区间隧道(下沙中心站~下沙东站)旁通道冻结法施工方案设计
3.1施工准备
准备工作是整个工程施工进展顺利的前提和保证,具体工作内容如下: 3.1.1三通一平
3.1.1.1供水,将水管接送至施工场地,水量为5m3/h。 3.1.1.2供电,250kw/h电量接送至施工场地。
3.1.1.3道路,能允许5~10t卡车进出施工场地,市内运输,必要时应提供通行证。 3.1.2其它
3.1.2.1旁通道施工现场增设通讯系统和视频监视系统,为通道开挖时联系监视之用。
3.1.2.2 对开挖作业面加装安全防水门,以备应急之用,并落实抢险物资及劳动组织的安排。
3.1.2.3旁通道永久结构主要材料进场通过监理取样,并送到有资质的检测单位进行复检,合格后方能在施工中使用,主要有钢筋、防水材料等。 3.1.3端头井提升架结构
提升系统采用端头井行车提升。除此之外,也可采用建筑用门式提升机,安装在端头井内。其型号为SMZ150型自升式门架升降机,该设备具有安全可靠,安装方便等优点。
3.1.4 隧道内工作平台搭设
按旁通道出口尺寸及施工需要,工作平台由上下两层平台和一斜坡道构成。在旁通道开口处的隧道支撑架底梁上表面搭设中间工作平台,主要作为通道材料运输手推车换向之用,面积约为2m×3.5m=7m2。在旁通道运输侧,搭设斜坡道与中间平台相连接,斜坡道高端宽约3m,坡长约18m,坡度以方便手推车运输为原则可以适当调整。在中间平台的另一侧搭设材料设备平台,为节省材料,平台面可低于中间平台0.3m,面积8m×4.5m=36m2。平台梁可用长4.5m,间距为2m的16#槽钢,直接搭在混凝土管片上,台面用50mm厚木板铺盖而成。 3.1.5临时支护(金属支撑架)
根据土体加固技术参数,土体压力等,计算、设计金属支撑架的材料、结构形式。 3.1.5.1喇叭口、通道内为拱形型钢支撑架结构,按断面尺寸加工,结构形式见设计
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院图纸。
3.1.5.2泵站部位为矩形支撑圈,结构及分段加工尺寸如设计院设计图纸所示。 3.1.5.3接头部位结构:
连接板厚12mm,A3钢板与型钢焊接,螺栓取M20×60。支架在地面预加工成型后,在工作面组装安设。
3.1.6 金属管片接缝焊接
将旁通道的金属管片之间接缝采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊接好,以提高其整体性。焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理,避免虚焊。将旁通道口部的金属管片之间(拉开的六块管片除外)接缝,采用满焊的方式将每条拼装缝一一焊实,以提高其整体性。
焊接前应首先对拼装缝进行除锈除垢处理,避免虚焊。焊接时,采取对称方式焊接,以防止应力集中,引起钢管片和隧道的变形。焊接材料选J422型结构钢焊条,用手工电弧焊焊接。 3.1.7型钢支架安装
冻结帷幕交圈之前,需在旁通道开口处两侧隧道中设臵简易预应力隧道支架,以减轻旁通道开挖构筑施工对隧道产生不利的影响。简易预应力隧道支架形式为矩形支架,每榀钢支架为组合结构(其结构见设计院图纸),区间隧道上下行线旁通道开口两侧各架两榀,两榀钢支架间距2.4m,在旁通道两侧沿隧道方向对称布臵,安装在旁通道预留洞两侧的第一条隧道管片环缝处。架设时要有专人负责指挥,拼装时螺栓必须拧紧,每榀支架有八个支点,由六个50t螺旋式千斤顶提供预应力,施加预应力时每个千斤顶要同时慢慢平稳加压,每个千斤顶以压实支撑点为宜。高处千斤顶应系在主架上,防止脱落。要定期检查千斤顶压力情况,发现情况要及时处理。预应力安装偏离隧道管片环缝处截面不大于20mm。 安装好预应力支架后顶实千斤顶,但每个千斤顶的顶力不得大于100KN,且各个千斤顶的顶力要基本均匀。根据实测隧道收敛变形调整各个千斤顶的顶力,收敛大的部位要求千斤顶顶力大,不收敛的部位千斤顶不加力,隧道收敛达到报警值10mm时,千斤顶顶力达到设计最大值500KN。如千斤顶顶力达到设计值最大值后隧道仍继续收敛,则应采取其它措施加强隧道支撑。
3.2防护门的设计
考虑到旁通道施工的成功与否对保护隧道的作用,为保证旁通道施工安全,预防
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突发事件的发生,在积极冻结期间,旁通道口加设安全防护门。设计加工的安全防水门安装在上部预拉的四块管片外围。安全门是在旁通道开挖施工过程中发生出水出砂或冻结失败,以及其它一些突发事件时使用,关闭旁通道安全门,保证隧道安全。安全门的结构为普通碳素钢结构防护门(具体尺寸见设计院图纸),安装后开管片前应作一二次演习,来保证防护门的安全正常使用;在开挖侧隧道预留洞口上安装应急防护门。并配备风量不小于6m3/min的空压机给防护门供气。防护门开关应便于人工操作,且不影响施工。紧固螺栓、风管及连接件、扳手等配件及操作工具应准备到位。通道防护门耐压设计值为0.289Mpa,安装好防护门后进行水密性试验,先用水泵在防护门内注满水,再用空压机加压,要求在不停止空压机时,压力能保持0.223 Mpa为合格,挖通水平通道后即可拆除防护门;在集水井开挖前根据设计院设计,通道底板加预留件,对集水井加工安装一套防护门(具体结构尺寸见设计院图纸)。
3.3通风排水系统
通风:采用压入式通风系统,将风机和管路布臵好,把旁通道施工区段附近隧道内混浊气体排送到地表或送至空闲隧道的远端。
排水:从旁通道口到地铁车站区间布臵一条排水管路,水泵设在旁通道口附近,形成排水系统,用于旁通道端口处集水、开挖构筑中产生的出水或涌水排放之用。
3.4开挖顺序
根据工程结构特点,旁通道开挖掘进采取分区分层方式进行,其施工顺序如下图所示,先开挖“1”通道,再开挖“2、3”喇叭口,最后开挖“4”集水井。
开挖段冻结站侧旁通道开挖顺序图
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开挖掘进采用短段掘砌技术,由于冻土强度高,韧性好,普通手镐无法施工,需采用风镐进行掘进。为了提高掘进效率,加快施工进度,缩短冻土暴露时间,风镐尖需做特殊处理。另外,在冻土中掘进,环境温度在0℃以下,输风管路及风镐中的冷凝水容易结冰,需进行除湿处理。并要求每个掘进班配备5~6把风镐,以避免不能正常工作而影响施工进度。在掘进施工中根据揭露土体的加固效果,以及监控监测信息,及时调整开挖步距和支护强度,确保安全施工。在开挖过程中,还要及时对暴露的冻土墙进行观察。
3.5施工
加固土体强度达到设计要求及准备工作就绪后开挖构筑工作就可正式开始,总体施工流程如下。 3.5.1开管片
钢管片可以用千斤顶及手拉葫芦拉开。拆除顺序如下图(先拉一号,接着拉二、三、四,待通道贯通后拆除安全门再拉五、六号)。
钢管片环隧道中心线旁四二管片通中道三一中心线心线五六
开管片时,准备2台32t千斤顶,5t、10t和2t手拉葫芦各一个。两台千斤顶架在被开管片两侧,中间用一根横梁同钢管片直接相连,通过顶推横梁向外推拉钢管片,5t、10t葫芦作为主拉拔管片用,一端钩住欲拆管片,一端套挂在对面隧道管片上,水平方向加力向外(隧道内)拉拔管片。2t葫芦悬吊在欲拆管片上方管片上,
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