選煤廠裝車倉改擴建工程路基托換施工工法

選煤廠裝車倉改擴建工程路基托換施工工法1.前言為了擴大產(chǎn)能，上世紀八九十年代建成的煤礦，紛紛通過改擴建手段實現(xiàn)這一目標。其中增加煤倉貯煤能力是改擴建的一部分，多數(shù)煤礦采用在原鐵路裝車倉附近沿原鐵路線改擴建煤倉，煤倉在擴建工程中，按常規(guī)方法施工必然要占用鐵路線，將會影響整個礦井的生產(chǎn)和銷售，給礦井帶來較大的經(jīng)濟損失，因此必須采取技術(shù)措施將運煤鐵路路基托換，保證煤倉擴建工程施工時，鐵路正常運行。為此建筑安裝工程集團有限公司課題小組，開展選煤廠改擴建工程路基托換施工技術(shù)研究，并在工程實踐中不斷完善，總結(jié)出《選煤廠裝車倉改擴建工程路基托換施工工法》。該工法關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)煤炭信息研究院查新表明，國內(nèi)未見相關(guān)技術(shù)報道，該技術(shù)2012年6月通過中國煤炭建設(shè)協(xié)會科技成果鑒定，達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。該工法先后在陳四樓煤礦選煤廠、車集煤礦選煤廠、任樓煤礦選煤廠裝車倉改擴建工程路基托換中得到成功應(yīng)用，確保了新建裝車倉施工質(zhì)量和安全，建設(shè)期間煤炭生產(chǎn)、運輸、銷售得以正常進行，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。2.工法特點2.1采用混凝土灌注樁作為托換結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程，灌注樁沿鐵路線兩側(cè)平行布置，樁基施工不受鐵路正常運營的影響。2.2在灌注樁樁頂架設(shè)H型鋼主、次梁，進行鐵路路基托換，從單線鐵軌拆除、鋼梁架設(shè)到恢復(fù)通車，僅用10個小時，施工速度快。2.3該工法先進合理、安全可靠，路基托換工程質(zhì)量易于保證，路基托換工程完成后，新建或改擴建裝車倉工程施工不影響鐵路的正常運營，深受建設(shè)單位歡迎，經(jīng)濟及社會效益顯著。3.適用范圍該工法適用于跨越鐵路沿線的新建、改擴建裝車工程的路基托換施工。4.工藝原理利用構(gòu)筑物基礎(chǔ)托換原理，以混凝土灌注樁為基礎(chǔ)，樁頂架設(shè)H型鋼主、次梁形成承重架構(gòu)，在次梁上鋪設(shè)鐵軌，通過次梁依次將鐵路荷載傳遞至主梁、樁基礎(chǔ)，實現(xiàn)鐵路路基托換。路基托換工程完成后，新建或改擴建裝車倉工程施工不影響鐵路的正常運營。5.施工工藝流程及操作要點5.1路基托換主要施工流程路基托換主要施工流程見圖5.1-1。樁位放樣樁位放樣埋設(shè)鋼護筒鉆孔鋼護筒制作制作泥漿灌注樁施工成樁檢測、養(yǎng)護樁基強度達到75%以上H鋼梁橫梁安裝（單股）鐵路軌道安裝檢查驗收H鋼梁橫梁制作加工鐵路路基護坡平整場地圖5.1-1路基托換主要施工流程5.2路基托換方案設(shè)計根據(jù)施工現(xiàn)場實際情況及鐵路運行荷載，經(jīng)設(shè)計計算，共需設(shè)置12根鋼筋混凝土灌注樁。灌注樁上部架設(shè)H型鋼主次梁。選用滿足強度和穩(wěn)定性要求H型鋼。設(shè)計主次鋼梁布置如圖5.2-1、5.2-2、5.2-3。1—主L1；2—次L1；3—次L2；4—主L1a；5—主L1b圖5.2-1主、次鋼梁平面布置圖1—鋼軌；2—主梁；3—次梁；4—加固樁圖5.2-2縱剖面圖1—鋼軌；2—主梁；3—次梁；4—加固樁；5—預(yù)埋件圖5.2-3橫剖面圖5.3操作要點5.3.1沉井護坡由于裝車倉室內(nèi)（包括鐵路路基下）回填土主要是矸石，鉆機無法成孔，必須挖至原土后埋設(shè)鋼套筒，因樁孔距軌道較近，為保證鐵路安全正常運行，采用邊挖邊對鐵路邊坡進行護坡加固（如圖5.3.1-1邊坡護坡加固圖）、混凝土沉井邊挖邊護的的辦法，特殊條件下亦可用用方形鋼板封閉圍護。12341—鋼軌；2—鋼筋混凝土梁；3—矸石；4—天然土圖5.3.1-1邊坡護坡加固圖5.3.2鉆孔設(shè)鉆孔機一臺，鉆孔要求：1、鉆孔中心盤與鋼護筒中心偏差≤20mm；2、泥漿密度≥1.25g/cm3；3、對孔深孔徑，傾斜度及沉渣進行檢查滿足要求后進行工序轉(zhuǎn)序。5.3.3灌注樁施工包括鋼筋骨架制作、安放，水下混凝土澆筑等過程。要保證混凝土質(zhì)量，要求在灌注混凝土前，對孔底進行二次清孔，使沉渣厚度控制在允許范圍內(nèi)。1、鋼筋骨架制作與安放鋼筋骨架在鋼筋加工場地分段制作，運至現(xiàn)場后吊入孔內(nèi)，并在孔口進行焊接接長。焊接采用單面焊，并將接頭錯開。為使鋼筋骨架有足夠的剛度以保證在運輸和吊放過程中不產(chǎn)生變形，每隔一定距離用鋼筋設(shè)置一道加強箍。在箍筋上設(shè)穿心圓式混凝土墊塊。鋼筋骨架用鉆機起吊，第一段放入孔內(nèi)后用鋼管或型鋼臨時擱支在護筒口，再起吊另一段，對正位置焊接后逐段放入孔內(nèi)至設(shè)計標高，最后將最上面一段的掛環(huán)掛在孔口并臨時與護筒口焊牢。鋼筋骨架在下放時應(yīng)注意防止碰撞孔壁，如放入困難，應(yīng)查明原因，不得強行插入。鋼筋骨架安放后的頂面和底面標高應(yīng)符合設(shè)計要求。2、灌注水下混凝土水下混凝土的灌注采用導(dǎo)管法。導(dǎo)管接頭為卡口式，導(dǎo)管在使用前須進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。導(dǎo)管在吊入孔內(nèi)時，其位置應(yīng)居中、軸線順直，穩(wěn)步沉放，防止卡掛鋼筋骨架和碰撞孔壁。水下混凝土通過試驗確定摻入適量緩凝劑，混凝土運至現(xiàn)場，用上料斗直接倒入導(dǎo)管內(nèi)進行灌注，混凝土接近樁頂時，改用吊斗傾倒以提高漏斗高度。灌注混凝土之前，要對孔內(nèi)進行二次清孔，使孔底沉淀層厚度符合規(guī)定，認真做好灌前的各項檢查記錄并經(jīng)監(jiān)理工程師確認后方可進行灌注。灌注首批混凝土?xí)r，導(dǎo)管下口至孔底的距離控制在25cm～40cm，且使導(dǎo)管埋入混凝土的深度不小于1m。灌注開始后，應(yīng)連續(xù)地進行，并盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時間；灌注過程中應(yīng)經(jīng)常用測深錘探測孔內(nèi)混凝土面位置，及時調(diào)整導(dǎo)管埋深。當混凝土面接近鋼筋骨架底部時，為防止鋼筋骨架上浮，采取以下措施：（1）使導(dǎo)管保持稍大的埋深，放慢灌注速度，以減小混凝土的沖擊力；（2）當孔內(nèi)混凝土面進入鋼筋骨架1m～2m后，適當提升導(dǎo)管，減小導(dǎo)管埋置深度，增大鋼筋骨架下部的埋置深度。為確保樁頂質(zhì)量，樁頂加灌0.5m～0.8m高度。同時指定專人負責(zé)填寫水下混凝土灌注記錄。全部混凝土灌注完成后，拔除鋼護筒，清理場地。3、樁頭處理加固樁混凝土灌注完成后，挖出樁頭，鑿除浮漿，露出干凈混凝土面，沖洗后進行樁頭處理，上部接樁頭，同時預(yù)埋主梁聯(lián)接預(yù)埋件，待混凝土強度達到75%以上時安裝托架主梁。5.3.4主次梁安裝主次梁安裝，主梁荷載按活載1000KN考慮，次梁荷載按活載500KN考慮。選用滿足強度和穩(wěn)定性要求H型鋼。主梁通過樁頂埋件焊接支承在樁頂上。次梁通過高強螺栓與主梁連接，鐵路軌道疊加安裝在次梁上。主次梁高度通過鐵路軌道原高度，減去枕軌和鐵軌高度求得并與托換前保持一致。主次梁的安裝兩股道分開進行，保證一股道火車的運行，但要盡量縮短安裝時間，做好材料準備，運輸?shù)轿唬庸ぞ_。本工程每股道一般在10h內(nèi)可以保證全部置換完畢。1、托架主梁安裝主梁安裝分2次進行，安裝方向從西至東逐道進行，每次安裝4架主梁。制作安裝程序如下：H鋼制作成型——清除主梁位置處煤干石——用5t倒鏈將軌道提起10cm左右——主梁吊裝、固定。安裝技術(shù)措施：加固樁混凝土強度達到75%以上時，將加工成型的主梁運至現(xiàn)場，人工清除軌道下方的煤干石，至設(shè)計要求的高程（軌道范圍以外可以提前清除），主梁與預(yù)埋件上連接焊縫應(yīng)滿焊。2、托架次梁安裝次梁安裝分2次進行，方向從西至東逐道進行，每次安裝6架。制作安裝程序如下：H鋼制作成型——清除次梁位置處煤干石——用5t倒鏈將軌道提起10cm左右——次梁吊裝、固定——鋼軌找平、固定。安裝措施：待主梁安裝完成后，進行次梁安裝，次梁安裝前首先松動軌道螺栓，用倒鏈（或吊車）把軌道吊起，高度10cm即可，迅速清除煤干石及混凝土墊木至設(shè)計高程，把焊接成型的次梁安裝就位，先用螺栓與主梁連接，然后焊接加固，此段施工完成后，放下鋼軌找平固定，以保證列車安全運行。鋼梁與軌道之間采用專用膠皮進行絕緣。5.3.5勞動力安排勞動力組織情況見表5.2.5-1。表5.2.5-1勞動組織表序號單項工程所需人數(shù)備注1管理人員6現(xiàn)場施工管理2混凝土攪拌及運輸人員6混凝土攪拌及運輸3鋼筋工3鋼筋綁扎4混凝土工5混凝土施工5架子工4搭設(shè)架體6電焊工2預(yù)埋件的制作安裝7其他配合人員5配合路基托換施工安全監(jiān)護6.材料與設(shè)備6.1材料6.1.1樁體材料：本工法所用材料大部分為普通材料，主要為鋼筋、混凝土。6.1.2鋼梁類型有：H800×400×16×20mm、H800×300×16×20mm。6.2施工設(shè)備：機械設(shè)備見表6.2-1。表6.2-1主要施工機具設(shè)備表序號機具名稱型號單位數(shù)量使用部位1鉆機臺12汽吊臺1垂直運輸3攪拌機JS750臺1混凝土攪拌4裝載機XG951輛1混凝土原材料運輸5混凝土泵車臺1混凝土運輸6調(diào)直機K03-15臺1鋼筋加工7切斷機GQ50B臺1鋼材加工8電焊機BX3-630臺2鋼筋焊接及預(yù)埋件加固7.質(zhì)量控制7.1引用的標準規(guī)范工程施工質(zhì)量執(zhí)行國標《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》（GB50202）、《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94）、《鋼結(jié)構(gòu)工程施工及驗收規(guī)范》（GB50205）。7.2質(zhì)量控制要求該工法中，混凝土灌注樁是托換結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)工程，同時也是該托換工程中的隱蔽工程，如果灌注樁承載力達不到設(shè)計要求出現(xiàn)沉降，直接影響鐵路運行安全和施工人員的安全，將直接影響項目研究方案的成敗。灌注樁成孔采用泥漿護壁鉆孔灌注樁，為防止塌孔現(xiàn)象出現(xiàn)，在泥漿中加入膨潤土，增大泥漿稠度，成孔完畢后，利用傘形孔徑儀檢查成孔的孔徑、垂直度，采用JNC-1型沉渣測定儀檢測灌注樁沉渣厚度，均檢測合格后方可進行灌注樁混凝土施工，并對成型的混凝土灌注樁進行低應(yīng)變動力檢測、高應(yīng)變動力檢測，確保樁身成型質(zhì)量。鐵路路基托換完畢后，在每跨次梁梁中部位設(shè)置沉降觀測點，每天對鐵路路基的沉降進行觀測，當沉降觀測數(shù)值超過預(yù)警值時，立即停止鐵路運輸，對托換路基進行處理。為防止架設(shè)軌道的次梁發(fā)生水平位移，造成鐵路軌道軌距發(fā)生變化，將次梁間用角鐵十字支撐連接，保證次梁間距。7.3質(zhì)量保證措施7.4.1施工原始記錄必須如實填寫，并按時整理，提供有關(guān)規(guī)定的資料。7.4.2施工質(zhì)量和交工驗收，必須嚴格執(zhí)行施工圖紙設(shè)計和有關(guān)施工規(guī)范執(zhí)行。7.4.3建立質(zhì)量目標管理責(zé)任制，實行工程質(zhì)量和職工的承包獎掛鉤制度。7.4.4按照施工工藝要求，健全崗位目標責(zé)任制，全工程實行三級檢驗制度。8.安全措施8.1安全保證目標：施工項目執(zhí)行“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針，安全目標應(yīng)實現(xiàn)無重傷以上安全事故，無重大機械事故，輕傷負傷率控制在3‰以內(nèi)。8.2技術(shù)人員在編制安全技術(shù)措施時，必須明確指出該項施工的主要危險點，安全技術(shù)措施要具有針對性和可操作性。8.3施工人員必須遵守本崗位操作規(guī)程。施工人員必須帶好安全帽，高處作業(yè)帶好安全帶。8.4與礦方協(xié)商，合理安排作息時間，現(xiàn)場施工與火車運輸錯開。對運輸火車通過部位進行全部封閉，防止基礎(chǔ)施工時上部墜物傷人，并安排專人每天詳細掌握火車通過時間，并在火車通過時停止下部基礎(chǔ)作業(yè)。8.5加強軌道相鄰處的管理，派專人監(jiān)護，防止施工雜物等落入軌道范圍內(nèi)。8.6加強施工現(xiàn)場的安全防護工作，與軌道及火車的水平向、豎向均要竹笆和安全網(wǎng)封設(shè)并設(shè)警戒線。8.7做好托換后火車進入時對軌道的撓度和穩(wěn)定性等監(jiān)測，并做好相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。9.環(huán)保措施9.1施工期間材料污染9.1.1焊接材料等必須合理回收，防止污染現(xiàn)場。9.1.2按設(shè)計加工鋼梁，加強鋼梁等材料管理，減少切割和損壞，提高周轉(zhuǎn)利用次數(shù)，對零碎材料及時回收，避免浪費。9.2施工期間粉塵（揚塵）的污染防治措施9.2.1混凝土攪拌機及水泥庫房密閉，避免揚塵。9.2.2建筑施工垃圾，嚴禁隨意拋撒，施工垃圾及時清運，適量灑水，減少揚塵。9.2.3施工現(xiàn)場出入口處設(shè)置沉淀池和簡易洗車裝置，出場時必須將車輛清洗干凈，洗車污水經(jīng)沉淀后可循環(huán)使用或用于灑水降塵。9.3施工期間水污染（廢水）的防治措施9.3.1加強對施工機械的維修保養(yǎng)，防止機械使用的油類滲漏進入地下水中或下水道。9.3.2沖洗集料或含有沉淀物的操作用水，采取過濾沉淀池處理或其他措施。9.4廢棄物管理9.4.1施工現(xiàn)場設(shè)立專門的廢棄物臨時貯存場地，廢棄物應(yīng)分類存放，對有可能造成二次污染的廢棄物必須單獨貯存，設(shè)置安全防范措施且有醒目標識。9.4.2廢棄物的運輸確保不散撒、不混放，送到業(yè)主指定場所進行處理、消納，對可回收的廢棄物做到再回收利用。9.5使用節(jié)能環(huán)保設(shè)備和機具優(yōu)先使用國家、行業(yè)推薦的節(jié)能、高效、環(huán)保的施工設(shè)備和機具，如采用變頻技術(shù)的節(jié)能施工設(shè)備等。10.效益分析經(jīng)過對選煤廠裝車倉改擴建工程托換施工技術(shù)的創(chuàng)新和實施，跟蹤檢測、評價總結(jié)，可以看出，由于所應(yīng)用的創(chuàng)新方案先進可行，各項保證措施針對具體，實施過程精心細致，圓滿完成所接項目的施工任務(wù)，并經(jīng)各方檢測、驗收和使用檢驗，達到了設(shè)計要求和國家質(zhì)量驗收標準，得到了甲方和監(jiān)理的高度贊譽。該技術(shù)的成功實施，為建設(shè)單位創(chuàng)造了可觀的經(jīng)濟效益，同時也為我單位創(chuàng)造了良好的社會效益，大大增加了我單位的技術(shù)競爭力，為我單位承接同類型工程奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。采用路基托換技術(shù)，保證了鐵路的正常運輸，裝車倉擴建工程安全、優(yōu)質(zhì)按期完工，同時，鐵路軌道從拆除到恢復(fù)（單軌）僅用10h，沒有因鐵路路基托換工程施工給鐵路運輸和礦井生產(chǎn)帶來影響。該托換施工技術(shù)具有很強的實用性、指導(dǎo)性，并為同類工程施工提供了可靠的技術(shù)參數(shù)和施工實踐經(jīng)驗。經(jīng)查國內(nèi)尚無此項技術(shù)使用記錄，本項目屬國內(nèi)首創(chuàng)，具有國內(nèi)領(lǐng)先水平。11.應(yīng)用實例11.1陳四樓煤礦選煤廠裝車倉改擴建工程該工程鐵路路基托換采用φ