太阳宫热力暗挖建设结构设计说明

太阳宫热力暗挖建设结构设计一 、编制依据及编制原则1.1编制依据1.1.1施工图纸.岩土工程勘察报告；.太阳宫新区太阳星城热力工程1号路暗挖热力施工图设计；.太阳宫新区太阳星城热力工程1号路暗挖结构施工图设计；1.1.2施工技术规范1锚杆喷射混凝土支护技术规范GB50086-2001；2铁路隧道锚喷构筑技术规范TB10108-2002；3地下工程防水技术规范GB50108-2001；4混凝土结构设计规范GB50010-2002；5地下工程质量验收规范GB50208-2002。1.1.3有关建筑法规文件1工程建筑法规文件2建筑工程质量管理条例3中华人民XX国环境保护法4关于在基本建设工程中加强地下文物保护管理的通知1.1.4效力顺序1监理工程师以书面形式发布的本工程专用的补充规定2市颁布的市政工程规程和标准；3建设部、交通部颁发的相关规范、规程和标准；4设计单位指定的规程、规范和标准；5其它有关行业部门颁布的规范、规程和标准及市颁布的强制性规范和技术标准；6国家颁发的标准、规范、规程。1.2编制原则1以有关规范为依据,紧密结合现场实际情况,编制经济科学切实可行的施工方案及工艺做到先进科学；2质量目标明确,施工中采用先进技术和设备,严格管理,保证措施完善,确保工程质量达到合格的基础上创精品工程；3.安全目标明确,安全措施可靠,制度完善,确保施工安全；4施工中做到保护环境、保护文物、文明施工,整个工地达到文明施工工地标准；5坚持技术先进性、科学合理性、经济适用性、安全可靠性与实事求是相结合； 6自始至终对施工现场坚持实施全员、全方位、全过程的严密监控,科学管理的原则。二、工程概况2.1 工程简况2.1.1工程范围太阳宫新区热力工程设计图,工程编号090148HC-07H。本工程起点自太阳宫中心热力外线工程点以东43.567m,终点至太阳宫新区太阳星城热力工程热力干线的点以东20m。管线位置点段位于太阳宫新区三号路永中北4.5m,点段位于太阳宫新区三号路永中南4m。干线全长为201.948m,其中DN600管长154.315m,DN500管长47.633m,DN400管长17.057m,DN250管长16m。敷设方式采取浅埋暗挖形式。全线共有两处分支,分别为DN250和DN400分支隧道。暗挖段共设置施工竖井3座,小室4座,、点小室均结合施工竖井明开施工,、点小室为暗座小室。为赶工期之间增设施工竖井一座,目前建设单位确定具体位置,设计人正在出图纸。其中：其中点竖井内径尺寸为4.8m*4.8m*8.389m。点竖井内径尺寸为5.0*7.5m*7.75m。2.1.2土建结构设计形式本工程隧道结构均为直边墙、圆拱、平底板,采用复合衬砌结构型式,DN600管径隧道断面尺寸为39003400mm外到外,矢高1050mm；DN500管径隧道断面尺寸为36003300mm外到外,矢高900mm；DN400管径隧道断面尺寸为33003200mm,矢高700mm；DN250管径隧道断面尺寸为31003000mm,矢高650mm。隧道初期支护为拱架喷射混凝土结构钢筋拱架钢筋网+喷射混凝土,喷射混凝土采用C20厚度为250mm。二次衬砌为模筑C30、P8抗渗混凝土,厚度为250mm,两层衬砌之间设防水层。小室结构亦为复合衬砌,采用格栅喷射混凝土结构作为初期支护,二衬为模筑钢筋混凝土结构。附图1：施工平面布置示意图2.1.3施工环境1、本工程隧道埋深66.5m,隧道大部分穿越平房区,平房基本为单层砖混结构,并有部分彩钢临建房,周边15m范围内无高层建筑。2、本工程隧道点竖井上方有一220KV南北向高压线路,高压线最低距地面13.1m。3、区间隧道与位于太阳宫宫新区一号路上的电力、给水、雨水、污水、燃气、中水、电信交叉,区间隧道点之间有一现况20002350电力方沟交叉。附图表1：交叉管线一览表2.1.4水文地质条件参考兵勘察设计研究院20XX提供的太阳宫新区排水工程岩土工程勘察报告2007勘120进行设计,参照勘察孔位6号和11号的土层情况,拟建场地自上而下各土层的工程地质特征如下：表层为杂填土层；之下为粉质粘土3层,粘质粉土-砂质粉土层,粉砂1层,粉质粘土3层,粉质粘土2层,砂质粉土-粘质粉土1层,根据结构埋深,基础持力层主要位于1、2层。均可采用天然地基,地基承载力特征值除特别注明外按不小于110kpa设计,隧道穿越土层主要为1层和层,土质松散,自稳能力差,属VI级围岩。本场地地基土不液化。场地历年最高地下水位标高和近35年的最高地下水位标高均接近自然地面,地下水对结构混凝土均无腐蚀性。2.2工程特点、工作重点2.2.1工程特点本工程隧道穿越的土层主要为粘质粉土-粉质砂土层,粉沙层,土质松散易坍塌。所以本工程实施过程中严格按照隧道施工的管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测的十八字方针进行,重点做好地面沉降的监控量测和防坍塌工作。竖井所在位置及附近地下管线较多,施工时需要对地下管线进行保护,保障现况管线安全运行。2.2.2工程重点1、根据地质勘察报告,施工区域地下水接近自然地面,进入结构范围。施工过程中止水及土体加固是本工程的重点。2、点、点小室隧道由2.9m渐变至3.9m,隧道初衬开挖轮廓为5.1m,同时下支线开预留洞口施工。施工过程中断面与高程同时变化,如何确保施工过程中安全,确保暗做小室初衬施工时围岩受力体系的稳定,最大限度的将沉降量控制在允许范围内,是本工程的重点。3、号转角施工,施工过程中支护及混凝土浇筑过程中模板加固是施工控制重点。4、初期支护施工控制,隧道的初期支护的质量控制是整个工程的关键,是保证施工过程安全最重要的环节。施工过程中必须严格按照管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测的方针进行。2.3技术保证措施1严格遵循管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量的施工原则进行组织施工； 2加强监控信息反馈,及时调整参数,信息化施工。3加强超前支护。4严格控制隧道开挖过程中拱顶沉降,作为控制地面总体沉降的关键；缩短开挖循环进尺,做到开挖和支护时间尽可能短。5根据隧道围岩特点及时进行初期支护背后回填注浆,以有效解决因初期支护背后存在空洞而引起的地层沉降。缩短工序间隔,尽快封闭成环,减少对周围土体影响,提高围岩的整体稳定性。注浆管环向间距为0.3m,纵向间距为0.75m,注水泥浆。6局部采用酸性水玻璃浆和水泥水玻璃双液浆加固土体。68 / 68项目管线种类管线顶高管线走向交叉方式隧道顶高净距电力10条40.30南北走向垂直交叉35.83.75mDN300给水40.30南北走向垂直交叉35.754.2mDN1000雨水39.40南北走向垂直交叉35.72.577mDN500污水38.044南北走向垂直交叉35.71.744mDN400燃气40.30南北走向垂直交叉35.74.15mDN150中水40.30南北走向垂直交叉35.74.4m18孔电信40.30南北走向垂直交叉35.753.425m2000*2350电力沟41.090南北走向垂直交叉36.12.64m交叉管线一览表三、施工部署3.1 项目部设在点附近房间工地的临建内。3.2材料库房及钢筋加工厂设在项目办公区的后院。3.3临时供电本工程施工现场临时用电主要包括：动力用电搅拌机、锚喷机、电焊机、电葫芦、注浆机等,夜间照明用电室内用电、室外照明等。序号设备名称设备主要技术数据台数换算后容量KW1电焊机单相380V cos0.85 JC=0.65 21KVA tg=1.02 61262电葫芦三相380V 7.5KW JC0.25 cos0.84303搅拌机Y132H2-6 380V 7.5KW2154锚喷机Y132H2-6 380V 7.5KW2155注浆机2 KW246行灯变压器2KW487照明3KW6188水泵2.5KW615注：本表为用电量最大阶段之设备3.4 生活用水、生产用水生活用水就地借用解决；本工程施工用水主要为各施工竖井、隧道锚喷混凝土用水、混凝土养护用水及环保降尘洗车用水,利用本工程沿线的现况上水,作为施工水源,沿线敷设50聚乙烯管,作为临时施工用水管线。在每个竖井工作区内引出支线管,安设截门,以解决施工及生活用水。四、施工计划4.1 进度计划我单位计划工期：102日历天。1、第一阶段：前期施工准备阶段。20XX7月15日20XX7月20日本阶段主要完成进场、测量放线及技术方案等准备工作。2、竖井施工。20XX7月21日20XX7月31日完成、竖井提升架架安装、开挖、初衬施工,具备隧道开挖施工。3、隧道施工。20XX8月1日20XX9月20日主要完成隧道土方开挖、初步支护、防水及二衬施工,同时完成四座井室施工,具备热机安装施工条件。4、热机安装施工。20XX9月21日20XX10月20日主要是完成管件安装施工。5、清理现场准备竣工验收阶段。20XX10月21日20XX10月25日4.2劳动力计划施工队进场施工,配1名工程师,2名专业技术员。配置试验工1名、测工1名、机械工4名、木工2名、钢筋工4名、架子工4名、电工2名、瓦工4名、混凝土工4名、吊装工4名,电焊工2名、壮工10名。各队人员及机械设备实行弹性编制,施工期间,将根据各分项工程进度的实际需要随时做进一步的调整和加强。4.3机械、材料试验、测量、质检仪器设备的配备主要机械、材料试验、测量、质检仪器设备等根据生产能力大于进度指标要求,各种设备能全面满足工程需要的原则,合理进行配置。附图表2：拟投入主要施工机械设备表附图表3：材料试验、测量、质检仪器等设备表4.4材料进场工程材料随工程进度分批进场。五、施工方案5.1地下水及处理方案针对本工程所处地点地质水文情况,结合以往周边类似工程的施工经验,地下水及隧道土体加固采用深孔注浆的方式进行止水和加固。5.1.1竖井深孔注浆止水方式竖井从探明的地下水面标高处上1m向下注浆,注浆范围每侧宽出设计竖井开挖断面3m,底部低于设计竖井底面3.5m,注浆作业从上往下一次注浆到底。为保证注浆效果,注浆管道由上往下呈放射状布置。每根管道计算实际长度。、竖井深孔注浆剖面示意图5.1.2隧道深孔注浆止水加固方式隧道深孔注浆在隧道内分阶段进行。根据施工需要,深孔注浆主要起到止水及加固土体作用。本工程深孔注浆范围暗挖通道外3m范围内。每次超前长度为14m,每两次钻孔注浆需搭接4m。由注浆扩散半径0.65m计算,始端孔距根据土质情况定,一般情况间距为0.3m1m,末端孔距应保证不大于1m。5.1.3钻机的选择及施工深孔注浆的钻孔施作,使用能够倾斜和偏移角度的ZLJ-250坑道钻机钻机。测 量 放 点移动钻机准备施作下一个孔钻 机 就 位成 孔 退 钻钻机钻进钻机开孔深孔注浆钻孔工序示意确定孔位根据注浆孔位布置图,工程测量人员测量出施工现场具体的孔位位置,用竹签或短钢筋插入作为标记,钻孔位置与设计位置的偏差不宜大于50mm。钻孔根据已经进行的测量定位,使用钻机成孔,测量人员根据设计要求二次校正钻孔角度及孔深,孔径为50mm。要求成孔角度偏差小于1,钻孔要进行分序施工。下管注浆管选用钢性袖阀注浆管。要求丝扣联结顺畅,密封性好,管内壁光滑,管内无杂物。注浆管末端预留1m无注浆孔部分,外露10cm,管口用丝绵封堵。5.1.4注浆施工超前深孔注浆施工由两个主要的施工部分构成,前一个过程为钻孔部分,后一过程为成孔后的灌浆部分。灌浆部分的施作涉及到灌浆料的试用、灌浆工艺的选择及灌浆工序的衔接等相关问题,对现场的技术业务水平要求很高,很多技术要求需要综合到具体孔位的出水量、水压等相关信息后,由注浆技术负责人根据施工过程中,现场出现的具体情况确定。注浆压力依据设计和相同工程的施工经验,本工程施工压力选择0.3MPa。2注浆顺序注浆顺序按分期分区、由内到外、由下到上、间隔跳孔,由薄弱到集中的原则进行。3注浆方式为了保证注浆施工的质量和效果,注浆方式采用前进式分段注浆和后退式分段注浆相结合的注浆方式。前进式分段注浆工艺示意图为了达到理想的注浆加固效果,在预注浆加固上方土体时采用前进式钻孔注浆的施工工艺。前进式分段注浆工艺具体过程是:首先采用水平地质钻机成孔,开孔后安装孔口管,在孔口管内分段向前钻注施工。每一循环进尺控制在2-3m,成孔后退出钻杆,安装法兰盘及注浆管进行注浆,待浆液凝固后拆除法兰盘,再进行钻孔如此循环,直到钻进深度达到设计要求。清洗机器准备施作下一个孔连接机器与堵头检查注浆泵到终压,结束注浆开 始 注 浆按配合比制浆注浆工艺流程图制浆根据工程需要及注浆材料的特性,通过现场实验,TGRM/水玻璃双液浆配合比确定为:A/B=1:1。制浆应使用不小于200转/分钟的制浆机,搅拌时间不低于5分钟,在出浆孔部位设置过滤网。注浆 注浆压力控制在0.3MPa,采取低压力缓慢注浆。 注浆过程中应密切注意监测反馈及注浆部位地面的变化情况,当下沉点上升超过1.5mm时,要即刻停止注 浆。注浆孔注浆结束标准当单孔注浆终压达到0.3MPa,持续20分钟,吸浆量很少或不吸浆时,可结束本孔注浆。当单孔每延米注浆量达到0.42m3时,可结束本孔注浆。5.1.5注浆方式根据隧道断面结构形式,将暗挖通道断面内环向深孔注浆孔分为4组：1-1断面管道直径为DN600,初衬外侧周长为13.166米；2-2断面管道直径为DN500,初衬外侧周长为12.495米；3-3断面管道直径为DN400,初衬外侧周长为11.648米,4-4断面管道直径为DN250,初衬外侧周长为10.92米。为满足设计要求,每一组注浆孔需打设2根见图一。预加固断面型式断面类型图说明1-13-3断面1.深孔注浆加固范围为拱顶及上半断面3m范围。2.断面为：1-1断面、2-2断面、3-3断面、4-4断面、隧道周边注浆布孔图 图一如上图图所示,在通道中心线纵向无坡度,平面无转角的情况下,每组2根注浆孔的外插角度和长度为：号注浆孔相对于通道中心线的外插角度为92834,长度为14293mm；号注浆孔相对于通道中心线的外插角度为16343,长度为8293mm；每组注浆孔总长度为：=14293+8293=22586mm14m/孔5.1.6施工段落划分根据设计要求,以14m/段相邻两段间搭接至少4m为施工循环的原则进行施工段落划分。5.1.7注浆量计算注浆参数的选择 注浆初压：0.3MPa 注浆终压：0.6MPa 浆液扩散半径：0.65m 注浆速度：30L/min 浆液注入量：按公式QR2Ln计算 式中： R浆液扩散半径mL注浆孔长度mn地层孔隙率地层填充系数,取0.8浆液消耗系数,取1.11.2 土壤孔隙率参数表土壤名称孔隙率卵石填土5055粉 砂3349圆砾6065粘 土4152.4每延米单根注浆孔浆液注入量： QR2Ln 3.140.65210.490.81.20.62m各断面注浆用材料表断面类型注浆范围断面总长需注浆加固范围初衬外侧周长注浆孔组数注浆段搭接次数注浆孔总长注浆量1-1断面拱顶及侧3m、底板3m范围15431513.16628169402.65829.62-2断面拱顶及侧3m、底板3m范围47.63312.49524527121681.43-3断面拱顶及侧3m、底板3m范围17.05711.648222994.4616.54-4断面拱顶及侧3m、底板3m范围1610.922290456.481#竖井侧墙3m、底板3m范围6.4*6.449.6163-1965699.846#竖井侧墙3m、底板3m范围9.5*757806-96721209浆液配比类别配合比A液水玻璃60%水40%B液超细水泥34.3%固化剂47%水53%A液B液比例为1：1,在实际操作时,根据底层的情况控制浆液凝固时间,一般为110分钟可调。注浆辅助措施： 1注浆施工中,为避免浆液流失,注浆区间段附近的降水措施应全部停止,降水井内不应留有任何抽水泵等机具。 2靠近洞内开挖界面的土体应事先喷射进行加固封堵,以免临界面的浆液流失。 3以每次改良土体长度14m外环,8m计,注浆后洞内开挖时,应预留4m作为支撑面,以免造成坍塌等现象发生。TGRM超细水泥特点是强度高:7天强度20MPa,28天25.5MPa,90天96MPa。流动性好:材料经过细化处理,保证了有效的可灌性,能充分实现工程要求的注浆扩散半径和充填率350mm的流动度。微膨胀性:材料在固化时有一定的微膨胀性,这可以补偿注浆施工时的土体扰动及地层损失抗分散性:浆材具有遇水絮凝的特性,能抵抗地下流动水对浆液扩散范围的影响,同时也能起到止水作用。耐久性:该注浆材料为水泥基注浆材料,浆块性能稳定,能满足永久性注浆加固工程的需要。环保性:该材料为无机复合灌浆材料,无毒无污染。5.1.8钻孔注浆设备根据深孔注浆施工的要求,具体需要的机械设备如下表：机械设备一览表序号名 称型号规格数 量生产能力1坑道钻机100型1良好2双液注浆泵BW系列1良好3搅拌机3.5KW1良好4输送泵2良好5高压注浆管若干良好6辅助设备若干5.1.9深孔注浆施工注意事项注浆口最高压力严格控制在0.35MPa以内,以防压裂工作面。进浆速度控制每根深孔浆液总进量在30L/min以内。采用注浆量和注浆压力双控；注浆量达到理论计算时即停止注浆。注浆结束后及时清洗泵,阀门和管路,保证机具完好,管路畅通。5.1.10注浆效果检测现场检测：注浆施工结束后,通过注浆体内钻孔,用压水、注水或抽水等办法测定地基的流量及渗透系数,不合格的进行补充注浆。检查孔的数目约为总注浆孔数的510,布孔的重点是地质条件不好的地段以及注浆质量较差或有疑问的部位。5.2竖井施工测量放线圈梁施工竖井提升架竖井挖土格栅安装喷砼封底5.2.1竖井施工方法本工程段全线共设置竖井3座,点竖井内径尺寸为4.8m*4.8m*8.389m。点竖井内径尺寸为5.0*7.5m*7.75m。与间新增一座竖井具体结构待设计单位下发施工图纸。均采用水平钢格栅+网喷混凝土初衬+模注钢筋混凝土内衬。在竖井井口设现浇钢筋混凝土锁口圈梁,圈梁混凝土C30。其中点竖井锁口圈梁高0.5m,宽0.8m,点竖井锁口圈梁高0.6m,宽1.0m。水平钢格栅自埋深4米以上竖向间距0.75m,自埋深4米以下间距0.5m,洞口上皮1米范围内设3榀。竖向设18连接钢筋,水平间距不大于0.5米,内外双层布置,且在竖井四角各设一根,并与竖井锁口圈梁钢筋焊成一体钢筋拉杆锚入锁口圈梁内不小于800mm,钢格栅内外双层满铺61515cm钢筋网片网片搭接长度不小于一个网孔。喷射300mm400mm厚C20早强混凝土。竖向连接筋在隧道洞口内外个增设4根。为保证在施工期间的竖井结构稳定,在小室外防水铺设及小室结构施工期间,确保竖井支护结构可靠,竖井采用216a槽钢,对扣满焊施作支撑做为临时支撑。临时支撑与钢板之间焊接牢固,每隔一榀钢格栅设置一道临时支撑,且最后一道临时支撑距竖井底1.75m。临时支撑的拆除必须在小室侧墙结构混凝土终凝之后进行。竖井开挖期间,相继完成提升架、人行扶梯的安装等各项工作。竖井内挖一座33m、深1m的坑,坑壁使用喷射混凝土护壁,厚50mm,作为出土吊斗坑。竖井二衬施工前,先用级配砂石回填吊土坑,恢复竖井一衬底板结构后,再进行竖井二衬施工。点竖井支护结构设计图点竖井支护结构设计图根据本工程地质情况和以往施工经验,竖井打锚杆,锚杆采用25钢筋,锚杆长度为3米,锚杆间距1米,锚杆与竖井面承45。竖井施工中应严格控制井壁厚度及垂直度,水平钢格栅安装完毕后,必须经监理工程师检验合格后方可进行锚喷混凝土施工。在竖井一侧设人行梯道一座,作为人行通道,供施工人员出入使用；在竖井的一侧设供水、排水管道,在另一侧设电缆线,所有管线均紧靠井壁直接引入至工作面；竖井中间预留土斗区域竖井土方开挖顺序示意图竖井土方开挖采用对角分步开挖施工方法,竖井中间预留核心土。施工顺序：开挖第III部分土体；对角安装钢隔栅,喷射混凝土；开挖第II部分土体；对角安装钢隔栅,喷射混凝土；开挖第I部分土体到下一榀水平钢隔栅顶部设计高程；具体见上图要求基底平整,轮廓平直。严禁全段面一次开挖。吊土时土斗内装土不宜过满,启动吊车前,确认土斗下方无人。竖井内布设一临时集水坑,采用扬程20m潜水泵及时进行井内积水排放,确保竖井土体安全。5.2.2竖井提升架根据现场实际情况,各竖井起重架分别设置2台5t电葫芦,竖井提升架由立柱、主梁及横梁组成,材料统一选用I28工字钢。竖井提升架立柱除固定在锁口圈梁上外,其余均采用钢筋混凝土独立支墩,以支撑竖井提升架的自重及吊运重物时所发生的一切荷载,每一个支墩的断面形式为1.01.01.0m长宽高,现浇C30混凝土,在基础中预埋20mm厚锚固钢板,以便于提升架工字钢立柱与基础的连接生根牢固,钢板平面尺寸400400mm,为了保证提升架承担的荷载能够均匀地传入基础中,宜将钢板作有效的固定,在钢板上焊4根25钢筋,长1.5米,埋入基础混凝土,钢筋与钢板焊接牢固,其下设16钢筋套子,间距200mm,纵向均匀布置。为保证竖井提升架导轨水平,提升架立柱下料前必须先由测量员精确测出圈梁各埋铁的高程,并根据竖井高度确定每根立柱的不同下料长度并编号区分。提升架水平型钢及导轨焊接前,再次测量高程,如有偏差及时调整,确保电葫芦导轨的平滑直顺。各施工竖井安装后首先经相关检测机构检测,相关手续齐全后,进行空载和重载的安全检测,检测合格,满足连续作业的要求后,方可使用。附图2：提升架结构图、布置图5.2.2.1竖井提升架主要受力杆件设计计算过程：因施工现场条件限制,各竖井提升架宽度不统一,现以点竖井提升架为例进行计算。竖井提升架受力计算简图如下:1立柱荷载计算计算假定为荷载在最不利状态下,即两根电葫芦荷载全部作用于同一个门子架上,每根立柱受到轴心受压荷载为P实际,I28b横梁荷载计算可简化为等截面压杆的稳定计算,再考察其受力状态,I28b立柱下端焊接牢固认为其为嵌固端,上部可动认为其为自由端,即压杆受力为上端自由,下端嵌固,据此假定条件,先计算临界荷载,再与实际荷载作比较,即可得出结论。临界荷载PkpPkp=临界荷载 E弹性模量2.1106Kg/cm2I 截面惯性矩 I28b工字钢为7480cm4计算长度系数 下端固定上端自由取2.0 L立柱长度700cmP实际土斗和吊土重量及电动葫芦、主梁、横梁、立柱自重 本工程取2500 Kg计算:Pkp=4.03104Kg经计算PkpP实际,立柱验算合格。 I28b横梁计算 横梁计算需假定为最不利荷载情况下,即三根电葫芦荷载全部同时作用于同一个门子架上,荷载全部作用于同一根横梁上,简化为两端简支单跨简支梁。最大应力验算M=PL单跨梁弯矩系数0.33P集中荷载2500KgL计算跨径取600cmW截面面积矩 I28b工字钢为534cm3II28b工字钢截面惯性矩为7480cm4M=PL=0.332500600=577500 Kg=1081.5Kg/cm2允许=2.15105 Kg/cm2强度验算合格。最大挠度变形量验算f=1.38cmf允=1.5cm所以ff允,挠度验算合格。I28b主梁计算根主梁分别单独验算,可简化为单根主梁在集中荷载P作用下的3跨简支梁,集中荷载P可分别位于中跨和边跨两种情况,经验算,位于边跨时对主梁产生的弯矩M和挠度值f为高限值,因此,仅对集中荷载P位于边跨时进行验算。边跨最大应力验算M=PL三跨梁弯矩系数0.2P集中荷载2500KgL计算跨径800cmW截面面积矩 I28b工字钢为534cm3I截面惯性矩 I28b工字钢为7480cm4M=PL=0.22500800=400000 Kg.cm=M/w=400000/534=749Kg/cm2允许=2.15105 Kg/cm2强度验算合格。最大挠度变形量验算f=1.18cmf允=2.0cm所以ff允,挠度验算合格。平台计算设计工字钢平行布置,每30cm一根,共3根,5t/3=1.7tI40a工字钢比重为0.067t/m,每跨12m,每跨工字钢重：120.0670.804t,合计：1.70.842.54t,均布荷载q2.54t/m挠度计算：MmaxFL/4+QL2=55.5/42.755.5215104N.mM/W=15104/109010-6138MPa=215 MPafmax=FL3/48EI+5QL4/384EI=0.004+0.008=1.2cmf=550/400=1.4cm；满足要求。5.3隧道土方开挖及初步支护在竖井做好的前提下,开始隧道沟体的暗挖工作,其施工步骤如下：打入超前注浆导管323.25m、L=2.5m、间距每米3根压注改性水玻璃浆液开挖上拱部土方安装钢榀架、挂网片、焊连接筋喷射上拱混凝土挖侧墙部土方安装侧墙榀架、挂网片、焊接连接筋及预埋螺栓喷射侧墙混凝土挖核心土安装底板榀架、挂网片、焊接连接筋底板喷射砼。本工程隧道拱顶覆土厚度约66.5米。根据地堪报告,本工程隧道穿越的土层主要为粘质粉土-粉质砂土层,粉沙层,土质松散易坍塌。为保证隧道施工安全,隧道在施工过程中的施工总原则是管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。暗挖隧道施工,首先采用超前小导管预注浆加固拱顶土体,然后分上下台阶开挖土方,挖土后进行钢格栅+钢筋网+联结钢筋+喷混凝土+模注钢筋混凝土内衬联合支护.5.3.1开马头门竖井井壁上隧道开洞之前沿洞口拱、墙外圈打入一排小导管超前注浆,洞口两侧竖向连接筋各增设4根,洞口上竖井格栅连设3榀。在洞口处隧道格栅要密排双拼两榀,竖井施工至洞口拱顶标高后,开始预留马头门洞口,在马头门洞口处竖井格栅仍环向封闭,但混凝土喷射厚度减少到1015cm,马头门钢格栅与竖井被截断钢格栅必须焊牢,当马头门钢格栅封闭后,再继续向下施工竖井。竖井到底后,施工竖井底板,竖井底板为双层钢筋C20喷射混凝土。开挖至隧道拱顶时,随着竖井每步钢格栅的安装,逐步凿除隧道初衬混凝土,然后采用18联结筋将竖井钢格栅与隧道钢拱架焊接成整体。具体见下图5.3.2超前小导管预注浆支护根据本工程图纸说明,本工程土质松散易坍塌,且穿越道路、市政管线,稳固土体是开挖洞体的先决条件,所以采用超前小导管预注浆支护进行加固地层。受雨季施工和流砂影响,本工程需要对侧墙和拱部进行超前注浆加固处理,以保证隧道周边土体稳定。5.3.2.1超前小导管加工：本工程设计图纸中超前小导管采用32*3.25mm水煤气管,每根小导管长2.5m,并在管周布孔孔距100mm200mm,孔眼直径为8mm。钢管端头焊成锥形,确保注浆时达到设计压力,达到加固土体的目的。5.3.2.2钻孔：施工中超前小导管环向间距300mm,小导管外插仰角2023。5.3.2.3插入钢管：注浆管纵向搭接长度水平投影不小于1m。利用风镐的锤击功能将钢管击入土层,用压缩空气将管内积物吹净,孔口采取暂时封堵措施。5.3.2.4封堵：注浆前要将尾部及孔口周边空隙封堵。钢管尾部使用浆塞和快速接头,孔周边用快硬水泥浆进行封堵。5.3.2.5注浆：根据土质的情况采用改性水玻璃浆液进行注浆加固。注浆施工工艺流程图见下图用喷射混凝土封闭掌子面钻注浆孔打入花管封堵孔口清理花管联结注浆管与花管注 浆封堵花管制配浆液暗挖隧道注浆加固是包含浆液试验与调配、浆液搅拌设备,现场注浆工艺与操作等一整套工序施工法。其中浆液配置与注入工艺是影响隧道注浆加固效果的两大因素,所以在施工中严格工艺要求,加强专业操作人员培训和技术水平的提高,以适应隧道开挖三班作业的需要。注浆的浆液配比在施工前由质控人员调制并试验,在配制浆液时要根据洞周围土层的实际情况,调整浆液的凝胶速度和早期强度,以满足开挖及支护的需求。浆液在现场配制,达到设计效果后再使用。每次配制的浆液应与注浆速度相适应,浆液必须在规定的时间内用完不得任意延长停放时间,注浆压力控制在.0.30.5Mpa范围,目的是以隧道开挖不坍塌为前提。5.3.4土方开挖隧道一衬施工在注浆结束后进行。隧道一衬施工采用正台阶法施工,台阶宽度控制在1.0倍洞径为宜,台阶上方留置核心土,以便于及时施做初期支护。下台阶适当留设坡度,防止土方滑落,开挖顺序严格遵循设计图纸要求。为防止隧道开挖面以外的不明地层对开挖面的安全影响,要求在掌子面采用XX铲超前35m对开挖地层进行探测,发现问题及时处理。隧道开挖顺序图序号图示说明1、施工拱部超前小导管,预注浆加固底层；开挖拱部土体1,保留核心土；架立拱部格栅钢架,喷射混凝土,打锁脚锚杆；开挖核心土22、开挖34部土体,并施工边墙、仰拱初期支护封闭成环。3、铺设地板防水板,施工仰拱二次初衬。4、铺设边墙、拱部防水板,处理防水板街头；施工边墙、拱部二次衬砌,二次衬砌封闭成环。施工时,先开挖上拱土方,喷射混凝土封闭后,再开挖边墙,核心土及底板土方。开挖时遵循注浆一段,开挖一段的施工原则,开挖及格栅间距为500mm,拱部开挖后尽早封闭,尽量减少顶部土方悬空时间,最前一步未封闭的上拱格栅与最前一步已封闭的拱腿的间距控制在22.5m之间,核心土保持1：31：5的坡度,防止土方坍塌,下台阶土方如果松散,加可靠的临时支护,防止工作面滑坡。当两个开挖面相向开挖时,两工作面相距20m时,停止一个开挖面作业,进行封闭,由另外一个开挖面作贯通开挖并做好监控量测。5.3.5钢拱架和钢筋网的安装先检查开挖的中线及高程,开挖轮廓线是否符合设计要求,符合质量标准。网构钢架垂直于隧道底板安装。上拱与侧墙、底板榀架用螺栓连接,螺栓必须拧紧,使各部分榀架成为一体。榀架间用 20钢筋连接,搭接长度20cm,环向间距每米一根,内外侧各一根。并用6-100100钢筋网片双层,均铺以加强沟体结构的整体性。网片搭接长度100cm,榀架拱、梁、柱各部分的衔接采用螺栓连接。钢榀架间距为0.5m一榀中中,上拱榀架底角临时支垫,拱架立腿底部应垫干料,垫料厚度以50mm为宜,不得直接座于虚土之上。隧道内外缘连接筋应梅花状布置,连接筋搭接单面焊时,焊缝长度应200mm,宽度应15mm,厚度应5mm,连接筋型号为20钢筋,均与钢架主筋焊接牢固,采用J502焊条,焊药必须敲除,焊缝应平整,无焊瘤、夹渣、和气眼。土体开挖面形成后应及时架设钢拱架。安装前清除底脚下的虚碴及其它杂物,超挖部分用喷射混凝土填充。钢格栅纵向间距500mm,纵向联接筋为20的钢拉杆,钢拉杆间距1m,内外双层交错布置；格栅内外满铺钢筋网片6100100亦为双层布置,施工中应与钢拱架和纵向连接筋用绑丝或焊接牢固。施工中严格控制格栅间距、纵向连接筋、网片之间搭接不小于一个网格的搭接长度。5.3.6喷射混凝土为降低粉尘,采用湿喷工艺,喷射混凝土工艺流程见图。受喷面外加剂压缩空气细骨料粗骨料水泥水搅拌机液态速凝剂喷射机混凝土运输车喷头湿喷混凝土工艺流程图5.3.6.1原材料的控制：喷射混凝土的原材料进场均应进行质量检验,进行速凝效果的试验,确定速凝效果的试验,确定速凝剂的品种和最佳掺量,要求初凝不超过5min,终凝不超过10min,进行配合比选择试验,确定水泥用量和水灰比。喷射混凝土一般选用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥。水泥与砂石之重量比宜为1：41：4.5,水灰比宜为O.40.45,砂率为55左右。掺有速凝剂的混合料应立即使用,存放时间一般不大于30min,计量误差小于2,搅拌均匀,无结团,搅拌采用强制式混凝土搅拌机,禁止人工搅拌。5.3.6.2施喷前的准备：喷射作业前应检查开挖断面尺寸、清除松动的浮石、土块和杂物,清除基脚下的堆积物,用高压风吹净；埋设控制喷射混凝土厚度的标志；作业区有足够的通风、照明装置；调整好喷射机的风压、水压,做好准备。5.3.6.3喷射作业：采用强制拌合机拌合,时间不得少于3min。砼每盘计量,外加剂掺量要专业人控制喷射作业分段、分片、分层进行,喷射顺序由下而上；喷射混凝土时,喷头与受喷面应保持垂直,喷头距受喷面距离0.81m；均匀地按螺旋轨迹移动,不准长时间对准一点一次喷够厚度。喷射压力控制在0.120.15MPa,一次喷射厚度,侧壁约60100mm,拱顶部分约5060mm,当分层喷射时,应在前一层喷射混凝土终凝后进行,若在终凝1小时后再进行喷射时,喷层表面应用风水清洗。喷嘴应避开拱架钢筋密集点,以免产生密积,对悬挂在网片筋上的混凝土结团应及时清除,保证喷射混凝土的密实。有水地段应改变混凝土配合比,增加水泥用量,先喷干混合料,待其与涌水融和后,再加水喷射。5.3.7回填注浆隧道初期支护的全断面形成后,为保证喷射混凝土支护与土层密实,相邻地上建构筑物的安全要及时进行隧道背后回填注浆。在初衬施工时预留,考虑到本工程所处地层的土质情况,背后回填注浆每4m设一组,每组在拱顶以及两侧拱各布一根,注浆管环向间距为0.3m,纵向间距为0.75m,注水泥浆。注浆应及时,在距开挖面10m时进行注浆,注浆压力 0.3MPa0.5Mpa达到压力时持压5min。注浆配合比为：水泥、砂为 1：1.51：1.3 水灰比1：11：1.1。5.4暗室及点隧道转角施工暗室及点隧道转角施工是本工程的难点。点、点小室隧道由2.9m渐变至3.9m,隧道初衬开挖轮廓为5.1m。且在渐变过程中断面与高程同时变化,如何确保施工过程中安全,确保暗座小室初衬施工时围岩受力体系的稳定,最大限度的将沉降量控制在允许范围内,是本工程的重点。初期支护施工控制,隧道的初期支护的质量控制是整个工程的关键,是保证施工过程安全最重要的环节。施工过程中必须严格按照管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测的方针进行。1、施工前,制定好专门施工方案。2、暗室施工主要是做好暗室结构与隧道衔接及支护,同时开挖断面不同于隧道拱顶门洞结构,而是矩形框架结构。施工前,做好土体加固。3、预留支线隧道洞口与暗室之间搭接以及周围土体加固也工程控制的要点。施工过程中,确保洞口、暗室结构形成一个整体,确保受力体系稳定。分支开洞之前沿洞口拱、墙外围打入一排小导管预注浆加固洞口土体。分支在开洞处采用2根I20型工字钢代替钢格栅,被割断的小室初衬钢格栅主筋应与该格栅焊接成整体。型钢支撑宜设置连接钢板现场螺栓连接。附图3：下分支洞口加强筋布置图4、点隧道转角施工,如何确保隧道曲线连接以及施工过程支撑搭设牢固是本阶段施工重点。内衬钢筋环向筋呈放射状布置,最大间距260mm,最小间距140mm。钢格栅放射状布置,最大间距0.70m,最小间距0.33m。附图4：隧道转角平面图六、监控量测6.1监测目的与意义热力管道地上环境复杂,此路段车多、人多、交通流量大,建筑物、地下管线等。因此,在整个施工过程中对地层位移、地下管线等保护对象进行监控量测是十分重要的。这样做,一是可以及时了解地层位移、地下管线的实际状态,对比分析设计条件与现场实际的差异,以便确定和调整下一步的施工工艺,确保工程施工安全；二是有利于正确估计施工过程中支护体系的稳定性,掌握暗挖施工对周围环境的影响,为路面及地下管线的安全提供保证；三是可以通过接受反馈信息,科学合理安排下一步的施工工序,使施工更加安全,工程质量更好。现场调查收集资料编制监测方案布置测点监控测量数据采集数据处理、分析、反馈测量与工程关系协调提交分析报告6.2监控测量流程监控量测流程如下图所示。6.3监控项目本工程中热力管道采用暗挖法施工,主要监测项目为：地质与支护状况观察、受施工影响范围内地表沉降量测、重要管线变形量测、初期支护拱顶沉降与周边收敛位移量测。所有监测数据、记录、图表均存入计算机监测管理系统,统一管理。根据设计的有关要求,本标段热力管道暗挖必须监测的项目如下表：测量项目测量方法测点布置量测频率允许值115天1630天3190天地质及支护观察观察、记录每一开挖环每次开挖后洞周收敛收敛计洞门附近、管道中心位置2次/天1次/2天2次/周25mm顶板下沉水准仪、钢尺洞门附近、管道中心位置25mm底板隆起水准仪洞门附近、管道中心位置地表沉降精密水准仪、水平尺管道中 心位置30mm或当地相关管理部门规定管线沉降水准仪管道中 心位置按当地相关管理部门规定临近建筑物沉降水准仪建筑物基础经评估后允许值6.4监控量测实施方法监控量测工作的开展沿线既有建筑物的现场实测和调研。在施工之前,首先对所涉及的地面、地下有关建筑物和构筑物的布设方式、结构形式以及目前的破坏状况进行调研。制定监测项目的计划和方案。根据监测方案及时布设测点,暗挖监测在暗挖断面开挖2小时内获取初值,并根据方案要求频率进行监测。监测数据全部采用电子采集系统,并将施工现场获得数据使用专用软件进行计算分析。监测应在工程施工之前就开始进行,以得到可靠的初始记录。在监测中,监测频率根据项目设计资料要求和施工情况来确定。所有现场测得的数据,要通过自动或人工的形式,及时安全地传送到数据库系统中,以便按时提供可靠的结果。将现场测得的数据的分析结果和预测,定期以简报形式汇报有关单位。分日报、周报、月报,关键时刻要进行小时报。仪器设备：水准仪、DL-101C型电子精密水准仪、铟瓦合金水准尺、钢尺等。监测采用的仪器设备表序号名 称精度作 用产地备注1托普康精密水准仪0.04mm,测量管道周围地表沉降日本测点布设时间为确保量测数据的准确性、可参照性,所有测点的布设工作应结合施工步序及时布设,布设过程中确保布设工作的及时性、准确性、安全性。在布设测点前,应根据测点布设图纸实地考察,确定测点位置。如遇到因特殊原因需移动、取消测点时应与设计协商完成。确定各测点的位置后,根据施工步序开始测点的布设工作。在确保测点布设的及时性的同时,测点的布设工作应尽可能的不影响施工、道路交通等。、监测点保护措施监测点是一切测试工作的基础,因此特别加强对各监测点的保护工作,完善检查、验收措施。在每个监测点埋设完成后,应立即检查埋设质量,发现问题,及时整改。确认埋好后,埋设人员应及时填写埋设记录,并准确测量初始数据存档,作为开挖时监测的参考；现场负责人应进行实地验收,并在埋设记录上签字确认。、地质和初期支护观察每次开挖后技术人员应对工作面地层进行肉眼观察,并记录结果。如果水文、地质情况没有变化,每开挖一步做一次观测记录；如果水文、地质情况有变化,包括水位、水量、水质、地层性质、厚度等,应根据地质情况变化及时予以记录。如渗漏的地下水中含有泥沙,则应立即报警。对已施做的支护结构裂缝进行观察和记录描述,如发现异常开裂应立即报警。将所有的记录当天存入计算机监测管理系统,统一管理。6.5地表沉降监测6.5.1仪器设备：DL-101c型电子精密水准仪、铟瓦合金水准尺、钢卷尺一把,观测预埋件若干。 6.5.2测点布置：沿暗挖段主体纵向每隔25m设1个测量断面,每断面7个地表沉降量测点,沉降量测点间距为2m7m。地面沉降量测点应尽量布设在不易被破坏的地方。6.5.3监测要点：监测时应严格按照GB12987-91国家二等水准测量规范执行,沉降点复测周期按照中华人民XX国城市测量规范执行。6.5.4监测频率：开挖面距离量测面2B时,1次/天；开挖面距离量测面5BB为开挖宽度时,1次/2天；开挖面距离量测面5B时,1次/周。拆除临时支撑时应加强监控量测,量测频率为1次/小时。6.5.5数据处理：地表沉降量测随施工进度进行,根据开挖部位、步骤及时监测,并将各沉降测点沉降值存入计算机监测管理系统,绘制成沉降变化曲线图、沉降变化速度、加速度曲线图,统一管理。6.5.6地面沉降控制值和预警值为：标准断面预警值为25mm,控制值为30mm。6.6地下管线监控量测6.6.1仪器设备：DL-101C型电子精密水准仪、铟瓦合金水准尺、钢尺、套筒标签若干。6.6.2监测要点：管线保护按照业主、管理单位的要求或按国家相关规范执行。6.6.3监测频率：由基准点开始,在需要测量的测点上立铟钢水准尺,待尺水平稳定后,进行读数,按照量测线路逐一进行测量,并闭合回到基准点。做到固定人员、固定仪器、固定路线、固定时间四固定以确保测量数据的准确性。土方开挖前进行管线沉降点初始值的采集,初始值的采集应不小于三次,开挖面距离量测面2B时,1次/天；开挖面距离量测面5B时,1次/2天；开挖面距离量测面5B时,1次/周。在拆除临时支撑时应加强监控量测,量测频率为1次/小时。6.7各分步开挖初期支护拱顶下沉及周边收敛监测6.7.1仪器设备：DL-101C型电子精密水准仪、铟瓦合金水准尺、钢尺。6.7.2拱顶下沉监测：将预制好的带三角钩的预埋件焊接在初期支护钢架的拱顶上,随同钢架喷入初支,仅漏三角钩在外,利用水准测量方法观测拱顶沉降,布置1个拱顶沉降测点,纵向断面间距为25米。并且同时在仰拱中央设置隆起监测点,纵向间距同拱顶下沉监测点。6.7.3水平收敛监测沿竖向每12m布设一个水平收敛监测断面。每个监测断面布设2条测线。在侧墙上每隔24m布设一个收敛监测断面,用收敛仪测量水平收敛位移。施工监测控制值和预警值见下表；序号工 程 项 目预警值控 制 值1拱顶下沉20可量测值25可量测值2净空收敛位移20可量测值25可量测值可量测值指开挖后埋设测点后的量测量,因为实际上地层在开挖过程中已经发生了变形,但是一般很难量测到这个变形量,根据有关分析和施工经验,可量测值约为总变形值的1/41/5。6.7.4监测要点：将城市高程点的高程引至基准点,作为拱顶下沉的基点,并取各基准点初值。水准基点应不少于两个,水准点应设在距离观测部位50m,将装有反射膜片的保护盒固定在预埋件上,以避免施工对水准点造成破坏。周边收敛位移量测应在每次开挖后尽早进行,初读值应在开挖后12h内取读数值,最迟不大于24h,而且在下一循环开挖前必须完成初期变形值的读取。6.8监测数据处理6.8.1对围岩及支护状态观测,详细记录洞内各项作业、时间与进尺,描绘每一开挖断面的工程地质断面和水文地质断面,记录描述支护厚度、质量等情况。每周绘制工程地质和水文地质纵向剖面图。6.8.2对洞内变形和支护格栅,记录填写日变化量和累计量的日报表,绘制累计变化量与时间、累计变化量与进尺关系散点图。分别对各变形值和应力值进行回归分析,根据回归曲线的拟合好坏程度,选择相关系数或方差最小的函数为该量测数据的回归拟合曲线,并求得回归趋势,对洞室稳定和支护状态进行预测和判断。6.8.3对于地表沉降观测,除对各断面最大沉降点进行如同洞内变形观