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安乐林站主体初支方案

北京地铁14号线工程土建施工09合同段

安乐林站主体结构开挖与支护

安全专项施工方案

 

编制:

审核:

审批:

 

中铁二十局集团有限公司

北京地铁14号线工程土建施工09合同段项目经理部

2013年03月27日

 

安乐林站主体结构开挖与支护安全专项施工方案

第一节编制依据及范围

一、编制依据

1、安乐林站车站主体暗挖结构施工图(新增设计C版);

2、安乐林站车站主体暗挖结构施工图(新增设计C版)图纸会审记录;

3、安乐林站车站主体暗挖结构施工图(新增设计C版)设计交底;

4、《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299-1999)(2003年版);

5、《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001);

6、《轨道交通车站工程施工质量验收标准》QGD-006-2005;

7、《轨道交通隧道工程施工质量验收标准》QGD-007-2005;

8、《建筑基坑支护技术规程》(DB11/489-2007);

9、《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)(2011年版);

10、《混凝土结构工程施工质量验收规程》(DBJ01-82-2005);

11、《建筑工程施工质量验收统一标准》(GB50300-2001);

12、《地铁工程监控量测技术规程》(DB11/490-2007);

13、《建设工程施工安全技术操作规程》(中国建筑工业出版社);

14、《地铁暗挖隧道注浆施工技术规程》(试行)(DBJ01-96-2004);

15、《钢筋焊接及验收规程》(JGJ18-2012);

16、《北京市建筑施工现场安全标准化手册》;

17、《建设工程施工现场消防安全技术规范》(GB50720-2011);

18、《施工现场临时用电安全技术规范》(JGJ46-2005);

19、《钢筋机械连接通用技术规程》(JGJ107-2010);

20、《建设工程施工现场安全资料管理规程》(DB11/383-2006);

21、《北京市实施《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》规定的通知》(京建施[2009]81号);

22、《北京市市政基础设施工程暗挖施工安全技术规程》(DBJ01-87-2005);

23、《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系》;

24、《北京市建设工程有限空间作业安全生产管理规定》(京建施[2009]521号)

25、其它相关规范、规程、标准。

二、编制范围

本方案为安乐林站主体结构开挖与支护安全专项施工方案,方案内容包括:

车站小导洞施工、桩底条基施工、边桩施工、桩顶冠梁施工、车站主体初支扣拱施工、车站主体土方开挖施工,车站主体其他部位施工见后续方案。

第二节工程概况

三、参建单位

建设单位:

北京市轨道交通建设管理有限公司

勘察单位:

中航勘察设计研究院

设计单位:

铁道第三勘察设计院集团有限公司

监理单位:

北京正远监理咨询有限公司

监督单位:

北京市建设工程安全质量监督总站

施工单位:

中铁二十局集团有限公司

四、工程概况及施工环境

(一)工程概况

安乐林站沿安乐林路东西向布置,在安乐林公园南侧。

安乐林路现状路面宽度12.5m,两侧人行道宽度3m~4m。

车站为岛式站台,站台宽度为12m,为双层暗挖车站。

车站计算站台中心里程为K21+507.000,车站结构全长215.80m。

本站全部位于直线上,纵向坡度2‰和10.30‰。

双层暗挖主体为四拱三柱结构,宽29.7m,高15.644m,采用十导洞洞桩法施工,在车站北侧设置四个施工竖井,采用倒挂井壁法施工,分别设置三条施工横通道进站,提供施工掌子面。

本站共设三个出入口、两个风亭和两个紧急疏散口。

B出入口位于车站中部的北侧,安乐林公园内;C出入口位于车站中部的南侧,景泰西里东区1号楼前(为预留出入口);D出入口位于车站的西南角,北京第五十中学分校大门的西侧;1号风亭和1号紧急疏散口位于车站的中北部,安乐林公园的西南角;2号风亭和2号紧急疏散口位于车站的东北角,安乐林公园的东南角。

附属结构中1、2号风亭和紧急疏散口均采用暗挖法施工,B、D出入口采用明暗挖结合法施工。

在安乐林站西端头与永安区间接头处设置区间2号竖井与横通道,向大里程方向施工车站,向小里程方向施工区间。

安乐林站平面示意图见图2-1。

图2-1安乐林站平面示意图

(二)施工环境

1.交通

安乐林站沿安乐林路东西向布置,在安乐林公园南侧。

安乐林路现状路面宽度12.5m,两侧人行道宽度3m-4m,规划道路宽度30m。

车站位于南二环与南三环之间,交通较为便利。

2.周边情况

安乐林路南侧为已经实现规划的居民楼(景泰西里)、北京市第五十中学分校,北侧现状为安乐林公园和低矮平瓦房居民区,拆迁困难。

施工场地南侧为安乐林路景泰西区住宅小区,地上10层,竖井口西南侧为北京市第50中学分校教学楼,地上3层,竖井口东南侧为景泰家园小区,地上11层,场地周边情况详见附图一。

3.管线

车站施工影响范围内有各类管线共16条,管线无需进行迁改,开挖时需进行管线保护。

管线详细情况第四节中风险源统计表。

施工前积极与管线部门联系,确定管线保护措施;施工中加强对影响范围管线的监测,管线监测结合地表沉降点设置,采用地面钻孔的办法,利用精密水准仪监测其沉降变化。

五、工程地质

安乐林站施工范围地层由上至下依次主要为:

人工堆积层(Qml):

粉土素填土①层:

黄褐色,松散~稍密,稍湿~湿,以粉土为主,含少量白灰、草根、砖渣、灰渣。

杂填土①1层:

杂色,松散~中密,稍湿,以建筑垃圾为主,含圆砾、卵石、砖块、混凝土块、灰渣等。

圆砾卵石填土①3层:

杂色,松散~稍密,稍湿,以圆砾为主,含少量杂质。

粉质粘土素填土①4层:

黄褐色,松散~稍密,稍湿,可塑,以粉质粘土为主,含少量白灰、草根、砖渣、灰渣。

第四纪全新世冲洪积层(Q4al+pl):

粉土③层:

褐黄色,中密~密实,稍湿~湿,含云母、氧化铁,夹粉质粘土③1、粉细砂③3透镜体及粘土薄层,中压缩性。

粉质粘土③1层:

褐黄色,可塑,含氧化铁、钙质结核,中压缩性。

粉细砂③3层:

褐黄色,稍密~中密,稍湿~湿,主要矿物成分是石英、长石、云母。

粘土④1层:

褐黄色,可塑,局部硬塑,含氧化铁、钙质结核,中压缩性。

粉土④2层:

褐黄色,中密~密实,稍湿~很湿,含云母、氧化铁,中压缩性。

粉细砂④3层:

褐黄色,中密,稍湿~饱和,主要矿物成分是石英、长石、云母。

第四纪晚更新世冲洪积层(Q3al+pl):

卵石⑦层:

杂色,密实,稍湿~饱和,最大粒径在250mm左右,一般粒径20~40mm,粒径大于20mm颗粒含量约为总质量60%~70%,亚圆形,母岩成分主要为石英砂岩、辉绿岩、安山岩、白云岩,中粗砂充填,夹中粗砂⑦1透镜体。

中粗砂⑦1层:

褐黄色,中密~密实,稍湿~饱和,含少量卵石、圆砾,主要矿物成分是石英、长石、云母,夹粉细砂薄层。

粉质粘土⑧层:

褐黄色,可塑,含氧化铁、钙质结核,夹粘土⑧1透镜体,中压缩性。

粘土⑧1层:

褐黄色,可塑,含氧化铁、钙质结核,中压缩性。

卵石⑨层:

杂色,密实,饱和,最大粒径不小于210mm,一般粒径40~80mm,粒径大于20mm颗粒含量约为总质量60%~70%,亚圆形,母岩成分主要为石英砂岩、辉绿岩、安山岩、白云岩,中粗砂充填,夹中粗砂⑨1透镜体。

中粗砂⑨1层:

褐黄色,密实,饱和,含少量卵石、圆砾,主要矿物成分是石英、长石、云母。

车站主体结构埋深约6.5~7.1m,车站上层小导洞及初支扣拱拱顶处于粉土或粉质粘土层中,据施工经验,该土层自稳性较强,对开挖有利。

车站下层小导洞拱顶处于中粗砂层,自稳性差,易发生坍塌,开挖前应做好超前加固,以保证开挖安全。

安乐林站地质情况见图2-2。

六、水文地质

安乐林站拟建场地位于古漯水河与古金沟河之间的河间地块,勘察深度范围内实测到两层地下水,地下水的类型分别为上层滞水

(一)和潜水

(二)。

上层滞水

(一)含水层主要为粉土④2、粉细砂④3层,初见水位埋深16.5~17.5m,标高23.59~24.65m,稳定水位埋深16.2~17.4m,标高23.69~24.95m,主要接受大气降水、绿地灌溉补给,以蒸发及越流为主要排泄方式。

该层水分布不连续,仅在部分钻孔中揭露。

潜水

(二)含水层主要为卵石⑦层及夹层,初见水位埋深21.9~24.3m,标高17.02~19.32m,稳定水位埋深21.5~23.9m,标高18.10~19.75m,主要接受侧向径流补给,以侧向径流和越流为主要排泄方式。

根据横通道开挖实际情况,上层滞水出现在第三层横通道临时仰拱上约50cm位置,对应车站中板位置,水量较小,对施工影响不大,开挖中应合理引排,保证作业掌子面的施工安全。

潜水层初见水位位于横通道第五层横通道仰拱位置,至仰拱下50cm时水量较大,需水泵抽排,初见水位对应车站下层小导洞拱底位置,因横通道施工时处于枯水期,雨季时水位可能上升,至下层小导洞下台阶位置,实际施工过程中如开挖水量较小,现场设置排水沟和集水坑,对渗流水及时进行引排,并抽出洞外;如遇砂层含水较大,影响施工,及时封闭掌子面,并通知设计单位,出具具体止水加固措施,保证施工安全。

安乐林站水文情况见图2-2。

 

图2-2安乐林站水文地质情况剖面图意图

第三节

施工部署

一、组织机构

根据业主和招标文件对北京地铁14号线工程土建施工09合同段的施工要求,以及工程规模、工期、质量、安全、环保、廉政建设等方面的要求,成立了北京地铁14号线土建施工09合同段项目经理部,组织机构见图3-1。

项目总工:

刘冰

项目经理:

刘召臣

项目书记:

朱绍轩

项目副经理:

刘雁翎

工地试验室

施工技术部

计划财务部

综合办公室

物资设备部

安全质量部

开挖施工队

防水施工队

二衬施工队

图3-1安乐林站项目部组织机构框图

二、施工现场临时设施

(一)临时房屋及设施

根据规划的车站用地红线,施工场地占地面积约3973.81m2,在施工场地内设砂、石料仓和渣土仓采用20a工字钢+1cm厚钢板制作,钢筋加工场、钢材存放区以及格栅存放区采用100mm×100mm×5mm方钢做立柱,立柱高3.5m;采用100mm×80mm×5mm方钢+彩钢瓦做顶棚;场地内空压机房、水泥库、物资库房、值班室等房屋采用砖砌结构,房顶采用100mm厚岩棉夹芯板铺设。

施工场地道路采用15cm厚C20商品砼进行硬化,并在工地进出口处设车辆冲洗槽,设二级沉淀池,污水经沉淀后排入市政污水井,施工区按照北京市相关建筑工地相关要求砌筑水泥砂浆围挡砖墙,围挡南侧开设一8m和一6m宽大门。

施工场地布置见图3-2。

图3-2安乐林站施工场地布置图

(二)临水、临电

1.临水

施工临时用水从原绿化二队自来水公司指定的临时接入点(位于2号竖井渣土仓南侧)按要求砌井装表接入现场,接入管直径为DN80镀锌钢管,场内水管均采用地埋方式接入相关施工区域,埋深不小于0.8m。

施工生产废水经过沉淀处理后排入市政污水管。

2.临电

根据现场施工用电量的需要,现场安装2台800KVA箱式变压器。

施工现场供电线路全部采用地埋电缆,埋设深度不小于0.7m,地埋电缆均加穿钢套管予以保护。

具体方案措施见安乐林站临时用电施工组织设计。

(三)通讯

现场配备足够数量的对讲设备,掌子面附近、竖井口等位置安装内部电话,以便施工生产和对外联络,竖井上下提升通讯采用信号指示灯、对讲机和电铃进行联系。

(四)消防设施

严格按照《建设工程施工现场消防安全技术规范》(GB50720-2011)和《北京市消防条例》等相关规定在施工场地内每个竖井旁设置一处消防栓和一套消防架,另根据现场需要配备足够数量的灭火器等消防器材,保证消防器材专用。

消防器材设置在明显和便于取用的地点,周围不准堆放杂物。

三、人员机械配置

(五)人员配置

安乐林站由暗挖施工一队进行施工。

根据车站主体开挖与支护工程量、工期安排及施工条件,在开挖与支护施工期间,暗挖施工一队的施工人员配置见表3-2。

表3-2安乐林车站开挖与支护工程施工人员配置表

名称

施工班组

人员

工作内容

备注

钢筋加工班

15

钢格栅、小导管、钢筋笼、底纵梁、冠梁等加工

车站开挖与支护

288

车站小导洞及主体拱顶扣拱土方开挖、格栅架设及超前小导管、锁脚锚管打设

砼喷射及注浆

10

车站喷射砼及注浆

钢筋绑扎班

60

底纵梁、冠梁钢筋绑扎

木工班

48

底纵梁及冠梁模板支立

人工挖孔桩

45

边桩施工

混凝土工班

48

底纵梁、冠梁混凝土浇筑施工

杂工班

10

辅助工作施工

(六)机械配置

安乐林车站主体结构开挖与支护施工期间机械设备配置详见表3-3。

表3-3安乐林车站主要机械设备表

序号

设备名称

规格型号

生产厂家

数量

备注

1

抓斗式起重机

QZ10/10-8

北京北起意欧替起重有限公司

3

10t

2

轴流风机

SFD-Ⅲ-No10

山西巨龙

3

3

搅拌机

JS-500

山东海阳

3

4

农用三轮车

1100

山东时风

24

5

柴油发电机

300KW

上海

1

6

双液注浆机

GZJB

河南三门峡

3

7

喷射机

PZG-5

河南新乡

12

8

空压机

LGFD132/0133型

江苏无锡

2

24m3

9

空压机

GFD75/0129C型

江苏无锡

1

12.9m³/min

10

灰浆搅拌机

HJ180B

山东济南

3

11

单缸注浆机

GUB3

河南

3

12

电焊机

BX1-500

上海

12

13

二氧化碳气体保护焊焊机

NB500

上海通用

4

14

钢筋切断机

GQ40

北京顺永兴业

2

15

钢筋弯曲机

GW40

北京顺永兴业

2

16

钢筋调直机

GT4-10

北京顺永兴业

2

17

直螺纹套丝机

GZK-40A

北京顺永兴业

2

18

混凝土输送泵

HBT30

江苏无锡

3

19

风镐

16

20

风钻

3

21

装载机

山东济南

3

四、施工通风

(七)通风计算

车站隧道施工通风量的计算按人员、设备需风量及隧道最小风速需风量三种计算方式确定隧道供风量。

1.按隧道内施工人员计算

根据GB50299—1999(2003版)《地下铁道工程施工及验收规范》规定,隧道施工每人每分钟供风3m3计算:

车站单个施工区域(八个导洞同时施工)最多人数:

开挖人数:

48人;

衬砌人数:

20人;

共计68人;

同时作业系数按0.7计算,其他管理人员按4人计算,则施工区域作业人数为51人;

每个施工区域需风量为:

51×3=153m3/min;

2.按隧道内最小通风风速计算

隧道内通风最小风速根据GB50299—1999(2003版)《地下铁道工程施工及验收规范》规定为0.12m/s,即7.2m/min;

隧道最大开挖断面总面积积为171m2;

隧道通风量为:

171×7.2=1231.2m3/min;

3.按隧道内内燃设备数量计算

区间隧道内运输采用自卸三轮车,每个作业面配备两台运输车辆,车辆功率为32kw,内燃机使用功率为额定功率的80%,每个作业面需要风量为:

Q4=Q0ΣP80%=921.6m3/min

式中:

Q0—柴油机单位功率所需风量指标,取3m3/kw

ΣP—同时在洞内作业的柴油机额定功率总和,取384kw

以上三项取其最大值为所需供风量,即1231.2m3/min。

考虑风管漏风因素,所需风机风量为:

1264m3/min

式中:

Q2—施工所需风量,取1231.2m3/min

β—百米漏风率,取0.02

L—风管总长度,L=130m

4.风机风压计算

通风机的风压用来克服沿途所有的阻力,在数值上应大于风管的沿程摩擦阻力和局部阻力之和。

(1)、风管沿程摩擦阻力计算。

h摩=λρL1V12/2D1+λρL2V22/2D2=444Pa

式中:

λ—风管摩擦系数,取λ=0.015

L1—硬质风管长度,取40m

L2—隧道内软质风管长度,取90m

D1—硬质风管直径,取1.2m

D2—软质风管直径,取0.4m

V1—硬质风管内风速,取20.2m/s(Q=1370m3/min)

V2—软质风管内平均风速,取12.6m/s(Q平=290m3/min)

ρ—空气密度,取1.2kg/m3

(2)、局部阻力计算

局部阻力主要是由硬质风管的2个90°弯头和6个分风器产生。

h局=(2ξ1+6ξ2)ρV2/2=2291Pa

式中:

ξ1—90°弯头局部阻力系数,取0.18

ξ2—分风器局部阻力系数,取1.5

V—风管内风速,取20.2m/s

(3)、总阻力为:

444+2291=2735Pa

(4)通风设备选型

根据所需风量1264m3/min和2735Pa风压的要求,选用山西巨龙风机有限公司厂生产的SFD-lll-NO10型隧道施工专用多级变速轴流风机,该风机最佳工况点的风量为1550m3/min,风压3500Pa,电机功率2*37KW,噪声80dB,满足使用要求。

(八)通风系统

隧道采用压入式通风,通风机放在距竖井口约3m的第一层横通道位置,风机采用SFD-Ⅲ-No.10型多级变速轴流风机,主风管采用φ1100mm铁皮式硬质风管沿横通道布置,在对应车站小导洞及扣拱导洞位置预留向车站内接口;车站隧道内风管采用φ300软质风管,根据实际施工导洞情况,从主风管对应接口接入施工导洞,以保证导洞内通风顺畅。

通风管布置要求:

1、通风机进风口尽量远离井口,避免形成循环风流。

2、风管出口距离掌子面距离小于15m。

3、通风管安装应平顺,接头严密,弯管半径不小于风管直径的2倍,风管漏风及时修补。

为了保持洞内通风效果,保证洞内空气质量达到相关规范要求,过程中加强通风管理,具体措施如下:

1、安排专人管理风机,对风机进行检修和维护,保证风机的正常运转。

2、风袋随掌子面开挖进度及时跟进,保证风袋距掌子面距离不大于15m。

3、随时对风袋进行检查,发现破损、漏风处及时修补。

4、加强洞内内燃机的管理,经常检修维护,使其正常运转,降低尾气的排放。

5、三轮车停车装土时应熄火,减少尾气排放。

6、对隧道内通风质量进行检测,如不达标及时改进通风措施。

七、风水电设置

(九)施工用风

车站暗挖施工喷锚机和风镐等工具采用压缩空气作动力,根据工程需要配置空压机。

车站两个施工横通道,每个横通道共10个小导洞,最多时5个小导洞同时施工,每个导洞作业面配置两台风镐,每两个导洞共用一台喷锚机,每台喷锚机需风量8~10m3/min,每台风镐需风量1.5m3/min,每个工作面的风镐和喷锚机不同时使用,按用风量大的机具考虑,每个作业用风量10m3/min,计算得理论耗气总量60m3/min。

其供风量计算如下:

空压机总供风量按下式计算:

Q=Q理×K漏×K效×K同=60×1.2×1.1×0.65=51.48m3/min

式中:

Q—总供风量m3/min;

Q理—额定(理论)耗气总量;

K漏—管网漏气取值系数,取值1.1~1.3;

K效—空气压缩机效率降低系数,取1.05~1.1;

K同—气动设备同时工作系数,本工程取0.65;

根据暗挖工程总供风量计算,现场配置两台LGFD132/0133型24m³/min空压机和一台GFD75/0129C型12.9m³/min空压机,总供风量为60.9m3/min,满足现场使用要求。

为缓冲各工作面用风量峰值,促证用风机械的平稳运转,空压机配备两个稳压贮气罐,贮气罐设油水分离器、安全阀、排气阀等附件。

在施工区内设空压机房,空压机房用隔音材料构筑。

供风干管采用DN150的无缝钢管,干线风管采用法兰盘连接。

在各个导洞布置一路供风支管,支管为DN80钢管,支线风管采用法兰连接。

支管距工作面保持在30m以内,风管至用风机械之间用高压软管连接。

(一十)施工用水

施工用水按要求从市政自来水管线接入,供水主管采用φ65钢管从水箱引至各导洞,在各导洞内变径为φ50钢管引至工作面。

冬期施工期间应注意对洞外水管采取防冻措施。

(一十一)供电及照明

施工用电要满足最小用电量的需要,在施工现场安装2台800KVA箱式变压器。

隧道内线路采取高空敷设,敷设高度不小于2.5m;洞内照明线路在每个导洞内各设置一道,保证洞内照明。

为防止意外停电对工程施工造成影响,与相关厂家提前达成协议,确保意外停电后能及时提供发电机以供现场正常施工用电需求。

洞内风水电设置见图3-3。

图3-3洞内风水电布置示意图

八、施工安排

根据现场前期工作进展情况,安乐林站主要由区间2号竖井、车站2号竖井和车站3号竖井来施工完成。

区间2号竖井由车站西端头向东施工,车站2号竖井向东西两侧施工,车站3号竖井向东施工至车站东端头,施工顺序见图3-4。

根据安乐林车站规模及工程量,结合我单位施工经验,具体施工进度见图3-5。

图3-4安乐林站总体施工顺序图

图3-5安乐林站主体结构开挖与支护工程施工横道图

第四节

重难点工程及措施

一、重难点工程

安乐林站为四联拱暗挖车站,车站下穿安乐林路,地面交通量大,拱顶覆土7m左右,周边分布众多风险源建构筑物,下穿众多市政管线,其中共有一级风险源10处、二级风险源8处、三级风险源5处。

跨度大、覆土浅、工期紧且风险源众多是本工程的施工特点。

风险源管线及建构筑物平面图及剖面图见图4-1、4-2,安乐林站周边风险源情况详见表4-1。

结合本工程特点及周边环境情况,本工程重难点如下:

1、管线保护

沿车站方向正上方有直径500-700雨污水管线三条,其中最近距车站拱顶约2.3m,距离横通道拱顶约0.7m;垂直于车站方向上方有Φ400和Φ1000污水管各一条,管底距离车站拱顶约3m,管线修建年代较久,可能存在渗漏,施工过程中如何控制管线沉降变形在允许范围内,保证管线及隧道施工的安全是本工程施工的一个重难点。

2、周边建筑物保护

安乐林站南侧有景泰西里东区1号楼,地上10层、地下两层,箱型基础,距安乐林站暗挖主体约最近距离约8.5m,基础底在地铁车站结构顶板以下约0.9m。

车站西北侧为琉璃井南里平房区,车站东北侧为李村南里平房区,安乐林站主体结构部分下穿该两处平方区,影响面积约2450m2,平房大多为上世纪五、六十年代修建,为砖木结构,基本无基础,房底位于地铁车站结构顶板上方约6.8m。

另在车站东西两侧还下穿物美超市及华远商企酒家房屋均为老旧平房,施工过程中上足技术措施、保证居民楼及平房区的安全,是本工程一个重难点。

3、四联拱大跨度车站扣拱施工

安乐林站为三柱四跨十导洞洞桩法施工,跨度大、覆土浅、工序转换多,如何合理组织,科学施工,减小群洞效应对地表及周边环境的沉降变形影响,保证施工安全与质量,是本工程一个重难点。

二、重难点工程措施

(一)施工前准备

施工前详细了解风险源建构筑物及管线的现状,以便根据调查情况采取针对性的保护措施,为车站主体施工提供必要指导,施工前调查主要包括以下项目:

1、根据业主提供的管线图到现场一一核对,主要核对管线位置、走向、埋深、检查井位置等是否与管线图一致,不一致处需标注清楚实

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