火车站扩能改造工程主要施工方法及技术措施.doc
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1、火车站扩能改造工程主要施工方法及技术措施1.1 概述车站地下行包房位于7、8 站台下面,呈“一”字型布置,采用明挖法施工。 轴结构长224.6m,宽40.7m,基坑深12.1m。该段主体结构为现浇钢筋混凝土地下一层五跨箱形框架结构,由底板侧墙、梁、板、钢管柱组成。纵向采用纵梁体系,设四排中间柱,板横向形成五跨连续结构。主体结构侧墙为钻孔浇筑桩加内衬墙重合结构。其结构主要尺寸如下:顶板:1.0m;顶纵梁:1.2m2.0m;底板:1.1m;底纵梁:1.2m2.2m;侧墙:0.7m;柱: 800 钢管柱,柱网尺寸8m8m。围护结构采用800 间距1000mm 的钻孔浇筑桩加内支撑作为基坑支护结构,柱
2、间设600 旋喷桩进行桩间止水,混凝土浇筑桩桩顶设冠梁,桩间采用挂网喷射混凝土保持桩间土稳定。钻孔浇筑桩共约23 根,每根桩长约16.14m,插入深度1.0m。横撑采用600、=12mm、间距3m 的钢支撑,沿基坑竖向设三道,第一道支撑设在冠梁上,其他通过腰梁设在围护结构上,基坑端部采用斜撑,腰梁采用240C 及钢板组合截面。横撑中间设支撑立柱,坑底以下部分为800 钻孔浇筑桩,长度4.0m,以上部分为400mm400mm 格构柱,与柱中钢筋笼焊接,格构由100mm100mm12mm 角钢,300mm300mm12mm 钢板制成缀板(间距600mm)焊接而成,支撑柱纵向间距为6.0m。明挖段施
3、工范围的主要地层从上到下依次是杂填土层、淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉土、粉砂、细砂、中砂、粉质黏土、圆砾土,按照工程类别划分属于、类,粉质黏土该种土层围岩自稳能力差,易发生坍塌和变形。1.2 地下行包房 轴及西侧旅客地道明挖施工安排1.2.1 施工顺序安排 轴开挖从轴开始,从东往西开挖,开挖采用水平分层,纵向分段的方法。基坑开挖遵循“由上而下,先撑后挖,分层开挖”的原则。1.2.2 施工进度安排围护结构施工:2003 年3 月1 日2003 年3 月21 日,工期21d;基坑开挖:2003 年4 月1 日2003 年6 月30 日,工期97d;1.2.3 主要资源配置人力:设一个围护桩施工班
4、:(90)人,负责围护桩的钻孔,钢筋笼的吊放和混凝土的浇筑。设一个开挖班(90 人),一运转班(40 人), 负责南北两个开挖面的土方开挖、装运和机械设备的操作保养。设一个支撑架设组(30 人),负责钢支撑拼接、吊装和预加应力。设结构施工班(270)人,负责防水层、基础垫层、底板、中板顶板及侧墙施工。各专业班组实行三班制作业。设备:主要包括旋挖钻机,汽车吊,塔吊,挖掘机,装载机,自卸汽车,混凝土输送泵,插入式振捣器和附着式振捣器等。1.3 钻孔桩旋喷桩围护结构施工1.3.1 钻孔桩施工工艺流程1.3.2 钻孔桩施工方法及技术措施根据地质条件和工程施工经验,拟采用1 台旋挖钻成孔,水下浇筑混凝土
5、成桩的施工方法。钻孔施工时,间隔跳钻,尽可能减少钻孔间的相互干扰。(1)钻孔浇筑桩定位桩位的测量放样根据设计结构的位置和尺寸,现场放线定出桩位后,做好桩位的轴线标记,随后,会同有关人员进行复核,经复核确认桩位的轴线正确无误,并用管线勘测器勘测桩位下面是否埋有管线,确认地下无管线时,方可打凿路面、清障和埋设护筒。(2)钻孔浇筑桩护筒设置护筒采用6mm 厚的钢板加工制作,高度2m,护筒内径比钻头大200mm。护筒要根据设计桩位中心线埋设,埋设深1.1m,然后复核校正,其误差不大于10mm。护筒的顶部应开设12 个溢浆口,并高出地面,使溢流泥浆流入排水泥浆沟,减少污染场地。(3)钻孔浇筑桩泥浆制拌开
6、孔使用的泥浆用优质黏土制作,当钻孔至黏土层时可原土造浆。泥浆技术指标见表。泥浆制备技术要求:1)及时采集泥浆样品,测定性能指标。对新制备泥浆要进行第一次测试,使用前进行一次测试,钻孔过程中再测试一次,钻孔结束后在泥浆面下1m 及孔底以上0.1m 处各取泥浆样品进行测试。泥浆回收、处理后各测试一次。2)储存泥浆每8h 搅拌一次,每次搅拌泥浆或测试必须进行记录。3)新鲜泥浆制作好搁置24h 后,经测试各项指标合格方可正式使用;回收泥浆必须经过振捣筛处理,性能指标达到要求后才可循环利用。4)施工中经常测定泥浆密度、黏度、含砂率和胶体率。 (4)钻孔浇筑桩成孔施工时每台钻机配备2 个护筒,护筒预先埋设
7、在桩位上。钻机就位时,保持平稳,不发生倾斜移位。钻头中心采用桩定位器对准桩位。在钻进过程中,依靠钻机的自动纠偏装置,保证钻孔的垂直度。泥浆来自护筒内钻头造浆和泥浆池内的存浆。开孔时做到稳、准、慢,钻进速度根据土层类别,钻孔深度及供浆量确定。钻进施工时泥浆沿着泥浆沟流向泥浆沉淀池,泥浆经处理后循环使用,形成钻孔施工的泥浆循环系统。钻孔浇筑桩特殊情况的处理在钻进过程中,如发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔冒浆等情况应立即停止钻进,并采取下列措施后方可继续施工:1)当钻孔倾斜时,在孔内回填黏土至偏孔处以上0.1m,再重新钻进。2)钻孔过程中遇坍孔,立即停钻,并回填黏土,待孔壁稳定后再钻。(1) 钻孔浇筑桩清
8、孔钻机可自动显示钻进深度,桩孔钻至设计深度后,会同现场监理工程师进行验孔,符合要求后才进行清孔工作。在浇筑水下混凝土前,必须复测孔底沉淀物厚度,符合要求方可浇筑水下混凝土,如沉淀物厚度超过规范要求,进行两次清孔,清孔后立即浇筑水下混凝土。(6) 钻孔浇筑桩钢筋笼制作钢筋笼按设计图纸加工制作,加强箍设置在主筋外面,主筋不设弯钩,以免妨碍导管抽拔。钢筋笼加工前先调直主筋,焊接时,主筋的搭接应互相错开,在100mm 区段范围内,要做到同一根主筋上不得有两处驳接接头,同区段内接头数不得超过钢筋总数的10%。钢筋笼现场制作,制作钢筋笼过程中要焊接钢筋支架作为保护层。(7)钻孔浇筑桩钢筋笼的吊放钢筋笼吊装
9、采用汽车吊或钻机的副卷扬吊吊装就位,钢筋外圈设置足够数量的保护层垫块,以确保钢筋笼居中。钢筋笼吊起后要缓慢落入桩孔内就位。由于钢筋笼离桩底有一定的距离,待准确就位后,用钢吊钩钩住笼顶加强箍,2根槽钢做横担悬挂在井壁上,借助自重保证钢筋笼标高及垂直度,待混凝土具有一定强度后取掉挂钩。钢筋笼吊运时应防止扭转、弯曲;安放时应对准孔位,吊直扶稳,缓慢下放,避免碰撞孔壁,就位后立即浇筑混凝土。(8)钻孔浇筑桩水下混凝土浇筑两次清孔后立即浇筑水下混凝土,浇筑首批混凝土的数量经过计算确定,装入和导管相连的带有堵塞的大料斗中。首批混凝土的量要确保能把泥浆从导管中排出,且导管埋入混凝土中量不小于1m。大料斗中混
10、凝土量达到计算量的最小值时用吊机拔起堵塞使混凝土一次冲下。封底成功后浇筑连续进行,随浇随测量随拆卸导管。整个浇筑过程中保持导管的埋深控制在24m。浇筑中保持混凝土的连续性,最大间歇不得超过41min,为防止混凝土浇筑过程中初凝过快,混凝土中加入缓凝剂,使初凝时间为34h。混凝土的浇筑标高高出设计标高1080cm,以确保桩头混凝土质量。(9)成桩质量检查1)混凝土成品质量直接影响工程整体的质量与安全,因此成桩后必须进行检查.2)质量要求:混凝土强度必须符合设计要求,桩无断层或夹层,钻孔桩桩底不低于设计标高,桩头凿除预留部分后无残余松散层和薄弱混凝土层。1.3.3 旋喷桩施工工艺流程1.3.4 旋
11、喷桩施工方法及技术措施(1)旋喷桩施工方法1)清理平整场地,清除地下障碍物,对地下管线进行迁移或保护,测定旋喷桩桩位。2)采用XY-100 型钻机,钻110mm 孔至设计孔底标高以下0.3m 处,成孔检验合格后钻机移至下一桩位。3)旋喷机就位,调试水、水泥浆压力和流量满足设计要求。4)下管旋喷。并根据地层变化随时调整提升速度、注浆压力、流量、浆液配方等参数。见表1.3-4。1)旋喷至设计顶标高以上0.30.8m 处停机,将旋喷管提出地面。6)选用施工机具如表1.3-1(2)旋喷机施工技术措施1)施工前根据现场环境和地下埋设物的位置等情况,复核高压喷射注浆的设计孔位。施工前预先挖设排浆沟及泥浆池
12、,施工过程中将废弃的冒浆液导入或排入泥浆池,沉淀凝结后运至场外存放或弃置。2)钻机安放保持水平,钻杆垂直,其倾斜度不得大于1.1%。施工前检查高压设备及管路系统,其压力和流量满足设计要求。注浆管和喷嘴内杂物清除干净,注浆管接头的密封圈良好。3)钻孔集团和设计位置的偏差不大于10mm。实际孔位、孔深和每个钻孔内的地下障碍物、洞穴、涌水、漏水及与工程地质报告不符等情况均详细记录。4)当注浆管贯入土中,喷嘴达到设计标高时,即可喷射注浆。喷射时先达到预定的喷射压力、喷浆量后再逐渐提升注浆管,由下而上喷射注浆,注浆管提升的搭接长度不大于100 mm。1)高压喷射注浆过程中出现压力骤然下降、上升或大量冒浆
13、等异常情况时,查明产生的原因及时采取措施。6)高压喷射注浆完毕,迅速拔出注浆管彻底清洗注浆管和注浆泵,防止凝固堵塞。为防止浆液凝固收缩影响桩顶高程,必要时可在原孔位采用冒浆回灌或两次注浆等措施。7)正式施工前进行试桩,以确定不同地层合理的水压力,提升速度,浆液配合比和压力等参数。8)施工过程中根据地层变化及时调整浆液配合比、压力和提升速度。保证成桩桩径和搭接深度符合设计要求。并在浆液中掺加速凝剂,确保填土层及砂层动水中成桩质量。9)采取信息化施工工法,进行严密的监测,及时反馈信息,对水量、水位、帷幕体的变形等持续观测。10)采取抽芯检查,观察帷幕体均匀程度,不合格者及时进行补喷。11)旋喷过程
14、中保证桩体的连续性,若因故停止,第二次旋喷的接桩长度大于30cm。(3) 施工注意事项1)水泥浆在旋喷前1h 内拌制,水灰比宜用1:1,旋喷过程中冒浆量控制在1021%,相邻两桩施工间隔时间大于2d 且大于2m 距离。2)由于填土层及砂层中地下水渗流速度快,为避免旋喷后水泥浆液大量流失,采取在旋喷水泥浆液中掺加速凝剂的措施。速凝剂掺量及凝结时间根据成桩试验确定。1.3.1 冠梁施工(1)冠梁施工安排钻孔桩顶设置钢筋混凝土冠梁,将挖孔桩连接为整体。其截面尺寸分别为:800mm800mm。冠梁施工安排在钻孔桩完成、开挖第一层基坑后分段组织施工。冠梁采用组合钢模板,现场绑扎钢筋,商品混凝土运至现场浇
15、筑,插入式振捣器捣固密实,洒水养护。(2)冠梁施工技术措施1)凿毛处理桩芯顶面混凝土,清除桩顶浮碴及杂物,对桩顶锚固钢筋进行除锈处理,并校正。处理后桩芯混凝土顶面标高不超过设计桩顶标高。2)按设计要求和构造要求绑扎冠梁钢筋。注意要预留足够的主筋长度与下节冠梁主筋进行搭接。3)侧模采用组合钢模板,支撑体系采用120mm110mm 方木、48 钢管。模板在安装前要涂隔离剂,以利脱模。4)冠梁混凝土一次浇筑完成。冠梁洒水养护的时间不少于14d。1.3.6 冠梁顶土体支护措施(1)冠梁顶的土体开挖成宽2m、高1m 的平台,采用砖护壁进行防护,施工时按照设计及规范的要求进行。(2)在变形较大的地段对冠梁
16、以上的土体面进行喷射混凝土防护,局部可采用挂网喷射混凝土,以保证冠梁以上土体稳定。(3)在基坑开挖和主体结构施工期间,限制在基坑边堆放重物和走行重载机械,加强基坑外地面积水的排放措施,防止土体被雨水浸泡渗透,导致土体自稳能力下降。1.4 地下行包房 轴及西侧旅客地道明挖基坑开挖施工1.4.1 基坑开挖施工步序和流程图1.4.2 开挖准备工作(1)按有关规定的技术标准、地质资料以及周围建筑物和地下管线等的详实资料,做好基坑开挖施工组织设计,制定施工作业规程,对开挖中可能遇到渗水、边坡稳定、涌泥流砂等现象,制定应急措施并提前进行相关的物资储备。(2)开挖前和开挖中制定详细的降水方案,进行井点降水工
17、作,保证基底以上地层开挖时的稳定。(3)按设计要求加工、购置(租赁等)钢支撑,备足钢支撑,做好出土、运输和弃土安排,确保连续开挖。(4)准备好开挖的施工设备,确保机械状态良好,运转正常。(1)对基坑周边30m 范围内的建筑物和地下管线进行详实调查,编制详细的监控和保护方案,预先做好监测点的布设,初始数据的测试和监测仪器的调试工作。1.4.3 主体基坑降水施工1.4.3.1 编制依据与编制原则(1)编制依据1)地下行包房设计图2)建筑与市政降水工程技术规范(JGJ/T111-98)。3)地下铁道工程施工及验收规范(GB10299-1999)。4)供水水文地质手册(第二册水文地质计算)(2)编制原
18、则1)符合现场施工条件和环境要求,施工技术切实可行。2)保证结构干作业明挖施工安全可靠。3)施工工期合理。4)维护地下行包房周围建筑物的安全与稳定。1)在保证安全、可行的基础上,尽量降低工程造价。1.4.3.2 地下行包房 轴及西侧旅客地道降水方案(1)工程概况地下行包房 轴位于7、8 站台地下西侧,长224.6m,宽40.7m,坑四周设800a 1000 混凝土浇筑桩,桩间设600 旋喷桩形成止水帷幕,基坑采用明挖法施工。(2)排水量计算1) 计算公式式中: Q基坑涌水量(m3/d)K渗透系数(m/d)H潜水含水层厚度(m)S基坑(降水井壁外侧)水位降深(m)R降水影响半径(m)r0基坑等效
19、半径(m)管井设计深度21m,井孔直径700mm,井管选用400mm 无砂水泥管,基坑水位降至基底以下0.11m。(A) 基坑的引用半径r0基坑长度A=224.6m基坑宽度B=40.7m基坑面积F=224.640.7=9141.22m2(B)管井水位下降深度SS=12.1-1+1=8.1m式中:地下水位平均埋深:查施工图纸为1m基坑平均开挖深度为12.1m(C)有效带深度H本工程采用的管井为潜水非完整井,用有效带深度H0 计算:(D)影响半径R式中:K土层渗透系数,根据图纸K=10m/d(E)基坑总涌水量Q(F)单井最大出水量 (G)管井数量根据地质报告,k=10m/d计算得地下行包房涌水量为
20、17017.4m3/d(3)降水方案确定设计降水井井径为700mm,过滤器有效工作长度为1m,利用管井单井出水量计算公式计算出单井出水能力为q=300.8m3/d。根据经验在这种水文地质条件下单井的过滤器有效工作长度一般不大于1m,因此采用减小单井出水量增加井数的效控制潜水含水层的过水断面,设计200m3/d 潜水泵抽水,井间距为10m。(4)降水设计参数经过计算分析,最终确定降水设计参数如表1.4-1。(1)排水设计方案设计排水管主管(集水管)采用219mm 钢管,布管原则基本是沿封闭降水井点外侧1.0m 以外,支管采用10 塑料管穿89 钢管。在影响交通的路口或地段应把排水管和支管埋置在地
21、面以下0.8m。(6)降水沉降监测方案地下行包房36轴面积为9141m2,因降水影响范围之内没有高大建筑物,因此对建筑物不需布置沉降观测点。对于南边明城墙,布置沉降观测点1 个,定期进行沉降监测。(7)降水对基坑周围建筑物的影响本工程降水对周围建筑物的影响,主要考虑对地下行包房南侧明城墙的影响,计算中心由基坑降水引起的局部不均匀沉降。 在降水期间,降水面以下的土层通常不可能产生较明显的固结沉降量,而降水面至原地下水位面之间的土层因排水固结,会在所增加的自重力条件下产生较大沉降。因此通常降水引起的地面沉降即以这一部分沉降量为主,可估算为:S=pH/E经沉降计算,因地下行包房降水引起建筑物的最大沉
22、降为3mm,不会对明城墙造成影响。(8)关于降水引起的地面沉降问题讨论由于地下水位下降引起地面沉降必须引起重视,但从沉降试验表明:砾石、砂粒土失水后沉降不大,因其压缩模量较高,黏性土的孔隙度高,失水后沉降较大,但同时该地层由于质点小,渗透性小,出水时间长,这一点虽然对要迅速取得降水效果不利,但对减少不均匀沉降却是有益的。从计算可以看出,由于降水引起的周边建筑物沉降并不严重。由于固体颗粒迁移引起沉降,所以必须保证降水井的过滤质量,过去在重要工程中我们都按供水标准施工,使降水井水中颗粒含量低于1/10000,对防止沉降十分有效。1.4.3.3 降水工程施工(1) 施工准备1)技术准备熟悉、审查施工
23、图纸2) 施工现场准备工作地上、地下各种管线有障碍物的勘测定位;地上、地下障碍物的拆除;施工现场的平整;测量放线;临时道路、临时供水、供电等管线的敷设;临时设施的搭设;现场照明设备的安装。3) 劳动组织准备建立各施工部的管理组织,集结施工力量,组织劳动力进场,做好施工人员入场教育等工作。4) 材料、机械准备根据相关的设计图纸和施工预算,编制详细的材料、机械设备需要量计划;签订材料供应合同;确定材料运输方案和计划;组织材料按计划进场和保管。1) 施工场外协调由基础施工项目经理部与土方施工部共同对外协调交通、环卫、市容的关系,及扰民、民扰处理的前期准备工作。(2)水电需要量计划需要410kW 电量
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