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新建铁路宝鸡至兰州客运专线甘肃段站前工程
BLTJ-10标段

西坡隧道进口进洞施工组织设计
( DK930+005～DK929+020.1)

批准 :

审核 :

编制 :

中国水电路桥公司宝兰客专甘肃段10标项目经理部
二0一三年四月

目 录
1、 编制依据 1
1.1 编制依据 1
1.2 编制原则 1
1.3 工程概况 1
1.4施工条件和主要施工技术标准 2
2、 施工重点、 工程进度安排 3
2.1施工重点 3
2.2工程进度安排 3
3、 施工准备 4
3.1 技术准备 4
3.2 施工现场准备 4
3.3 主要资源配置 4
4、 施工总体安排 5
4.1 场地及设施布置 5
4.2 材料供应 5
4.3 混凝土生产系统、 辅助工厂及生活区布置 6
4.4 供风、 供水、 供电和通讯系统布置 6
4.5 弃渣场布置 7
5、 洞口及明洞施工方案 7
5.1施工步骤 7
5.2开挖 7
5.2.1天沟开挖 7
5.2.2洞口、 明洞开挖 8
5.3支护 8
5.3.1洞口边坡喷锚支护 8
5.3.2拱型截水骨架防护 11
5.3.2长管棚前支护施工 11
5.4洞口明暗挖交接处开挖支护方法 15
5.5围护桩及钻孔桩施工 15
5.6洞门及明洞段衬砌施工方法 20
5.7明洞及洞门防水层施工 22
5.7.1明洞防水层施工 22
5.7.2洞门防水层施工 23
5.8洞门及明洞回填施工 23
6、 监控量测 23
7、 质量保证措施 24
8、 安全保证目标及措施 24
8.1安全目标 25
8.2安全生产方案 25
8.3安全生产保证措施 26
9、 应急预案 28
9.1组织机构 28
9.1.1职责 28
9.1.2应急流程 30
9.2应急救援抢险施工预案 31
9.2.1应急物资 33
9.2.2应急设备 33
9.2.3应急队伍( 编制、 培训) 33
9.2.4应急救治( 药品、 器具、 设备) 33
9.3安全生产应急预案 34
9.3.1塌方应急预案 34
9.3.2防触电事故应急措施 35
9.3.3防车辆意外事故应急预案 36
9.3.4防洪应急措施 38

1、 编制依据
1.1 编制依据
⑴ 新建宝鸡至兰州铁路客运专线( 甘肃段) 工程站前工程BLTJ-10标段施工图及相关设计资料;
⑵ 现场踏勘调查所获得的工程地质、 水文地质、 当地资源、 交通状况及施工环境等调查资料;
⑶ 国家有关方针政策和国家、 铁道部有关标准规范、 规程和验标等;
⑷ 国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规;
⑸ 中水集团路桥公司以往的施工经验和技术、 设备能力。
1.2 编制原则
⑴ 遵循招标文件条款和设计图纸的内容和要求;
⑵ 运用先进的施工技术, 充分发挥我单位专业化、 机械化作业程度高的特点, 实行动态管理, 确保施工组织的先进性和合理性;
⑶ 实施”项目法管理”的原则, 加强项目管理力度, 降低工程成本, 提高企业信誉;
⑷ 在总体安排上遵循”统筹兼顾, 因地制宜, 均衡生产”的原则;
⑸ 节约用地, 注意水土保持与环境保护。
1.3 工程概况
1.3.1 工程简介
宝兰客运专线通渭至榆中段西坡隧道位于定西市安定区, 隧道起讫里程DK930+005～DK931+192, 隧道长1187m, 为双线隧道, 隧道洞深最大埋深79m。西坡隧道地处黄土高原沟壑、 梁峁区, 工程位于定西市安定区境内。地面高程1960～2040m, 相对高差约为80m, 区域内黄土梁峁起伏、 沟壑纵横, 自然坡度20～600之间, 隧道顶谷深且呈”V”字型, 山坡上多为风积黄土覆盖, 梁顶植被覆盖较差隧道洞身均位于直线上, 洞内坡度为3‰的单面上坡。
隧道宝鸡端定洞口于DK930+005, 采用倒切式洞门, 明暗分界里程为DK930+020.1, 洞口明挖段共计15.1m。
1.3.2 工程地质概况
⑴ 地质岩性
隧洞洞身经过地层主要为第四系上更新统风积砂质黄土、 冲积砾砂、 第四系中更新统风积砂质黄土、 洪积砾砂, 基地为上第三系泥岩。根据工程地质调查、 钻探及物探资料, 本隧道宝鸡端明洞地段围岩主要由砂质黄土组成, 围岩级别为Ⅴ级, 工程性质差, 稳定性差。施工开挖洞顶极易塌方, 侧壁易垮塌。
⑵ 地震基本烈度
隧道场区地震基本烈度8度, 地震动峰值加速度为0.20g,边仰坡采用放坡开挖。边坡坡率采用1: 1.25, 坡面采用C25拱形骨架防护, 网喷混凝土、 锚杆等措施防护。
⑶ 水文特征
隧道洞身穿越黄土层区内地下水主要为第四系松散层孔隙水, 受大气降水的季节性变化, 地下水对混凝土存在氯盐、 硫酸盐及镁盐侵蚀性, 侵蚀性等级分别为L2、 H2、 及H1。隧道进出为东河支沟, 平时干涸无水, 仅在暴雨季节有暂时性流水, 水量不大。
1.4施工条件和主要施工技术标准
1.4.1 施工条件
⑴ 交通运输条件
本隧道隧道宝鸡端位于南坡庄甜河阶地东侧, 邻近312省道, 交通便利。
⑵ 水、 电、 燃料等可利用的情况
① 施工用水: 线路所经地区旱季长、 雨季短, 雨量少且集中, 年蒸发量远大于年降雨量, 且地下水含氯盐及硫酸盐对圬工有侵蚀性, 水中CL-、 SO42-、 总硬度和矿化度超标且呈现明显递增规律, 绝大多数为苦咸水, 地下水对圬工具氯盐、 硫酸盐和二氧化碳侵蚀性。地表水及黄土孔隙裂隙水水质差, 不能使用, 需考虑汽车运水或采用水处理设备对地下水进行处理后施工使用。
② 生活用水: 沿线距离村镇较近, 可就近拉运接至工地生活区满足生活用水。
③ 施工用电: 沿线电力资源丰富, 高压电力线或交错或平行线路分布, 施工用电可就近引入。为确保工程施工用电, 对重点工程及临时设施建设用电采用集中电源与自发电相结合的方式。
④ 施工用燃料: 本段线路沿线燃料供应比较充分, 施工机械使用的燃料可就近购买。
⑶ 建筑材料分布
该线路砂石料分布极为不均, 且生产能力均不能满足施工需要, 砂石料需远运。
⑷ 通讯条件
本地段通讯网发达, 程控电话、 无线通信覆盖全境。互联网网络系统完善, 接入方便。
1.4.2 主要采用的施工技术标准及规范
⑴ 《铁路工程基本作业施工安全技术规程》 铁建设[ ]181号
⑵ 《铁路隧道工程施工安全技术规程》 铁建设[ ]181号
⑶ 《高速铁路隧道工程施工技术指南》 铁建设[ ]241号
⑷ 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》 TB10753- J1149-
⑸ 《铁路工程基桩检测技术规程》 铁建设[ ]85号
⑹《铁路混凝土工程施工技术指南》 铁建设[ ]241号
⑺《铁路混凝土工程施工质量验收标准》 铁建设[ ]240号
⑻ 铁路工程技术规范及国家行业标准、 规则、 规程
⑼ 国家及地方关于安全生产和环境保护等方面的法律法规
2、 施工重点、 工程进度安排
2.1施工重点
洞口施工重点是洞口段的开挖和边仰坡防护以及长管棚施做。
2.2工程进度安排
西坡隧道进口进洞施工计划
表2-1
施工部位
施工计划
施工准备及场地平整
.03.20- .03.31
边仰坡开挖及支护
.04.1- .04.20
导向墙施工
.04.26- .04.30
大管棚施工
.05.1- .05.20
洞门及明洞基础施工
.05.21- .06.05
洞门及明洞衬砌施工
.06.05- .06.20
3、 施工准备
3.1 技术准备
⑴ 图纸审核已经结束, 审核结果已上报, 设计院图纸答疑及回复已经完成。隧道边仰坡开挖及支护、 大管棚施工安全、 技术交底已经编制并下发到施工队。
⑵ 导线点加密、 水准点加密及复测已全部完成, 并经过监理单位审核批复。现场已经依照施工图精确放出洞门及边仰坡位置, 并完成开挖轮廓线放样。
⑶ 试验准备: 混凝土配合比及进场原材料的试验工作已经完成。钢筋、 砂石料、 水泥试验及水质试验已经完成。
3.2 施工现场准备
⑴ 工地”三通一平”已经完成, 弃渣场已经确定 。
⑵ 生活场地及材料存放场地已建设完成, 材料存储满足施工需要。喷射混凝土所需拌和机及其配套设施已经到位, 并经试验符合要求。
⑶ 施工用水、 用电已全部到位, 质量安全体系已经建立, 钢筋加工场地已施工完成。
3.3 主要资源配置
施工机械设备、 人员配置要满足各工作面的施工需求。在配置上按照均衡、 高效的原则合理安排, 以确保施工顺利进行。详细的施工机械、 人员配备见施工安排表3-1和表3-2。
西坡隧道宝鸡端施工机械设备配备表
表3-1
序号
机械名称
型 号
单位
数量
备注
1
装载机
ZL50
台
1

2
挖掘机
PC200
台
1

3
空压机
3m3
台
1
电动
4
湿喷机
TK-961
台
1

5
发电机
50 kw
台
1

6
自卸车
20t
台
4

7
电焊机
BX-500
台
2

8
钢筋切断机
GJ5-40
台
1

9
型钢弯曲机
WJ40-10
台
1

10
钢筋调直机
GTJ-8/14
台
1

11
搅拌机
JS500
台
1

12
潜孔钻机
KR801412
台
4

13
旋挖钻机

台
1

14
碾压机
22t
台
1

西坡隧道宝鸡端施工作业面劳动力安排表
表3-2
序号
班组
工作内容
单位
数量
备注
1
开挖班
机械操作人员、 现场指挥
人
3

2
锚喷班
喷手、 后盘、 前盘、 等
人
10

3
防水班
基面处理、 防水板铺设
人
6

4
钢筋班
钢筋运输、 加工、 安装
人
15

5
模板班
模板安装
人
12

6
混凝土班
混凝土浇筑、 清理
人
10

7
技术员
技术服务
人
2

8
电工
电工值班
人
2

9
安全员
安全监督
人
1

10
空压机
空压机管理
人
2

4、 施工总体安排
4.1 场地及设施布置
施工场地的规划布置在隧道宝鸡端进口, 根椐工程施工特点及地形条件, 本着节约用地、 方便施工、 操作安全、 合理布局的原则, 进行施工场地划分、 施工辅助设施的分区布置及场内外运输道路的规划等。
生产生活区设置在隧道右侧较平缓的山坡上, 经平整后布置生活区、 钢筋加工场拌和机、 料场等设施; 洞口右侧DK930+010施工便道旁布置空压机房。
4.2 材料供应
碎石、 砂子、 水泥由项目部统一供应, 经由312国道经、 施工便道运至隧道施工场地。
4.3 混凝土生产系统、 辅助工厂及生活区布置
4.3.1 混凝土生产系统布置
本隧道拟定在西坡隧道宝鸡端进口施工场地内配备1台JS500型自落式拌和机, 主要用于洞口边坡初期支护喷射混凝土。采用半自动进料方式生产喷射用混凝土, 混凝土搅拌车运到喷射工作面, 采用湿喷机进行混凝土喷射施工。为保证工程质量, 隧道二衬、 仰拱、 仰拱填充及路面所需混凝土均采用拌和站集中供应。
4.3.2 辅助工厂布置
⑴ 临时钢筋场: 临时钢筋场建筑面积包括半成品和成品堆放场共占地400m2。临时钢筋场内各设置切断机1台、 弯曲机1台、 拉直机1台、 工字钢冷弯设备一套, 以及2套焊接设备。
⑵ 其它工厂: 在施工场地还布置有下列工厂:
施工工厂一览表
表4-1
序号
施工工厂
单位
面积
建筑
堆料场
1
钢筋厂及堆料场
m2
200
200
2
临时水泥库
m2
100

3
综合仓库
m2
100

合计

m2
400
200
4.3.3 生活区布置
生活区和办公区均采用自建彩钢房。生活区中的厨房和宿舍是重点消防对象, 在厨房、 宿舍附近各设一消防栓以防火险。为保证生活区的安全, 生活区外围封闭。生活区中的洗澡间、 厨房和公厕产生的污水则由专用集污沟汇集到生活污水处理池中去, 经处理后排入既有河道。
4.4 供风、 供水、 供电和通讯系统布置
4.4.1 施工供电及照明
施工动力用电采用”三相五线制”系统供电。
施工照明用电在成洞段和施工区以外地段采用220V电压, 施工区域内采用36V低压供电。照明线和动力线( 缆) 分别安装在隧道的两侧。
4.4.2 施工供水
在洞口交通方便、 地势平缓部位设置20m3的水箱作为高山水池, 用潜水泵将河沟水提升至高山水池, 供洞口施工用水, 充分保证到洞口工作面的水压。
4.5 弃渣场布置
西坡隧道弃渣场设在DK931+250左侧1100m处两山冲沟之间, 隧道进口弃渣运距6.1km, 出口运距1.4km, 弃渣场占用荒地44亩。开挖弃渣全部采用自卸汽车拉运至弃渣场, 采用推土机推铺, 22t碾压机进行碾压。弃渣场完成堆渣后, 表面和边坡覆土厚度不少于0.5m的清淤弃土或清除的地表种植土、 表土, 以便于复垦、 绿化。
5、 洞口及明洞施工方案
5.1施工步骤
洞口及明洞工程的施工程序为: 洞顶截水沟开挖、 砌筑→洞口其它排水工程→洞口土方开挖→边仰坡及成洞面临时防护( 二衬台车进场) →洞口导向墙、 管棚棚架式体系等辅助进洞措施施工→洞门、 明洞基础施工( 围护桩、 钻孔桩) →洞门、 洞身施工→洞门、 明洞防排水施工→明洞回填→暗洞施工。
⑴植被清除: 首先进行初步测量放样, 确定洞口边坡开挖范围, 照此进行植被清理, 以便精确放出洞口边坡开挖边线, 布置开挖临时道路;
⑵天沟开挖: 根据测量放样确定边坡天沟, 完成天沟的开挖及支护工程;
⑶边坡土石方开挖: 从上至下分层进行, 并人工将边坡修顺;
⑷边坡喷锚支护: 在分层开挖、 分层修坡的同时, 分层进行边坡喷锚支护, 直至完成整个洞口明挖。
5.2开挖
5.2.1天沟开挖
根据征地红线、 实际山形地貌特征测量天沟位置, 人工配合机械清表开挖施工, 天沟开挖尺寸为0.6×0.6m( 宽×深) 。基础完成后, 沟底及两侧边夯填10cm厚二八灰土, 表面浇筑30cm厚C25混凝土。混凝土采用小型平板振捣器振捣密实, 人工收面压光。为防止水沟开裂, 每隔15米设置一条沉降缝, 缝宽2cm, 缝内填充沥青麻筋。
5.2.2洞口、 明洞开挖
苏家川隧道宝鸡端洞口、 明洞开挖, 根据地质资料以土方开挖为主, 为加快进度达到早日进洞目标, 采用反铲按设计自上而下开挖刷坡、 人工清理。开挖土方部分摊铺于洞口侧用于道路修复, 部分由自卸汽车转运至弃渣场。
5.3支护
5.3.1洞口边坡喷锚支护
开挖修坡和支护需交叉作业, 自上而下开挖一层, 进行一层喷锚施工。洞口边坡采用Φ22砂浆锚杆加φ8钢筋网, 喷射10cm厚C20混凝土, 砂浆锚杆单根长度3m, 间距1.5m×1.5m, 梅花形布置, 钢筋网网格间距25×25cm。
为确保施工顺利进行, 在进行暗洞施工前应对洞口开挖临时边、 仰坡进行锚喷( 网) 加固, 然后开挖进洞。
⑴ 锚杆施工
锚杆采用YT-28型手风钻钻孔, 钻孔孔径42mm, 方向尽量与坡面垂直, 采用牛角泵注浆, 人工插入钢筋, 锚杆施工工艺流程见下图。

锚杆施工工艺流程图
锚杆、 钢筋等主要材料应进行材质检验, 严格按技术交底及施工图进行施工, 做好各项安全防护措施。砂浆锚杆布置见下图。

砂浆锚杆布置示意图
⑵挂钢筋网: 挂φ8的钢筋网, 网格间距为25×25cm。钢筋网在钢筋场下料并绑扎成形, 钢筋网网格间距按设计及规范要求进行拼接和与锚杆连接。为现场使用方便, 钢筋网每边长以1～3m为宜。钢筋网安放时注意搭接不少于30d, 且不得少于钢筋网网格长边间距。
⑶喷混凝土: 喷射混凝土不得采用干喷工艺, 应采用湿喷工艺进行施工。喷射混凝土速凝剂应采用环保无碱速凝剂。附喷混凝土施工工艺图。

喷混凝土施工工艺流程图
喷射混凝土配合比应经过实验确定, 并满足设计强度和湿喷工艺的要求。喷射作业应分段、 分片依次进行, 喷射顺序自下而上进行, 喷射段纵向长度不宜超过6m。喷射混凝土要紧跟开挖施工, 喷射混凝土混合料应随拌随喷, 回弹物不得再次作为喷射混凝土用料。喷射混凝土应以适当厚度分层进行, 一次喷射厚度不宜大于40～60mm, 首次喷射混凝土着重填平补齐, 将坡面喷平顺, 后一层喷射应在前一层混凝土终凝前施工。喷射混凝土作业时喷嘴应与坡面垂直, 喷嘴距坡面距离以0.6～1.8m为宜, 喷射束料与受喷面垂线成5～15度夹角最佳。喷射时, 应使料束成螺旋形运动, 喷射机工作压力控制在0.1～0.15MPa之间。
喷射混凝土作业之前临时就近布置一台0.5m3移动拌和机搅拌混凝土, 配备2台混凝土湿喷机进行喷混凝土, 喷射10cm厚C20网喷混凝土, 喷射混凝土终凝2小时后, 应喷水养护, 养护时间不少于7天。
5.3.2拱型截水骨架防护
拱形截水骨架净距2m,拱部骨架截面为L型, 宽0.5m, 主骨架界面为U型, 宽0.6m。骨架基础现浇混凝土厚度0.6m, 预制块混凝土拦水砖长*宽*厚=0.3*0.1*0.1m。
施工前先人工清刷坡面浮土, 填补坑凹。根据现场十几情况, 按设计尺寸要求挂线放样出每条骨架, 然后人工由下至上开挖。骨架沟槽开挖尺寸必须满足设计要求, 沟槽底部应该平整。开挖完成后, 安装定型木条模板, 定型木条模板尺寸与预制块混凝土拦水砖尺寸、 形状相匹配。骨架混凝土由拌和站拌制, 混凝土搅拌罐拉运至现场, 人工倒料入仓, 采用软轴振捣棒振捣密实, 人工收面压光。骨架混凝土强度达到70%后, 采用平板车转运混凝土预制块拦水砖至施工现场, 人工采用M10砂浆砌筑。
骨架浇筑及预制块砌筑采取自下而上的施工方式以防止混凝土骨料堆积、 保证预制块砌筑牢固, 同时为便利边坡绿化养护, 在适当位置设置阶梯踏步。
5.3.2长管棚前支护施工
隧道出口、 出口采用套拱法、 φ108长管棚+φ42超前小导管, L=30m超前预支护进洞、 具体作法如下: 洞口开挖至起拱线, 采用两榀型钢钢架紧贴仰坡放置, 间距0.5m, 纵向Φ22mm钢筋连接, 预埋φ140管棚导向管, 其环向间距40cm及倾角0度至3度角同设计的管棚环向间距及外插角, 与仰坡锚杆焊接固定, 浇筑导向墙混凝土厚100cm, 然后施做长管棚, 形成洞室轮廓。
长管棚施工主要工序有施工准备、 施作导向墙、 安装钻机、 钻孔、 清孔、 验孔、 安装管棚钢管、 清孔、 注浆、 封孔等几道工序, 其施工工艺流程见下图。

长管棚施工工艺流程图
㈠导向墙施工
明挖段开挖至暗挖段拱顶开挖轮廓线高度时, 垂直下挖至设定的上半断面底部, 临时喷射混凝土封闭暗洞掌子面。测量组精确测量放出洞口位置, 同时定出大管棚及导向墙的位置。
沿开挖轮廓线环向紧贴安装2榀I20型钢钢架, 每榀钢架间焊接环向间距为1m的Φ22钢筋。导向管采用φ140×5mm的钢管, 间距0.4m, 倾角为1°( 不含线路纵坡) , 方向与线路中心线方向平行。
施工时在型钢上标注导向钢管的位置, 环向间距0.4m, 逐根焊接于钢架上固定。外侧其它型钢钢架, 内、 外层钢架采用钢筋焊接。立模加固, 套拱厚度为1m, 长度为1m。导向管两端封堵, 以防进浆。浇筑采用C25混凝土, 为暗洞开挖作准备。导向墙结构见下图。

导向墙结构示意图 ( 单位: cm)

导向钢管示意图
导向墙施工工艺流程:

导向墙施工工艺流程图
㈡长管棚施工
导向墙混凝土达到100%强度时, 方可实施管棚钻孔工作。
长管棚中心距开挖轮廓线50cm, 拱顶144范围内设置, 钢管间距环向0.4m, 外插角1°( 不包含线路纵坡) , 方向与线路中线平行; 采用热轧无缝钢管, 钢管直径108mm, 壁厚6mm, 节长4m、 6m, 单根管棚长度为30m。
为便于钢管连接, 每节钢管两端均预加工成外丝扣。隧道纵向同一断面内的接头数不大于50％, 相邻钢管的接头至少须错开1m。编号为奇数的孔采用有孔钢花管, 钢花管第一节长4m, 编号为偶数的孔采用无孔钢花管, 钢花管第一节长6m, 以后每节均采用6m等长有孔钢花管。
①钻机就位
钻孔前, 根据纵坡及外插角调整钻机钻进角度, 使钻机钻杆角度与线路方向呈1°夹角, 调整完成后, 固定钻机位置。
②钻孔、 顶管、 注浆
钻孔: 选用直径导向管直径相匹配的潜孔钻机进行钻孔。钻机开钻时, 可低速低压, 待成孔4～10 m后可根据地质情况逐渐调整钻速及风压。
顶管: 钻孔完成后及时清孔, 采用采用潜孔钻机低速顶进钢管, 每节进入具孔口出30cm, 及时进行接长, 继续顶进, 制止达到设计长度。为增强管棚的抗弯能力,在管内设钢筋笼, 钢管顶进完成后人工分段插入。
注浆: 采用砂浆泵灌注M10水泥砂浆, 使钢管内填充紧密, 增强管棚刚度和强度。水泥砂浆必须边拌制边使用, 失效的水泥浆个严禁用于管棚及其它部位注浆。
③施工注意事项
钢管施工允许偏差径向不大于20cm。
为保证成孔质量, 防止邻孔钻进时前面的成孔坍塌, 钻孔间隔进行。先钻奇数孔, 后钻偶数孔, 奇数孔成孔后及时安装钢花管、 灌注砂浆, 偶数孔成孔后立即安装无孔钢花管, 防止塌孔。
施工过程中, 每钻完一孔就顶进一根钢管, 钻进过程中经常采用测斜仪量测钢管钻进的倾斜度, 发现偏斜超过设计要求时, 及时纠正。
5.4洞口明暗挖交接处开挖支护方法
长管棚施工完成后, 借助上半断面台阶高度, 进行暗洞弧形导坑的上台阶开挖与支护工作, 掘进约3～5m左右, 开挖明挖段的下半断面。明挖段下半断面随挖随喷混凝土防护, 挖至两侧墙底标高后, 及时进行两侧边坡防护施工, 同时进行暗挖段导坑下台阶开挖支护。
明挖段开挖示意图
暗洞进洞采用人工配合机械三台阶临时仰拱法开挖, 及时做好初期支护和临时支护, 并布置好位移观测桩。
5.5围护桩及钻孔桩施工
西坡进口宝鸡端桥台进洞, 有8根长度33m的ф125cm钻孔桩; 为便于明洞基础开挖, 保证施工安全基坑左右侧各设有11根长度33m的ф140cm围护桩; 明洞基础施工前先施工围护桩, 完成后对基坑下挖, 并对围护桩间施作挂网喷锚防护, 完成后施工钻孔桩。桩基施工采用旋挖钻机进行成孔, 施工时自造泥浆护壁, 地质条件较差时, 控制钻孔速度, 并给钻孔中添加膨润土、 火碱、 水泥以提高泥浆的稠度和护壁能力, 防止塌孔事故发生。钻孔桩施工工艺流程见下图。
桩位放样
护筒放样
搭设钻机平台

钻机就位

终孔、 清孔
平整场地

孔桩钻进

制作护筒
泥浆池
泥浆备料
泥浆沉淀池
制作钢筋笼
灌注水下砼
二次清孔
自然养护
钢筋笼吊放、 下导管
检测、 调整泥浆指标
导管水密试验

钻孔桩施工工艺流程图
⑴场地平整:
桩基钻孔前将场地检平, 清除杂物, 搭设钻机平台。
⑵ 桩位测量及放样:
根据设计图纸, 对钻孔桩的位置进行精确放线, 并标出外轮廓线。
⑶ 埋设护筒:
护筒用4mm的钢板制作, 其内径大于桩径直径250mm。为增加刚度防止变形, 在护筒上、 下端口和中部外侧各焊一道加劲肋。
护筒的底部埋置在地下3.5m的稳定土层中, 护筒顶高露出地面0.5m; 在地下水位较高地段护筒顶高出地下水位1.5m～2.0m左右( 同时高出地面0.5m) , 其高度满足孔内泥浆面的要求, 设计图纸有明确要求的则按设计图纸要求进行埋设。
桩基护筒埋设采用挖埋法, 一般桩基护筒埋设采用打入法, 利用振动沉桩锤打入。埋设应准确、 稳定, 护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm, 垂直度偏差不允许大于1%, 保证钻机沿着桩位垂直方向顺利工作。
护筒内存储泥浆使其高出地面或施工水位至少0.5m, 保护桩孔顶部土层不致因钻头( 钻杆) 重复上下升降、 机身振动而导致塌孔。
⑷钻机就位
在桩位复核正确,护筒埋设符合要求,护筒、 地坪标高已测定的基础上,钻机才能就位。桩机定位要准确、 水平、 垂直、 稳固,钻机导杆中心线、 回旋盘中心线、 护筒中心线应保持在同一直线。
⑸ 泥浆的制备
泥浆采用自造泥浆或优质膨润土造浆。在钻孔桩施工过程中, 对沉淀池中沉渣及浇筑混凝土时溢出的废弃泥浆随时清理, 严防泥浆溢流, 并用汽车弃运至指定地点倾泄, 禁止就地弃渣, 污染周围环境。
钻孔桩泥浆采用膨润土拌制, 造浆配合比由实验中心提供。搅拌好的新鲜泥浆其性能必须适合于地基条件和施工条件。
不同地层下泥浆的性能指标要求表
表5-1
地质情况
泥浆指标
相对密度
( g/cm)
粘度
( s)
胶体率( %)
失水率
( ml/30min)
含砂率( %)
泥皮厚( mm/30min)
静切力
( Pa)
酸碱度
( pH)
亚砂土
1.20～1.45
19～28
≥96
≤15
≤4
≤2
3～5
9～11
淤泥质亚粘土
1.20～1.35
19～28
≥96
≤15
≤4
≤2
3～5
9～11
粘土
1.06～1.10
18～28
≥95
≤20
≤4
≤3
1～2.5
9～11
亚粘土
1.06～1.10
18～28
≥95
≤20
≤4
≤3
1～2.5
9～11
细砂
1.20～1.45
18～28
≥95
≤20
≤4
≤3
1～2.5
9～11
粘土、 亚粘土
1.06～1.10
18～28
≥95
≤20
≤4
≤3
1～2.5
9～11
⑹ 钻机就位及钻孔
将旋挖钻机开至桩位中心, 经过钻机自身的仪器设备调整好钻杆、 桅杆的竖直度并锁定。
钻进时应先慢后快, 开始每次进尺为 40-50cm, 确认地下是否不利地层, 进尺 5 米后如钻进正常, 可适当加大进尺, 每次控制在 70～90cm。
⑺成孔、 成孔检测
① 成孔达到设计标高后, 对孔深、 孔径、 孔壁垂直度、 沉淀厚度等进行检查, 检测前准备好检测工具, 测绳、 检孔器等。
②根据桩底设计标高、 护筒顶标高计算孔深。以护筒顶面为基准面, 用测绳测量孔深并记录, 测量时测量五处( 中心一处, 四周对应护桩各测量一处) 孔深按最小测量值, 当最小测量值小于设计孔深时继续钻进。 现场技术人员应严格控制孔深, 不得用超钻代替钻渣沉淀。
③用检孔器检测孔径和孔的竖直度, 检孔器对中后在孔内靠自重下沉, 不借助其它外力顺利下至孔底, 不停顿, 证明钻孔符合规范及设计要求, 如不能顺利下至孔底时, 用钻机进行扩孔处理。
④检测标准见表5-2。
成孔检测参数表
表5-2
序号
检测项目
检测标准
检测方法
1
孔径
不小于设计桩径
检孔器
2
孔深
符合图纸设计要求
标准测绳
3
钻孔倾斜度
1%
检孔器
4
孔底成渣
柱桩≯5cm, 摩擦桩≯10cm
标准测绳
5
桩位
5cm
护桩检测
⑤第一次清孔
清孔处理的是使孔底沉碴( 虚土) 厚度、 泥浆液中含钻碴量和孔壁垢厚度符合质量要求和设计要求。当钻孔达到设计高程后, 经对孔径、 孔深、 孔位、 竖直度进行检查确认钻孔合格后, 即可进行第一次清孔。
桩孔钻至设计深度后, 及时通知质检员及监理, 确定是否具备终孔条件, 确认孔深达到设计要求, 填写终孔验收单, 交于监理签认后方可终孔, 终孔后钻具上提20cm, 桩机低档运转, 制备新泥浆, 调整泥浆比重, 及时清理沉淀池、 排浆沟里的沉渣。
清孔达到以下标准: 孔内排出的泥浆手摸无2～3mm颗粒, 泥浆比重不大于1.1, 含砂率小于2%, 粘度17～20s。浇筑水下混凝土前应清底, 孔底沉渣应清除干净, 满足铁路相关设计规范及设计文件提出的沉降要求。
⑻钢筋笼加工及吊放
钢筋骨架制作: 钢筋笼骨架在制作场内采用胎具成型法分节制作, 用槽钢和钢板焊成组合胎具。将加劲箍筋就位于每道胎具的同侧, 按胎模的凹槽摆焊主筋和箍筋, 全部焊完后, 拆下上横梁、 立梁, 滚出钢筋骨架, 然后吊起骨架搁于支架上, 套入盘筋, 按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上, 点焊牢固。根据铁路施工要求, 按照设计图纸布设接地钢筋。焊接加劲筋和箍筋时严禁烧伤主筋, 焊接质量必须满足规范要求。
钢筋骨架的存放、 运输与现场吊装: 钢筋骨架临时存放的场地必须保证平整、 干燥。存放时, 每个加劲筋与地面接触处都垫上等高的木方, 以免受潮或沾上泥土。每组骨架的各节段要排好次序, 挂上标志牌, 便于使用时按顺序装车运出。
钢筋骨架在转运至墩位的过程中必须保证骨架不变形。采用汽车运输时要保证在每个加劲筋处设支承点, 各支承点高度相等。
钢筋笼入孔采用汽车吊吊装。吊放钢筋笼入孔时对准孔径, 保持垂直, 轻放、 慢放入孔, 入孔后徐徐下放, 不宜左右旋转, 严禁摆动碰撞孔壁。若遇阻碍应停止下放, 查明原因进行处理。严禁高提猛落和强制下放。
第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时, 穿进工字钢, 将钢筋骨架临时支撑在孔口工字钢上, 再起吊第二节骨架与第一节骨架连接, 连接采用双面焊搭接连接。连接时上、 下主筋位置对正, 保持钢筋笼上下轴线一致: 先连接一个方向的两根接头, 然后稍提起, 以使上下节钢筋笼在自重作用下垂直, 再连接其它所有的接头, 接头位置必须按50％接头数量错开钢筋直径的35倍范围且不小于500 mm以内连接。接头焊好后, 骨架吊高, 抽出支撑工字钢后, 下放骨架。如此循环, 使骨架下至设计标高。
骨架最上端的定位, 必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度, 为防止钢筋笼掉笼或在灌注过程中浮笼, 钢筋笼的定位采用螺纹钢筋悬挂在钢护筒上。钢筋笼中心与桩的设计中心位置对正, 重复核对无误后再焊接定位于钢护筒上, 完成钢筋笼的安装。钢筋笼定位后, 在6h内浇筑混凝土, 防止坍孔。
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法应符合表5-3的规定。
钻孔桩钢筋骨架的允许偏差和检验方法
表5-3
序号
项 目
允许偏差
检验方法
1
钢筋骨架在承台底以下长度
±100mm
尺量检查
2
钢筋骨架直径
±20mm
3
主钢筋间距
±0.5d
尺量检查不少于5处
4
加强筋间距
±20mm
5
箍筋间距或螺旋筋间距
±20mm
6
钢筋骨架垂直度
1%
吊线尺量检查
注: d为钢筋直径, 单位: mm
⑼ 第二次清孔
由于安放钢筋笼及导管准备灌注混凝土, 这段时间的间隙较长, 孔底产生新碴, 待安放钢筋笼及导管就序后, 采用换浆法清孔, 以达到置换沉渣的目的。施工中勤窜动导管, 改变导管在孔底的位置, 保证沉渣置换彻底。待孔底泥浆各项技术指标均达到设计要求, 且复测孔底沉渣厚度在设计范围以内后, 清孔完成, 立即进行水下混凝土灌注。
⑽ 灌注水下混凝土
采用直升导管法进行混凝土的灌注。导管用直径250mm的钢管, 内径一致, 接口严密, 每节长2.65m, 配1～2节长1～1.5m短管, 配一节长4m左右的底管。导管使用前, 应进行接长密闭试验。下导管时应防止碰撞钢筋笼, 导管支撑架用型钢制作, 支撑架支垫在钻孔平台上, 用于支撑悬吊导管。混凝土灌注期间时用钻架吊放拆卸导管。
混凝土施工采用混凝土搅拌运输车运输混凝土, 输送泵泵送或自流至导管顶部的漏斗中。混凝土进入漏斗时的坍落度控制在18～22cm之间, 并有很好的和易性。混凝土初凝时间应保证灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间完成。
灌注时先灌入的首批混凝土, 其数量必须经过计算, 使其有一定的冲击能量, 能把泥浆从导管中排出, 并保证把导管下口埋入混凝土的深度不少于1m, 首灌量不少于2.1m3。必要时可采用储料斗。
在混凝土灌注过程中, 要防止混凝土拌和物从漏斗溢出或从漏斗处掉入孔底, 使泥浆内含有水泥而变稠凝固, 致使测深不准。同时应设专人注意观察导管内混凝土下降和井孔水位上升, 及时测量复核孔内混凝土面高度及导管埋入混凝土的深度, 做好详细的混凝土施工灌注记录, 正确指挥导管的提升和拆除。探测时必须仔细, 同时以灌入的混凝土数量校对, 防止错误。
施工中导管提升时应保持轴线竖直和位置居中, 逐步拆除、 提升。
钻孔桩桩身混凝土达到一定强度后, 根据《铁路工程基桩无损检测规程》( TB10218) 的规定进行检测。
5.6洞门及明洞段衬砌施工方法
本隧道出口洞门采用倒切式洞门, 洞门结构采用C45钢筋混凝土, 结构厚度为74cm。出口洞门长度为3m, 明洞长度为12.1m, 洞门及明洞衬砌施工工艺流程见下图。
注: 洞门墙与明洞钢筋混泥土一次性整体浇筑; 在拱、 墙背防水层施作前先找平基底, 防止刺破防水板。
洞门及明洞衬砌施工工艺流程图
㈠仰拱及铺底施工:
洞门及明洞开挖完成后, 开挖仰拱, 仰拱开挖采用挖机与人工配合施工, 挖机挖除时预留20cm以上人工修整, 以免造成基底围岩的破坏。人工清理完成后, 通知试验室做地基承载力试验, 如基底承载力达不到设计要求时, 通知监理及设计院进行变更处理。
仰拱钢筋集中在钢筋场加工, 现场焊接绑扎成形。钢筋下料长度严格按照设计尺寸进行, 弯曲半径及弧度要符合设计要求。钢筋现场焊接绑扎时, 钢筋间距偏差不得大于10mm, 钢筋网长宽偏差不得大于10mm, 焊接接头要错开至少35d以上, 且错开距离不得小于50cm, 接头采用单面焊时焊缝长度不得少于10d, 双面焊时不得少于5d。仰拱钢筋安装完成后, 浇筑仰拱混凝土, 仰拱混凝土由拌和站集中供应, 混凝土罐车运输至现场, 采用混凝土泵或溜槽入模。混凝土浇筑时应分层振捣密实, 采用插入式振捣棒振捣。混凝土终凝后及时施作铺底混凝土, 铺底混凝土施工方法与仰拱相同。混凝土初凝后及时洒水养护, 养护期不少于7d。
㈡明洞及洞门拱墙施工:
测量组精确放出拱墙设计中心线, 并测量标高, 二衬台车大致行驶到指定位置, 人工调整台车位置并固定。拱墙钢筋集中在隧道钢筋加工场制作, 现场绑扎成形。钢筋下料长度严格按照设计尺寸进行, 弯曲半径及弧度要符合设计要求。钢筋现场焊接绑扎时, 钢筋间距偏差不得大于±10mm, 焊接接头要错开至少35d以上, 且错开距离不得小于50cm, 接头采用单面焊时焊缝长度不得少于10d, 双面焊时不得少于5d。钢筋保护层采用砂浆垫块控制, 砂浆垫块强度不得低于设计混凝土强度。钢筋网层间距采用拉筋控制, 拉筋与主筋采用点焊连接。
拱墙混凝土由拌和站集中供应, 采用混凝土罐车运输至现场, 混凝土浇筑时要分层对称浇筑, 严禁从单侧浇筑到顶, 以免对台车形成偏压造成跑模。混凝土振捣采用插入式振