隧道暗埋段施工技术.doc
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1、南京滨江大道暗埋段隧道施工技术1 工程概况1.1 设计概况南京滨江大道暗埋隧道,主体为箱形框架结构,长250m,宽29.5m;顶板、底板、侧墙厚度均为1000mm,C30S8钢筋砼;中隔墙厚800mm,C30钢筋砼。采用明挖顺作法施工,基坑深度6.78.7m,平均开挖深度7.45m。围护结构原设计采用SMW工法,SMW采用700mm双轴水泥土搅拌桩(水泥掺入量13%)“隔一插一”插入5003001115H型钢。泵房采用明挖顺作法施工,围护结构为钻孔灌注桩+水泥土搅拌桩,泵房处宽20m,开挖深度12m。基坑内采用水泥土搅拌桩进行地基加固,基底下3m范围内水泥掺量13%,基坑内水泥掺量为7%。隧道
2、顶板、侧墙防水等级为一级,其余为二级。N1N5段由于2003年下半年钢材价格飞涨,型钢短缺,加上工期紧张等条件限制,综合考虑选定钻孔桩与单轴水泥土搅拌桩咬合作基坑支护方案。钻孔灌注桩桩径800mm,间距1000mm,其间采用700单轴水泥土搅拌桩(水泥掺入量15%)咬合,咬合200mm,C25混凝土。见图1。图1 基坑平面图基坑在垂直方向设置三道钢支撑,垂直方向间距3m、水平间距4m。主体结构与围护结构间距1m,主体结构侧墙浇至第二道支撑下时,需进行换撑,换撑后,同时拆除第二道和第一道支撑,浇筑顶板混凝土,见图2。1.2 工程地质根据岩土工程勘察报告,基坑开挖范围内的土层有-1杂填土、-2淤泥
3、-淤泥质填土、-3素填土、-1亚粘土、-2淤泥质亚粘土。其中基坑及钻孔桩所处位置大部分在-2淤泥质亚粘土层中,该土层含水量高,透水性较弱,渗透系数垂直方向27.610-6cm/s,水平方向12510-6cm/s;具有高压缩性、高灵敏性、低强度、易变形等特征,且厚度较大,基坑开挖时,极易产生侧向变形而导致开挖面失稳。图2 基坑围护结构及支撑断面图2 施工总体方案根据设计情况及结合施工现场具体情况,总的施工方案按照 “先深后浅、由低到高的”的原则进行施工,基坑开挖顺序为S1S2N2、S3N1(泵房)S4、N3S5、N4N5形成两个工作面,向两端进行施工。总体施工安排流程图见图3。3 主要施工技术措
4、施3.1 地基加固深层搅拌桩机进场前,必须完成两侧施工便道的修筑,同时清理加固范围内的地下障碍物和地表树木、电杆等构筑物。开挖导沟,导沟深1.52.0m,深层搅拌桩机加固时严格控制钻孔深度,采用32.5级新鲜普通硅酸盐水泥,同时根据水泥掺入量13%和7%的不同要求,基底下3.0m范围内采用“四搅两喷”工艺,基底上范围内采用“两搅一喷”,钻机提升速度0.6m/min,下沉速度0.8m/min,提升时喷浆,水灰比0.87。其施工工艺流程图见图4。施 工 围 挡施工用水接入修建施工便道、临时房屋施工用电接入降水井施工及降水土方开挖及钢支撑安装立柱桩施工基坑内、基底加固围护结构施工垫层混凝土浇筑底板钢
5、筋绑扎、混凝土浇筑拆除第三道钢支撑侧墙钢筋绑扎、混凝土浇筑拆除第一道钢支撑、水平换撑、拆除第二道钢支撑中隔墙钢筋绑扎、混凝土浇筑顶板钢筋绑扎、混凝土浇筑防水层施工土方回填,拆除换撑后的第二道钢支撑竣 工 验 收图3 总体施工流程图图4 深层搅拌桩施工工艺流程图3.2 围护结构施工3.2.1 SMW工法SMW工法用于本工程的深层搅拌机有两种规格,一种为国产SMW90走管式桩机,另一种为SBJ-型深层搅拌机,在施工时针对不同的深层搅拌机采取了两种不同的施工方案,见图5。(1).方案一,采用间隔施工水泥土搅拌桩,间隔进行水泥土搅拌桩咬合,在咬合桩中插入H型钢。使用国产SMW90走管式桩机,水泥土搅拌
6、桩采用“四搅两喷”工艺,水泥掺量不小于18%。(2).方案二,采用先施工外层水泥土搅拌桩形成止水帷幕,内层水泥土搅拌桩顺序咬合并同时与外层水泥土搅拌桩咬合,顺序插入H型钢。使用SBJ-型深层搅拌机,水泥土搅拌桩采用“四搅两喷”和“六搅三喷”工艺,水泥掺量不小于18%。图5 SMW工法施工方案图3.2.2 钻孔桩与水泥土搅拌桩咬合根据平面定位开挖导向沟,按设计规定布桩,单轴深层搅拌机先行施工,采用“四搅两喷”工艺成桩,下沉速度不大于0.5m/min,提升的速度应严格控制在0.8m/min。施工时采用新鲜32.5级的普通硅酸盐水泥,水泥掺入量不小于15%,严格控制浆液水灰比0.6,桩体垂直度偏差1
7、%。水泥土搅拌桩完成后,应在37天内及时进行钻孔桩咬合施工。在导沟内测放钻孔桩位置,并核对水泥土搅拌桩的平面位置,钻孔桩采用间隔成孔的方式,成孔后按照水下混凝土标准施工。桩平面位置50mm,桩身垂直度小于1%,孔底沉淤厚度30cm。钻孔桩与水泥土搅拌桩的咬合方式见下图6。图6 钻孔桩与水泥土搅拌桩咬合方式3.3 基坑降水基坑内降水要解决两个问题,其一是降低土的含水量,有利于土体的开挖和运输;其二提高地基土的抗剪强度,防止基坑底部隆起。本工程针对开挖范围内土层的特点,降水选用真空管井。由于粘性土的渗透性能很小,渗透系数只有10-710-9cm/s(0.010.0001m/d),基坑开挖前不小于2
8、0天进行降水疏干土体。同时为防止基底隆起,地下水需降到基坑开挖面以下3m,即提高开挖底板下3m的土体的抗剪强度。真空管井施工流程见图7。3.4 土方开挖土方开挖在地基加固、围护结构施工完成并达到设计强度后进行,采用“先中间后两侧、水平分层、纵向分段、抽槽后退式开挖”的方法,利用抽槽方式将中间大部分土方挖钻机就位钻 孔吊放井点管井管与孔壁间填砂砾滤料井管顶部与孔壁间填粘土密封井管内设置水泵安装真空泵并与井管连通开动真空泵与水泵试抽水测量观测井中地下水位变化井点管制作使用结束拔除井管测量放线、定位回填井底砂垫层洗 井正常抽水封堵井孔图7 真空管井施工工艺流程图除,预留护壁土体用长臂挖掘机或小型挖掘
9、机后退挖除,边开挖边及时安装钢支撑,纵向放坡坡度不小于1:3,横向放坡不小于1:1。开挖过程中注意降水井的保护,由于上部密封粘土的挖除,降水井成为自流深井,根据渗流情况及时将水抽出,必要时安设轻型井点辅助降水。土方开挖示意图见图8。基坑开挖过程中严禁超挖,基坑纵向放坡不得大于安全坡度(即不小于1:3),对暴露时间较长或可能受暴雨冲刷的纵坡采用喷射混凝土加钢筋(丝)网等坡面保护措施,严防纵向滑坡。图8 土方开挖示意图在基坑四周设挡水墙和排水沟,防止四周雨水进入坑内,挡水墙高度不低于30cm;基坑开挖后及时设置坑内排水沟和集水井,及时将基坑内明水抽排至地面排水沟。机械开挖的同时辅以人工配合,特别是
10、基底以上30cm的土层采用人工开挖,以减少超挖、保持坑底土体的原状结构。3.5 钢支撑安装钢支撑随着土方的开挖及时进行安装,并按设计要求进行施加预应力,各道支撑预应力表见表1、表2。表1 两道钢支撑设计轴力表(KN)支撑道数钢支撑设计轴力钢支撑预加轴力备注第一道支撑670340采用609(t=12)钢支撑第二道支撑1360950表2 三道钢支撑设计轴力表(KN)支撑道数钢支撑设计轴力钢支撑预加轴力备注第一道支撑520260采用609(t=12)钢支撑第二道支撑23001610第三道支撑22001540施工前需进行测量放线,根据钢支撑的位置确定纵梁及钢围檩的安装标高。首先进行支撑纵梁的安装,对称
11、进行钢围檩的安装,围檩安装时,需将型钢外包裹的土方清除,针对型钢和钻孔桩采用不同的方法安装钢牛腿,在型钢直接将钢牛腿焊接牢固,在钻孔桩需采用膨胀螺栓将钢板固定在钻孔桩上,在钢板上焊接钢牛腿。钢围檩后空隙处采用C20细石快凝混凝土进行充填密实。分段安装钢围檩时,其最短长度必须满足安装两根钢支撑,钢围檩接长时采用钢板将其连接成一整体。安装钢支撑长度31.5米,采用两台吊车拼装成两段起吊,在中间对接后由两台吊车抬放到位,经检验合格后即按设计要求施加预应力。采用2个100t千斤顶施加预应力,预应力分级施加,施加预应力值为设计预应力值加上10%的预应力损失值。钢支撑安装检验标准见表3。安装钢支撑时按设计
12、要求在垂直方向上保持一致。表3 钢支撑安装的检验标准序 号项 目允 许 偏 差备 注1同层钢支撑安装标高30mm2钢支撑水平高差20mm3钢支撑拼装轴线30mm4同一纵断面钢支撑平面误差50mm4 主体结构基坑开挖到底后即进行垫层混凝土的施工,封闭基底。进行主体结构施工,施工顺序见图9。施工步序一,开挖至基底后浇筑垫层、底板,达到设计强度后浇筑墙后回填素混凝土。施工步序二,拆除第三道钢支撑及围檩,浇筑测墙混凝土(混凝土高度高于第二道钢支撑0.5m),在第二道钢支撑处预留缺口。施工步序三,拆除第一道支撑,进行水平换撑(第二道钢支撑),设置临时支柱,浇筑中隔墙,换撑后的第二道钢支撑处预留孔洞。施工
13、步序四,采用满堂脚手架,整体浇筑上部侧墙和顶板。施工步序五,在冠梁与结构间浇筑混凝土短撑,拆除第二道钢支撑(换撑后),进行中隔墙钢支撑处孔洞封堵,涂刷防水涂料,墙后土方回填。4.1 底板施工基坑开挖到底后,经测量确定基底标高,立即进行垫层混凝土的浇筑,绑扎底板钢筋,纵向钢筋接头采用焊接方式,环向钢筋32主筋采用直螺纹套筒连接,其它钢筋采用焊接方式。检验合格后,安装模板,浇筑混凝土,采用一次浇筑、斜向分层的浇筑方式。混凝土强度达到设计值的30%时,即可进行墙后素混凝土的回填,回填混凝土强度达到设计值的70%时,拆除第三道钢支撑。4.2 侧墙施工绑扎侧墙钢筋,在钢支撑处预留,纵向钢筋采用接驳器接口
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