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1、高寒地区大型储煤槽仓运输暗道逆作法施工技术项目总工程师 庄厚良前言：超大、超深基坑逆作法施工是近年来建筑界关注和研究的重要课题，“逆作法” 施工对控制沉降变形是十分有效的。而且能有效的降低工程造价、缩短施工周期。如今越 来越多处在闹市区段的大型基坑工程均采用了逆作法施工。本工程为大型产品煤储存槽仓，目前全国仅有 3 家。该工程储煤槽仓运输暗道采取了逆法施工，且该工程地处内蒙古较严寒的草原地区，没有类似工程施工经验可借鉴。1. 工程概况1.1 建筑概况：该工程为大型产品煤储存槽，梯形截面，上宽 39 米,下宽 17.5 米,深22 米，仓体长 206 米,储煤量 15 万吨；储存槽仓上部为两层钢
2、结构，梯形截面，上宽 13 米,下宽 40 米,高 20 米，上层为产品煤输入层；底层与槽仓形成一体为储存空间；储存槽 仓底板以下为产品煤输出暗道，长 206 米,净宽16.3 米,净高4 米，暗道底板埋深 27米。 储煤槽仓横剖面示意图如下：1.2结构概况：钢结构基础为桩基承台，结构桩深 33米直径0.8米，钢柱梁架截面为 900 X 500mm。槽仓护壁为土钉及预应力锚杆喷射混凝土结构。暗道为支护桩及结构桩支撑 结构，即暗道两边缘支护桩与结构桩交替布置作护壁及支撑暗道顶板的作用；暗道顶板厚 2 米，临时跨度17.5 米（暗道混凝土剪力墙施工之前），底板厚1 米钢筋混凝土筏板结构。1.3 及
3、环境暗道施工概况：暗道为盖挖逆法施工，即当暗道顶板施工完成后，进行暗 道陶土再进行暗道底板及墙板施工。陶土施工时室外环境温度为零下30度至零下15度（1 月至3月），暗道混凝土浇筑时室外环境温度约零下20度至零下15度（2月至4月）。瞎仓机曲茴示電團2. 施工技术难点根据该工程自身的特殊性及施工环境的特点，该工程暗道施工具有四大难点：暗道埋 深太大，净高太低，土方盖挖困难；暗道顶板临时跨度较大，挠度不易控制；地下水量大 降排水困难；在暗道埋深范围内主要为粉沙层及沙砾层，防治流沙困难。具体如下：1）本工程暗道埋深 27 米，且暗道净高太低仅 4 米，土方盖挖时大型机械无法利用， 土方外运也困难，
4、运土坡道冬季结冰易打滑。2）暗道顶板临时净跨17.5 米，在挖土过程中要严格观测挠度变化情况，应制定切实 可行的施工方案来确保施工安全。3）地质条件较复杂，整个暗道土层主要为粉沙层及沙砾层，因地下水丰富，防治流沙 是确保正常施工的关键。4）本工程-16 米以下地下水量较大，地下水降排及承压水的处理问题，在寒冷的冬季 较困难。5）如何保证混凝土底板及外墙不渗水，是施工的关键工序。6）逆作法地下部分施工时，墙与顶板的交接处不密实性及墙体的不均匀沉降控制，也 是本工程实施过程关键技术之一。3. 施工经济技术措施在暗道施工方案选择时，主要提出两种方法：一是暗道土方采取明挖顺作施工方法； 二是暗道土方采
5、取盖挖逆作施工方法。两者优缺点比较如下：项目明挖盖挖土方开挖可以投入大型机械。不可投入大型机械。主要施工措施暗道两边桩内侧各增加钢梁锚 索4道，纵向间距1500mm，每个锚 索长平均25米，费用高。无需增加钢梁锚索，暗道顶板作为支撑。 几乎不增加措施费，仅需顶板地胎模，费 用低。安全性支护桩有变形隐患，安全性欠佳。支护桩不变形，安全性好。施工质量顺作施工易保证质量逆做施工质量不易控制工期较快、需冬歇三个月较慢费用较咼较低周转料具顶板施工需大量模板、脚手架顶板施工仅做地胎模经上述比较，决定采用方案二，盖挖逆作施工法，可以节约大量资金；工期的调整方法是原计划冬休三个月取消，确保工期要求，但需增加冬
6、期施工措施费。4. 关键施工技术措施4.1 暗道顶板混凝土施工技术暗道顶板厚2000mm,混凝土的浇筑应严格按大体积混凝土施工方案要求施工，同时应 将以下关键施工工序作为施工重点：逆作钢筋工程：由于暗道逆做法施工，施工顶板后再施工剪力墙，在浇筑顶板混凝 土时必须将板下剪力墙预留插筋预埋固定准确。具体做法如下：暗道顶板土方开挖时，在 墙体位置局部超挖 1000mm 左右，（按施工规范要求，竖向构件搭接接头错开 50%，且距板 面高度不小于500mm，两接头错开长度大于35d，故插筋部位应超挖1000mm左右才满足要 求）。在做顶板地胎模时将超挖1000mm部位回填细沙，再铺150mm厚的聚苯板，
7、将墙体插 筋插于聚苯板及沙层内，如图示。确保钢筋的级别、数量、直径、间距、形状、锚固长度预留混凝土下料孔：由于逆作施工，竖向构件墙体混凝土后浇筑，墙体混凝土的下料及振捣是施工的关键，同时考虑到墙体顶部混凝土的密实性，经设计同意在施工暗道顶板时（墙顶部位）预埋150mm钢管作为下料洞口和振动棒的插入口，间距1500mm，钢管内 封堵沙子，以免混凝土进入钢管内，如图示。4.2 槽仓暗道盖挖逆作法降水施工盖挖逆作法是在煤槽仓护壁施工完成后，土方开挖至-17.1 米先浇筑暗道顶板，在混 凝土顶板的保护下，在暗道内开挖土方、浇筑暗道底板及墙板混凝土结构的施工方法。槽 仓暗道盖挖法施工，基本分为两个阶段，
8、第一阶段为地面以下施工阶段，它包括结构桩的 施工、槽仓土方明挖及槽仓护壁施工、暗道支护桩、结构桩及暗道顶板结构施工；第二阶 段为暗道内施工阶段，包括土方盖挖、暗道混凝土底板及剪力墙结构的施工等。根据工程地质报告及以往施工经验，拟选择管井降水的方法进行降水。其优点是：一 是施工简便灵活，能迅速有效降低地下水位。二是能有效防止流沙现象，有利于提高边坡 的稳定性。三是水影响范围大，能保证土方开挖的顺利进行。为节约降水经费，我们考虑降水系统设计应本着实用，简单节约为目的，采用在槽仓 基坑内安装管井降水。即当槽仓暗道顶板施工完成后，在顶板上施工降水管井。暗道顶板设计有两排60个漏煤口，每间隔一个漏煤口施
9、工一个降水井，因西半部水量 较大，适当增加降水井，共计施工降水井35 个。本地区土层含沙砾较多，根据施工经验，考虑井内沉积因素增加2米沉砂管，管井使 用深度不低于10米为宜。管井设计深度12米，降水时井内水位不高于6米，才能有效降 低地下水位。为增强井管渗水效果，所选用井管内径以400毫米为宜。井管应在成孔后立即进行安装，井管沉放前，应对空内予以清洗，将泥渣排出，井管 下放时，应在管壁绑长竹片导向使接头对正，安装接头布，沉管时力求垂直居中。井管安装完后，应立即在井管与井壁之间填充沙砾滤料，滤料粒径 38毫米，杂质含 量不大于3%,填充采用铁锨下料，以防不均匀和冲击井管，滤料要一次连续完成，从井
10、 底填至井口下 1 米时上部在用粘土封口。洗井应在下完井管，填好滤料封口后随时进行。防止时间过长，护壁泥皮老化聚结， 影响渗水效果。洗井应在井管内排出的水由浊变清后并达到正常出水量时方可停止。潜水泵安装前，应对其系统做一次全面检查，确保无误后方可放入，安装完毕后应进 行试抽水，满足要求后转入正常工作。管井使用完毕后进行封井。封井方法 根据工程实际情况，要求降水维持到整个槽仓暗道底板及墙板施工完毕，在 确保工程正常施工的情况下，方可停止抽水，并采取可靠的封井措施，抽水设备拆除后， 填入级配砂石距井口 1.5 米改填 C40 抗渗混凝土捣实，逐个有序封闭，以确保建筑工程质 量的完整性。降水沉降防护
11、措施：参考地质资料得知：土壤空隙较大易于液化的特点，因降水对周 围地面所产生的沉降都可能对边坡造成损害，为确保施工安全，制定如下措施：一是暗道 土方开挖后，对暗道支护桩间采用010150钢筋网片锚喷支护措施。二是根据我们的施工 经验，由于土层砂含量较多，要延长洗井时间，确保成品井质量。三是在确保开挖施工能 正常作业的情况下，采取必要的弱降措施，适当降低排量，避免地下水大量流失。四是降 水井施工完成后，在-15.1 米暗道顶板上面安装排水管，将地下水集中排至水箱内再抽排 至地面（草原），由于室外天气寒冷，至地面的排水管要保温处理且包裹电热带。如下示意图：暗道土方开挖过程中，因地下水丰富，降水井降
12、水效果不明显，需要挖两道 1000 mmX400mmX 200米长排水沟，辅助排水。沟内预埋350钢管排水管并回填碎石形成盲沟, 便及时将地下水排除。待暗道混凝土完成后，为防止地下水渗入暗道，预埋e 350钢管内 灌注水泥浆（在预埋e 350钢管时，间距8米预留一个e 150mm长1200mm的泄水检查孔注 浆孔,并在注浆孔位置预留400X400X500深的集水井，以便积水排入预埋钢管内）。4.3 暗道土方盖挖施工方案一：整个暗道长 206 米，暗道混凝土结构设计分为四段，三道伸缩缝。在土方开 挖时分为八段开挖，即每段暗道混凝土结构再设置一道施工缝（施工缝内安装橡胶膨胀止 水条或钢板止水带）。
13、每段土方开挖长度约为 25 米左右，当每一段开挖完成后及时浇筑暗 道底板及墙板混凝土。方案二：根据现场实际情况为加快施工进展，每段土方开挖长度按原设计伸缩缝为界， 即暗道土方开挖每段长度约为 50 米。经综合分析决定采取第二种施工方法（施工快、不留施工缝），自轴向轴方向开挖 （自东向西），每开挖完成一段后，及时进行下道工序施工。由于暗道净高不足5 米，无法 利用大型机械开挖，均采用小型挖机开挖，两台120履带式挖掘机及两辆350装载机。运输设备的选择：方案一:采用4-8辆5T运输汽车，暗道内需铺设临时道路并铺设钢 板，以便车辆更好的通行。方案二：暗道内架设皮带运输机，直接将土运输至地面。方案
14、二的施工进度快，但投入设备费用高，并且根据当时环境情况，气温太低（约-25），土 易结冰不利运输。故采用常规汽车运输（方案一）。由于暗道盖法挖土是前进式开挖，如果一次挖至底板底标高，因运土车辆来回行驶会 严重扰动基底土层，故采取分层开挖法，第一层先“前进”开挖，先开挖深 4米（即挖到 底板顶标高）；当挖到规定的进深后，再 “后退”开挖第二层，挖深 1.1 米，即挖至底板 底标高处（如下图示）。由于地下水降低不明显，致使基底土层含水量大，运土车辆行驶困难，所以在整个挖 土过程中均铺设特制的钢板作为车辆运输道路。开挖施工总程序：开挖一段土方；施工一段暗道底板混凝土及剪力墙混凝土。（不得将 整个暗道
15、土方开挖完成后再施工混凝土暗道底板）。土方开挖工艺：第一层前进挖土（掏土）、钢板铺设道路、外运土一第二层后退挖土、 修正顶板处余土、外运土、拆除钢板道路f验槽浇筑混凝土垫层。因天气寒冷（-25左右），运输车辆使出暗道后，泥土冻结粘车厢不易卸土，所以车 辆在装土前应先在车上满铺一层塑料布，以便卸车。土方外运土时，由于自地下 27 米处运至地面，要保证运输车辆安全，运土坡道坡度不 得大于 10，并且铺设山皮石。特别是寒冷的风雪天气，及时用碎石修整道路，下雪天气 必须派专人及时清扫积雪，确保道路不积雪不结冰。暗谴出土运刪道示童图盖挖法施工难点及对策：a、暗道净高低无法发挥大型机械的工作效率，改用多台小 型机械。b、暗道内土方运输车辆行走困难，采用钢板铺设道路；运输车辆因冻土卸车困难, 车厢内满铺塑料布。c、降、排地下水困难，增加排水盲沟。d、支护桩间渗水易塌方，采 用自然冷冻使土层表面结冰、桩间支护铁皮。e、降水井管影响挖土机械回旋，拆除部分井 管，改用软管直接抽水f、顶板阴角余土冻结不易挖除，搭设活动脚手架人工清除。g、 顶板预埋墙体插筋处聚苯板清理困难，喷灯烤烧及稀料（甲苯、二甲苯）融化。4.4 暗道顶板挠度控制措施暗道顶板施工完成后，开始开挖暗道内土方，由于暗道两侧支护桩间距离为17.5米， 即暗道顶板临时跨度为
