渠道土方开挖工程.docx
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渠道土方开挖工程
南水北调中线一期引江济汉工程
高石碑枢纽土建及金结、电气设备安装工程施工
渠道工程土方开挖施工方案
葛洲坝集团第一工程有限公司
引江济汉高石碑枢纽工程施工项目部
二○一一年八月
渠道工程土方开挖施工方案
1概述
1.1工程概况
渠道属半挖半填渠道，为1级建筑物。
渠堤顶宽7m，两边设运行维修道路，路面宽5.0m，左岸为沥青混凝土路面、右岸为泥结碎石路面，背水坡地面4m范围内设绿化带，绿化带以外视需要设排沟。
渠道底高程EL25.08m～25.00m；顶高程65+040m之前为EL32.60m，之后为EL40.00m；64+181～66+200渠段底宽60.0m、渠坡1:
3，采用C20W6现浇混凝土衬砌（衬砌厚度渠底8㎝、边坡10㎝）；桩号66+200～67+230渠段（位于汉江干堤以外）底宽65.0m、渠坡1:
3.5，边坡及66+200～66+500段渠底采用C20膜袋混凝土护砌20cm。
渠道工程土方开挖施工内容包括：
倒虹吸到出水闸段明渠开挖、汉江堤到民渠开挖、民堤外渠道开挖。
主要工程量见表1-1
表1-1土方开挖工程量表
序号
施工项目
单位
工程量
备注
1
土方开挖
m3
2836673
2
清基
m3
19200
1.2工程地质特性
干渠64+181～66+200渠段设计渠底板高程约EL25.10m，为砂基浅埋段。
本段地下水位接近于渠道的设计和校核水位，地下承压水与汉江水互为补给。
渠道开挖后，承压含水层上覆粘性土层厚度较薄，渠道施工时在下伏承压水的作用下，渠道底板粘性土层可能被击穿而产生基坑突涌问题；干渠66+200～67+230渠段设计渠道底板高程约EL25.00m，为砂基段。
地下承压水与汉江水互为补给，本渠段渠坡多出露砂壤土、粉细砂层，渠底出露砂层，施工时砂壤土、粉细砂层会产生严重渗漏和渗透变形问题。
1.3施工特点
（1）渠道开挖长度长，共有3Km，渠道征地范围有限，施工用电、施工道路布置难度大；
（2）渠道开挖方量大，工期紧张，开挖强度高，运距远。
（3）汉江堤外渠道采用吹填开挖施工，可以加快施工，减少施工干扰。
2施工规划
2.1施工道路布置
本标土方填筑施工道路主要利用场内现有交通及新建场内施工道路。
场内现有道路有汉江干堤、兴隆河堤路；新建施工道路有施工主干道、施工次干道、场内扩建道路以及明渠出口下游50m处跨兴隆河临时贝雷桥。
2.2施工用电规划
施工用电在由渠右64+060、渠右65+800、渠右66+700布置的3个配电所供应。
2.3施工截排水布置
⑴岸（边）坡土方开挖前，施工人员按照“高水高排、低水低排”的原则，在开挖线外侧挖设截水沟、排水沟或修建拦水坎，将岸（边）坡上外来水引排到河道，避免地表水大量流入施工作业面。
⑵随着基坑开挖工作面的下降，在未到地下水位之前，先按照设计图纸进行降水井施工。
施工中，在作业面内设置集水坑，开挖引、排水沟，将作业面内积水、渗水汇集后，抽排到施工区外，以保证整个作业面干地作业。
⑶做好进入施工区域之前的排水措施，对地下水采取降水井抽排的有效措施，降低地下水位，减少地下水渗漏量。
2.4土方开挖总体规划
根据工程施工总体安排，考虑工程地质与水文地质条件，结合工程质量、进度目标与防洪度汛要求，渠道开挖按先内渠后外渠的次序进行施工，最后进行外江出口河道疏浚。
2.5渣料堆存规划
本标段渣场共5处，分别是汉江堤内渠左1#渣场，汉江堤外渠右2#渣场、渠右3#渣场，渠右4#渣场、渠左5#渣场。
根据少占耕地、就近堆存、方便取用的原则，堤内渠道开挖料主要用新建汉江堤回填、原汉江堤左右侧弃渣场；堤外渠道开挖料主要用新建汉江堤回填、原汉江堤左右侧渣场、渠道出口左右岸弃渣场堆存。
3土方机械开挖施工
3.1开挖施工流程
土方开挖施工程序为：
准备工作→测量放样→场地清理→土方开挖、出渣→边坡整治→验收。
工艺流程见图3-1。
坡面防护
3.2施工方法
⑴前期准备
开挖前期，施工技术负责人根据工程实际地形、地貌及工程地质和水文地质条件，组织相关人员对开挖施工过程中可能引发的不稳定坡体，采取有效的预防性保护措施。
⑵测量放样
施工前，测量人员首先对开挖部位的原始地形进行复测，将复测结果报监理人审核备案；然后根据施工图纸测放出开挖开口线，设置明显的标识牌（标桩应引至开挖线以外，以便施工过程中对开挖情况随时进行检查）。
⑶场地清理及周边截水沟施工
施工人员按照测量放样结果，在开口线外侧周边设置临时截排水沟，截排水沟断面尺寸不小于30cm×40cm，并用推土机进行施工区内的植被清理和表土挖除。
主体工程施工场地地表的植被清理延伸至填筑坡脚线外侧至少5m的距离。
⑷渠道及构筑物基坑土方采用湿地型推土机配合1.6m3反铲和1.2m3反铲挖装，15t自卸汽车（后八轮）运输。
外江出口河道疏浚以4.0m3索铲疏挖为主，就地晾晒后用反铲装车，15t自卸汽车（后八轮）运输；必要时采用绞吸式挖泥船开挖。
土方开挖接近建基面时，按设计要求预留0.5m厚度的保护层，在地基处理完成之后，采用人工配合小型设备开挖、整修至设计要求坡度和平整度。
3.3保护层开挖
根据施工规划，预留保护层厚度为0.5m。
渠道部位的保护层开挖均采用人工清理、集渣，然后采用1.2m3反铲配15t自卸汽车挖运至指定弃渣场。
建基面采用18t光面碾静压，碾压遍数以现场试验为准，碾压后的地基承载力满足设计要求。
3.4主要施工机械设备配置
满足本工程土方开挖施工的主要设备配置见表3-1。
表3-1土方开挖主要设备配置表
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
1.6m3反铲
PC400
台
12
2
1.2m3反铲
PC220
台
4
3
推土机
TY220
台
6
湿地型
4
15t自卸汽车
台
40
后八轮
4土方吹填开挖施工
在渠道出口处左右岸各布置渣场，适合采用吹填开挖施工。
汉江堤外渠道开挖采用吹填开挖施工工艺，可以加快施工进度，减少施工干扰。
吹填开挖施工是利用高压水切割土层，打成泥（沙）浆，再用泥浆泵抽至指定弃土场的新型开挖方法。
该开挖方法主要适用于粉细沙、中粗砂、砂质粘土及粘土地层。
该方案优点是受降雨影响较小，生产均衡连续，对施工道路要求不高、工期有保证。
因此汉江堤外渠道开挖拟定采用吹填开挖方案。
为了保证边坡成型质量，拟定在边坡四周预留保护层，采用机械和人工配合修坡。
cuit_______________________________________________________________________________________________________________________
图４-1
4.1吹填开挖施工工艺说明
（1）施工准备
a、测量控制网及原始地形复测
施工前先按设计及规程规范要求，对业主提供测量控制网进行加密，建设符合要求的施工控制网，然后进行原始地形进行复测，计算工程量，为施工方案编制、进度安排及计量提供依据。
b、施工道路布置
吹填开挖设备主要为特种水泵和排泥管线，设备质量轻，组装简单，人工即可完成装拆及搬运。
因此，吹填施工对施工道路要求不高，只要修筑能满足人员及反铲行走的简易道路即可。
渠道开挖长度较大，吹填开挖施工道路结合后续施工布置，拟定在渠道一条临时施工道路，路面宽度7.5m，最大纵坡10%，路基回填50cm块石。
c、供水系统建设
吹填开挖主要是利用水作为开挖动力和输送介质，进行土方开挖和运输的，因此充足的水源是进行吹填开挖的重要条件之一。
根据渠道布置及月开挖强度计算，渠道吹填开挖每天需水量约为3.0万m3。
为满足施工需要，拟定在渠道下游开挖一个1000m3蓄水池向冲挖机组供水。
同时在渠道旁布置一台600m3/h的潜水泵抽汉江水向蓄水池补水。
为降低成本待降水系统形成之后可直接利用深井降水向蓄水池补水。
d、供电系统建设
吹填施工主要为各种水泵和施工照明用电，用电负荷较大，布置比较分散。
根据吹填管线布置、用电点及负荷分布情况，在渠道旁布置2台500KVA变压器，满足吹填冲挖机组和一级接力泵及照明用电。
为防止意外停电造成堵管，在每级接力泵附近配置一台300KW发电机备用。
基坑开挖区用电线路均采用电缆、并用杉木杆架离地面，按“三相五线制”敷设线路。
e、排泥管敷设及接力泵安装
排泥管按材质不同分为钢管、聚氨脂橡胶管、高分子聚录乙烯塑料管和尼龙管。
渠道吹填开挖单条管线长约3.5Km，主要为岸管敷设。
排泥管线线路敷设应选择在远离居民区、平坦、空旷地区，并尽量少占用农田，保证地方交通安全减少线路长度。
施工前，安排测量人员对管线沿线地形进行测量并合适的排泥管线走向及接力设备定位进行标识，方便管线架设施工。
排泥管线布置应平坦顺直，避免死弯，出沙口伸出淤区围堰坡脚的距离不小于5m，并应高出排泥面0.5m以上。
输送管线以每级接力泵起始按新旧、磨损轻重依次敷设，接头应紧固严密，整个排泥管线和接头不得漏砂、漏水，一旦发现泄露，应及时修补或更换。
输送管线支架必须牢固，水、陆排泥管连接采用柔性接头。
渠道开挖深度不大，渣料输送距离长，根据开挖区距渣场离远近，排泥主管拟分二、三级进行接力，采用封闭式远端串联接力方式。
接力泵选用250EPN-30A泥浆泵，排泥管直径φ350mm。
接力泵布置安装要保证吸入口有一个大气压，最低不小于50Kpa的余压。
吹填冲挖机组与接力泵采用柔性连接。
在每级接力泵前安装来水监测装置，接力泵后排泥管高于接力泵出口时设置止回阀，防止泥浆泵发生故障停机时防止排泥管泥浆倒流对泥浆泵产生冲击，同时便于检修。
f、渣场规划
渠道吹填渣场为渠道出口处左右岸渣场，吹填前先进行围堰和主排水系统施工。
弃土区围堰局部加高培厚按原设计采用粘土分层回填，泄水口采用堰内埋管，退水渠采用反铲进行清淤，纵坡控制，以不淤积为宜。
（2）测量放样
吹填开挖放线：
在每层开挖前测量队采用全站仪，按照吹填施工方案要求放样，预留保护层，并在特征点、拐点插上醒目的标志。
在开挖过程中测量队严重控制分层高度及开挖边线，防止冲挖机组开挖过程中扰动边坡和建基面。
边坡保护层开挖测量放线：
边坡保护层开挖采用全站仪，按照设计开挖边线放样，预留30cm保护层，进行人工修坡、平整。
（3）吹填开挖施工
吹填施工由一台6PNT泥浆泵一台15KW离心泵和两把高压水枪组成。
根据以往经验每套吹填机组最佳控制范围30m，测量放线后，现场按照吹填挖机组的最佳有效控制范围进行布泵，并铺设软式排泥管与增压罐相连接。
泥浆泵布置到位后开始采用高压水枪围绕泥浆泵进行冲挖，进行沉泵；当泵沉至分层高程时停止沉泵，开始向四周冲土、打砂，并根据开挖需要来回移动泥浆泵，当所有吹填工作面联通后，即完成一层开挖，然后重复以上工作进行下层开挖。
为防止泥浆泵堵塞，在沉泵的过程中砂浆浓度不宜过高，当泥浆泵沉到相应高程后，逐步使砂浆调整至正常浓度。
原则上每台泥浆泵配置两把高压水枪，两个打砂手，一个主手，一个副手。
主手负责泥浆泵吸入口角度、砂浆浓度调整，并负责引导砂浆进入泥浆泵吸入口。
副手负责冲土、打砂，将冲挖的泥沙赶至泥浆泵附近，监控边坡稳定。
排泥管线运行及管理，每次在开机前先向排泥主管泵送清水进行润泵、润管，查看排泥管路的密封性和系统的运行情况，同时检查信息传递是否通畅。
每次停机前先打清水洗管、清泵。
开机时由头至尾逐一开起，停机时由尾至头逐一停机。
接力输送由1#接力泵指挥部通过对讲机统一调度，同时安排人员24小时不停的巡视管道，有问题及时抢修，接力泵看守人员应时刻注意各种仪表的指示数值，并做好记录，每二十分钟向1#接力泵汇报一次，如遇紧急情况应首先与开挖区指挥部取得联系，开挖区指挥部收到消息应及时采取有效措施，避免出现管道堵塞的情况发生。
（4）边坡修正及保护层开挖
边坡保护层开挖同冲挖机组开挖同步进行，边坡保护层开挖采用推土机卸土、集渣，形成毛坡，利用冲挖机组冲挖输送。
边坡开挖先采用推土机按测量放线在坡面推出一个20m宽的标准坡面，然后按标准坡面向两侧扩挖，形成整段毛坡面。
同时采用反铲配合人工分段对坡面进行进一步整平和修理，已达到设计要求
（5）渣场吹填维护及平整
吹填时要求分段吹填，布置成长条形，并且要求分层吹填，每次吹填层厚不宜超过1.0m。
每仓吹填完成后，应间隔一段时间，待初步排水固结后，再进行下一层吹填施工，为加快边坡排水及边坡稳定，沿坡脚挖设排水沟。
场区吹填安排人员二十四小时值守，负责管道的架设及围堰的安全情况，吹填时应时刻注意吹填高度及平整度，当吹填高度达到标记好的高程时，应及时向1#接力泵报告，1#接力泵收到消息后安排停机，当出口流出清水时方可停机接管。
为了保证吹填区的平整，在适宜的部位安装一定数量的软管来调整排泥口的角度，以控制吹填平整度。
为了满足设计要求，待吹填渣场排水固结后再采用T140推土机对吹填场进行整体平整。
4.2、吹填施工资源配置
（1）、吹填施工设备配置表见表4-1。
吹填施工设备配置表表4-1
序号
设备名称
规格型号
数量
单位
备注
1
泥浆泵
6PNL
16
台
2
泥浆泵
250EPN-30A
10
台
接力泵
3
离心泵
3-B57
16
台
高压水枪供水
4
高压水枪
QZW65
30
把
冲土、打砂
5
增压罐
4
个
6
高分子塑料管
φ350mm
1500
m
7
钢管
φ350mm
500
m
8
钢制浮箱
18
个
9
变压器
500KVA
1
台
10
变压器
630KVA
4
台
11
发电机
400KW
4
台
接力泵备用
12
发电机
600KW
1
台taiiW___________________________________________________________________________________________________________________________
冲挖区备用
13
对讲机
10km
20
部
14
推土机
T140
1
台
修坡
15
反铲
CAT320
1
台
修坡
16
测量仪器
1
套
注：
设备配置按月生产强度2万m3，输送距离3.0km考虑。
5施工进度计划
⑴2011年8月16日至9月15日完成施工道路修建、井点降水或集水井施工；
（2）2011年8月16日至2012年8月15日进行倒虹吸至出水闸段渠道土方开挖。
（3）2011年9月1日至2012年11月15日进行老汉江堤外堤至民堤段渠道土方开挖。
（4）2012年8月16日至2013年1月15日进行民堤外渠道土方开挖
6施工质量保证措施
⑴配置合适的测量人员、仪器和设备，按国家测绘标准和本工程精度要求，建立施工控制网；施工过程中，及时放出开挖轮廓线并对坡面进行复核检查。
⑵开挖边坡防护及时跟进，保证边坡稳定；同时加强施工期边坡变形观测，并根据观测结果调整开挖防护方案，保证边坡开挖施工安全和质量。
（3）、强化质量过程控制，每班配置跟班技术员，实行当班技术员及带班人员负责制。
（4）、加强现场测量管理，测量人员跟班进行开挖区中心线控制、挖宽控制、挖深控制和边坡控制。
（5）、工程开工前对现场施工人员进行技术培训，提高现场施工人员技术平和质量意识。
（6）、加强吹填渣场管理，严格控制吹填高度和渣场平整度。
7施工安全保证措施
⑴建立健全安全管理体系和保证措施，严格安全生产经济责任制，加强安全意识和技术培训，坚持“以人为本、教育为先、预防为主、管理从严”的原则，做好安全事故的超前防范工作，做到措施具体、落实到位、奖罚分明。
⑵配备专职安全员监督检查安全措施的落实情况；保证安全必要的投入。
施工现场的布置应符合防火、防爆等规定和文明施工要求，现场道路平整、坚实，保持畅通，危险地点设置标识牌。
⑶所有机械操作人员等均持证上岗，做到定人定机，保持设备完好率。
所有运输车辆勤维护保养，保证其完整状态，严禁酒后架车和疲劳连续作业。
⑷做好边坡坡面清理和防护。
（5）、严格用电管理，现场临时电线路布设，必须由持证的专职电工上岗操作，严禁私自乱拉乱接。
（6）、高压水枪在使用过程中不能正面对人，在移动水枪时必须先停水后移枪，以免高压水打伤人。
（7）、各种机械配置专人负责维修、保养，并经常对机械运行的关键部位进行检查，保证安全防护装置完好，设备装置附近设标志牌及安全使用规则牌。
（8）、在渣场排水固结过程中安排专人对渣场巡查，并设置醒目的安全警示标志，防止人员、牲畜限于泥潭。
8存在问题及建议
⑴汉江堤外渠道临时征地还需增加施工道路、场内水渠系改道的征地。
需提前规划和实施场内水渠系改道，场内水渠系改道工程较大，费用较高，涉及征地、排水、灌溉、费用、与当地协调等问题。
汉江堤外还有部分房屋未拆迁；
⑵在渠道出口处左右岸各布置渣场，需征地1000亩左右满足弃渣100万m3，适合采用吹填开挖施工。
汉江堤外渠道开挖采用吹填施工工艺。
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