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
GJEJGF235-2008
1. 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
20

2
土钉墙施工
240

3
桩基施工
80

4
暗道顶板施工
320

5
暗道施工
150

6
上部结构施工
420

7
钢结构施工
120

8
围护结构
90

9
安装工程
110

10
装饰装修
80

6. 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
300mm
m
120
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;-50mm

2
孔径允许偏差
+20mm;-5mm

3
孔位允许偏差
不大于150mm

4
成孔倾角偏差
不大于3°

3、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
±10mm

2
钢筋笼箍筋间距
±20 mm

3
钢筋笼直径
±10 mm

4
钢筋笼长度
±100 mm

5
桩的位置偏差
d/6且不大于100 mm

6
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149m×48m，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250×37㎡，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。