边坡支护施工方案隧道149.pdf
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1、第 1 页 东坑岭隧道改造(拆建)工程 高边坡支护专项施工方案 编制人:审核人:批准人:中铁港航局集团 2014 年 9 月 一、编制依据及原则 1、编制依据 1.1 东坑隧道改造工程施工招标文件及招标文件补遗书;1.2 东坑隧道改造工程施工合同;1.3 东坑隧道改造工程施工图设计文件(厦门市市政工程设计院);1.4东坑隧道改造工程工程地质勘察报告(福建省漳州市建筑设计院);1.5 建筑边坡工程技术规范(GB 50330-2002);1.6 锚杆喷射混凝土支护技术规范(GB 50086-2001);1.7 混凝土结构设计规范(GB 50010-2010);1.8 城镇道路工程施工及质量验收规范
2、(CJJ1-2008);1.9 福建省建筑边坡及深基坑工程管理规定(闽建建201041 号);1.10 公路路基施工技术规范(JTG F10-2006);1.11 现场踏勘调查、复测等资料;1.12 公司拥有的施工工艺、施工方法成果、机械设备、管理水平、技术装备及多年积累的类似工程施工经验。第 2 页 2、编制原则 2.1 严格遵守招标文件明确的设计规范,施工规范与质量评定验收标准。2.2 坚持技术先进性,科学合理性,经济适用性,安全可靠性及实事求是相结合。2.3 对施工现场坚持全员、全方位、全过程严密监控,动态控制,科学管理的原则。二、工程概况 1、建设概况 1.1 工程名称:东坑岭隧道改造
3、(拆建)工程;1.2 建设单位:南平建设集团;1.3 设计单位:厦门市市政工程设计院;1.4 监理单位:重庆联盛建设项目管理。1.5 施工单位:中铁港航局集团 2、工程简介 该工程西于南平新大桥东引桥桥头,东至亿发商贸城附近及现状 316国 道 顺 接,包 含 及 新 城 大 道 的 交 叉 口,东 坑 隧 道 改 造 范 围:AK0+420-AK1+040,全长 620 米;新城大道改造范围:CK0+000-CK0+209.8,全长 204.98 米。东坑隧道拆除、山体开挖后,在道路南、北侧形成路堑边坡,道路穿越 316 国道东坑岭隧道,316 国道改造道路标准横断面宽度 36m,新城大道道
4、路标准横断面宽度 19.5m.在 K0+592.40K0+852.40 段均为高路堑边坡。最高处高差 76.68m。道路东南侧为南平通达机电自动化研究所1 第 3 页 及数栋商住楼(49 层),南面距离用地红线最小约 8 米将进行南平新城中心三期的商品房的建设施工。北面用地红线内分布有东坑油库;闽精神病院医院协作医院及部分民房等建筑物。道路标准横断面 316 国道改造道路标准横断面形式如下:36m=2.0m(人行道)+2.0 m(非机动车道)+1.5 m(连续绿化带)+11.5m(机动车道)+2.0m(中分带)+11.5m(机动车道)+1.5 m(连续绿化带)+2.0 m(非机动车道)+2.0
5、m(人行道)。新城大道道路标准横断面形式如下:19.5m=2.0m(人行道)+7.0m(机动车道)+1.5m(中分带)+7.0m(机动车道)+2.0m(人行道)。3、地形地貌及水文气候 本工程拟建场地属构造剥蚀丘陵地貌单元。位于南平市区东面,多为丘陵及剥蚀台地,附近丘陵山顶最大高程约270m,台地高程一般 6890m,山体坡度一般 2030,局部受人为切坡影响约 4055,植被比较发育,表面未见明显分布的孤石、危岩以及地表裂缝分布,在自然条件下,边坡稳定性较好。沿线岩性上部主要为粘性土或碎石,下部为强分化、中分化粉砂岩风化带。地面起伏高低不平,地形大体呈南高北低。场地及附近无滑坡、崩塌、泥石流
6、、岩溶塌陷、地裂缝等不良地质作用与地质灾害。南平市属中亚热带湿润季风气候,多年平均气温 19.3C,最热月出现在 7 月份,月平均气温为 24.6-28.9之间,最冷月出现在 1 月,月平均气温 5.3-9.3C 之间,历年极端最高气温 41C,历年极端最仢气温第 4 页-5.8C。多年平均水量为 1663.9mm,最多年降水量 2066.4mm,历年月最多降水量 653.1 毫米,多年平均风速为 1.1m/秒,风向随季节变化在一年中变化十分明显,多年平均相对湿度 79%,在一年中 2-6 月期间温度较大,11 月温度最小。4、岩层分布情况 该工程场区主要分布的岩土层相对较为简单:上覆土层主要
7、有人工填土层;坡积含碎石粘性土;下伏基岩为二叠系下统文笔山组泥质粉砂岩(J3c)。人工填土层(4ml),该层由素填土组成:素填土(4ml):零星分布于场地表层,仅在地势相对较低地段个别钻孔有揭露,位于地表,揭露最大厚度 3.90。褐黄、灰黄色、灰黑色为主,稍湿,回填时间较长,已完成自重固结,填料主要为粘性土,局部地段含少量碎、块石,硬杂质含量约 10%,回填时未经分层压实处理,土质均匀性较差,工程性能较差。该层做标准贯入试验 2 次,杆长校正后锤击数平均值 N=6.2 击。根据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011),土、石工程分级为级松土。第四系坡积层(Q4 dl),场地内该层主要由
8、含碎石粘性土组成。含碎石粘性土(Q4dl):分布于场地表层,大部分钻孔有揭示,揭露厚度 0.509.50。灰黄色、褐黄色,可塑,湿,坡积成因,主要以粘性土为主,含少量角砾、碎石,局部碎石含量较大,土样刀切面稍有光泽,干强度中等,韧性中等,第 5 页 无摇振反应。该层在土质较均匀地段做标准贯入试验80 次,杆长校正后锤击数平均值 N=17.50 击,标准值 N=16.50 击。在含碎石角砾较多地段做重型动力触探试验 36 个孔,杆长校正后锤击数平均值 N=6.06 击,标准值N=5.84 击。土质均匀性一般,工程地质性能较好。根据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011),土、石工程分级为
9、级普通土。该层做重型击实实验 3 组,最大干密度 1.511.53g/cm3,最优含水量 18.919.5%。-1 散体状强风化泥质粉砂岩(J3c):该层顶板埋深 0.005.60m,顶板标高 113.71177.35m,厚度 1.405.50m。呈灰黄色,原岩组织结构已大部分破坏,原岩矿物显著变化,风化裂隙很发育,岩芯主要呈砂土状,手捏易碎,局部含少量的风化残块,手折可断。散体结构,属极软岩,岩体基本质量等级为级。岩石质量指标(RQD)为 0%,属极差的。该层做标贯试验 12 次,实测标贯击数50 击,压缩性低力学强度较高,但具有开挖暴露易风化崩解与浸水易软化使强度降低的特性。勘探过程,该层
10、未发现有洞穴、破碎带、临空面与软弱夹层。根据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011),土、石工程分级为硬土。-2 碎裂状强风化泥质粉砂岩(J3c):该层层位稳定,局部地段直接出露地表,顶板埋深 0.0011.00m,顶板标高 86.93172.85m,揭露厚度 4.9053.60m。呈浅灰、灰白、青灰色,原岩矿物大多数风化蚀变,风化裂隙发育,岩芯大多呈碎裂状,局部风化较彻底而呈散体状。根据野外钻探资料,大部分地段该层厚度较大,其下部处于碎裂状强风化岩及中风化岩的临界面,及下卧中风化岩呈渐变过渡第 6 页 关系,岩质较硬,工程性能接近于中风化岩,岩芯局部呈短柱状,但锤击易碎,因岩芯较破碎
11、,故将其划分归并至碎裂状强风化岩层。ROD=0,为碎裂结构。该层做点荷载试验 79 组,换算后抗压强度范围值为 2.656.93MPa,平均值 4.82 Mpa,标准值 4.61 Mpa,属极软软岩,岩体基本质量等级为级。该层压缩性很低,力学强度高,但同样具有开挖暴露易风化崩解与浸水易软化使强度降低的特性。勘探过程,该层未发现有洞穴、破碎带、临空面与软弱夹层。根据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011),土、石工程分级为软石。-3 中风化泥质粉砂岩(J3c):该层为拟建场地揭露的最底层,仅 ZK5 号钻孔未揭露,其余各钻孔均有揭露,顶板埋深 5.0044.50m,顶板标高 74.331
12、54.82m,受钻探深度所限,揭露厚度一般 5.0010.00m。位于东坑隧道两侧个别钻孔钻探深度应进入路基设计标高下 3m,揭露的该层厚度较大,最大达 36.00m。灰色、灰黑色,原岩结构部分破坏,岩芯呈短柱状,局部呈长柱或碎块状,节理裂隙较发育,岩芯较破碎,岩芯锤击声稍脆,不易碎,局部含有弱风化石英砂岩岩脉及方解石条带,岩体较破碎 TCR=85%,RQD=35%。该层做岩石饱与单轴抗压强度试验 67 组,饱与单轴抗压强度范围值为21.2039.60MPa,平均值为 31.33Mpa,标准值 30.21 Mpa,属较软较硬岩,岩体基本质量等级为级。该层压缩性很低,力学强度高。勘探过程,该层未
13、发现有洞穴、破碎带、临空面与软弱夹层。根据公路工程地质勘察规范(JTG C20-2011),土、石工程分级为次坚石。第 7 页 5、周边地物 场地西北侧为铁路棚户改造区,东南侧用地边线附近为南平市通达机电自动化研究所及数栋商住楼(49 层),南面距离用地红线最小约 8 米将进行南平新城中心三期的商品房的建设施工,北面用地红线内分布有东坑油库、闽精神病医院协作医院以及部分民房等建筑物。在施工区域范围内的高压线路已进行迁移,施工时将进一步仔细排查地下管线等设施,并及时联系相关部门及时迁移,避免造成不必要的损失。6、边坡防护设计概况 南侧边坡为一级建筑边坡,该段地质由上往下由素填土、含碎石粘性土、散
14、体状强风化泥质粉砂岩、碎裂状强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩组成。坡顶规划为新城用地,黄海高程 150.0m,标高 150.0m 以上边坡为临时边坡,本段采用挂网喷射 C20 砼结构支护。边坡高度最大 76.68m,每阶 10 米,第一级平台宽 4 米,以上平台宽均 2 米,第一级坡率 0.50,第二、三级坡率取 0.75,第四级取 1.0,四级以上坡率取 1:1.25,150.0m以上临时边坡分二级,坡率 1:1.25,采用挂网喷射砼结构防护。北侧边坡地质由上往下由素填土、含碎石粘性土、散体状强风化泥质粉砂岩、碎裂状强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩组成,但边坡为临时边坡,本段采用分级开挖
15、,挂网喷护结构,边坡高度最大 55m,每阶 10 米,平台宽均2 米,第一级坡率 0.50,第二、三级坡率取 1.0,第四级以上坡率取 1:1.5。三、锚索框架梁施工方法 1、搭设施工操作平台 由于边坡施工原因造成支护施工面偏小或没有的情况,机械、人员无第 8 页 法进行施工作业,必须搭设临时脚手架作为施工平台,具体搭设方法为:采用壁厚 3.5mm,外径48 的钢管扣件连接双排立杆,坡角第一根立杆顶入排水沟沟底,沿坡面的每根立杆及水平杆,都将其打入山坡土层或岩层内固定;立杆纵距1.00m,横距2.00m,最下一步步距1.80m,往上步距1.50m,里排立杆离坡面 0.3m,脚手架立杆及坡面平行
16、,各级边坡坡率为 1:0.51:1.25,作业层应在主节点小横杆中间等间距加设两根横向水平杆,支承在大横杆上并及大横杆固定,上铺木脚手板作为作业层。1.1 脚手架搭设流程 放置纵向扫地杆立柱横向扫地杆第一步纵向水平杆第一步横向水平杆及坡面锚杆连接第二步纵向水平杆第二步横向水平杆剪刀撑铺脚手板安挡脚板安防护栏挂密目式安全网。1.2 剪刀撑设置 脚手架外侧满设剪刀撑;剪刀撑斜杆及地间夹角 60,每道剪刀撑宽度为 4 跨 6m。1.3 及坡体拉结 脚手架及坡体采用拉顶结合的联结方法;架体的小横杆顶紧坡面,并利用已注浆的锚杆头焊接6.5 钢筋及架体拉紧,形成拉顶结合,每 2 层锚杆位置拉结一次,按水平
17、不大于 6m 设置一道。1.4 架子的拆除 1.4.1 拆除时间:架子随工序施工完时往下拆。1.4.2 拆除顺序:按搭设反顺序进行,即后搭先拆。第 9 页 1.4.3 方法:拆除架子按步进行,拆除钢管放于下步架上,堆好,并用人传递至斜道内,用人工传递运下。架子的斜撑斜道体系随外架拆架时一同拆除。1.5 脚手架计算书 1.5.1 脚手架计算参数 本脚手架最高 16m,以 1:1 坡度计算。不考虑风荷载作用。施工均布活荷载标准值:2.5kN/m2;同时施工层数为 1 层。每米立杆承受的结构自重标准值(kN/m):0.1596;脚 手 板 自 重 标 准 值(kN/m2):0.35;栏 杆 挡 脚
18、板 自 重 标 准 值(kN/m):0.14;安全设施及安全网(kN/m):0.040;脚手板铺设层数:1;脚手板类别:木脚手板;栏杆挡板类别:栏杆、木脚手板挡板;每米脚手架钢管自重标准值(kN/m):0.038;1.5.2 大横杆计算 本脚手架中大横杆按照三跨连续梁进行强度与挠度计算,大横杆在小横杆的下面。活载及脚手板、小横杆的重量通过小横杆作为集中荷载作用于大横杆上。1.5.3 大横杆荷载计算 小 横 杆(计 算 长 度 为2.5m)的 自 重 标 准 值:F1=0.038 2.5/2=0.0475kN;脚手板的自重标准值:F2=0.3521/6=0.117kN;活荷载标准值:Q1=2.5
19、21/6=0.833kN;第 10 页 静荷载的设计值:F=1.20.0475+1.20.117=0.1974kN;活荷载的设计值:Q=1.40.833=1.1662kN;均布荷载设计值:大横杆自重 q=1.20.038=0.0456kN/m 1.5.4 抗弯强度计算:大横杆最大弯距为:M=0.244FL+0.289QL+0.08q12 =0.2440.19741+0.2891.6621+0.080.045612 =0.532kN.m=0.532106/5080=104.72N/mm2;大横杆的最大弯曲应力为=104.72N/mm2 小于大横杆的抗弯强度设计值f=205 N/mm2,满足要求。
20、1.5.5 挠度计算:最大挠度计算公式(其中 F、Q、q 均为标准值)如下:=1.883FL3/(100EI)+2.716QL3/(100EI)+0.677qL4/(100EI)=(1.883 197.4 10003+2.716 833 10003+0.677 0.0456 10004)/(1002.06105121900)=1.06mm10mm 满足要求。1.5.6 小横杆计算:小横杆按照简支梁进行强度与挠度计算,大横杆在小横杆下面作为小横杆的支撑。将小横杆上面的脚手板自重与施工活荷载作为均布荷载计算第 11 页 小横杆的最大弯矩与变形。1.5.7 荷载值计算 小横杆的自重标准值:q1=0.
21、038kN/m;脚手板的自重标准值:q2=0.351/3=0.117 kN/m;活荷载标准值:q3=2.51/3=0.833kN/m;均布荷截设计值:q=1.2(0.038+0.117)+1.40.833=1.352kN/m;1.5.8 抗弯强度计算:均布荷载产生的最大弯矩为:M=ql2/8 =1.35222/8=0.676kN.m=M/W=0.676106/5080=133.07N/mm2205N/mm2 满足要求。最大挠度公式为:=5ql4/(384EI)其中 q 为标准值,即 0.038+0.117+0.833=0.988kN/m,代入公式得 =50.98820004/(3842.061
22、05121900)=8.2mm10mm 满足要求。1.5.9 扣件抗滑力的计算 按规范表 5.1.7,直角、旋转单扣件承载力取值为 8.00kN,按照扣件抗滑承载力系数 0.80,该工程实际的旋转单扣件承载力取值为 6.40kN。纵向或横向水平杆及立杆连接时,扣件的抗滑承载力按照下式计算(规范 5.2.5):R Rc 第 12 页 其中 Rc-扣件抗滑承载力设计值,取 6.40 kN;R-纵向或横向水平杆传给立杆的竖向作用力设计值;大横杆的自重标准值:P1=0.0381=0.038 kN;小横杆的自重标准值:P2=0.0382.53/2=0.1425 kN;脚手板的自重标准值:P3=0.352
23、1/2=0.35 kN;活荷载标准值:Q=2.521/2=2.5 kN;荷载的设计值:R=1.2(0.038+0.1425+0.35)+1.42.5=4.1366 kN;R 6.40 kN,单扣件抗滑承载力的设计计算满足要求!1.5.10 立杆的稳定性计算:不考虑风荷载,立杆的稳定性计算公式为:其中 N=1.2(NG1K+NG2K)+1.4NQK,在本脚手架工程中,每米立杆承受的结构自重标准值为 0.1596kN/m,则 NG1K=0.15961621/2+2.50.03816/1.5=4.624kN NG2K 为构配件自重标准值产生的重力,主要包括脚手板、栏杆、挡脚板、安全网等产生的重力,具
24、体为:NG2K=0.351(2+0.3)/2+0.141/2+0.041621/2 =1.3725kN NQK=2.512/2=2.5kN N=1.2(4.624+1.3725)+1.42.5=10.696kN 由于本工程脚手架为 1:1 倾斜式脚手架,以上构件及活载产生的作用力可分解为立杆的轴向力及水平方向作用力。其中轴向力为 N 轴=N/21/2=10.696/1.414=7.564kN 第 13 页 立杆的截面回转半径:i=1.58 cm;计算长度附加系数 k=1.155;计算长度系数参照扣件式规范表 5.3.3 得:=1.8;计算长度,由公式 L0=kh 确定:L0=3.1185m;长
25、细比 L0/i=197;轴心受压立杆的稳定系数,由长细比 L0/i 的计算结果查表得到:=0.186;立杆净截面面积:A=4.89 cm2;立杆净截面模量(抵抗矩):W=5.08 cm3;钢管立杆抗压强度设计值:f=205 N/mm2;=7564/(0.186489)=83.16N/mm2;立杆稳定性计算=83.16N/mm2小于立杆的抗压强度设计值 f=205 N/mm2,满足要求。2、基本试验 2.1 试验目的:大规模施工前,按照施工图设计规定进行锚索基本试验,即抗拔拉破坏试验,以验证锚索的性质与性能、施工工艺、设计工艺、设计合理性、安全储备、锚索的抗拔拉承载能力、荷载、变形、松弛与蠕变等
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