施工组织方案的制定

施工组织方案的制定王金宽（中铁五局(集团)有限公司，贵州贵阳550003）摘要：针对青藏高原低气温、低含氧、低气压及大风速、强幅射、强雷暴的恶劣自然条件，以及线路穿越高寒冻土地带及融区的复杂施工条件，提出了施工方法、施工工艺、施工机具配置及检测和相应的有效技术措施，制定了科学可行的施工方案。关键词：高原；严寒；缺氧；高寒冻土带；冻土工程地质条件；铁路施工方案0引言青藏铁路是目前世界上海拔最高、线路最长的高原铁路。青藏高原地理位置独特，自然条件、地质条件极其复杂，修建铁路面临诸多全新的技术难题，因而制定施工组织方案亦是新的课题。我集团公司承建的第5标段北起昆仑山北麓的西大滩，南至不冻泉，全长47.91km.在该段施工组织方案制定时，面临两大技术难题：一是线路经过地段均为高海拔地带，海拔高程大于4500m的地段有近40km，最高为昆仑山垭口4776m.低含氧、低气温、低气压及大风速、强辐射、强雷暴的恶劣自然条件使工程施工面临着前所未有的困难，尤其是严寒缺氧所造成的人机工作效率下降。二是线路全部位于多年冻土区地段，且穿越冻土区边缘的高温冻土地带及融区。该地区多年冻土的退化和融蚀、季节融化层的冻结和融化、不良冻土物理地质现象等均对铁路工程建筑物产生非常大的危害，使得多年冻土区工程建设不仅在设计原则上有别于一般地区，而且对施工方法、施工工艺、施工机具配置及检测手段等也提出了新的要求。在施工中除采取有效技术措施控制和消除这些危害外，制定科学可行的施工方案，亦是工程建设成败的关键。本文着重阐述五标段的施工组织方案的制定。1工程概况本标段线路穿越西大滩断陷盆地、乱石沟峡谷区、昆仑山垭口、昆仑山垭口盆地及不冻泉河谷地带，地质、地貌、工程地质条件复杂独特，工程量大。西大滩断陷盆地：地形平坦，地势开阔，植被不发育，其间小冲沟较发育，第四系地层较厚，多以冲、洪积圆砾土及卵石土为主，为岛状、片状多年冻土区，多年冻土上限2.8m-3.5m，厚度5m-20m，冻土平均地温高于-0.5℃,以少冰、多冰冻土为主。昆仑山区：属中支低丘区，地质构造复杂，地形起伏大，植被稀少，海拔4500m-4800m，以古冰川、现代冰川作用及寒冻风化地貌形态为主，石海、石冰川、冻胀丘、冰椎、融冻泥流、滑坍等不良冻土现象发育，多年冻土上限1.5m-2.8m，厚度60m-120m，年平均地温-0.5C°-2.6C°，属于稳定和基本稳定多年冻土区，高寒冰凉冻土所占比重较大，约48%，且含冰量分布不均匀，冻土工程地质条件较差。该标段主要工程量大：路基土方在531.40万断面方以上(内多年冻土50.43万断面方)；道碴为13.26万m3；各种桥梁32座10764延长米，其中大桥、特大桥为18座，1万延米以上；隧道一座1686延米；涵洞83座，近2000横延米。本标段工程集中，工程量大，工期紧，于2001年7月1日开工，所有主体工程2002年12月20日达到铺轨条件。2施工组织原则针对本标段工程的实际情况，确定如下施工原则：“抢隧道，抓路基，保桥涵”“多机械，少人工”。根据总的工期要求，本标段控制工期的工程是昆仑山隧道。在昆仑山隧道施工安排上，要突出一个“抢”字。同时，利用有利季节，抓好路基的填筑和路堑开挖施工，促进桥涵施工。针对高原特点，特别是缺氧对人的生存构成威胁，人员要精干，多使用机械，少用人工。机械能做的事情坚决不用人工做；内地能做的事情，坚决不到现场做；山下能做的事情，坚决不到山上做。3施工组织方案3.1组织机构组建高效精干的指挥机构。设中铁五局（集团）青藏铁路工程指挥部，正副指挥长和总工程师之下设各子公司项目部和各职能部门，组成配置装备精良，技术熟练，敢打硬仗，不怕吃苦的专业队伍。3.2施工目标3.2.1工期目标①冻土北界至望昆站开工日期：2001的7月1日，线下主体工程竣工日期：2002年6月30日。②望昆站至隧道进口处开工日期：2001年7月1日，线下主体工程完工日期：2002年10月30日。③隧道开工日期：2001年7月1日，主体工程2002年11月完工，2002年12月31日达到铺轨条件。④隧道出口至不冻泉开工日期：2002年3月1日，线下主体工程完工日期：2002年10月30日。⑤全标段竣工日期全标段竣工日期为2003年7月1日。3.2.2质量目标确保全部工程达到国家、铁道部现行的工程质量验收标准以及青藏铁路验收的有关规定。工程一次验收合格率达到100%，站前工程优良率达到90%以上，房建工程优良率达到50%以上，四电工程优良率达到95%以上，全标段创部级优质工程，满足全线创优规划要求，争创国家优质工程。3.2.3安全目标1）杜绝重大伤亡事故；2）控制年负伤率在2‰以下；3）消灭违章指挥、消灭违章操作，消灭惯性事故。3.3资源配置1.人力资源针对青藏铁路特殊的自然环境，考虑轮换休养等因素，劳动力用工计划按所需劳动力1.3倍系数配置。配足技术管理、科技攻关、医疗保障等人员。2.机械配置由于高寒缺氧的不利环境，内燃机械的功率降低现象非常严重，因此应尽量采用电动机械。但目前土石方施工的挖、装、运、碾压机械仅有内燃型，选型时应选用带涡轮增压装置的机型，并配有足够的机械储备能力。由于本标段无电网电源可用，全部采用自发电形式，所以发电机为关键设备之一，在配备和布置上需认真研究解决。3.生活后勤制定了《高原施工人员营养指导书》，在格尔木设生活采购站和食品加工食堂，尽量将各种食品生料加工为成品或半成品，减少施工现场烹饪作业程序。严格按人体所需营养进行配餐。各种食品每天由专用冷藏车送往各工点。4.医疗卫生及防疫在格尔木设医疗康复中心，负责伤病人员的治疗休养。在昆仑山隧道进口四项目部设医疗急救中心，负责作业人员现场急救工作。并设防疫站负责全体参建人员的防疫及监护工作。医疗卫生防疫工作的主要措施及工作目标为：对参建职工进场前进行全面体检和进场后作定期体检；提前进行工地环境交底和医疗保健卫生教育。除在昆仑山隧道进口设医疗急救中心外，分散营地设医疗保健站。以预防和自我保健为主，医疗护理为辅，增强全员抗病保健意识。要对每个职工身体状况跟踪观察记录，医护人员和领导者要掌握每个人的身体状况，同时按规定缩短工时，尽量以机代人，减轻劳动强度，保护体能。按规定进行劳动保护，科学配制营养膳食，注意防寒保暖，防疫防病，必要时进行补氧和服用增氧药物，要备足急救用品，熟练掌握急救技术。为了维持施工生产的正常进行，队伍实行部份轮换和短期休息，保证不发生冻伤和病亡。尽一切努力把急性高原病控制在3%以下。3.4施工方案3.4.1昆仑山隧道根据昆仑山隧道多年冻土及高寒缺氧等特殊环境，特别确定以下施工原则：一是“多打眼，少装药，弱爆破”，二是“短进尺，强支护，紧衬砌”，三是“多机械，少人工”。昆仑山隧道按四个口五个工作面组织施工，即进口工作面，1#横洞工作面，出口工作面，2#号横洞工作面（含2个工作面）。各工作面的具体计划施工长度如下：进口工作面：进口里程为DK976+250，计划施工到DK976+940，计划施工690m.1#横洞工作面：1#横洞与正洞交叉里程为DK876+940，计划施工DK976+940—DK977+200，施工长度260m.2#横洞工作面：2#横洞与正洞交叉里程为DK977+500，计划施工从DK977+200—DK977+786，施工长度586m，设两个工作面。出口工作面：出口里程为DK977+936，计划施工到DK977+786，计划施工150m.如某个工作面施工进度比计划快，可继续向前施工，直至贯通。具体施工方法：在未形成有轨运输之前，采用人工钻眼，光面爆破，分断面台阶开挖，轮式机械出碴及运输。形成有轨运输后，采用三臂台车钻眼，光面爆破，全断面开挖，立爪装碴机、电瓶车、梭矿出碴。衬砌均采用泵送混凝土，液压式衬砌台车施工。对于软弱破碎地质或浅埋地段采用台阶法施工，并遵循超前支护及短进尺的原则。防排水结构和隔热保温层施工：防排水结构和隔热保温层是昆仑山隧道特殊和关键的结构组成部分，其施工工艺和施工质量对保证昆仑山隧道工程质量至关重要。由于目前国内外对高密冻土地带隧道防水、隔热保温层的施工还没有成熟的经验，需进行大量调研和性能比较，试验选定合适的防水、保温材料，并完成现场防水、隔热保温层的工艺试验，从而制订出隧道防水、保温层施工方法和工艺，以及防水板接缝处理方法和接缝质量检测方法，为昆仑山隧道防排水、隔热保温层施工提供可靠的技术保障和科学的施工工艺，确保防水、隔热保温层的施工质量。3.4.2桥梁工程根据工程特点，尤其是在多年冻土区施工桥涵的特殊要求，施工中应采用先进的施工方法，结合试验采用各种新的监测手段。在施工过程中充分注意冻土环境保护，做好生态环境的保护及水土保持工作，施工完毕后将地表复原。1.桩基础施工根据青藏线的地质特点，基本上可不用护壁。成孔机械主要为旋挖钻机，可备部分冲击钻，尽量采用干法成孔，以处理钻进过程中遇到的孤石和较硬岩石。对于按冻结力设计的桩，承台施工前通过监测桩周地基土的地温，待桩周地基土充分回冻后，方进行承台施工。或采用人工降温方法加速回冻，满足工期要求。承台及桩基在季节融化层范围内部分需进行特殊处理，以减少冻融对桥基产生的力学作用。2.桥梁墩台施工采用低温早强耐久砼，对墩台另外露面必须设置保温保湿系统，保证墩台身砼强度在高寒干燥的环境下仍能正常发展。3.4.3涵洞工程本合同段涵洞大多为矩形涵，应采用集中预制、汽车吊拼装的方法，以达到集约化生产和保证质量的目的。3.4.4混凝土工程1.主要技术要求及难点由于5标段低含氧、低气温、低气压及大风速、强辐射的恶劣自然条件，必须采用特殊砼，才能满足结构设计的要求。主要技术要求及技术难点有：①保证混凝土浇筑后，在周围介质为负温条件下（不同施工时间，其负温不同），混凝土强度等级应达到设计要求。②保证混凝土的耐久性、耐侵蚀性指标达到设计要求。③必须保证混凝土浇筑后，能在规定的时间内达到抗冻临界强度（≥4MPa）及拆模强度，以满足进度要求。④要求混凝土拌和物应具备良好的耐低温性、流动性、可塑性、稳定性、易密性和可泵性。2.施工工艺及质量控制由于施工量大、要求特殊，从原材料的质量控制，外加剂的优选、复配，混凝土配合比的设计，到混凝土的搅拌、运输、浇注、振捣、养护、质量的检验与控制等整个工艺过程，均需制定一系列有效技术措施，并对现场施工技术人员进行培训，制定施工作业指导书，确保本标段内混凝土施工质量。外加剂的选用是在昆仑山区这种特殊自然环境下保证砼获得设计所需特殊性能的关键因素之一。通过研究，本标段选用外加剂如下：①昆仑山垭口以北桥涵基桩选用低温早强耐久混凝土防冻剂，墩台身选用低温早强耐久混凝土防冻剂和早强剂复合使用。②昆仑山垭口以南桥涵基桩选用低温早强耐久耐侵蚀混凝土适用的早强、防冻、耐侵蚀外加剂。3.4.5路基工程1.工程概况本标段区间路基填方382万m3，挖方102万m3.站场土石方47.4万m3，填渗水土5.7万m3，路基加固及防护土方24.8万m3，铺设复合土工膜2.96万m2，土工格栅54.7万m2，PVC管（Φ30）16.3万m，聚胺脂板12.8万m2，浆砌石5.5万m3，C20钢筋混凝土3.1万m3，C25钢筋混凝土2.4万m3.2.施工方法本标段路基工程采用平行流水作业,主要采用机械施工，机械不能施工的边角地段，采用人工和小型机械相结合的方法施工。凡影响正线施工的改路、改移光缆、改移输油管道工程先行施工。挡护工程配合路基土石方，采取连续作业、快速施工；排水工程随土石方的进展及时安排施工，路堑顶挡水埝先修筑。有基底处理和片石通风环境的地段先行开工，为路基填筑创造条件。高含冰量冻土段的路堑施工期应尽量选在寒季，若受客观因素制约必须在暖季施工时，应组织快速施工，并有隔热遮阳措施，确保路堑边坡和基底的冻土融化前将隔热层修筑完毕，避免产生热融滑坍和热融泥流的病害。