地下通道工程施工方案.docx
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地下通道工程施工方案
地
下
通
道
施
工
初
步
方
案
地下通道工程施工初步方案
1地下通道工程
本工程为解决南门大桥南桥头,岷江北路(岷江大桥北桥头),新三中(长江大道东段)的交通堵塞修建地下通道。
该工程涉及桥涵,通路,给排水,照明,交安,防水等。
2工程概况
本工程地处宜宾市中心城区。
通道分三处,在相对标高约-5m处下施工。
南门大桥南桥头地下通道:
主通道净宽5米,净空3.5米,通道主体部分长32米;梯道净宽3米,梯道长分别约32米、29.4米,以及“宜宾魂”改造。
岷江北路(岷江大桥北桥头)地下通道:
主通道净宽5米,净空3.5米;西侧梯道净宽3米,梯道分别长11.3米和13.4米;东侧梯道净宽2.5米,梯道分别长10.7米和12.5米。
新三中(长江大道东段)地下通道:
主通道净宽5米,净空3.5米,通道主体部分长28.8米;梯道净宽3米,梯道长分别约28.5米、25米。
3工程重点与难点分析
(1)工程所穿越道路均主干道,交通繁忙,流量巨大,工程施工必须选择安全、工期尽可能短的措施;
(2)施工现场管线众多,涉及雨污水、给水、通信、电力、电视以及军用设施等涉及民生和国家安全的设施,除需要迁建或拆除的外,施工期间各类设施的使用安全;
(3)现场地处中心城区,施工工艺的选择尽可能少占道路设施,避免影响道路交通,造成交通拥堵或堵塞;
(4)工程内如有地下水,且施工开挖范围内可能存在透水层,因此水位变化将影响工程施工的安全,因此工程施工必须采取必要的透水层阶段措施。
4施工方案
4.1总体设计方案
通道施工采用明挖与暗挖相结合的方法。
穿越湘江大道部分采用暗挖法施工,两端采用明挖施工。
为防止地下弱承压水层的影响,明挖基坑采用高压旋喷桩帷幕封闭止水,基坑开挖深度在5m之内采用双排高压旋喷桩进行支护,基坑挖深5m以上采用灌注桩结合止水帷幕支护。
地下通道暗挖法可以采用地道桥顶进法和管幕法(也叫排管顶进法)。
4.1.1地道桥顶进法
地道桥顶进法根据施工条件的影响,可分为整体顶入法、对顶法、中继间法、分节顺序顶入法和顶拉法等等。
地道桥顶进法主要施工工艺流程如图3所示。
本工程预制箱涵长度为27m,净宽9m,净高2.5m,拟在进口坡道上预制箱涵,共预制6节,每节长度为4.5m,宽度为9m。
所有箱涵同时进行预制,预制完成后,沿坡道依次将箱涵滑到顶进位置,然后用顶进设备依次将箱涵顶入设计位置。
箱涵预制平面图如图4所示,箱涵顶进剖面图如图5所示。
图3地道桥顶进法施工工艺流程
图4箱涵预制平面图
图4箱涵顶进剖面图
4.1.2管幕法
管幕法是利用顶管机顶进钢管到土体中,各个钢管中进行注浆,使浆液渗入个管隙中达到止水要求,同时对土体进行加固,形成超前支护。
然后再采用开挖与钢拱架初期支护的方案进行施工,最后进行钢筋混凝土衬砌施工。
管幕法施工工艺流程如图6所示。
4.1.3方案比较
根据本工程规划方案和现场施工条件,综合比较地道桥顶进法和管幕法两种方案,比较详见表1所示。
我单位建议地下通道的施工方案采用管幕法。
表1方案比较
施工方案
优点
缺点
地道桥顶进法
1.整体顶进稳妥,方向易掌握,整体性好;
2.材料投入较少;
1.预制构件施工场地占用大,影响城市环境;
2.施工过程中止水效果较差;
3.设备投入较大;
4.工期长。
管幕法
1.不影响地面的正常交通,地面道路不用改造;
2.无需进行道路改建,即不需开挖道路;
3.无需进行线路改接;
4.不抽取地下水,地面沉降较小;
5.管幕注浆后可以有效地防止渗漏水;
6.使用的机械设备少;
7.施工场地占用小,城市环境影响小;
8.施工速度快;
9.施工安全。
1.管幕钢管不能回收利用;
图6管幕法施工工艺流程
4.2总体部署
先施工湘江大道西侧的围护结构和土方开挖,为管幕施工创造条件;再施工湘江大道东侧的围护结构和土方开挖。
总体施工平面图如图7所示。
4.3施工方法
4.3.1施工场地布置
地下通道施工场地布置尽量减少用地,减小对城市交通和环境的影响,钢筋加工场地同主体结构加工区设置一起。
施工现场进行全封闭,四周砌筑围墙,围
墙高度按城市要求,并做好粉刷和宣传图片,与城市环境相适应。
图7总体施工平面图
4.3.2围护结构施工
地下通道围护结构采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合,全部围护施工分AB段、BR段、RC段、CD段和DE段五种不同的支护类型,各施工段的支护参数如下:
(1)AB段的A处是通道的起始位置,地面标高为36.10m,向下的坡度为12%,长度40m。
B处的标高为31.30m,开挖深度为4.8m,本段采用双排高压旋喷桩进行支护与止水,旋喷桩直径为800mm,间距600mm,长度为12.0m。
(2)BR段长18m,开挖深度达7m,该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。
灌注桩直径1200mm,间距1800mm,长度9500mm。
旋喷桩直径为800mm,间距600mm,长度为12.0m。
在灌注桩上设两道预应力锚索,其中第一排距顶面1200mm,长度为27m;第二排距第一排距离2200mm,长度为22m,两排锚索下倾角度为30o。
灌注桩顶设置一圈冠梁(1200mm×600mm)。
(3)RC段长24m,开挖深度达9.844m,该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。
灌注桩长度为12.0mm,旋喷桩长度为12.0m。
在灌注桩上设两道预应力锚索,其中第一排距顶面1200mm,长度为27m;第二排距第一排距离2800mm,长度为22m,锚索下倾角度为30o。
(4)CD段长24m,开挖深度达12m,该段采用钻孔灌注桩和高压旋喷桩止水帷幕相结合。
灌注桩长度为15.0mm,旋喷桩长度为12.0m。
在灌注桩上设三道预应力锚索,其中第一排距顶面1200mm,长度为27m;第二排距第一排距离2800mm,长度为22m;第三排距第二排距离2800mm,长度为19m,锚索下倾角度为30o。
(5)DE段处是管幕进口位置,本段只采用一排高压旋喷桩进行支护与止水,旋喷桩直径为800mm,间距600mm,长度为12.0m。
地下通道其他段的支护方式与上述几种类型相同,详见附件支护剖面图。
地下通道围护施工与主体结构的基坑围护同时进行,首先进行湘江大道西侧的围护结构施工,待湘江大道西侧施工完毕后再进行湘江大道东侧施工,钻孔灌注桩与高压旋喷桩同时进行施工,灌注桩从BR段和GS段开始,旋喷桩从AH段和AB段开始,分别用两台钻机进行施工。
桩与冠梁采用C30混凝土,锚索处采用2[25b钢腰梁,槽钢采用Q345钢;
As预应力钢绞线公称直径15.2mm,强度等级1860MPa;锚索锚固体砂浆强度M30。
采用普通硅酸盐水泥,等级42.5R。
4.3.3明挖通道施工
待湘江大道西侧围护结构施工完毕后,开始地下通道基坑开挖,基坑开挖分层进行开挖,按设计坡比进行放坡。
第一层开挖600mm,然后进行冠梁施工;第二层开挖1000mm,进行第一排锚索打设、安装、注浆、张拉、封锚,待强度达到设计要求;第三层开挖2500mm,打设BR段和GS段的第二排锚索、安装、注浆、张拉、封锚;第四层开挖600mm,进行RC段、FS段、FE段和CD段的第二排锚索施工;第五层开挖2500mm,进行CD段和FE段的第三排锚索施工;第六层开挖到基底。
湘江大道西侧开挖完成后进行湘江大道东侧通道的明挖,土层分四层开挖,第一层开挖600mm;第二层开挖1000mm;第三层开挖3000mm;第四层开挖到设计基底。
明挖通道施工过程中在基坑四周施做30cm挡水围捻,基底处设置积水井,防止雨水、地表水进入基坑。
4.3.4暗挖通道施工
地下通道采用管幕暗挖法,也叫排管顶进法,利用顶管机顶进钢管到土体中,各个钢管中进行注浆,使浆液渗入个管隙中达到止水要求,同时对土体进行加固,形成超前支护。
然后再采用开挖与钢拱架初期支护的方案进行施工,最后进行钢筋混凝土衬砌施工。
钻机采用FDP-15DA型非开挖导向钻机。
(1)管幕进行设计验算,管幕验算模型看作为一端固定,一端铰支的梁,如图8所示。
管幕顶层为填土,厚度5.9m,土压力为:
109.15kPa,湘江大道的车载取20kPa,考虑到地下埋设的各种管线等因素,荷载系数设置为1.4。
分别以跨度2.5m和3.0m进行计算比较,初步选Φ219mm×10mm的无缝钢管,支护钢架间距为2.5m。
(a)一端固定,一端铰支(b)弯矩图
图8计算模型
(2)管幕采用小型水平定向钻将直径Φ219mm×10mm的无缝钢管顶进到土体中,形成闭合的超前支护管幕,管幕横向穿过湘江大道。
在管幕无缝钢管中安装钢筋骨架,采用4根直径为22螺纹钢筋组成,并在钢管中注1:
1的水泥浆。
钢管编号为奇数的钢管钻孔径为10mm出浆孔,其呈梅花型布置,间距为300mm。
管幕立面图如图9所示。
图9管幕立面图
(3)地下通道施工与土层开挖相结合进行,地道入口处底面标高为26.56m,与地面高差9.54m;出口处底面标高为26.99m,高差9.11m;地下通道自东向西设置1.6%的坡度。
管幕施工标高为30.11m处,距地面为5.99m,因此基坑开挖完第五层土后,进行管幕施工准备,测量定位顶排管幕,并做好标记。
(4)管幕施工过程中采用跳打方式,每个孔钻好后用钻机将钢管顶进,钢管每节长分9m和8m两种,相邻钢管接头错开布置,使同一截面的接头数不超过50%。
钢管连接采用焊接方式。
完成一根钢管顶进后,及时在钢管内安装钢筋骨架,钢筋骨架用支架进行固定牢固,并将管口临时填塞牢固,防止管口堵塞。
管幕顶排完成后进行两侧顶进,钻机在施工过程中需要适时调整土层高度,使钻机顶管顺利进行。
(5)管幕底层一排开挖时,需要将基坑降低2.5m,待底排管幕施工完毕后及时将该部分回填至设计标高,并进行碾压处理。
(6)管幕顶管完毕后,进行管幕注浆,注浆从下到上依次进行,水泥采用普通硅酸盐水泥,等级42.5R。
水泥浆为1:
1,注浆压力为0.5-1.0MPa,施工过程中要注意控制注浆质量。
(7)待注浆浆液强度达到30%后,通道开始进行开挖,通道开挖后采用I25a工字钢加工成闭合架进行支护,钢架间距2.5m,钢架纵向用Φ22钢筋连接,环向间距1.5m。
支护如图10所示。
钢架连接采用焊接方式,在焊接处用钢板或Φ22钢筋绑焊,保证钢架的加工质量。
图10I25a工字钢支护
(8)通道开挖一段距离后,立即进行组织钢筋混凝土衬砌的施工,混凝土施工距开挖面不超过9m,混凝土每次浇筑3m。
衬砌混凝土采用为C35防腐混凝土,厚度为80cm,主筋采用HRB335级钢φ22@200,纵向采用HRB335级钢φ12@200,箍筋为HPB235级钢φ8@200,主筋净保护层厚度50mm。
通道衬砌图如图11所示。
图11通道衬砌图
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