洞内道路平坦，坑洼不平地段可铺设碎石进行修整，洞内施工机具、材料摆放整齐妥当，不得影响运输车辆的通行。4、初期支护（1）锚杆施工锚杆为中空注浆锚杆时，施工工艺为：a.在岩面上标出锚杆位置；b.钻孔；c.清除孔内粉尘；d.插入锚杆；e.安装止浆塞、垫板、螺母，垫板尺寸为20020010mm；f.连接注浆泵注浆，注浆压力控制在0.40.6MPa之间。锚杆为普通砂浆锚杆时，施工工艺为：a.在岩面上标出锚杆位置；b.钻孔；c.清除孔内粉尘；d.孔内注浆，注浆压力控制在0.40.6Mpa之间；e.打入锚杆；f.安设挡头板。每一道工序必须经监理工程师检查合格后方进行下一道工序施工。（2）喷射混凝土施工材料：水泥拟选用42.5级普硅水泥，速凝剂要求初凝不超过5min，终凝不超过10min，砂采用中粗砂，干净无污染，适宜用于隧道内喷射混凝土。石料采用质地坚硬的碎石，碎石均采用小型锤击式破碎机生产，其最大粒径不大于15mm。为提高喷射混凝土的效果，减少回弹量和粉尘对人体的危害，喷射混凝土全部采用TK961型湿喷机施喷。在喷射混凝土之前，用水或风将受喷面粉尘和杂物清除干净。施喷时由下而上、分段进行。台阶法开挖中拱部喷混凝土时，先喷拱脚、后喷拱顶，每段长度不大于4m。如岩面凹凸不平时，先喷凹处找平。喷嘴缓慢呈螺旋形均匀移动，一圈压半圈，行与行之间搭接2030cm。后一层喷射则在前一层混凝土终凝后进行。喷射混凝土采用自动计量拌合机搅拌，施工时将已过筛的砂、碎石、水泥依次加入，然后加入水开始搅拌，待混凝土拌和料搅拌均匀后，由混凝土输送车运至湿喷机，湿喷机在开始喷射混凝土之前，要先开动机器，将高压风送入，然后加入一些水用来润滑管道，同时也可以用来冲洗受喷面，当湿喷机工作正常后，加入混凝土开始喷射混凝土。每一道工序必须经监理工程师检查合格后方进行下一道工序施工。（3）型钢拱架的加工与安装格栅钢架按设计要求在钢筋加工场分段制作。锚杆完成并挂网后喷砼后，安装型钢及格栅钢架并用高强度的螺栓牢固连接、与锚杆焊接成整体后，按设计要求厚度分层喷射混凝土。加工场地表面用混凝土铺筑。加工场地根据设计图纸准确测放出拱架的大样，用油漆绘出其轮廓线，每隔2m安装一个定位装置，定位装置要牢固可靠。隧道光面爆破施工工艺框图光爆设计放样布眼定位开眼钻 眼清 孔装 药联起爆网络起 爆通 风光爆效果检查地质调查原因分析修改光爆设计否是每榀拱架之间采用纵向连接筋进行连接，以加强支护的整体效果。钢架安装前在其安装位置施工设定位钢筋，以便临时固定各单元。钢架安装在围岩面已进行初喷3cm厚混凝土后进行。钢架与围岩之间的间隙用喷射混凝土充填密实。间隙过大时，可用混凝土楔块顶紧，其点数单侧不得少于8个。喷射混凝土时要由两侧拱脚向上对称喷射，并将钢架覆盖，并保证钢架保护层不小于3cm。5、超前支护 （1）小导管注浆 对于类围岩地段，在围岩较差的情况下，必要时，需对围岩开挖前进行超前注浆小导管支护，以提高围岩的自稳能力，加强围岩的整体性，增加岩石拱的支承能力。 注浆采用1.8Mpa 以上的注浆机进行注浆。 当注浆压力达到0.8Mpa时，可停止注浆。 注浆小导管端部要支撑在钢架上。 注浆结束后方可进行钻爆作业。 超前导管的钻孔方向严格控制，以确保能够对隧道周边围岩起固结支护作用，切不可出现超前导管伸入隧道洞身断面内。（2）管棚支架超前支护对洞口类围岩地段，需采用管棚注浆超前支护。 管棚制作：管棚采用1086mm热轧无缝钢管，每节3m、6m长，接头采用厚壁管箍，并用15cm长的扣丝连接，接头在隧道横断面上错开；钢管上按梅花形间距40cm钻68mm的小孔。 管棚定位设置C25混凝土作长管棚导向墙，内设18号工字钢，用2m长的1274孔口管定位，并按设计要求设置仰角；为保证长管棚的施工质量，施工前先试钻2个试验孔，找出岩层特性，同时进行注浆和砂浆填充试验，通过试验调整施工组织。 钻孔及管棚打设洞口管棚按与线路纵坡平行方向打设，洞内根据实际情况加大角度，钻孔采用钻孔台车钻孔，钻孔时根据地质条件采用不同的钻进速度，以防止坍孔、卡钻、缩孔。钻孔过程中用测斜仪测量钻孔斜度保证钢管的正确施工方向，钻孔孔径比钢管直径大2030mm，钻孔的顺序由高位向低位进行，管棚打设时，适当采用3m长的钢管配合6m钢管施工，以避免管棚接头在同一截面上。 堵孔注浆堵孔注浆包括钢管自身的封堵和钢管与孔壁之间空隙的封堵。钢管自身封堵：钢管最外端3m范围内不设注浆孔，孔口安装封头，压紧密封圈，压浆管口上安装三通接头进行封堵。钢管与孔壁之间空隙封堵：采用早强水泥浆塞入孔口密封。 管棚注浆管棚打设后在钢管中注浆，注浆采用注浆机注浆，注浆初压为0.51Mpa,终压为2Mpa，注浆结束后用10号水泥砂浆充填，以增加钢管的刚度和强度。四、开挖工程的作业组织和循环图表 (一) 人员安排及主要机械设备和测试仪器表2-隧道施工技术管理人员及作业人员工种单位数量现场技术员人2测量监测人员人3钻爆工人6装药工人4支护工人9钢筋工人7混凝土工人3模板工人6根据该隧道工程施工组织总体安排和施工方法的制定，初步确定以下主要机械设备和测试仪器，以后根据工程进度情况和需要相应增加和调整，见表3： 表3- 隧道施工主要设备配置序号机械、设备、仪器名程数量能力备注一、洞口土石方1TY220推土机2162kw2ZL50装载机23.2m33CAT挖掘机24奔驰自卸车818T5空压机620m3/min6潜孔钻机107YT22凿岩机208500L滚筒式搅拌机425m3/h二、洞身工程1YT22凿岩机40含备用2空压机620m3/min4装载机45东风自卸车106混凝土运输车4JC77m37ZK605轴流通风机41200m3/min8HPCV喷砼机657m3/min9注浆机610油罐车25t11BX500交流电焊机1012国产热合机613柴油发电机组4200KW14砼输送泵260m3/h15500L滚筒式搅拌机425m3/h16电动水泵417切割机418GC40钢筋弯曲机640mm19对焊机8三、试验测量仪器1砼回弹仪12周边收敛仪13水准仪24经纬仪25全站仪16天平台称27坍落度筒28万能材料试验机1 (二)劳力组织隧道洞口安排一个隧道施工队负责施工，隧道洞身安排一个隧道施工队负责施工，每个隧道施工队包括掘进、衬砌、综合三个工班。掘进工班负责隧道开挖，支护、出碴、运输；衬砌工班负责衬砌，包括砼的生产、运输和灌注；风、水、电及设备维修、保养，场外材料的转运等工作由综合工班负责。 (三)场地布置施工场地及队伍驻地的设置离洞口较近，上下工方便，避风、防洪、环保要求等因素。适应地形，紧凑布置（具体见各洞口平面布置图）。 (四)临时工程1、高压供风系统布置在隧道每个施工洞口各设3台20m3/min电动空压机，高压风管采用120mm的无缝钢管,置于与通风管同侧的正洞墙脚处,施工过程中要加强管理防止漏风。2、供水系统的布置就近河沟取水，在洞门山上修建高位水池，高度高于洞口拱顶标高40米左右，铺设水管，安设高压水泵。工程进度计划 5.1、工程量清单分项工程计算式工程量锚 杆5102+104140个直 墙0.50 m20m4.8m296拱 顶0.4m