大型储煤槽仓逆作法施工工法.doc

大型储煤槽仓逆作法施工工法GJEJGF235-20081. 前 言随着煤炭需求量的不断增加，近年来我国西部大型煤炭基地建设速度大大加快，一种储量大、占地面积小、充分利用地形地貌且符合国家“四节一保”政策的大型地下、半地下式储煤槽仓在煤矿选煤厂得到应用。该类槽仓工程体量大，基坑深，结构复杂，施工难度大，无同类工程施工经验借鉴，为此，中煤建筑安装工程公司成立了课题小组，开展大型地下储煤槽仓施工技术研究，并在实践中不断完善和提高，总结出“大型储煤槽仓逆作法施工工法”，其核心内容是采用“逆作法”施工原理，通过复合土钉墙、高性能混凝土、桩基后注浆、桩基自平衡检测等技术的综合应用，工序衔接、劳动力的合理安排，利用永久性仓壁作为下部结构施工支护，同时实现返煤暗道顶板上下双向施工，大大缩短了工期，降低了施工成本。该工法核心内容经煤炭信息研究院查新表明，国内未见有大型储煤槽仓采用逆作法施工的相关报道，2008年9月“特大型地下储煤槽仓逆作法施工综合技术”通过河北省科技厅科技成果鉴定，技术达到国内领先水平，同年获得中国中煤能源集团公司科技进步奖。该工法在XXXX能源有限责任公司黑岱沟露天矿选煤厂储量12.8万吨的新建产品仓及哈尔乌素露天矿选煤厂储量12.5万吨的产品仓工程中得到成功应用，确保了施工质量和安全，大幅缩短了工期，取得了良好的经济效益和社会效益。2. 工法特点2.1采用“逆作法”施工，前期无须开挖返煤暗道土方，降低了土方开挖深度和基坑支护难度。2.2返煤暗道顶板以下为逆作法施工，极大地减少了土方开挖面积和土方工程量，节约用地，缩短工期，降低了工程造价。2.3土钉墙护壁采用喷射钢纤维混凝土耐磨层作为永久性仓壁，支护和仓壁合一。2.4工程桩兼做暗道墙壁和工程支护，桩、墙及工程支护合一，减少支护结构施工环节。2.5在返煤暗道顶板施工完成后，实现返煤暗道和槽仓上部结构双向同时施工，显著缩短施工工期。3. 适用范围本工法适用于地下及半地下式大型储煤槽仓逆作法施工。4. 工艺原理大型储煤槽仓逆作法施工原理，就是利用永久性结构作为下部结构施工的支撑，达到由上向下施工的目的，首先施工土方及土钉墙，分层开挖土方，分层施工土钉墙，土钉墙既作为支护结构，同时又作为槽仓的仓壁；然后进行工程桩施工，工程桩形成暗道顶板支承结构，桩基施工完成后施工返煤暗道顶板，返煤暗道顶板施工完成后，为槽仓上部结构施工创造了条件，此时返煤暗道和上部结构可同时施工，直至工程结束。5. 施工工艺流程及操作要点5.1主要工艺流程工艺流程见图5.1-1。定位放线土钉墙施工桩基施工返煤暗道顶板施工暗道土方开挖暗道土钉施工暗道底板施工落煤筒施工钢结构施工围护结构施工装饰装修竣工验收 图5.1-1 主要工艺流程图5.2操作要点5.2.1土钉墙施工1、工艺流程土钉墙主要施工工艺流程见图5.2.1-1。施工放样分层开挖工作面、人工修坡铺设面层下排水盲沟喷射第一层混凝土设 置 土 钉注 浆挂 钢 筋 网设 置 加 强 筋喷射第二层混凝土逐层施工土钉墙土钉墙施工完毕设临时排水系统混凝土拌料钻 孔制 钉制 浆混凝土拌料图5.2.1-1 土钉墙施工工艺流程图2、操作要点1）作业面土方分层、间隔分段开挖，每层挖深应与土钉垂直间距相适应，划定流水作业段，间隔开挖的距离视土层地质情况确定，土体开挖后暴露时间控制在24小时以内。见土钉施工示意图5.2.1-2。 图5.2.1-2 土钉施工示意图2）钻孔要保证位置准确，要随时注意调整好锚孔位置（上下左右及角度），防止高低参差不齐和相互交错。施工中采用机械钻孔和人工打孔相结合的施工方法，人工打孔采用洛阳铲。3）锚杆应由专人制作，要求顺直，钻孔完毕及时地安设锚杆，以防塌孔。4）锚杆灌浆应按设计要求，严格控制水泥浆、水泥砂浆配合比，在灌浆体硬化之前，不能承受外力或由外力引起的锚杆移动。 5）喷射混凝土面层，面层钢筋网片应牢固固定在边坡壁上，并满足保护层厚度的要求；喷射混凝土应自下而上，垂直面层喷射；喷射耐磨混凝土应在首层混凝土终凝后进行。6）上层土钉与砼喷射面完成48小时后，才能进行下一层工作面开挖。7）工程施工要按锚杆尺寸设置一定数量的非工程土钉进行钻孔、穿筋、灌浆等工艺试验，并作抗拔试验，检验锚杆质量，以检验施工工艺和施工设备的适应性。8）土钉墙施工期间要进行基坑变形检测，雨季施工加大检测密度，实现信息化施工，发现问题及时处理。9）编制防止土方坍塌应急预案，季节性防雨、防冻措施，配备相应的应急物资，发现基坑变形及时启动应急预案。5.2.2混凝土灌注桩施工1、工艺流程桩基施工主要采用旋挖灌注桩施工工艺，工艺流程见图5.2.2-1。桩位放样埋设护筒钻机就位钻 进清 孔吊放钢筋笼灌注混凝土拔出护筒结 束制作护筒钻孔检查测量混凝土面高度混凝土生产并留置试块混凝土灌注至设计标高 图5.2.2-1 桩基施工工艺流程2、操作要点1）施工场地要进行平整处理，保证旋挖钻机底座场地平整、并有一定的硬度，避免在钻进过程中钻机产生沉陷引起桩孔偏斜。2）灌注桩施工采取跳挖法，施工过程中严格控制桩的垂直度和桩径，确保质量控制指标符合规范要求。3）在钻机施工时应控制每次钻进深度，防止一次性钻孔过深引起桩孔缩颈。 4）钢筋笼放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，防止在混凝土灌注时出现废桩事故。5）采用桩基自平衡检测方法进行桩基检测，在桩基混凝土达到设计强度后进行检测，该方法占用场地小，检测时间短。 5.2.3 暗道顶板施工 1、工艺流程 混凝土胎膜施工涂刷隔离剂测量放线钢筋施工模板工程浇筑混凝土平仓三抹三压测温、养护 2、操作要点 1）混凝土胎膜施工严格控制标高，胎膜表面平整并压光，隔离剂涂刷饱满均匀，方便后期胎膜的拆除。 2）对混凝土配合比进行优化设计，选用低水化热的水泥，添加粉煤灰和外加剂以减少水泥用量，降低混凝土水化热。 3）混凝土浇筑应根据混凝土浇筑量、生产能力、运输能力、混凝土初凝时间进行控制，保证每一处混凝土在初凝前都能被上一层混凝土覆盖并振捣完毕。 4）混凝土浇筑完成后，对混凝土进行养护，不少于14d，根据测温数据及时采取有效措施控制内外温差，内外温差必须控制在25摄氏度以内。 5.2.4 暗道施工 1、施工工艺流程施工准备工作面开挖顺序推进土方外运人工清底、修边土钉施工底板施工完成2、操作要点返煤暗道施工充分考虑工程特点有效组织，采用机械化施工，坑道式挖掘机开挖，在工程上部结构施工前，考虑留设预留土方施工洞和施工坡道，暗道施工注意以下事项：1）挖土机械考虑机械回转半径的影响，选择坑道式掘进机械进行开挖。2）出土顺序应详细策划，作业面要有专人负责调度指挥，避免交叉作业产生的不安全因素。见图5.2.4-1暗道施工土方开挖出土顺序示意图。图5.2.4-1 暗道施工土方开挖出土顺序示意图3）桩基附近土方应采用人工清除，避免机械开挖对桩基造成损害。4）施工照明应充足，采用安全电压并做好用电保护。5）暗道顶板混凝土胎膜在土方施工时及时拆除，防止掉落伤人。6）暗道墙壁、底板采用常规施工方法。5.2.5 上部结构施工暗道顶板施工完成后，即可进行上部结构的施工，上部结构主要由落煤筒、挡煤墙、提升间和加筋土挡墙等部分组成，这部分结构施工属正向施工，施工要点如下：1）挡煤墙和附属间采用竹胶大模板施工，以达到清水混凝土效果。2）钢筋连接采用直螺纹套筒连接，提高连接质量和速度。3）加筋土挡墙预制钢纤维混凝土耐磨板提前预制，分规格型号堆放、按要求安装。5.2.6 钢结构施工落煤筒之间采用大型钢桁架连接，采用现场制作、整体吊装的施工方案，与空中拼装的施工工艺相比，可显著缩短施工工期，提高施工的安全性。5.2.7 围护结构施工围护结构主要包括墙面彩板、屋面板、门窗、耐磨板、砖砌体等部分，施工按照相应的施工技术规范和标准执行。5.2.8 劳动力安排劳动力组织情况见表5.2.8-1。表5.2.8-1 劳动组织表序号单项工程所需人数备 注1管理人员202土钉墙施工2403桩基施工804暗道顶板施工3205暗道施工1506上部结构施工4207钢结构施工1208围护结构909安装工程11010装饰装修806. 材料与设备6.1施工材料本工法无需要特别说明的材料。6.2施工设备采用的机械设备见表6.1-1。表6.1-1 机械设备一览表序号机具名称型号单位数量使用部位1平地机P160B台1土方工程2反铲挖掘机1.2m3台2土方工程3压路机YZ14台2土方工程4装载机ZLC50台2土方、主体5自卸汽车20T台10土方工程6坑道挖掘机台2土方施工7混凝土罐车6M3辆3基桩施工8小型运输车台15土方施工9旋挖钻机BG25台4灌注桩工程10长螺旋钻机SZKL600B台1锚桩工程11灌浆导管300mmm120灌注桩施工12空压机VY-9/8台6土钉墙施工13喷射机PZ-5B台6土钉墙施工14锚杆钻机台12土钉墙施工15注浆机CJZ-30台6土钉墙施工16砂浆搅拌机台6土钉墙、装饰17塔吊ZQT63台3主体、装饰18砼输送泵HBT-80台3基础、主体19搅拌机(双卧轴)SW500L台2全过程20强制搅拌机1000L台3全过程21电脑配料机套4全过程22钢筋切断机QJ40-1台4基础、主体23钢筋弯曲机WJ40-1台4基础、主体24钢筋调直机GT6/14台2基础、主体25闪光对焊机UN1-100台2基础、主体26交流电焊机BX2-500台20全过程27振捣棒根100基础、主体28圆盘锯MJ104台6全过程29平刨台1全过程30潜水泵台10全过程31蛙式打夯机台8基础工程32砂轮切割机台2全过程33全站仪TPS800台1全过程34水准仪C40台3全过程35经纬仪蔡司010台3全过程36柴油发电机120kw台1全过程37激光铅垂仪台1全过程38直螺纹滚丝机台3主体7. 质量控制7.1工程质量控制标准7.1.1土钉墙施工质量控制1、土钉墙基坑支护施工应执行现行规范建筑基坑支护技术规程（JGJ 120-99）、基坑土钉支护技术规程（CECS 96:97）。2、土钉成孔施工应符合表7.1.1-1规定。表7.1.1-1 土钉成孔质量允许偏差表序号项 目允许偏差备 注1孔深允许偏差+200mm;-50mm2孔径允许偏差+20mm;-5mm3孔位允许偏差不大于150mm4成孔倾角偏差不大于33、喷射混凝土厚度检验采用凿孔法，每100取一组，每组不少于3个点，合格条件为：各检查点厚度平均值应大于设计厚度，最小厚度不应小于设计厚度的80%。4、土钉应进行抗拔试验：每一典型土层中，至少留3根非工程土钉进行抗拔试验，非工程土钉各项参数及施工方法与工程土钉完全相同，依据抗拔试验得到的极限荷载计算界面粘结强度的实测值，抗拔试验平均值应大于设计计算所用标准值的1.25倍，否则应进行反馈修改设计。7.1.2桩基施工质量控制桩基施工质量控制执行建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）、混凝土工程施工质量验收规范（GB50204-2002），桩的成桩质量允许偏差见表7.1.2-1。表7.1.2-1 成桩质量允许偏差表序号项 目允许偏差备 注1钢筋笼主筋间距10mm2钢筋笼箍筋间距20 mm3钢筋笼直径10 mm4钢筋笼长度100 mm5桩的位置偏差d/6且不大于100 mm6垂直度H/100注：d为桩的直径，H为桩长。7.1.3混凝土结构施工质量控制1、混凝土结构工程施工应按照混凝土工程施工质量验收规范（GB50204-2002）、钢筋焊接及验收规程（JGJ18-2003）等规范标准要求进行施工控制。2、大体积混凝土施工，按顺序分层浇筑，确保混凝土施工不出现施工冷缝。3、按时监测大体混凝土内外温度，采取相应措施，保证内外温差控制在25以内。7.1.4钢结构施工质量控制钢结构施工应按钢结构工程施工质量验收规范（GB50205-2001）和相关的规范标准进行施工控制。7.2质量保证措施7.2.1工程测量1、所用测量仪器和引测方法均应适应和保证测量精度的要求，测量仪器必须检验合格后方可使用，并在施工全过程中保持仪器状态完好。测量人员必须持证上岗,配合人员相对固定。2、对业主指定的控制点进行复测，复测后进行控制点加密及施工放样。3、该工程测量放样的关键是灌注桩钻孔定位测量，根据施工现场具体情况，采用一台全站仪定位，一台经纬仪在另一测站校核，测设按二级导线要求进行。4、施工期间进行施工变形监测，重点针对土钉墙、灌注桩稳定性进行监测。7.2.2 土钉墙工程1、在水平方向上分小段间隔开挖，必要时沿开挖面垂直击入钢筋或钢管，或注浆加固土体。2、土钉注浆时一定要注满整个钉孔，以免减弱土钉的作用，影响土钉墙的稳定性。3、土钉墙施工过程中及时进行监测，发现变形及时启动应急预案。4、土钉墙喷射混凝土完成后及时进行养护，养护时间不少于7天。7.2.3桩基工程1、桩位定位后进行复合，复合合格后方可进行施工。2、钻机定位必须水平、稳固，天车、钻锤、桩位三心成一铅垂线，发现钻孔倾斜时，及时采取纠斜措施。3、桩基成孔以机械成孔为主，当遇流沙层或特殊地质情况时，采用人工成孔。7.2.4钢筋工程严把材料进场关、加工下料关、绑扎成型关、验收关；钢筋进场必须有合格证并进行复试，施工中保证接头位置、接头数量、搭接长度、锚固长度满足设计及施工规范要求。7.2.5模板工程模板工程重点控制加工、制作、安装的质量，根据模板相互位置及各部位尺寸，经计算后确定模板支设方案，模板标高、尺寸、轴线要准确，模板拼装严密。7.2.6混凝土工程原材料必须检验合格，严格按照配合比进行计量。混凝土浇筑前，将模板内杂物清理干净，并用水充分湿润，预留、预埋件位置准确，经验收合格后浇筑混凝土，混凝土终凝后立即按施工方案确定的方法进行养护，一般混凝土养护时间不得少于7天，抗渗混凝土和大体积混凝土养护时间不得少于14天。8. 安全措施8.1执行三级教育制度，对所有施工人员进行岗前安全培训。8.2建立完善施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。8.3执行国家和行业现行的建筑机械使用安全技术规程（JGJ33-2001）、建筑施工安全检查标准（JGJ59-99）、建筑施工高处作业安全技术规范（JGJ80-91）等国家和行业现行安全标准及规范。8.4临时用电按施工现场临时用电安全技术规范（JGJ46-2005）要求布置，接线方式采用“三相五线制”，潮湿环境照明采用安全电压供电。8.5材料库棚、加工场所、有防火要求的施工部位及办公区、生活区，按要求配置消防器材。8.6土方施工阶段，加强基坑监测和防护，防止土方坍塌等事故的发生。8.7仓上结构施工阶段，按照方案完善安全防护设施，防止高处坠落、物体打击等事故的发生。8.8加强施工机械管理，严格按照机械操作规程进行操作，防止机械伤害事故的发生，大型钢结构吊装时要严格按照施工方案进行有效组织，防止起重吊装事故的发生。9. 环保措施9.1施工期间噪声的防治措施9.1.1 采取相应措施,使施工噪声排放符合建筑施工场界噪声限值(GB12523)要求。9.1.2 选用低噪声施工机械及工器具。9.1.3 对噪音较大的机械设备设置隔音棚或布置在远离生活区、办公区的位置。9.2施工期间粉尘(扬尘)的污染防治措施9.2.1 配备足够数量的洒水车保证将汽车行走施工道路的粉尘(扬尘)控制在最低限度。9.2.2 定时派人清扫施工便道路面，减少尘土量。9.2.3 对可能扬尘的施工场地定时洒水，并为在场的作业人员配备必要的专用劳保用品。对易于引起粉尘的细料或散料应予遮盖或适当洒水，运输时亦应予遮盖。9.2.4 汽车进入施工场地应减速行驶，避免扬尘。9.2.5 建筑施工垃圾，严禁随意凌空抛撒，施工垃圾及时清运，适量洒水，减少扬尘。9.2.6水泥等粉细散装材料，采取封闭存放或严密遮盖，卸运时采取有效措施，减少扬尘。9.3 施工期间水污染(废水)的防治措施9.3.1 加强对施工机械的维修保养，防止机械使用的油类渗漏进入地下水中或下水道。9.3.2 施工人员集中居住点的生活污水、生活垃圾(特别是粪便)集中处理防治污染水源，厕所需设化粪池。9.3.3 冲洗集料或含有沉淀物的操作用水，采取过滤沉淀池处理或其他措施。9.4废弃物管理9.4.1施工现场设立专门的废弃物临时贮存场地，废弃物应分类存放，对有可能造成二次污染的废弃物必须单独贮存，设置安全防范措施且有醒目标识。9.4.2 废弃物的运输确保不散撒、不混放，送到业主指定场所进行处理、消纳，对可回收的废弃物做到再回收利用。10. 效益分析10.1本工法充分利用了支护结构，土钉墙加耐磨层作为槽仓仓壁，工程桩兼做墙壁桩，桩墙合一，减少了工程投资。10.2采用本工法，支护结构和工程桩得到了充分的利用，在暗道顶板施工完成后，上部结构和下部结构实现双向同时施工，加快了施工速度，缩短了工期。10.3本工法施工占用场地小，减少了土方工程量，有利于文明施工和环境保护。10.4本工法通过复合土钉墙、高性能混凝土、桩基后注浆、桩基自平衡检测、大型钢结构整体空中滑移吊装等多项建筑业新技术的综合应用、工序衔接及劳动力的合理安排，提高了企业整体施工技术水平和劳动生产率，同时取得了较好的经济和社会效益。11. 应用实例实例1：XXXX能源有限责任公司黑岱沟露天矿选煤厂新建产品仓工程2004年8月至2005年12月施工完成XXXX能源有限责任公司黑岱沟露天矿选煤厂新建产品仓工程，产品仓为半地下式结构，其轴线间长175m，宽48m，主仓平面占地为149m48m，仓容量为12.8万吨，主仓地下埋深23.4m，属深基坑地下结构。施工中采用逆作法原理，通过多项新技术的综合应用、合理安排施工工序和劳动力组织，确保了施工质量和安全，缩短工期35天，取得经济效益378.5万元。该槽仓投产使用三年多来，未出现任何质量问题，赢得建设单位高度赞誉。实例2：XXXX能源有限责任公司哈尔乌素露天矿选煤厂产品仓工程2007年4月至2008年10月施工完成XXXX能源有限责任公司哈尔乌素露天矿选煤厂产品仓工程，该工程占地面积25037，贮量12.5万吨,为半地下“V”型槽仓，地下埋深28.80m。本工法在工程中得到全面应用，并得到进一步完善，经检测、验收，工程质量达到设计和规范要求，同时缩短工期60天，取得经济效益455.5万元。该槽仓自2008年12月投产使用以来，未出现任何质量问题，建设单位非常满意。