渠道土石方开挖施工方案

'南水北调中线一期工程总干渠陶岔~沙河南(委托建管项目)方城段段第三施工标段（合同编号：HNJ-2010/FC/SG-003）渠道开挖方案批准审核编制中国水利水电第三工程局有限公司南水北调中线工程方城段三标项目部二〇一一年三月 目录1.工程概况12.主要项目及工程量13.编制依据14.施工布置25.土方开挖35.1开挖分区35.2开挖施工程序35.3开挖施工方法46.石方开挖76.1开挖方案76.2爆破方案87.土方平衡108.施工进度计划119.资源配置1110.土石方施工技术及质量控制措施1311.安全环保措施14 1.工程概况南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段（以下简称“方城段”）是总干渠陶岔渠首至沙河南段一个设计单元，位于河南省南阳市方城县境内，起点位于小清河支流东岸宛城区和方城县的分界处，设计桩号124+751，终点位于三里河北岸方城县和叶县交界处，设计桩号185+545。全渠段设计流量330m3/s，加大流量400m3/s。南水北调中线一期干线工程为I等工程，输水建筑物为1级建筑物。方城-3标是第3个标段，起点设计桩号138+551，轴线坐标为(X=3669249.953m，Y=486815.701m)(1954年北京坐标系，下同)，终点设计桩号145+651，轴线坐标为(X=3672702.790m，Y=492896.220m),方城-3标长度为7.100km。渠道开挖断面为梯形断面，坡比为1：2.25和1：2.5，渠底宽为18.5~20m。本标段沿线共有建筑物11个，包括：3座左岸排水建筑物，2座渠渠交叉建筑物，3座公路桥，3座生产桥。2.主要项目及工程量本标段渠道土石方明挖工程量为319.4万m3，其中软岩开挖约41.2万m33.编制依据1.1合同文件；1.2施工总进度计划、年进度计划；1.3总体施工组织设计；1.4施工相关图纸（总平面图、纵横断面图、渠道开挖图）；1.5相关施工技术规范及规程：（1）《水利水电建设工程验收规范》SL223-1994；（2）《水利水电建设工程施工组织设计规范》SL303-2004；（3）《爆破安全规程》GB6722-2003；（4）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47-94；4 （5）南水北调中级一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法；（6）南水北调中线一期工程膨胀土处理施工技术要求；（7）南水北调中线一期工程膨胀岩处理施工技术要求。4.施工布置4.1施工道路1、由于本施工标段分布战线较长，且不同地段开挖料需进行有用料和无用料的分区堆存和弃渣，因此，须对不同开挖地段的施工道路进行布置，以满足各部位开挖运输施工的需求。2、渠道施工道路主要以左右两岸沿渠施工道路为主，填筑施工便道，连通生产、生活区、渣场及施工现场。沿渠便道采用泥结碎石路面，路面宽7.0m，道路标准不低于工矿二级；各开挖工作面施工便道从沿渠道路接引，按照小于12％的坡比沿明渠两侧边坡修筑至渠底，与渠底和一级马道连接，以此作为渠内结构物施工的通道。逐段施工完成渠底衬砌后，再逐段完成道路占压部位的施工。开挖工作面至沿渠道路连接段在保证不损伤渠道永久边坡的原则下，根据现场实际情况灵活布置修筑坡比小于12%的临时施工道路连接段。并在合同实施期间对施工道路进行管理、维修、养护及水毁后的道路修复，以及为满足运输而必须采取的临时加固和加扩措施。4.2施工供电、排水、供风（1）供电：土石方开挖工程的施工用电主要施工降排水和现场照明等用电，用电容量不大，由本标统一布置的系统用电线路和柴油发电机发电提供，供电系统能够满足施工需要。照明采用10kw氙灯、碘钨灯、镝灯等。（2）本标段施工区域地下水较丰富、水位较高，施工中降、排水及开挖土质边坡稳定是施工时应关注的一个主要问题。为保证正常施工，必须进行必要的临时施工排水，施工期临时排水主要为施工期降雨地表汇水、地下水抽排。排水方式：1）开挖面外排水：在渠道开口线两侧堤基及时修筑防护堤以拦截地面雨水，防护堤外侧设置导流沟渠，坡面雨水通过导流沟槽直接排入渠底排水泵坑，用泵抽排到防护堤外侧导截流沟槽；2）渠道内开挖排水渠道地下水设导流明沟与井点降水相结合方式施工。在一期开挖中采用在渠坡侧布置明沟排水，二期开挖（保护层）在渠道中心线布置井点降水，潜水泵抽排到两岸的排水沟内。4 根据招标文件要求，本标段渠道开挖含水层以上部分3～5m不需要采用降排水措施，可直接进行渠道开挖，待开挖含水层以下时，分层在渠道纵向两侧设置导流明沟降水，导流明沟底宽1m左右，沟坡按1:0.5～0.75设置。导流明沟底低于每层开挖面1~2m，导流沟每500m设集水坑一座，进行集中抽排至渠堤外导流沟。为保证开挖进度顺利衔接，采用排水沟领先法。降排水导流沟及集水坑始终超前于开挖工作面500m以上。渠道开挖至建基面时采用井点降水，渠道底口设置井点；井点间距暂定20m，施工时根据水量确定间距。渠道排水泵：200GW300-15-22(300m3/h)水泵6台，用电负荷22kw。井点排水设备拟选用QDX25-17-2.2型潜水泵20台，用电负荷为22kw。渠道内开挖排水期间，在渠道外侧村庄附近设置简易变形观测点，定期进行地表沉降观测。（3）根据施工总进度计划和工程的整体布置规划，采用总体分散、局部集中的原则，在本标施工现场内石方区布置移动式空压机站。用风量大、用风量集中部位采用电动空压机，临时使用采用油动空压机。5.土方开挖根据该工程战线长，施工道路布置条件好的特点，渠道明挖工作分段进行，每个区段开展1~2个工作面。5.1开挖分区（1）为保证渠道施工的连续均衡以及合理利用施工资源，结合本标所指定的弃渣场布置位置及渠道沿线建筑物的布置，为了满足进度计划要求，将7.1km渠道划分为三个施工区段进行组织施工。（2）各区段施工范围划分及工程量见表5-1。表5-1各区段施工范围划分及工程量区段桩号（起）桩号（止）长度开挖量回填量备注Ⅰ区138+551141+185263490876690876671637不含建筑物开挖量Ⅱ区141+185143+0001815891357195961Ⅲ区143+000145+65126511224346442751合计710030244697103495.2开挖施工程序根据工程总工期的要求，和水文地质条件。本标开挖施工程序安排如下：施工准备→施工放线→表土清理→导截流沟施工→分层开挖→测量复核→保护层开挖→边坡修整→清基（建基面清理）。4 5.3开挖施工方法（1）施工准备根据施工总布置要求，将施工用风、水、电等布置至施工区域内，组织设备、人员、物资材料等资源就位。组织施工人员进行学习交底领会设计意图，做到施工方案人人心中有数。（2）施工放线1）放出开挖区的上开口线及永久截（导）流沟的开挖边线提供给作业层，进行开挖范围内的清理植被，并清坡。2）根据施工需要进行开挖边坡放样，检查边坡开挖体形，并完成开挖边坡的竣工断面图，平面图，同时完成工程量的计算。3）采用GPS，全站仪、水准仪进行施工放样，施工中严格按相应规范与标准进行施工。（3）表土清理对开挖区域内的表土层、障碍物、建筑垃圾等进行清除，表土层清理控制在50cm内。剥离的表土如为耕作层，按照就近原则堆存至3-1#营地内的堆土场进行堆存，堆存时应进行分区、分层堆放，以便后期作为右岸沿渠路绿化带植土使用；如为废弃料，则应运至指定的弃渣场弃掉，弃渣时应做好分层堆放。（4）排水系统砌筑在清表的同时视情况提前或及时完成渠道左侧永久截（导）流沟等排水系统的开挖与干砌块石砌筑，作为地表排水及渠道内地下水抽排使用，截（导）流沟开挖的弃渣及时运至指定的弃渣场。（5）开挖分层厚度分层原则：本标渠道开挖断面深度为3m～12.5m，为减少施工过程中地下水抽排量及保护主干渠混凝土衬砌建基面不受地下水侵润，本标段主干渠开挖分层原则基本按照4层开挖，第一层为可用土开挖，开挖厚约2m；第二层挖至地下水侵润线上50cm，开挖厚度约1~2m；第三层开挖厚度约3.5m；第四层为预留保护层厚度开挖，开挖厚度约2m。在富含合格土料的区段还需根据合格土料的所在标高及分布厚度进行开挖分层，以便顺利进行合格土料的开挖与备存，同时防止合格土料被无用料所污染。开挖施工分层图5-1土方开挖分层图图5-14 5 6 （6）土方开挖1）开挖从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法。对于地下水侵润线以下开挖采用超前开挖降排水导流沟方式进行，开挖分段每500m设置集水坑，水泵抽排至左岸永久截流沟内，然后自流入附近沟渠内。两侧边坡预留垂直建基面边坡1m（水平宽2.25m）保护层。待两侧降排水导流沟将渠道中间地下水降排后进行大面积开挖。如开挖施工作业面较为开阔，且开挖层厚较薄，可采用推土机进行集料，3m3装载机直接装车运输。2）保护层开挖，开挖前首先采用井点降排水方式进行地下水抽排，开挖主要采用1.6～1.8m3液压反铲进行开挖，直接装15~20t自卸车运至指定的弃渣场弃渣。对于渠道土质保护层采用1.0m3反铲削坡、人工辅助反铲修整边坡，以满足施工图纸要求的坡度和平整度，确保边坡的稳定。3）土石方明挖过程中，如出现裂缝或滑动迹象时，立即暂停施工，将人员设备尽快撤离工作面，视边坡开裂程度采取不同的应急措施，并通知监理工程师，必要时设置观测点，及时观测边坡变化情况，并做好记录。土方开挖施工工艺流程见图5-2土方开挖工艺框图图5-2自卸汽车运输施工准备施工排水测量放线修筑道路反铲分层直接挖装反铲边坡修整人工辅助6.石方开挖6.1开挖方案根据招标技术文件规定，在软岩开挖中占软岩开挖总量70%的部分15 可直接使用土方机械开挖，开挖方法同土方开挖；其余需用钻孔爆破作业及体积大于0.7m3的块体占软岩30%，根据施工环境及开挖厚度，采用松动爆破自上而下分层开挖，爆破采用手风钻钻孔爆破，1.6～1.8m3反铲挖装、20t自卸汽车出渣运输。施工前在现场选择适当部位进行爆破试验，确定合理的爆破参数，以获得满意的爆破效果。边坡和基底采用控制爆破技术，施工时严格按钻爆参数进行施工。边坡开挖采取预裂或光面爆破，梯段爆破预留1.5~2m保护层，手风钻小爆破削坡。钻孔作业，控制钻孔的倾角和孔深，使边坡和基底超欠挖控制在允许的范围内。严格控制爆破单响药量，尽量减轻对边坡和基础的振动破坏。做好排水工作，在开口线以外修建截水沟，防止地表水流入工作面。采取自上而下分层开挖，坡面支护及时跟进，确保边坡稳定。石方开挖工艺流程见图5-3石方开挖施工工艺流程图图5-3下一循环作业施工准备测量放线钻孔装药网络连接起爆安全处理挖、装、运石渣边坡修整边坡支护施工6.2爆破方案在本段的石方爆破主要采用浅孔梯段爆破的施工方法，进行松动爆破。钻孔机械使用15 手风钻。采用非电微差起爆的方法，合理设计起爆顺序，控制每一段起爆的炸药总量，减小爆破震动效应，减小爆破对周围建筑物的不利影响；控制最小抵抗线的方向，炮工合理装药和堵塞，控制好用药量，尽量避免飞石和减小爆炸噪音。爆破设计原则（1）爆破作用指数N≤0.75，全松动爆破。（2）根据《水利水电工程施工组织设计手册》查得：岩石坚固系数，控制炸药单位用药量。预裂爆破间距为80cm，梯段爆破间排距为3×3m。具体参数以现场试验爆破参数为准。为避免爆破振动、飞石、空气冲击波对混凝土及保留岩体等被保护建筑物产生危害。石方开挖必须进行控制爆破。1）爆破器材选用爆破材料选用RJ乳化系列炸药或铵梯炸药；主爆孔起爆材料选用毫秒微差塑料导爆管；预裂和光爆孔起爆材料选用导爆索，总起爆网络采用电雷管；由导爆管、导爆索、电雷管组成起爆网络。2）主要技术措施①采用毫秒微差网络爆破技术，控制爆破规模，保证被保护建筑物及开挖建基面的安全和开挖质量。施工前期，结合施工生产进行爆破试验，通过爆破试验对爆破孔网参数、起爆网络、单耗药量等钻爆参数进行优化，确定最佳钻爆参数。②边坡采用预裂或光爆一次成型技术，靠近边坡15～20m的范围需要严格控制爆破参数，与外侧的梯段爆破区结合部位采用一排施工预裂减震，既能保证边坡成型质量，同时也能提高一般梯段爆破区生产效率，加快施工进度，施工中针对不同的地质条件及特殊部位、特殊地质条件的预裂或光面爆破及时调整有关爆破参数。③保护层开挖采用水平光爆/预裂一次成型技术，以确保建基面岩体开挖质量和成型质量。15 7.土方平衡土方调配的指导思想为：全理安排开挖和填筑施工，尽早提供回填工作面，有用料就近利用，尽量减小综合运距。本标段土方开挖有用量除由一区段调给一标可利用料48万方以外，剩余就近原则用于填筑区。138+551至142+500弃土约115万方运至牛庄弃渣场，142+500至144+000弃土约85万方运至东泥岗弃渣场，144+000至145+651弃土运约41万方至马岗弃渣场，借土根据用土情况以就近原则向券桥米庄和代营两个取土场取土。主要从代券桥米庄取土场调用。具体见土方平衡表。土方平衡表区段桩号（起）桩号（止）开挖量（m3）回填量（m3）回填量（自然方）（m3）弃渣量（m3）（“+”为弃渣，“—”为需调入）备注总挖量可利用可利用不可利用Ⅰ区段138+551141+1859087665538067163784279-10473354960本标段土方开挖有用量除由一区段调给一标可利用料48万方以外，剩余就近原则用于填筑区。138+551至142+500弃土约115万方运至牛庄弃渣场，142+500至144+000弃土约85万方运至东泥岗弃渣场，144+000至145+651弃土运约4115 万方至马岗弃渣场，借土根据用土情况以就近原则向券桥米庄和代营两个取土场取土。主要从代券桥米庄取土场调用。牛庄南跨渠桥138+900158302030023882-238821583鸭东二分干三支倒虹吸138+95520800845880659488-103012342平高台公路桥140+3864822033723967-39674822防护堤140+650~1412150022642664-26640Ⅱ区段141+185143+00089135760992195961230542-169550830365齐庄北生产桥141+350164601867221967-219671646前肖庄村西排水倒虹吸141+84894308436482039651-528789944后肖庄西公路桥142+8093517014861748-17483517防护堤142+330~144+48100860010122-101220Ⅲ区段143+000145+6511224346421318442751520884-99566803028鸭东二分干四支渡槽143+7282084200461387221-521780马岗北公路桥144+3722113535213905345945-4242417614马岗东北沟倒虹吸144+68794380334182039651-631091039刘彦庄南生产桥145+091138705739667525-675251387刘彦庄排水倒虹吸145+50712060501131113307-13307120605水土保持取（弃）土场　270441085040047163510215截流沟46344000046344通信管道　98009600960011294-1694200合计　347392410782549134121074608-48736823993168.施工进度计划施工进度计划根据项目部上报并经监理部和建管处审批的总进度计划。依据合同工期要求和施工程序安排进行，合理安排施工程序，尽可能做到均衡施工，优化资源配置，并留出一定富余度。开挖历时756天。根据情况进行时段安排如下：Ⅰ区段138+551~141+185开挖填筑于2011年3月15日开始，2012年7月31日完成（包括预留便道），总工期505天。Ⅱ区段141+185~143+000开挖填筑于2011年4月1日开始，2012年12月6日完成（包括预留便道），总工期616天；Ⅲ区段143+000~145+651开挖填筑于2011年5月1日开始，2013年4月10日完成（包括预留便道），总工期711天；9.资源配置按照施工高峰月强度23万m3/月（土石方）进行资源配置，计算如下：(1)挖掘机配置计算挖掘机配置可按下式计算：式中N—挖掘机需要量，台；Q—月开挖强度，m3/月；η—不均匀系数；W—月有效台班数，台班；15 P—挖掘机台班生产率（或台班定额），m3/台班；K—挖掘机利用率。因该工程土石方挖装机械计划以1.6m3液压反铲为主。根据水利水电开挖施工定额，结合实际台班生产率，1.6m3液压反铲挖掘机台班生产率以土方1000m3/台班。因该工程施工时段较长，取不均匀系数η=1.1。根据开挖施工经验，取挖掘机利用率K=75%。土方开挖挖掘机配置台数为N=350000×1.1/(75×1000×75%)=4.5（台）取N=10台。选挖掘机斗容为1.6m3的4台、1.8m3的4台、1m3的2台，挖装设备强度完全保证。(2)15t自卸汽车配置计算自卸汽车配置可按下式计算：式中N—自卸汽车需要量，台；Q—月开挖强度，m3/月；η—不均匀系数；W—月有效台班数，台班；P—自卸汽车台班生产率（或台班定额），m3/台班；K—自卸汽车利用率。土石方开挖强度Q为230000m3/月，不均匀系数η取1.1，根据水利水电开挖施工定额，结合实际台班生产率，15t自卸汽车台班生产率P为250m3/台班，15t自卸汽车利用率为60%。自卸汽车的台数：N=230000×1.1/(75×250×60%)=22.49（台）施工过程中根据实际情况，为保证运输强度，拟配备15~20t载重量自卸汽车。配备数量N取30台。本标段渠道开挖共设置三个施工区，每个施工区设1~2个工作面，每个工作面配备2~3台挖掘机、8~12台自卸车。主要施工劳动力配置见表7-1，机械设备配置见表7-2。主要人员表表7-115 序号工种名称单位数量备注1技术及管理人员人102技术工人人103液压反铲司机人244其他司机人80小计人116主要机械设备表表7-2序号设备名称规格型号台数备注1液压反铲PC40042液压反铲CAT33043反铲PC22024推土机TY22025装载机ZL5026手风钻YT-28157自卸汽车15~20t408洒水车5t310.土石方施工技术及质量控制措施（1）、土石方开挖均采取至上而下分层开挖，确保边坡形成后的完整性和安全稳定性。（2）、对于土质边坡开挖时，应挑选技术条件较好的设备操作手进行边坡开挖，避免因设备操作失误而造成边坡人为开挖破坏。（3）、对于岩石开挖边坡，应避免岩体免受或少受爆破震动破坏，采用预裂或光面爆破一次成型技术，不仅能保证边坡的成型质量，同时也能保证高边坡安全。（4）、保证建基面开挖尺寸。依据招标文件技术条款中的有关要求，开挖过程中严格控制超欠挖，超欠挖控制在技术条款要求和施工规范要求的范围。（5）、对于土质边坡开挖时应预留足够的保护层，在进行混凝土衬砌前进行剥离，避免边坡开挖后长时间暴露而引起变形或被雨水冲刷破坏。（6）、施工中采用新技术、新方法。对特殊部位的开挖将制定专门的技术措施和质量保证措施，并在实施中由专人负责监督执行。（7）、为防止在开挖工程中出现边坡或基础面超欠挖的现象，配备足够的测量人员适时跟进测量校核，最大限度的杜绝人为原因造成的超欠挖。（8）15 、土方开挖时按一定的坡比进行开挖面设置，防止下雨后形成开挖场地积水，影响开挖施工，同时在开挖施工工程中应提前做好排水设施。11.安全环保措施安全主要工作是爆破飞石、震动，边坡稳定，安全用电，机械、车辆运输的安全控制等。（1）爆破飞石防护措施为了防止爆破飞石对其它构造物造成破坏（特别是爆破施工对周围民房及厂矿的影响，开挖面与砼浇筑的影响），必需采取防护措施。1）合理选择爆破参数和单位炸药消耗量。2）保证炮孔的堵塞长度和质量；清除爆区表面浮渣。3）在爆破区进行覆盖，如用草袋装土或炮被进行覆盖。4）对要保护的部位用木板加以防护。（2）爆破震动控制措施1）采用多段微差起爆，降低最大单响药量。2）合理的微差起爆的间隔时间和起爆方法，保证爆破后的岩石能得到充分松动，消除夹制爆破的条件。3）合理的爆破参数（最小抵抗线）和单位炸药消耗量。（3）爆破噪声控制措施1）保证堵塞质量和采用反向起爆，防止冲天炮。2）不采用导爆索起爆，对地表网络雷管防护。3）禁止采用裸露药包爆破。（4）交通安全及车辆管理1）指派专人对运输车辆统一管理，完善内部岗位职责，逐级签订安全生产责任书，并制订安全奖惩等各项管理制度。2）对上岗司机严格控制，必须考核上岗，坚持对司机的培训教育并定期考核，对考核不合格的司机坚决不允许上岗。3）制订道路交通安全管理办法，由调度室执法落实。所有参建车辆统一编号，由调度室负责建档管理，对违章车辆有处理有记录，对屡次或严重违章的车辆或司机坚决清除出工地。4）加强车辆的维修保养，杜绝问题车辆上路。5）设置必要的交通安全标识，限制行车速度25Km、禁止超车。6）加强道路养护，晴天保证路面及时洒水、无扬尘，路面保持合适的纵横坡比和平整度、雨天无积水，确保道路状况良好。15 （5）把异常裂缝作为主要安全检查项目，施工负责人和安全员经常进行观察与检查，并作为施工危险信号引起高度警惕。（6）造孔时，检查供风胶管不得缠绕打结，并禁止用折叠风管的方法停止供风。（7）日常的安全巡视制度落实，专职安全员长期进行检查指导和安全的培训工作，使施工作业人员思想上有高度的安全意识。15'