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1、施工組織方案的制定 王金寬（中鐵五局(集團(tuán))有限公司，貴州 貴陽 550003）摘要：針對青藏高原低氣溫、低含氧、低氣壓及大風(fēng)速、強(qiáng)幅射、強(qiáng)雷暴的惡劣自然條件，以及線路穿越高寒凍土地帶及融區(qū)的復(fù)雜施工條件，提出了施工方法、施工工藝、施工機(jī)具配置及檢測和相應(yīng)的有效技術(shù)措施，制定了科學(xué)可行的施工方案。關(guān)鍵詞：高原；嚴(yán)寒；缺氧；高寒凍土帶；凍土工程地質(zhì)條件；鐵路施工方案0引言青藏鐵路是目前世界上海拔最高、線路最長的高原鐵路。青藏高原地理位置獨(dú)特，自然條件、地質(zhì)條件極其復(fù)雜，修建鐵路面臨諸多全新的技術(shù)難題，因而制定施工組織方案亦是新的課題。我集團(tuán)公司承建的第5標(biāo)段北起昆侖山北麓的西大灘，南至不凍泉，全2、長47.91 km.在該段施工組織方案制定時(shí)，面臨兩大技術(shù)難題：一是線路經(jīng)過地段均為高海拔地帶，海拔高程大于4500 m的地段有近40 km，最高為昆侖山埡口4776 m.低含氧、低氣溫、低氣壓及大風(fēng)速、強(qiáng)輻射、強(qiáng)雷暴的惡劣自然條件使工程施工面臨著前所未有的困難，尤其是嚴(yán)寒缺氧所造成的人機(jī)工作效率下降。二是線路全部位于多年凍土區(qū)地段，且穿越凍土區(qū)邊緣的高溫凍土地帶及融區(qū)。該地區(qū)多年凍土的退化和融蝕、季節(jié)融化層的凍結(jié)和融化、不良凍土物理地質(zhì)現(xiàn)象等均對鐵路工程建筑物產(chǎn)生非常大的危害，使得多年凍土區(qū)工程建設(shè)不僅在設(shè)計(jì)原則上有別于一般地區(qū)，而且對施工方法、施工工藝、施工機(jī)具配置及檢測手段等也提出了新的3、要求。在施工中除采取有效技術(shù)措施控制和消除這些危害外，制定科學(xué)可行的施工方案，亦是工程建設(shè)成敗的關(guān)鍵。本文著重闡述五標(biāo)段的施工組織方案的制定。1工程概況本標(biāo)段線路穿越西大灘斷陷盆地、亂石溝峽谷區(qū)、昆侖山埡口、昆侖山埡口盆地及不凍泉河谷地帶，地質(zhì)、地貌、工程地質(zhì)條件復(fù)雜獨(dú)特，工程量大。西大灘斷陷盆地：地形平坦，地勢開闊，植被不發(fā)育，其間小沖溝較發(fā)育，第四系地層較厚，多以沖、洪積圓礫土及卵石土為主，為島狀、片狀多年凍土區(qū)，多年凍土上限2.8 m-3.5 m，厚度5 m-20 m，凍土平均地溫高于-0.5,以少冰、多冰凍土為主。昆侖山區(qū)：屬中支低丘區(qū)，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地形起伏大，植被稀少，海拔45004、 m-4800 m，以古冰川、現(xiàn)代冰川作用及寒凍風(fēng)化地貌形態(tài)為主，石海、石冰川、凍脹丘、冰椎、融凍泥流、滑坍等不良凍土現(xiàn)象發(fā)育，多年凍土上限1.5 m-2.8 m，厚度60 m-120 m，年平均地溫-0.5 C-2.6 C，屬于穩(wěn)定和基本穩(wěn)定多年凍土區(qū)，高寒冰涼凍土所占比重較大，約48%，且含冰量分布不均勻，凍土工程地質(zhì)條件較差。該標(biāo)段主要工程量大：路基土方在531.40萬斷面方以上(內(nèi)多年凍土50.43萬斷面方)；道碴為13.26萬m3；各種橋梁32座10764延長米，其中大橋、特大橋?yàn)?8座，1萬延米以上；隧道一座1686延米；涵洞83座，近2000橫延米。本標(biāo)段工程集中，工程量大，工期5、緊，于2001年7月1日開工，所有主體工程2002年12月20日達(dá)到鋪軌條件。2施工組織原則針對本標(biāo)段工程的實(shí)際情況，確定如下施工原則：“搶隧道，抓路基，保橋涵”“多機(jī)械，少人工”。根據(jù)總的工期要求，本標(biāo)段控制工期的工程是昆侖山隧道。在昆侖山隧道施工安排上，要突出一個(gè)“搶”字。同時(shí)，利用有利季節(jié)，抓好路基的填筑和路塹開挖施工，促進(jìn)橋涵施工。針對高原特點(diǎn)，特別是缺氧對人的生存構(gòu)成威脅，人員要精干，多使用機(jī)械，少用人工。機(jī)械能做的事情堅(jiān)決不用人工做；內(nèi)地能做的事情，堅(jiān)決不到現(xiàn)場做；山下能做的事情，堅(jiān)決不到山上做。3施工組織方案3.1組織機(jī)構(gòu)組建高效精干的指揮機(jī)構(gòu)。設(shè)中鐵五局（集團(tuán)）青藏鐵路工程指揮6、部，正副指揮長和總工程師之下設(shè)各子公司項(xiàng)目部和各職能部門，組成配置裝備精良，技術(shù)熟練，敢打硬仗，不怕吃苦的專業(yè)隊(duì)伍。3.2施工目標(biāo)3.2.1工期目標(biāo)凍土北界至望昆站開工日期：2001的7月1日，線下主體工程竣工日期：2002年6月30日。望昆站至隧道進(jìn)口處開工日期：2001年7月1日，線下主體工程完工日期：2002年10月30日。隧道開工日期：2001年7月1日，主體工程2002年11月完工，2002年12月31日達(dá)到鋪軌條件。隧道出口至不凍泉開工日期：2002年3月1日，線下主體工程完工日期：2002年10月30日。全標(biāo)段竣工日期全標(biāo)段竣工日期為2003年7月1日。3.2.2質(zhì)量目標(biāo)確保全部7、工程達(dá)到國家、鐵道部現(xiàn)行的工程質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)以及青藏鐵路驗(yàn)收的有關(guān)規(guī)定。工程一次驗(yàn)收合格率達(dá)到100%，站前工程優(yōu)良率達(dá)到90%以上，房建工程優(yōu)良率達(dá)到50%以上，四電工程優(yōu)良率達(dá)到95%以上，全標(biāo)段創(chuàng)部級優(yōu)質(zhì)工程，滿足全線創(chuàng)優(yōu)規(guī)劃要求，爭創(chuàng)國家優(yōu)質(zhì)工程。3.2.3安全目標(biāo)1）杜絕重大傷亡事故；2）控制年負(fù)傷率在2以下；3）消滅違章指揮、消滅違章操作，消滅慣性事故。3.3資源配置1.人力資源針對青藏鐵路特殊的自然環(huán)境，考慮輪換休養(yǎng)等因素，勞動(dòng)力用工計(jì)劃按所需勞動(dòng)力1.3倍系數(shù)配置。配足技術(shù)管理、科技攻關(guān)、醫(yī)療保障等人員。2.機(jī)械配置由于高寒缺氧的不利環(huán)境，內(nèi)燃機(jī)械的功率降低現(xiàn)象非常嚴(yán)重，因此應(yīng)盡8、量采用電動(dòng)機(jī)械。但目前土石方施工的挖、裝、運(yùn)、碾壓機(jī)械僅有內(nèi)燃型，選型時(shí)應(yīng)選用帶渦輪增壓裝置的機(jī)型，并配有足夠的機(jī)械儲(chǔ)備能力。由于本標(biāo)段無電網(wǎng)電源可用，全部采用自發(fā)電形式，所以發(fā)電機(jī)為關(guān)鍵設(shè)備之一，在配備和布置上需認(rèn)真研究解決。3.生活后勤制定了高原施工人員營養(yǎng)指導(dǎo)書，在格爾木設(shè)生活采購站和食品加工食堂，盡量將各種食品生料加工為成品或半成品，減少施工現(xiàn)場烹飪作業(yè)程序。嚴(yán)格按人體所需營養(yǎng)進(jìn)行配餐。各種食品每天由專用冷藏車送往各工點(diǎn)。4.醫(yī)療衛(wèi)生及防疫在格爾木設(shè)醫(yī)療康復(fù)中心，負(fù)責(zé)傷病人員的治療休養(yǎng)。在昆侖山隧道進(jìn)口四項(xiàng)目部設(shè)醫(yī)療急救中心，負(fù)責(zé)作業(yè)人員現(xiàn)場急救工作。并設(shè)防疫站負(fù)責(zé)全體參建人員的防疫及9、監(jiān)護(hù)工作。 醫(yī)療衛(wèi)生防疫工作的主要措施及工作目標(biāo)為：對參建職工進(jìn)場前進(jìn)行全面體檢和進(jìn)場后作定期體檢；提前進(jìn)行工地環(huán)境交底和醫(yī)療保健衛(wèi)生教育。除在昆侖山隧道進(jìn)口設(shè)醫(yī)療急救中心外，分散營地設(shè)醫(yī)療保健站。以預(yù)防和自我保健為主，醫(yī)療護(hù)理為輔，增強(qiáng)全員抗病保健意識(shí)。要對每個(gè)職工身體狀況跟蹤觀察記錄，醫(yī)護(hù)人員和領(lǐng)導(dǎo)者要掌握每個(gè)人的身體狀況，同時(shí)按規(guī)定縮短工時(shí)，盡量以機(jī)代人，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，保護(hù)體能。按規(guī)定進(jìn)行勞動(dòng)保護(hù)，科學(xué)配制營養(yǎng)膳食，注意防寒保暖，防疫防病，必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)氧和服用增氧藥物，要備足急救用品，熟練掌握急救技術(shù)。為了維持施工生產(chǎn)的正常進(jìn)行，隊(duì)伍實(shí)行部份輪換和短期休息，保證不發(fā)生凍傷和病亡。盡一切努10、力把急性高原病控制在3%以下。3.4施工方案3.4.1昆侖山隧道根據(jù)昆侖山隧道多年凍土及高寒缺氧等特殊環(huán)境，特別確定以下施工原則：一是“多打眼，少裝藥，弱爆破”，二是“短進(jìn)尺，強(qiáng)支護(hù)，緊襯砌”，三是“多機(jī)械，少人工”。昆侖山隧道按四個(gè)口五個(gè)工作面組織施工，即進(jìn)口工作面，1#橫洞工作面，出口工作面，2#號(hào)橫洞工作面（含2個(gè)工作面）。各工作面的具體計(jì)劃施工長度如下：進(jìn)口工作面：進(jìn)口里程為DK976+250，計(jì)劃施工到DK976+940，計(jì)劃施工690 m.1#橫洞工作面：1#橫洞與正洞交叉里程為DK876+940，計(jì)劃施工DK976+940DK977+200，施工長度260 m.2#橫洞工作面：211、#橫洞與正洞交叉里程為DK977+500，計(jì)劃施工從DK977+200DK977+786，施工長度586 m，設(shè)兩個(gè)工作面。出口工作面：出口里程為DK977+936，計(jì)劃施工到DK977+786，計(jì)劃施工150 m.如某個(gè)工作面施工進(jìn)度比計(jì)劃快，可繼續(xù)向前施工，直至貫通。具體施工方法：在未形成有軌運(yùn)輸之前，采用人工鉆眼，光面爆破，分?jǐn)嗝媾_(tái)階開挖，輪式機(jī)械出碴及運(yùn)輸。形成有軌運(yùn)輸后，采用三臂臺(tái)車鉆眼，光面爆破，全斷面開挖，立爪裝碴機(jī)、電瓶車、梭礦出碴。襯砌均采用泵送混凝土，液壓式襯砌臺(tái)車施工。對于軟弱破碎地質(zhì)或淺埋地段采用臺(tái)階法施工，并遵循超前支護(hù)及短進(jìn)尺的原則。防排水結(jié)構(gòu)和隔熱保溫層施工：防排12、水結(jié)構(gòu)和隔熱保溫層是昆侖山隧道特殊和關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)組成部分，其施工工藝和施工質(zhì)量對保證昆侖山隧道工程質(zhì)量至關(guān)重要。由于目前國內(nèi)外對高密凍土地帶隧道防水、隔熱保溫層的施工還沒有成熟的經(jīng)驗(yàn)，需進(jìn)行大量調(diào)研和性能比較，試驗(yàn)選定合適的防水、保溫材料，并完成現(xiàn)場防水、隔熱保溫層的工藝試驗(yàn)，從而制訂出隧道防水、保溫層施工方法和工藝，以及防水板接縫處理方法和接縫質(zhì)量檢測方法，為昆侖山隧道防排水、隔熱保溫層施工提供可靠的技術(shù)保障和科學(xué)的施工工藝，確保防水、隔熱保溫層的施工質(zhì)量。3.4.2橋梁工程根據(jù)工程特點(diǎn)，尤其是在多年凍土區(qū)施工橋涵的特殊要求，施工中應(yīng)采用先進(jìn)的施工方法，結(jié)合試驗(yàn)采用各種新的監(jiān)測手段。在施工過程13、中充分注意凍土環(huán)境保護(hù)，做好生態(tài)環(huán)境的保護(hù)及水土保持工作，施工完畢后將地表復(fù)原。1.樁基礎(chǔ)施工根據(jù)青藏線的地質(zhì)特點(diǎn)，基本上可不用護(hù)壁。成孔機(jī)械主要為旋挖鉆機(jī)，可備部分沖擊鉆，盡量采用干法成孔，以處理鉆進(jìn)過程中遇到的孤石和較硬巖石。對于按凍結(jié)力設(shè)計(jì)的樁，承臺(tái)施工前通過監(jiān)測樁周地基土的地溫，待樁周地基土充分回凍后，方進(jìn)行承臺(tái)施工。或采用人工降溫方法加速回凍，滿足工期要求。承臺(tái)及樁基在季節(jié)融化層范圍內(nèi)部分需進(jìn)行特殊處理，以減少凍融對橋基產(chǎn)生的力學(xué)作用。2.橋梁墩臺(tái)施工采用低溫早強(qiáng)耐久砼，對墩臺(tái)另外露面必須設(shè)置保溫保濕系統(tǒng)，保證墩臺(tái)身砼強(qiáng)度在高寒干燥的環(huán)境下仍能正常發(fā)展。3.4.3涵洞工程本合同段涵洞14、大多為矩形涵，應(yīng)采用集中預(yù)制、汽車吊拼裝的方法，以達(dá)到集約化生產(chǎn)和保證質(zhì)量的目的。3.4.4混凝土工程1.主要技術(shù)要求及難點(diǎn)由于5標(biāo)段低含氧、低氣溫、低氣壓及大風(fēng)速、強(qiáng)輻射的惡劣自然條件，必須采用特殊砼，才能滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求。主要技術(shù)要求及技術(shù)難點(diǎn)有：保證混凝土澆筑后，在周圍介質(zhì)為負(fù)溫條件下（不同施工時(shí)間，其負(fù)溫不同），混凝土強(qiáng)度等級應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。保證混凝土的耐久性、耐侵蝕性指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。必須保證混凝土澆筑后，能在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到抗凍臨界強(qiáng)度（4 MPa）及拆模強(qiáng)度，以滿足進(jìn)度要求。要求混凝土拌和物應(yīng)具備良好的耐低溫性、流動(dòng)性、可塑性、穩(wěn)定性、易密性和可泵性。2.施工工藝及質(zhì)量控制由于15、施工量大、要求特殊，從原材料的質(zhì)量控制，外加劑的優(yōu)選、復(fù)配，混凝土配合比的設(shè)計(jì)，到混凝土的攪拌、運(yùn)輸、澆注、振搗、養(yǎng)護(hù)、質(zhì)量的檢驗(yàn)與控制等整個(gè)工藝過程，均需制定一系列有效技術(shù)措施，并對現(xiàn)場施工技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)，制定施工作業(yè)指導(dǎo)書，確保本標(biāo)段內(nèi)混凝土施工質(zhì)量。外加劑的選用是在昆侖山區(qū)這種特殊自然環(huán)境下保證砼獲得設(shè)計(jì)所需特殊性能的關(guān)鍵因素之一。通過研究，本標(biāo)段選用外加劑如下：昆侖山埡口以北橋涵基樁選用低溫早強(qiáng)耐久混凝土防凍劑，墩臺(tái)身選用低溫早強(qiáng)耐久混凝土防凍劑和早強(qiáng)劑復(fù)合使用。昆侖山埡口以南橋涵基樁選用低溫早強(qiáng)耐久耐侵蝕混凝土適用的早強(qiáng)、防凍、耐侵蝕外加劑。3.4.5路基工程1.工程概況本標(biāo)段區(qū)間16、路基填方382萬m3，挖方102萬m3.站場土石方47.4萬m3，填滲水土5.7萬m3，路基加固及防護(hù)土方24.8萬m3，鋪設(shè)復(fù)合土工膜2.96萬m2，土工格柵54.7萬m2，PVC管（30）16.3萬m，聚胺脂板12.8萬m2，漿砌石5.5萬m3，C20鋼筋混凝土3.1萬m3，C25鋼筋混凝土2.4萬m3.2.施工方法本標(biāo)段路基工程采用平行流水作業(yè),主要采用機(jī)械施工，機(jī)械不能施工的邊角地段，采用人工和小型機(jī)械相結(jié)合的方法施工。凡影響正線施工的改路、改移光纜、改移輸油管道工程先行施工。擋護(hù)工程配合路基土石方，采取連續(xù)作業(yè)、快速施工；排水工程隨土石方的進(jìn)展及時(shí)安排施工，路塹頂擋水埝先修筑。有基底處理和片石通風(fēng)環(huán)境的地段先行開工，為路基填筑創(chuàng)造條件。高含冰量凍土段的路塹施工期應(yīng)盡量選在寒季，若受客觀因素制約必須在暖季施工時(shí)，應(yīng)組織快速施工，并有隔熱遮陽措施，確保路塹邊坡和基底的凍土融化前將隔熱層修筑完畢，避免產(chǎn)生熱融滑坍和熱融泥流的病害。