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发布时间:2020-06-13 14:14:39

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作者:李丰果

出版社:中国铁道出版社有限公司

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深圳地铁暗挖区间隧道施工技术

深圳地铁暗挖区间隧道施工技术试读:

前言

深圳地铁开始建设十多年来,我公司一直发扬着“开路先锋”的精神积极参与各期建设。深圳地铁线路多为地下浅埋,地质及周边环境的特点特别突出,具有地下水极其丰富、水位高,地层特性不均、差异性大等特点,其中具备代表性的如填海软土卵石层、球状风化区及上软下硬地层等在其他城市地铁建设中比较少见。

同时,深圳属于现代化国际大都市,而地铁建设多处于繁华的城市市区,因此地铁暗挖施工的周边环境条件也极为复杂。

以上两个因素造就了深圳片区暗挖施工的复杂特性,地铁建设安全风险极高,施工技术难度极大。然而,面对隧道设计施工中各类复杂的地质、环境问题,参建的所有技术人员以严谨科学的态度,迎难而上,凭着强烈的责任心和创新的精神,“优质、文明、和谐、规范”的建设理念以及科学的建设和管理水平,一路攻坚克险,最终破解了这些难题。

深圳地铁一、二期建设过程,我公司在地铁1、2、3、5号线承担了10多条暗挖隧道施工任务,推动并引领了深圳市地铁隧道修建技术的发展。总体建设过程,我公司各项目一直在进行着暗挖隧道施工的实践并总结,在安全、质量、进度、成本管理等各方面,取得较好的成绩,过程中累积了大量宝贵的经验。

本书是一些常年在施工一线的施工管理、设计、科研技术人员,经过不断创新、完善、总结多年来的深圳地铁暗挖隧道设计施工经验,历时三年共同完成的。

全书共分八篇,前七篇以七个暗挖工程为实例,分别从施工组织策划、施工技术、设备物资管理、成本管理、进度管理、安全质量管理等角度,结合深圳片区特有的地层条件,辅以大量来自实践的真实基础数据分别展开总结论述。第八篇是在前七篇基础上进一步进行融合提炼,形成更具结论性的总融。

七个实例分别为第一篇:深圳地铁1号线18标西乡—固戍矿山法区间;第二篇:深圳市地铁1号线续建工程土建7标段宝坪区间;第三篇:深圳地铁2号线2201标站南并行段隧道及站后折返线及联络线;第四篇:深圳地铁2号线2222标香梅北站Ⅱb、Ⅱc过街通道;第五篇:深圳地铁3号线3101-1标站台扩建暗挖工程;第六篇:深圳地铁3号线3153标莲华区间;第七篇:深圳地铁5号线5307标太怡区间。七篇中各实例既有深圳片区地层、环境等共同特性,又各自具备其自身的个性特点,同时也反应出各工程在技术、成本、进度、安全、质量等各方面的管理差异,相互间既可彼此对照贯通,也可对比选优,增加了结论深度与力度。

本书内容容纳“暗挖万象”,各工程在施工技术方面均分别总结提炼了竖井垂直提升技术、开挖初支技术、各类辅助工法技术、衬砌施工及质量控制技术、防排水技术、监控量测技术、施工通风技术及环境保护技术等,其中提到的深孔注浆技术、径向注浆技术、TSS管注浆法技术、光面爆破技术、小净距隧道施工技术、重叠隧道施工技术以及塌方处理技术、地表环境保护技术等均具有广泛的应用空间,为相关类似工程提供了真实的、创新性的宝贵借鉴。此外,书中各篇均对机械设备的配置分别成章,探讨了暗挖隧道关于机械配备的选型、定量问题。在其他管理方面,各篇分别对实际施工进度进行了统计分析,对成本、安全、质量、科技攻关等方面也分别进行了总结分析,内容涉及工程项目管理全方位、全过程。

这部历经三年,经过反复总结、提炼完成的《深圳地铁暗挖区间隧道施工技术》,依据丰富的实践信息,详细阐释了深圳浅埋暗挖法隧道施工的得与失,并提出众多创新性技术或管理举措,我们期望其能够成为指导全国所有隧道建设规划、设计、施工、管理技术的可靠借鉴,成为促使隧道技术人员不断进步的动力,成为推动中国隧道修建技术更大发展的源泉!

本书在编写过程中得到了许多基层技术人员的支持与帮助,在此一并向他们致以诚挚的感谢!

这本著作规模较大,参与人员较多,不可避免会有错漏,有些提法也可能需要大家一起讨论,敬请提出并指正。李丰果2014年11月5日第一篇深圳地铁1号线18标暗挖隧道施工技术第一章工程概况及重点难点第一节工程概况

一、工程地理位置及主要工程内容

西乡—固戍矿山法区间位于宝安区西乡大道与建发采石场之间,出西乡站后沿新湖路敷设,CK32+350~CK33+100段线路下穿碧海湾高尔夫球场,然后下穿宝安大道。平面位置如图1-1所示。图1-1 区间隧道工程平面位置图

区间隧道起讫里程:CK31+589.7~CK33+660.25,区间左、右线累计总长4162m,包括102m明挖法、3471m矿山法、589m盾构法。其中明挖分二期施工:一期为明挖渡线施工,二期为区间风道施工。矿山法施工包含两座竖井、两个联络通道、一座电缆通道及竖井、水泵房等附属工程。盾构施工包含四座竖井。区间隧道标段范围如图1-2所示。图1-2 区间隧道工程范围图

二、工程地质及水文地质

1.工程地质

本标段工程范围内由上到下分别为第四系全新统人工堆积层、海积层、海冲积层、坡洪积层、残积层elγ3(Q )、加里东期混合花岗岩(M )。隧道主要穿越残积层及加里东期混合花岗岩层。典型地质纵断面如图1-3所示。图1-3 区间隧道工程典型地质纵断面图

2.水文地质

本场地地下水按赋存条件主要分为孔隙水与基岩裂隙水。孔隙水主要赋存于第四系砂层及黏性土、残积层和加里东期全风化混合花岗岩中,基岩裂隙水主要赋存于混合花岗岩强~中风化层中,略具承压性。

素填土在本区中广泛分布,具弱透水性;海冲积黏土、粉质黏土具弱透水性;海冲积中砂层具中等透水性;海冲积砾砂层具强透水性;砂质黏性土具弱透水性;全~中风化混合花岗岩具弱透水性,微风化混合花岗岩具弱透水性。

地下水对钢筋混凝土结构无腐蚀性,对钢筋混凝土结构中钢筋具弱腐蚀性,对钢结构具弱腐蚀性。

地下水位埋深1.0~4.0m,水位高程0.07~3.43m,水位变幅0.5~2.0m。地下水总的径流方向为由北向南。地下水的排泄途径主要是蒸发,主要补给来源为大气降水。

3.隧道围岩

第四系全新统人工堆积层,由于土质的差异性,透水性中~强透水。第四系全新统海积层,属弱透水层,可以作为相对8隔水层。海冲积③ 细砂中地下水较丰富,具中等透水性;海冲积9③ 中砂层富含地下水,为场地主要含水层,透水性随黏粒含量增多10而变小,具中等透水性;海冲积③ 粗砂层富含地下水,为场地主4要含水层,透水性随粘粒含量增多而变小,具强透水性。坡洪积⑤ 512黏土、⑤ 粉质黏土具弱透水性。⑥ 砾质黏性土、⑥ 砂质黏性土12呈饱和状态,具弱透水性。⑧ 全风化混合花岗岩、⑧ 强风化混合3花岗岩中等透水性。⑧ 中等风化混合花岗岩具中等透水性,透水性4随节理裂隙发育程度改变。⑧ 微风化混合花岗岩具弱透水性。

由于地层的渗透性差异,砂层及基岩中的水略具承压性,基岩裂隙发育,孔隙水与裂隙水局部具连通性。

岩石富水性和透水性与节理裂隙发育情况关系紧密,节理裂隙发育的不均匀性导致其富水性和透水性也不均匀。

本区间隧道地质条件复杂,砂质黏性土及全、强、中、微风化混合花岗岩在隧道底板、边墙、拱顶均有大量分布。中、微风化混合花岗岩为Ⅱ、Ⅲ级围岩,岩质较好,强度高,承载能力强,稳定性好。强风化混合花岗岩为Ⅳ级围岩,呈砂砾状或碎石状,隧道开挖后拱部无支护时可产生较大的坍塌,侧壁有失稳风险。全风化混合花岗岩为Ⅴ级围岩,呈松散或松软状,隧道开挖后围岩易坍塌,处理不当会出现大坍塌,侧壁经常小坍塌,隧道浅埋时易出现地表下陷或坍塌至地表。砂质黏性土层富含地下水,为Ⅵ级围岩,呈松散或松软状,隧道开挖后围岩极易坍塌,有水时土、砂常和水一齐涌出,隧道浅埋时易坍塌至地表。围岩级别见表1-1。表1-1 围岩级别表续上表

三、设计情况

1.平面设计

区间隧道起于西乡站末端,自西乡站后线间距23.4m,沿新湖路敷设,为避开道路北侧建筑,右线向左线靠拢,线间距逐渐变小,在CK32+240处线间距变为15.413m。线路在CK32+350~CK33+100段处下穿碧海湾高尔夫球场,然后沿宝安大道敷设。区间左、右线均含3处平面曲线,半径分别为2000m、450m、500m。线路总平面图如图1-4所示。图1-4 区间线路总体平面图

2.纵断面设计

区间线路从西乡站设计末端里程CK31+589.7开始,至CK33+660.25结束。其中:CK31+589.7~750之间纵坡坡度为2‰;CK31+750~950之间纵坡坡度为25‰,其间以竖曲线R-3000m过渡;CK31+950~CK32+240之间纵坡坡度为18‰,其间以竖曲线R-5000m过渡;CK32+240~CK33+600之间纵坡坡度为8.458‰(左线为8.467‰),其间以竖曲线R-5000m过渡;CK33+600~660.25之间纵坡坡度为6.37‰(左线为6.39‰),其间以竖曲线R-5000m过渡。线路的最低位置位于CK32+240,轨面标高为-21.464m,最大埋深约35.8m(轨面)。隧道纵断面设计参数见表1-2。表1-2 隧道纵断面设计参数表

3.隧道结构设计

区间隧道一般地段断面设计为马蹄形,采用矿山法施工,复合式衬砌。

隧道分A、B、C、D、E共5种衬砌断面,初期支护采用钢拱架、锚杆、钢筋网、C20喷射混凝土联合支护,并辅以小导管注浆等超前支护措施。二次衬砌采用C30S8钢筋混凝土,隧道防水等级为Ⅱ级,在初期支护和二次衬砌之间设置全包防水层,并配合注浆防水。暗挖隧道各种断面设计支护参数见表1-3,隧道典型的两种断面如图1-5、图1-6所示。表1-3 暗挖隧道支护参数及施工方法表续上表图1-5 区间暗挖隧道典型断面图一图1-6 区间暗挖隧道典型断面图二第二节主要合同情况与施工条件

一、合同情况及造价

本标段为设计、施工总承包,合同总造价为13482.59万元(其中包含暂定金1249万元),隧道全长2070.55m。本工程标底为1.9亿元,中标价相对标底下降29.04%。开标时间为2007年10月31日。

二、施工条件

本工程于2007年11月中旬进场,前期由于受征地、管线改迁及交通疏解影响,开工时间较计划进场日期延后4个月。本标段是深圳地铁1号线续建工程机场段的第一个标段,为西乡站~固戍站部分区间,也是1号线机场段唯一采用矿山法暗挖施工区间标段。隧道穿越地质条件复杂多变、周边建筑物对地下水土损失反应敏感、工期紧、标价低是本工程的主要特点。第三节工程重难点分析与对策

一、工程开工晚,实现各节点工期和总工期目标是难点

工程前期受管线改迁、交通疏解及征地影响,1#、3#竖井实际开工日期(2008年3月8日、2008年3月26日)较计划(2007年12月28日)延期近3个月。明挖段实际开工日期(2008年4月11日)较计划(2007年12月28日)延期近4个月。工程开工时间晚,但关键节点工期及总工期要求严格,因此保证实现节点工期及总工期目标是难点。

◆ 主要对策

有条件优化设计,降低施工风险,同时使隧道尽可能避开砂质地层。人、材、机等投入有保证。施工方案要合理,根据业主要求,不同时段明确不同的主攻工作面。加大竖井提升能力,满足洞内出渣进料的最大需求。

二、富水软弱地层开挖难度大

明挖段~1#竖井区间段为Ⅴ、Ⅵ级围岩,隧道主要穿越砂层、砂质黏性土、全风化花岗岩,地质软弱,初期支护工序繁杂,地下水位较高,地层含水丰富,施工难度大、进度慢,每月进尺只有30m。

◆ 主要对策(1)作好过砂层附近的降水工作,降低施工风险;加强监控量测,做好地质预报与超前加固措施。(2)下调线路纵坡,尽量增加拱顶埋深和黏性土的厚度。(3)明挖段从两边向中间施工,土方开挖完成后立即进行吊土井、主体结构施工,早开暗挖工作面。(4)抓好施工组织与工序衔接,保证工程进度。

三、确保各工作面协调有序、高效运行是重点

整个暗挖段分别利用施工竖井及明挖段进入施工,多个工作面同时平行展开,最多时13个工作面同时组织施工。各施工工序相互关联、环环紧扣,一个环节延期,即会影响到节点、合同工期,如何进行合理的施工组织安排、资源调配,加强各个工作面的相互协调,保持高效运行和确保节点、合同工期是贯穿整个施工期的重点。

◆ 主要对策

缩短各分部分项工程施工准备时间。机械空闲时安排保养,确保施工机械正常运行。根据本工程的特点,不断优化施工进度计划网络图,确定各阶段的工作内容。并根据各阶段的施工任务合理进行资源配置,尽可能地开展平行作业。减少工序衔接时间,防止设备的窝工,加强关键线路各工序的控制管理。

四、复杂地层隧道施工安全是重点

本工程暗挖隧道(YSK31+997.5~32+260、ZSK31+967.75~32+260、YSK31+589.7~628、YSK31+646.9~666.2、ZSK31+589.7~612.2、ZSK31+695.3~710.235、DK31+589.7~612.2)洞身穿越砂层、砂黏土层及混合花岗岩风化岩层,且地下水丰富,具承压性。尤其是近邻居民楼地下爆破及暗挖区间部分穿越砂层时,隧道施工安全是关键。

◆ 主要对策

近邻居民楼地下爆破开挖采用“短进尺、弱爆破”,减少振动确保邻近建筑物安全。砂层段采用预注浆加固地层并提前由地面进行降水。

五、电缆通道与联络横通道垂直叠加,重叠隧道施工安全要求高

CK32+924.95处电缆通道与区间隧道垂直交叉,位于区间隧道上方,区间隧道联络横通道与电缆通道垂直叠加并位于区间隧道下方,上、下隧道净距5.15m,施工期间须考虑上、下隧道相互间的影响,加强控制,保证施工的安全,合理安排上、下隧道施工顺序,将相互间影响降至最小。

◆ 主要对策(1)施工期间合理安排电缆通道开挖时间,错开上、下隧道开挖时间,防止重叠隧道平行施工。在正线隧道及电缆通道正下方的横通道开挖完成后,再组织进行上方的电缆通道开挖。(2)衬砌按照先上后下的顺序组织施工,上方隧道衬砌施工就相当于给下方隧道增加了永久荷载,待下方隧道初支收缩变形稳定后进行下方隧道衬砌施工有利于减小对衬砌层的压力,确保隧道使用安全。(3)合理进行施工进度计划网络图的编排,严格制定上、下隧道开挖,衬砌施工先后顺序,确定各阶段的工作内容,施工过程中严格按照计划执行。(4)重叠隧道开挖时尽量采用人工配合机械开挖,当必须采用爆破开挖时,尽量采用弱爆破,减小对围岩的振动,加强支护,避免引起围岩坍塌。(5)加强下部隧道的初期支护,设计时在施工影响范围己充分考虑上部爆破和施工荷载。

六、1#竖井~明挖渡线段隧道施工安全风险大

1.工程地质及水文地质复杂且变化频繁

隧道上部主要穿越地层为海冲积的饱和砂层、砂质黏性土、全风化混合花岗岩、强风化混合花岗岩。

砂层和砂质黏性土富水,无黏性,结构松散,属较不稳定土体,透水性强,施工中易发生坍塌、涌水、涌砂。同时,砂层上部为杂填土、素填土,渗透系数大,隧道开挖施工时,极易造成坍方。

本区间隧道开挖时洞身需穿越685m长花岗岩残积土、全风化岩。饱和状态下花岗岩风化残积土、全风化岩受施工扰动(主要为爆破施工)而崩解,极易变形坍塌,造成围岩失稳。

2.周边环境安全难以保证

明挖段~1#竖井区间隧道位于新湖路下方,新湖路两侧房屋密布,北侧有正雄电子有限公司、龙年电子有限公司、盐田村的民房、银田新村,南侧有深圳海湾中学、锦欣花园。这些房屋大多修建于2000年前,属于福利房,入住率高。房屋基础型式多为沉管灌注桩(属摩擦桩),该桩基对水土损失极为敏感。隧道开挖边线距离道路两侧房屋水平距离仅为9.85~19.71m。

鉴于周边楼房距隧道较近,且楼房基础抗沉降能力极差等客观情况,摩擦桩对地层和地下水位变化反应具高度敏感性(明挖渡线段及7标西乡站基坑施工时已对附近地面、楼房影响明显)。地面建筑物和管线的安全保护就成了极大问题,如采用措施不当,可能造成周边建筑极变形、开裂,易引发附近居民大量投诉上访,造成极为不良的社会影响,进而阻扰正常施工。

隧道沿线分布着大量的地下管线,包括雨水、污水、上水、电信、电力、燃气、路灯等,其中埋深2.3m的ф600雨水管、埋深3.2m的ф400污水管、埋深0.6m的ф600雨水管均为混凝土管,且多位于隧道上方,地下管线管道的走向与隧道平行,局部斜交。

◆ 主要对策

经过各方共同努力,将1#竖井~明挖渡线段部分(左线:ZSK31+710.235~997.75,右线:YSK31+666.2~967.75)段矿山法施工隧道变更为盾构法施工,以确保周边建筑物、地下管线的安全。第二章总体施工组织及规划第一节组织机构

项目组织机构图见图1-7。图1-7 项目组织机构图第二节项目的策划与组织实施

一、施工区段的划分

根据本工程场地条件等特点,本项目区间原设计矿山法施工按四个工作面组织隧道开挖施工,后因征地、地质条件、周边环境及维稳等影响,取消2#竖井,增加19标盾构接收井工作面,部分矿山法隧道改为盾构法施工,按五个工作面组织开挖施工。隧道二衬也因前期隧道开挖施工滞后影响,后期采用五台模板台车进行衬砌施工,并加大了二次衬砌的各项资源投入,弥补了因各种原因耽误的时间,圆满完成了轨道办、地铁公司节点目标和总工期,如期交验铺轨。

二、项目管理模式

采用集团公司B类项目的模式管理,三处有限公司受集团公司委托,组建项目经理部,对本标段工程建设的安全、质量、进度、成本等进行现场管理,确保对业主的各种承诺全面履约。

项目部围绕工程施工安全、质量、进度、成本等方面,对所承担工程进行有效的施工组织管理,做好施工中的内部与外部关系协调。

三、分包工程管理模式

严格执行三处关于分包管理相关条例,分为专业分包和劳务分包两种。专业分包主要有连续墙、防水、土石方外运等,劳务分包主要有隧道开挖初支、二衬(钢筋、混凝土、模板、脚手架)等。

四、队伍选择

施工队伍以社会资源为主。对单一工序小项目需外选队伍时,按工程项目类型和施工阶段的不同,一是从与各单位曾经协作或正在协作的合格承包队伍中选择,二是从当地合格承包队伍中选择,并经项目部和公司合同管理部门审查确认,签订合同后才进场施工。

五、施工总进度计划

本工程实际开工日期为2008年3月8日(1号竖井),完工日期为2010年4月30日,总工期为784天。

六、主要进度指标(区间矿山法正洞)

1.Ⅴ、Ⅵ级围岩开挖支护施工进度指标:15~30m/月;

2.Ⅳ级围岩开挖支护施工进度指标:30~45m/月;

3.Ⅱ、Ⅲ级围岩开挖支护施工进度指标:50~60m/月;

4.衬砌施工进度指标:60~90m/月。

七、进度指标编制说明

Ⅱ、Ⅲ级围岩主要分布在1#竖井~3#竖井之间,为中、微风化混合花岗岩,采用钻爆法开挖,循环进尺拟定为2m。由于深圳市化轻公司夜间不配送火工品,且综合考虑竖井提升能力、雨天无法及时出渣等因素,按每天1个循环(进尺2m)计算,进度指标为60m/月。

Ⅳ级围岩主要分布在3#竖井~标段终点CK33+660.25区间段,为强风化混合花岗岩,围岩呈砂砾状或碎石状。隧道开挖后拱部无支护时极易产生较大的坍塌,边墙易失稳,因此隧道开挖后需及时支护封闭。格栅钢架间距为0.75m,按每天2个循环(进尺1.5m)计算,进度指标为45m/月。

Ⅴ、Ⅵ级围岩主要分布在明挖~1#竖井区间段,为砂层、砂质黏性土及全风化混合花岗岩,围岩自稳性差,极易坍塌。采取超前支护、短开挖、早封闭的顺序组织施工。格栅钢架设计间距为0.5m,按每天2个循环(进尺1m)计算,进度指标为30m/月。

八、质量目标

坚持依靠科技领先、实施精品战略,做到“百分之百地执行标准;百分之百地兑现合同;百分之百的质量合格;百分之百的用户满意”。

对区间隧道工程质量目标:严格按照业主要求标准施工,工程合格率达到100%,优良率达到95%以上;工程质量等级优良,确保在国内同类工程中达到领先水平,创深圳市优良样板工程。

九、安全生产管理目标

实现“六无,三消灭,一创建”。六无:无因公死亡事故,年重伤率不大于万分之五;无拆迁工程事故和设备安装工程重伤以上(含重伤)事故;无触电、物体打击、高空坠落等事故;无重大机电设备事故、重大交通事故及火灾事故;无因施工造成地表沉陷及由此导致交通中断、通信中断、漏水、漏气等重大事故;无10人以上集体中毒事故。三消灭:消灭违章指挥,消灭违章作业,消灭惯性事故。一创建:创建安全文明样板工地。

十、文明施工与环境保护目标

施工期间,认真执行国家及地方相关法律的规定,依法文明施工,尽可能减少施工期间对居民生活的影响,积极协助地方政府做好施工期间的安民维稳工作。保持施工现场整洁,采取一切合理措施避免因施工引起的噪声、环境污染及其他因素对公众或公共财产等造成的伤害或妨碍,树立良好的地铁施工形象。第三节项目管理

一、技术管理

项目部设总工程师1人,负责整个项目的技术管理,与项目经理、副经理构成横向技术管理层,与项目部的工程部技术人员和其他部门形成技术管理组织机构。项目部技术管理层直接、统一对各个劳务层进行单独技术交底和管理。

鉴于18标从招标开始因时间仓促,沿海地层勘察精度较差,工程地质及水文地质条件极其复杂,周边环境复杂,对本项目技术管理提出了非常严格的要求。面对不同地质不同施工措施和工艺,项目技术管理工作增加较大难度,项目部总工坚持从基础抓起,亲自主持施工方案和工序等的技术交底工作,同时加强对技术干部在现场的培训和指导。针对遇到不同地质变化情况,及时给予现场技术支持,对现场技术管理有针对性地制定了相关奖罚制度和措施,激励技术人员努力适应和胜任本职工作。

技术管理主要围绕设计意图展开。对外加强与业主、设计、监理的技术协调工作,对现场出现的问题及时开会反映上报,以达成共识,并及时整理相关变更资料;对内依据设计图,认真提出设计图审查意见,及时跟踪落实。认真编制施工组织设计和专项施工方案等,请专家评审后再进行交底实施。

加强设计优化至关重要。本项目因明挖段侧楼房开裂,为确保稳定和谐,将地质条件最差地段由矿山法改为盾构法施工,并得到市政府办公会的批准。

结合现场实际情况,充分借助专家力量制订超前预处理措施,对现场出现的问题及时采取针对性措施,并请专家进行评估及方案审定,如明挖渡线段五条短隧道、隧道坍塌处理及沉降超限等处理,采取比较安全可靠的措施进行施工,对整个工程采取有效的控制手段。

二、安全管理、文明施工及环境保护

执行一岗双责制,项目经理在履行管理工作岗位职责的同时对整个项目的安全管理负责,其余所有管理人员在履行工作岗位职责的同时履行安全岗位职责,文明施工及环境保护纳入安全管理,按集团公司管理体系文件要求开展工作,制定安全、文明施工、环境保护和职业健康目标。

严格遵守国家、深圳市及行业标准,严格控制施工污水、有害烟尘和固体废弃物排放,施工噪声、水土流失控制达到国家及深圳市环保标准。

坚持“以人为本”的原则,严格控制重大职业病,确保员工的身体健康和生命安全。

项目部设安全环保部,各工点设安全管理员、班组设安全员,负责现场施工安全和环境保护日常管理。各级安全管理系统和各级安全管理人员构成整个项目部的安全与环境保护管理体系。

在工程建设中,18标的安全管理受市安检站、轨道办、环保局、地铁公司、监理单位等多方的监督检查,大多按月、季、半年和年度进行现场检查或评比,有时进行现场突击检查,对检查出现的问题迅速进行整改并回复。驻地业主代表和监理则参与现场日常安全监督检查。按深圳市安检站要求,进场的所有工作人员进行安全培训,考试通过后办理平安卡。

在日常管理中,项目部制定对各工区在各级检查中出现问题的整改督导和奖罚制度,并编制施工安全专项方案、应急预案、重大危险源管理方案,按程序审批后进行交底。

项目部各工点实行每周、每月一次安全文明施工检查,现场监理也实行每周、每月一次安全文明施工联合检查,项目部派员参加。

安全管理、文明施工及环境保护已成为各方的管理工作重点,通常在各级生产会议,尤其是每天的项目部交班碰头会、周生产例会、监理例会上,这方面的内容作为会议的重点关注对象。

三、质量管理

项目经理为质量管理第一负责人,与副经理、总工程师、各部门、各工点现场管理人员和作业班组质量管理员构成质量管理体系,日常质量管理业务归口在项目工程部。

18标的工程质量受深圳市建设局、市轨道办、市质检站、地铁公司、监理、设计院、集团公司各方的监督管理。针对18标工程地质及环境复杂、施工难度大、工程质量要求高的特点,项目部编制了详细的质量管理办法及质量管理方案,分阶段、分工序、分层次进行施工质量标准控制和技术交底。

在日常质量管理中,各级工程质量检查与评比和安全文明施工检查评比合在一起进行,各级生产管理会中质量管理作为会议主要内容之一,项目部每周生产交班会、每天交班碰头会、周监理例会都重点强调质量管理。项目部针对性地制定了质量管理奖罚制度,对各工点在各级检查中出现的问题认真及时地进行督导整改,把好工程质量现场关。

通过各方努力,本区间隧道在克服了涌砂突泥、上软下硬、填海地层等复杂条件下顺利完工,区间隧道外观质量良好,整个项目工程一次顺利通过验收,工程质量合格率100%,优良率90%以上。

四、进度管理

按照与地铁公司签订合同的工程总工期及相关节点目标,项目部分阶段进行工期目标分解,制定相应的节点工期目标,项目分年度、季度、节点工期目标进行管理和考核。18标土建工程在2010年4月30日完成区间隧道主体二衬的贯通,为2011年6月30日开通运营创造了条件。

合同开工日期为2007年12月28日,按中标通知书中指明的合同工期(491天)计算,合同竣工日期应为2009年5月1日。但自工程实际开工以来,由于诸多方面的原因造成工程未能在预定合同竣工日期内完工。主要影响因素如下:(1)受征地、管线改迁及交通疏解影响,实际开工日期拖后。1#、3#竖井占用盐田村地块,征地协调难度极大。明挖渡线段管线改迁工程量大且繁杂,且改迁施工与7标西乡站场地相互干扰,由此导致1#竖井实际进场开工日期为08年3月9日,3#竖井实际开工日期为08年3月18日,明挖段实际开工日期为08年4月11日。2#竖井由于占用盐田村荔枝园地块,征地困难而被迫取消,因此原计划的3个竖井减少为2个,隧道施工作业面的减少对整个工期影响较大。(2)1#、3#施工竖井设计均在右线隧道正上方,左线隧道出渣受到严重干扰,四个工作面工序组织协调非常困难,对进度影响较大。(3)前期3#竖井施工用电就近安装了工业用电,天气炎热时采取“停三供四”的方法缓解用电压力,对施工进度产生一定影响。(4)部分区间原设计方案不能实施(主要体现在部分矿山法隧道工法变更及3#井向终点里程方向地质变化较大),严重影响施工进度。(5)明挖渡线段基坑开挖后附近楼房对失水的高度敏感性,致使居民不断投诉和干扰施工,延迟工期约5.5个月。

工程在建设期间,通过局指、三处有限公司、项目部不断向地铁公司反映和沟通,终于促成部分隧道矿山法改为盾构法施工。同时,经过1号线分公司与地铁有限公司、轨道办等多次沟通,最后也将隧道完工节点工期调整到2010年4月30日。通过项目部不懈努力,科学组织,加大劳动力、材料、设备等投入,最后按期、安全、顺利完成标段施工任务。

工程施工中,项目部对各工作面分别制定了年度、季度、月、周进度与产值计划。明确了各工点开工、明挖渡线段连续墙施工、土方开挖及完成、底板浇混凝土及顶板封顶、区间隧道竖井开挖到底、通道完成、隧道开挖贯通、隧道衬砌开工与完工、盾构下井组装、盾构始发与到达、区间隧道分段交验等方面的节点考核目标,除了不可抗拒的重大因素外,严格进行了奖罚考核。

在各工点(工作面)编制完善各项计划和节点计划的基础上,项目部为确保计划可行,在人员、设备、材料等资源配备上加大投入,满足现场需要,保证措施有力。同时在集团深指每月施工生产会的基础上,项目每周组织召开一次周例会,各工点每天分别组织召开生产碰头会。存在突出问题时,项目部及时组织召开针对性的专题会,现场解决突出问题。经过项目部全体的共同努力,除个别无法克服的困难影响使少量节点目标稍有滞后外,大多的节点目标如期达到或提前达到。

五、经营合同管理

18标项目合同的主要边界条件是:承包商进场后应进行地质资料的补勘,合同总价不因地质条件变化而调整。而本项目前期在设计勘察时因时间仓促,无法详细对隧道沿线环境和地质进行详细勘查,尤其沿海填石地层。在本项目明挖渡线段基坑开挖期间,连续墙无明显渗漏水、无接头开裂和涌砂突泥情况下,仅在基坑底部进行少量抽排水,而附近楼房发生了不均匀沉降、开裂,由此得出楼房基础对失水的高度敏感性和明挖段大里程方向矿山法隧道无法实施的结果。

项目经营合同管理分合同工期履约管理、施工图设计的优化变更、正常变更设计和保险索赔、项目部成本管理、对内对外验工计价、项目部对各分包监督等方面。

经营合同管理由项目经理主抓,归口到计财部,工程部直接负责基础资料收集汇总等工作,其他相关部门和人员配合。

其次是保险索赔方面,抓好保险索赔既能妥善处理好施工对构筑物的局部不良影响涉及各方的矛盾,又能适当弥补成本亏损。虽然不能有大的经营成果,但保险索赔程序有法有据,施工后若有影响需鉴定后才能确定是否赔偿,而本项目保险合同(1号线与人保签订)条款约定较死,很难突破。

六、资源管理

18标的部分主材(如钢筋、商品混凝土、防水材料等)由业主组织招标确定厂家统一供给,由项目部在规定范围厂家选择。火工品通过民爆公司自购,其他零星材料及二、三类料全部自购。大堆料水泥、砂、碎石管理在现场成立采供站,由项目部的设物部统一询价后选择厂家。项目部负责对所有材料的计划、采购、进场检验和现场管理。

项目部计财部负责资金往来管理,项目经理负责资金拨付使用审批把关。工程资金原则上来自合同预付材料款和进度验工计价款,项目部财务根据各分包协作方承担工程量和月、季、年度验工计价款支付。

人员、机械设备和料具由项目部按照施工组织统一进行配备和管理,资源共享,合理调整,确保不同阶段的施工人员及设备及时到位配足。因区间隧道开挖时间长、地质差,为赶工期增加了多个开挖和衬砌工作面,实际投入的设备和人员也相应增加。

七、施工协调

征地、管线拆迁与保护、施工期间的交通疏解、对既有建筑和周围环境的影响,是施工协调工作量最大、涉及面最广的外部协调,主要由项目部经理牵头,书记、办公室等相关人员进行协调和问题处理。

外部协调:本项目最大一项外部协调成功实例就是租用19标盾构接收井。之前因3#井向标段终点里程方向开挖地层条件极差,涌水量大,上台阶拱脚经常出现涌砂突泥,采用降水措施后效果也不明显,深孔注浆试验效果也不好,每月进尺约20m。2009年9月份,经倒排工期计划后,发现如果再按照现有方案独头掘进,势必无法保证业主要求的工期,故项目部先后通过业主、监理召开3次较大协调会,确定10月份进场,利用19标盾构接收井场地增开工作面,使得隧道左右线均多开挖100多米,压缩工期约2个月。

内部协调组织:在项目部统一管理资源的情况下,施工协调主要体现在工作面较多情况下,将施工场地、材料、机具设备、人员(管理及劳动力)等方面实行统一机动调整分配,充分科学利用本项目资源,以确保关键重点控制工作面资源充足。

施工场地方面:如明挖渡线段,在前期段施工接近结束时,因盾构始发需利用本场地,通过项目部统一协调,为确保总工期,将后期组织的盾构施工作为重点,抓紧时间及时施作盾构始发场地,临建和原有生活区临建部分改造后直接转给盾构队伍使用,为后期盾构顺利始发创造了良好的施工条件。

施工材料和机具设备:在暗挖隧道施工期间,因隧道施工点就有4个,每个点少则2个工作面,多则4个工作面,经常出现水泵、注浆机、喷浆机等不够用情况,但通过项目统一调整,在每天碰头会上沟通协调,及时从相邻工点调配,满足了现场施工需要。

2010年2月,隧道二衬进入施工高峰期。原计划3台模板台车,从1#井下放一台,3#井下放两台(分别向1#井及19标方向),但鉴于1#井左线隧道突遇涌砂突泥地层,需要临时先将二衬施作完成以确保安全。经项目部多次论证,将3号台车紧急调到1#井,先衬砌1#井左线西乡方向,其余两台按照原方案衬砌左右线1#~3#井方向,为此造成这两台衬砌任务较为紧张。后期在19标盾构接收井增加开挖面后,及时从局内部单位租用两台模板台车,主攻3#井向19标盾构接收井之间隧道二衬,经过科学组织和合理调整,确保了本段提前20天完成衬砌施工,保证了节点工期。

此外,各工点在征地拆迁、管线拆迁与保护、交通疏解、周围环境和建筑影响也是施工协调的主要内容,贯穿于开工到完工全过程,成立了由项目领导、部门负责人、相关人员组成的协调小组开展各项工作,成为工程建设协调不可缺少的一个重要环节。

八、施工决策

项目经理组织主要管理人员及现场工人进行充分讨论分析,项目总工程师主持各项方案编制与会审,详细制定实施步骤及控制要点,达成共识后现场认真贯彻落实,项目领导和各部门现场检查督导。

前期根据本项目工点分散的实际情况,施工场地协调完成一个就立即开工,尽量保证隧道开挖工作面的优先。如1#井2008年3月8日进场施工,3#井2008年3月18日进场施工,实行分阶段进场。2#竖井因业主征地问题,同意取消。

本项目几次较大决策:(1)1#、3#竖井隧道开挖协作队伍退场,对工期影响较大,主要因为协作单价较低,工人工资低,人心不稳定,现场不听指挥,遇地质条件比较复杂段,更是雪上加霜,隧道开挖不及时支护,经常造成现场险象环生。后经领导认真研究,将不能很好履约的施工队伍及时清理出场,调整了施工队伍,同时调整施工单价,极大地推动和保证了现场施工组织顺畅。(2)对协作队伍在特殊地层开挖的单价调整,极大鼓励了施工人员的积极性,施工现场进一步改观和规范,工人基本服从各项管理,态度明显改观。积极性调动起来后,现场质量、安全、文明施工有了较大提高,同时进度得到了保证。(3)二衬抢工阶段。开始因劳动力等资源不足,台车下井一个月未能有效组织二衬施工。主要问题是劳动力严重不足,工作面经常出现空挡情况,后经项目部组织几次专题研究,及时加大投入,并制定奖罚制度和措施,很大程度上提高了作业人员的积极性,促进了二衬施工进度。实践证明,抢工阶段的及时调整赶工措施,实施项目目标的动态控制,切实可行地保证了总工期。(4)部分区间矿山法暗挖隧道改为盾构法施工并成功实施,切实归避了一定的施工风险,同时在工程二次经营及成本方面有了重大突破。针对填海地层的特殊性、周边环境的复杂性、典型上软下硬的地层(隧顶上盖砂层),隧道本身施工风险就较大,如何确保周边建筑物的安全更是毫无把握。后经项目领导班子统一认识,努力与局指、公司、监理、地铁公司(1号线公司)、建设局、轨道办等单位协调沟通,达成共识,并在最后抢工期阶段,不遗余力,加大资源投入,取得了较为明显的成绩,也促使本项变更得到市政府同意。通过盾构变更,最大限度地降低了新湖路段隧道采用矿山法施工安全、质量、进度、成本等方面的风险和损失。第四节项目施工风险及对策

本项目突发事件较多,主要集中在以下几个方面并进行特别策划。

一、明挖渡线段基坑及五条短隧道开挖引起地层失水

明挖渡线段基坑开挖及5条短隧道开挖失水导致周边小区楼房开裂受损。后期对楼房采用加固补强及居民房内装修恢复。

沉降原因分析:(1)楼房建于1998年,房屋距基坑边为9.8m,基础型式为15m深的沉管灌注桩,且桩底进入岩层为砂质黏性土层、全风化地层,为摩擦桩,桩基基础较差,对地层变化的影响反应敏感,安全储备系数低,在地层发生变化后,桩周摩擦力损失,造成桩基下沉。(2)房屋地基多次受扰动。

前期紧贴房屋基础的管线改迁较多,道路下方雨水、污水管在基坑施工前改迁开挖时(开挖深约5m)土体产生扰动,由于该处管线密集,无法严格碾压密实,回填层松散、土质不均,上部机动车长期动荷载影响较大,造成地面下沉,引起建筑物下沉。

前期连续墙及导墙换填块石层施工时,也对土体产生了一定的扰动。(3)由于地表回填杂石层较厚,填石层的缝隙相互连通,在连续墙施工时,引起地表水损失,碧海湾小区11栋楼房离连续墙施工距离较远影响较小。(4)采用矿山法施工隧道时,势必会造成地下水土流失和围岩扰动。一是地下水位变化,而房屋基础为筏板基础形式,且处于砂层和砂质黏性土地层,地层失水后易压缩、固结;二是地层出现一定松弛,地层下沉,造成楼房基础一起下沉。(5)道路对应的隧道里程段属于Ⅳ~Ⅴ级围岩,隧道开挖时渗水量较大。本区间隧道施工前在宝安大道旁及人行道上实施降水井降水,由于孔隙水与裂隙水相互连通,导致地表水流失,水位降低,引起道路下沉。

主要对策:(1)加强已支护段(地面沉降超限段)监测及分析。(2)及时施作初支背后回填注浆,防止背后孔隙造成地层产生松弛;同时,加强未完全封闭的初支(上台阶)背后注浆压力控制,防止浆压过大造成上台阶初支沉降超限。(3)加强超前小导管注浆压力和浆量控制。一是施做好止浆墙,防止窜浆;二是控制浆压和胶凝时间,提高注浆加固效果。(4)加强地面降水管理和监测。在隧道开挖约50m后立即停止降水,防止宝安大道沉降过大,危及市政地下管线。(5)加强现场施工组织,保证隧道快速开挖、支护快速封闭成环,最大程度控制沉降。(6)隧道两侧建筑物对地下失水变化的高敏感性,将周边建筑较多的新湖路段改为盾构法施工,防止周边建筑物受损。

二、由于地质条件极差引发隧道坍方

1#井向西乡方向新湖路下矿山法隧道开挖共出现4次较大险情,其中1次影响较大。主要对策:(1)针对地质较差隧道开挖制定完善、可操作性强的应急预案,并做好应急响应演练。(2)完善应急响应抢险救援小组机构。(3)加强对外协调工作,确保事态在出现后不继续扩大,把影响降低到最小范围。(4)明确总负责人及抢险负责人,各负其责,地面和洞内处理措施得当,防止仓促处理出现意外情况及为以后施工造成障碍。(5)充分利用内、外部资源的帮助。如在2008年10月12日1#井左线隧道大坍方时,局处领导亲临现场指挥,并及时在局内调动一切可利用的资源,共同处理险情,避免了次生灾害的发生。第五节经验与教训

标段区间隧道单价过低,易引发合同纠纷及现场问题,对实现项目各目标极为不利。因此一个项目应从招投标开始仔细分析其实现各种目标的边界条件,决策至关重要。

本标段为设计、施工总承包,设计概算2.1亿,合同总造价为13482.59万元(其中包含暂定金1249万元),本工程标底为1.9亿元,中标价相对标底下降29.04%。

由于1#井至西乡方向新湖路下隧道地质复杂而单价较低,造成工人收入与劳动强度不成正比、人心涣散,导致现场管理难度增加,进度、安全、质量、文明施工等都很难落实,项目履约成了重大问题。施工过程中更换了两次队伍,仍然不理想,最后将开挖施工统一纳入项目部直接管理,以班组承包模式,有效解决了现场人、机、料不到位的问题,提高了劳动效率。第三章竖井施工技术第一节竖井开挖与初期支护

一、竖井工程及周边环境

1.竖井位置及周边环境

1#竖井位于新湖路与银田路交叉口西北侧,道路北侧为银田新村居民小区,道路南侧为碧海湾高尔夫俱乐部。3#竖井位于宝安大道南侧绿化道路内,附近为华万工业园高级宿舍、食堂及碧海湾高尔夫球场。

2.地质及水文情况

根据招标图纸及勘察报告显示,竖井地层从上至下依次为:1.88m厚填土层、1.88m淤泥质黏土层、0.83m厚砂层、6.25m厚砂质黏土层、1.04m厚全风化花岗岩、0.625m厚强风化花岗岩、0.208m厚中风化花岗岩、7.71m厚微风化花岗岩。竖井井底为微风化花岗岩层。

地下水有两种类型,第四系松散层和全风化带潜水型孔隙水和岩层强风化~中风化带的微承压型裂隙水。黏性土层为贫水地层,风化岩层为中等富水地层。地下水对混凝土无腐蚀性。

3.工程设计概况

竖井设计采用直壁开挖,格栅钢架+网喷混凝土支护,支撑体系采用两纵一横(Ⅰ20b型钢连在一起)支撑,竖向间距1.5m。井口设置3m高井口圈。顶部设井圈50×50cm一道。其开挖断面为纵向宽7.3m、横向宽8.43m,开挖深度8.9m。竖井开挖断面尺寸均为7.9m×8.9m,深度分别为19.1m、20.5m,通道长度分别为14.9m、13.3m。1号竖井平面布置如图1-8所示。图1-8 竖井平面布置图

二、竖井施工

竖井提升采用龙门架配三台电动葫芦,1台提升能力为5t,2台提3升能力为10t,5个2.7m 出渣斗。竖井布置有人行步梯、通风供风管、供水排水管、动力照明电缆、下料管等。井口设施布置如图1-9所示。图1-9 竖井井口布置示意图

为保证出渣效率,特对提升机司机进行先培训、考核合格后持证上岗,提高安全操作熟练程度,保证提升系统的安全,同时对各个工作面作业循环时间进行调整,尽量保证出渣时间不相互干扰。第二节竖井安全管理措施

一、竖井开挖支护

竖井的安全支护工作,要从竖井的正确锁口做起,用钢筋混凝土锁井口,稳定地层和井口表层围岩不松散变形,是正确的锁井口方式。在地质条件特别差的情况下,从施工程序上考虑上部20m左右按照设计体形开挖,每5m左右按照永久衬砌进行混凝土浇筑是安全可靠的施工方法。

保证围岩自身稳定,要从开挖过程做起。在爆破开挖中,控制光爆造孔间距、深度、垂直度完全一致,严格控制超欠挖,限制光爆孔的装药量,确保起爆后光爆残留半孔壁上没有裂纹,井壁齐平。否则如进行二次欠挖处理,就会破坏围岩自身稳定。人工开挖或钻爆过程不破坏围岩的自身稳定,是竖井安全支护的关键所在。

二、竖井衬砌

竖井衬砌是涉及安装使用脚手架和模板等诸多支撑体系的高空作业,是潜在的重大危险源。一般竖井深度也比较大,因此模板及其支撑系统在安装过程中,必须首先确保作业人员的安全,作业人员一要正确戴好安全帽、佩挂安全带等安全防护用品,做好安全自我防护工作;经医生检查认为不适宜高空作业的人,不得进行高空作业。

脚手架和模板支撑体系必须严格按照规范和技术交底要求进行施作,确保牢固可靠。混凝土浇灌前要做好各项准备工作,尤其是要确保混凝土输送管连接以及在竖井内固定的可靠性,另外要确保商品混凝土的质量和供应的连续性,以避免堵管、爆管等造成危及作业人员安全的情况。组合钢模板装拆时,上下应有人接应。钢模板及配件应随装拆随运送,严禁从高处掷下,高空拆模时,有专人指挥。

三、竖井提升系统

竖井提升系统是贯穿于整个施工过程中的一个重大危险源,因此每一个环节都要严格控制,才能确保整个施工的安全。竖井起吊提升主要安全专项措施有以下几点:(1)各提升井架起重机操作人员必须经培训考试合格并取得特种作业人员操作证,严禁无证开机。操作人员上班时间要精神集中,严禁在施工现场打瞌睡或睡觉。(2)做好日常的维护保养和运转记录。(3)每次吊运材料时,指定专人分别在井口和井下负责起吊指挥。操作司机和指挥人员通过采用对讲机、电铃、警示灯等方式进行进行勾通和指挥,并在井下设警戒区域,由井下指挥人员进行警戒。材料吊放时,井下作业和过往人员要避让站在吊运材料下方5m区域外,并拉上反光警戒带。(4)吊运的材料一定要放在料斗内,长直料钢筋材料一定要捆紧、下部包裹,固定可靠,防止钢筋脱开掉落伤人。(5)起吊长直钢筋时,规格必须统一,不准长短参差不一,不准一点起吊。(6)抬运、输送或安装钢筋时要看清楚上下和前后左右是否有作业人员,要注意钢筋碰撞或脱落伤人;严禁钢筋碰撞电气线路或配电箱等设施。第三节问题处理办法及经验教训

1#竖井于2008年3月9日开始进场施工,在项目部筹备完善的同时,工区驻点也筹备完成,于当月10日施工竖井开挖支护工作。竖井地层主要为素填土层、淤泥层、砂层、全~微风化层,地下水丰富。2008年6月上旬到达井底后进行横通道施工。

1#竖井于3月21日完成井圈和井架架设工作并报监理验收通过。在井身开挖过程中,由于1#竖井上部0~12m位置区段为素填土、淤泥层、砂层、全风化层,地质较软弱,而且地下水丰富,开挖工作非常艰难,多次出现涌水涌沙情况,于是决定采用锚管注浆加固及降水相结合的方式对富水软弱地层进行处理,在施工过程中加强现场质量控制,注浆参数严格按设计施工,取得了良好的加固效果,保证了竖井开挖进度。12m~竖井底部依次为强~微风化混合花岗岩,采用钻爆法开挖,由于竖井毗邻银田村居民楼,特编制竖井爆破施工专项方案,以减少爆破震动对周边小区的影响。但由于开挖上部时对软弱地层扰动较大,在竖井底部爆破开挖过程中又再次扰动,导致竖井周边沉降较大,项目部及时对竖井周边地面沉降、小区房屋沉降以及竖井收敛进行监测,及时调整爆破参数及竖井钢支撑轴力,时刻监控竖井的开挖支护及周边建筑安全。

3#竖井于2008年3月16日进场施工,对场地进行布置,同时开始竖井围护结构外搅拌桩施工,至3月28日搅拌桩完全施工完毕,并于4月4日井圈施工及井架架设全部完成。3#竖井由于前期对竖井周边进行了搅拌桩加固,竖井开挖并未遇很大困难,但由于毗邻碧海湾高尔夫球场及工厂,对3#竖井开挖爆破振动进行了有效控制。

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