渠道开挖及换填施工方案Word文档格式.docx
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2
170+500～170+800
516556
116604
399952
快速通道公路桥（170+427.7～170+587.7）
3
170+800～171+160
423356
158345
265011
自来水管道（170+937.7）
4
172+896～173+921
1250000
1220000
30000
大盖族沟水泥路（173+229.6）
5
173+921～174+314
364775
351400
13375
铁路（174+167.7）
6
174+314～174+904
474219
373166
101053
供热管道（174+385.7）、侯小屯公路桥（174+718.25）
7
174+904～175+432.8
353819
8
合计
3593716
2740398
853318
渠道Ⅳ174+212.8～Ⅳ175+432.8段（1.2km），2010年1月底已经按《膨胀岩（土）处理措施布置》设计断面开挖完成，由于渠道地下水位超过渠底高程，安阳段膨胀岩（土）施工发生滑坡现象，通知暂停换填施工，等设计的处理方案。
2、渠道换填工程量
渠道换填按设计共7段。
具体如下：
（1）淇河南段（Ⅳ169+600～Ⅳ169+778）：
为粘性土换填，换填深度5.6m；
（2）快速通道段（Ⅳ170+500～Ⅳ170+800）：
为中膨胀土换填，水泥土全断面换填（一级马道以下）；
（3）自来水管道段（170+800～171+160）：
下部（渠底及渠底以上3.0m内）为水泥土换填，以上部分为粘性土换填，渠底扩大换填断面；
（4）大盖族沟段（Ⅳ172+896～Ⅳ173+921）：
下部（渠底及渠底以上3.0m内）为水泥土换填，以上部分为粘性土换填，渠底部分扩大换填断面；
（5）冯岗沟段（Ⅳ173+921～Ⅳ174+314）：
下部（渠底及渠底以上3.0m内）为水泥土换填，以上部分为粘性土换填；
（6）侯小屯段（Ⅳ174+314～Ⅳ174+904）：
（7）侯小屯段（Ⅳ174+904～Ⅳ175+324.8）：
渠道换填工程量见表1.2-2。
渠道换填工程量表
表1.2-2
渠段
渠道长（m）
换填工程量（万m3）
粘性土
水泥土
1
Ⅳ169+600～Ⅳ169+778
178
8.8
2
Ⅳ170+500～Ⅳ170+800
300
5.93
3
Ⅳ170+800～Ⅳ171+160
360
1.52
2.83
4
Ⅳ172+896～Ⅳ173+921
1025
4.85
9.07
5
Ⅳ173+921～Ⅳ174+314
393
1.64
1.3
6
Ⅳ174+314～Ⅳ174+904
590
2.53
1.96
7
Ⅳ174+904～Ⅳ175+432.8
528.8
2.26
1.73
8
1.3工程地质条件
桩号HZ169+600～HZ172+980为上粘性土为主，下膨胀泥岩双层结构段（淇河段），以挖方为主，一般挖深9～17m，最大挖深约19m。
组成渠坡岩性上部为黄土状中粉质壤土（alplQ23）和重粉质壤土（alplQ2），局部为卵石透镜体；
中下部主要为卵石（glQ1）和上第三系泥灰岩、粘土岩、砂砾岩（N1L）。
渠底板主要位于上第三系泥灰岩、粘土岩、砂岩（N1L）和卵石（glQ1）中。
勘探期间地下水位一般高于渠底板2～3m或在渠底板附近。
桩号HZ172+980～HZ175+432.8为软弱厚层膨胀泥岩层状结构段（王老屯段），以挖方为主，挖深一般11～17m，最大挖深22m左右。
渠坡岩性主要由上第三系泥灰岩、粘土岩（N1h）组成，渠底板亦位于该层中。
2、设计变更及技术要求
2.1设计变更情况
根据渠道Ⅳ169+600～Ⅳ169+778段实际岩层揭露情况，2010年12月初，根据设计通知单调整了该段的换填方案（见：
鹤设-2010-15）：
卵石层及以上边坡采用原设计换填方案，即换填5.6m厚粘性土，卵石层以下泥灰岩采用一般弱膨胀岩换填方案，即边坡换填1.4m，渠底换填1m厚粘性土。
具体详见（鹤设-2010-15）设计通知单。
施工时严格按照施工图纸进行施工。
2011年5月30日设计下发了《现阶段及挖深小于15m的中膨胀岩渠坡处理方案》（鹤设-2011-06），并进行了设计技术交底。
本标段各段膨胀岩处理方案详见下表，具体内容详见《现阶段及挖深小于15m的中膨胀岩渠坡处理方案》（鹤设-2011-06）。
2011年6月16日设计下发了《现阶段及挖深小于15m的中膨胀岩渠坡处理补充要求》（鹤设-2011-08）：
鹤壁段膨胀岩换填施工图桩号Ⅳ173+921～Ⅳ175+433段，确定施工图换填1.0m不变，按加强方案处理。
具体详见（鹤设-2011-08）设计通知单。
渠道分段换填统计表
表2-1
起止桩号
施工图
NZSⅣ（HB3）X001-3-01p-04p
根据渠道开挖情况，由设计定方案
NZSⅣ（HB3）X001-4-01b-02b
2.2土方填筑施工技术要求
2.2.1一般要求
（1）填筑材料应是经过补勘且合格试验符合设计要求的料场取得的土料，或是从渠道本身开挖获得的合格土料。
填筑材料不应含有冰、树根、表土、杂质以及任何其他由监理工程师确定为不合格的材料。
（2）对土料场应经常检查所取土料的土质情况，土块大小，土料含水量等是符合填筑要求。
（3）土料开采，应在料场严格控制土料的含水量，土料的含水量应在最优含水量的-2%～+3%之间。
（3）渠道换填工程开工前，按照《土工试验规程》（SL237-1999）进行土料核查和相应的土工试验，室内击实试验（取得最大干密度和最优含水量参数）、并根据室内击实试验进行现场碾压试验和施工工艺试验，确定换填土施工技术参数（形成碾压试验报告），并经监理、设计批准。
（4）技术复核要求
1）原土复核
换填土料、开挖利用料填筑施工前应进行土性指标复核，试验内容：
土料的膨胀性（自由膨胀率试验）、矿物成分和化学分析试验（粘土矿物成分、易溶盐含量、有机质含量等）、土料的颗粒组成、溯、液限试验、天然含水率、天然密度复核等。
2）室内标准击实试验：
试验项目包括：
最优含水量、最大干密度试验；
3）击实后土试验：
膨胀量、膨胀力、压缩系数、压缩模量、抗剪强度、渗透系数等参数试验。
2.2.2设计技术要求
1、粘性土换填技术要求
（1）填筑土料要求使用非膨胀性粘性土，其自由膨胀率＜40%；
（2）土料的粘粒含量15%～30%，其塑性指数7～17，有机质含量≤5%，水溶盐含量≤3%；
（3）土料含水量为最优含水量的-2%～+3%。
（4）粘性土换填应分层填筑、碾压，压实分层厚度不大于30cm（试验确定），填筑土料的压实度不小于100%，干密度不小于1.70g/cm3。
2、水泥土换填技术要求
（1）水泥土材料使用粘性土料，其技术指标符合粘性土技术要求；
（2）水泥使用p.o42.5，其水泥掺量为4%（重量比）；
（3）水泥土的压实度不低于0.98。
2.2.2施工要求
（1）工程开挖前，结合永久性排水做施工区的临时排水工作和做地下水的降水工作，保证地下水降至建基现以下50cm，确保土方填筑在干燥环境下施工。
（2）做好开挖边坡的防护工作，开挖面预留不小于30cm保护层，清降保护层后，加强坡面防护和覆盖，防止雨水冲涮或太阳暴晒。
（3）做好施工规划，划分施工段，对清理好的坡面，及时进行换填覆盖，避免岩（土）面长期在大气环境下暴露。
（4）对换填结束的渠段，做好防护工作，防止雨水冲涮。
对换填结束的渠，应及时进行渠道混凝土衬砌。
（5）水泥土换填渠段与按原设计换填渠段连接处按1:
3放坡连接；
由于施工的需要，对于不能进行全断面换填施工的连接处按1:
3放坡连接。
3、施工总平面布置及施工规划
3.1施工总平面布置
3.1.1施工道路布置
1、渠道开挖、填筑施工道路以现有的贯通道为主要的施工道路，在渠道两侧均设施工道路。
2、下基坑道路
（1）下基坑道路按施工单元划分长度，每300m设一处坡道，下坡道路布置见施工平面图（渠-HT-02）。
（2）下基坑道路路面宽4.0m，坡度不大于10%，随土层填筑路面逐步上升。
3.1.2施工用电
换填作业区的临时用电从就近的穿渠建筑物作业区的配电箱接出，在换填作业区配置配电箱，用电采用绝缘橡胶电缆连接、架空敷设。
考虑夜间施工作业，在土料场，换填作业面上、下游侧等部位各设一台3KW的镝灯进行照明。
另在作业面各布置3～5盏碘钨灯进行照明。
3.1.3施工用水
本工程施工用水仅是坡面湿润和填筑分层表面湿润洒水，路面防尘洒水。
施工供水采用洒水车供水。
3.1.4水泥土搅拌系统
按中线局的要求，水泥土拌制采用“厂拌法”，拌制场的场地拟选在郭庄土料临时堆放场（渠-HT-03）。
（1）对原堆存在的土方倒运至弃土场，腾出场地用设备安装；
（2）该场地已经堆土，地基预压，满足设备安装、运行要求；
（3）该堆存在土方，底部是清基表土，为不可利用的土料。
3.1.4.1场地选择要求
拌制场符合如下要求：
（1）距施工区的平均距离最近，减少运输费用，降低施工成本；
（2）保证水泥土自拌制开始至碾压完成时间，在4小时之内；
（3）减少土方在运输过程中的水份损失；
（4）地基密实，满足设备安装、运行安全。
3.1.4.2水泥土拌制规划
1、施工强度
（1）施工工期
1）按施工计划，水泥土换填在明年汛前完成（6月底），根据一有的施工条件，拌制设备从采购、安装、调试完成时间约一个月时间；
2）设备保证正常运行后，进行碾压施工，约10天时间，编写碾压试验报告及批准时间约5天，需15天时间；
3）水泥土正常换填施工时间约在2011年10月15日；
4）有效施工时段：
鹤壁市地处北方，11～次年2月底为冰冻期，无法进行土方施工；
5）施工工期：
今年10月有半个月的施工时间，加上明年4个月的时间，总时间约138天。
考虑雨天，按每月25天的作业时间考虑，有效的施工时间为115天。
（2）施工强度
1）按设计图计算，水泥土换填工程量约22.82万方。
2）压实方换算成松散方
压实干密度取1.77g/mm3、松散方干密度1.58g/mm3计算。
加上超填削坡方量0.9万方，为26.5万方。
按1.5%计算损耗，共水泥土拌制量26.86万方。
3）强度计算
日平均施工强度2335m3，日高峰强度2800m3，月平均强度7.0万方，月高峰强度8.4万方/月。
2、施工设备
（1）拌制设备选用
按每天产量2800m3选择配套设备，作业时间按12小时计算，233m3/h，选用600型稳定土搅拌机。
其额定生产能力：
粘性土额定生产能力600t/h，水泥土容重按1.77t/m3计算，生产效率取0.8系数，生产能力271m3/h。
按生产能力和生产成本考虑，系统内配置1台稳定土拌和机，采用4斗皮带输送机，料斗面上加10×
10cm筛网的振动筛。
（2）碎土机
碎土设备配置2台液压碎土。
（3）水泥罐
按计算水泥日最大用量189t，系统内配置2个100t散装水泥罐。
（4）上料设备
上料设备选用ZL500型装载机，拌制系统内配置1台装载机。
3、系统场地规划
（1）拌制系统：
系统全长55m，宽14.5m，规划长度80m，宽度25m，占地面积2000m2；
（2）场内道路：
长100m，路面宽度6.0m，占地面积600m2；
（3）碎土、存土场：
场内布置2台移动碎土机，皮带机输送堆土，场地占用面积150×
80=12000m2。
熟料临时放场20×
30=600m2。
（4）土料翻晒场：
按日用量3000m3、晒土厚度0.2m计算，15000m2。
（5）其他用地：
包括值班、办公、变压器等，占地约200m2。
（6）水泥土拌制场30400m2（45亩）。
水泥土拌制系统平面布置见附图（渠-HT-04）。
4、供水、供电规划
（1）供电
系统功率163kw，考虑碎土机及其他用电，配置总功率不小于300kw，拌制场供电利用预制场变压器，原215KVA换成500KVA变压器。
（2）供水
施工用水主要用于土料拌和用水，考虑一般土内含水量能满足要求，部分土还需要翻晒，按日最大拌和强度3000m3计算，每立方用量按10kg考虑，日用量30m3。
供水主要由梁预制接入。
3.2施工总体规划
3.2.1施工流程
（1）渠道换填施工总流程见图3-1。
（2）流程图说明
1）流程图为未开挖渠道段的施工流程，已开挖成型的渠道参考执行；
2）纯粘性土换填、纯水泥土换填的渠道段，执行相应部分的流程。
3.2.2施工规划
1、施工段规划
（1）根据不同地质条件下设计换填断面、施工现状及复杂的地下水条件，对膨胀岩（土）进行分段施工。
（2）水泥土换填施工，由于其程序的复杂性及地下水的情况，先进行换填试验段的施工，通过现场试验，熟悉施工程序、方法和地下水处理。
（3）具体分段如下：
1）试验段：
175+100～175+200
2）第一段：
169+600～169+778.3
3）第二段：
4）第三段：
5）第四段：
6）第五段：
173+921～175+100
7）第六段：
175+200～175+432.8
2、施工段划分
（1）划分原则：
根据水泥土换填的技术要求，按每个施工验收单元组织施工，每100m为一个施工段。
（2）每施工段的施工顺序：
清基、验收→下基坑道路填筑→水泥土换填→粘性土换填→下基坑道路及超填部分挖除→进入下一单元施工。
4、总体施工布局
渠道水泥土换填及粘性土换填施工根据现场的施工状况，大部分渠道已经全断面挖除，其中道路、桥梁及渡槽部分，可以进行换填施工的渠段侯小屯段，其桩号为175+077～175+432.8（与汤阴Ⅱ标相接段）。
施工总体规划如下：
（1）试验段设在175+100～175+200，段长100m；
（2）试验段完成后即进行第六段（175+200～175+432.8）段施工，按单元依次往北施工。
（3）在进行第六段施工的同时，进行侯小屯道路开挖和清基工作，开挖完成后即由试验段往南依次施工。
（4）淇河南（169+600～169+778.3）段在淇河倒虹吸进口渐变段和退水闸施工完成后，进行粘性土换填施工。
（5）与渠道交叉建筑物的渠段，在相应的交叉建筑物施工完成（下部结构）后进行施工。
图3-1：
渠道换填施工总流程
4、施工进度计划
4.1施工进度计划
渠道膨胀岩（土）换填施工进度计划见附图：
施工进度计划网络图。
4.2施工进度计划编制说明
（1）11月底至次年2月底为冰冻期，不能进行土方换填施工。
但施工工期紧，11月份根据气候情况，利用气候较好的部分时间进行土方换填施工。
（2）在进行施工进度计划编制时，考虑到目前渠道开挖状态。
利用已开挖完成的渠道段进行换填试验（Ⅳ175+100～Ⅳ175+200）。
（3）试验段完成后，由试验段分别往南、往北分两个工作面依次换填。
（4）施工计划编制时，当交叉建筑物在工期完成（对换填没有影响的前提下），如有影响时，工期相对调整。
4.3施工主要节点工期及影响工期的因素
1.水泥土拌制系统
（1）完成控制时间：
2011年10月10日；
（2）完成节点工期的主要内容：
设备采购、进场和安装调试；
（3）影响因素：
保证设备进场和安装场地具备安装条件。
2.碾压试验
2011年10月16日；
（2）主要完成内容：
现场试验内容（见碾压试验方案）、试验报告及批准；
拌制系统具备生产条件、室内试验工作完成。
3.试验段
2011年10月31日；
水泥土换填、粘性土换填（施工工艺试验）；
渠道的排降水工作完成、完成清基及验收工作。
4.175+200～175+432.8段：
水泥土完成时间2011年11月30日。
主要影响因素：
侯小屯西公路桥。
5.174+314～175+100段：
水泥土完成时间2012年3月15日。
侯小屯小路土方开挖。
6.173+921～174+314段：
水泥土完成时间2012年3月30日。
冯岗沟渡槽吊装、热力管道改线及铁路改线。
7.172+896～173+921段：
水泥土完成时间2012年5月14日
大盖簇沟、渤海大桥吊装和水泥路开挖（173+229.6）。
8.170+800～171+160段：
水泥土完成时间2012年5月29日。
自来水改线。
9.170+500～171+800段：
水泥土完成时间2012年11月16日。
快速通道公路桥。
10.169+600～169+778.3段：
粘性土换填完成时间2012年3月31日。
淇河倒虹吸进口渐变段及退水闸进口段施工完成。
4.4主要分项施工强度指标
（1）土方开挖：
30万方/月
（2）水泥土换填：
4.9万方/月
（3）粘性土换填：
13.1万方/月
5、渠道土（石）方开挖
5.1概况
南水北调中线干线黄河北～羑河北鹤壁段施工Ⅲ标膨胀岩（土）换填施工，根据设计要求，开挖前应先做好地表永久排水。
由于在设计变更前，渠道大部开挖工作已经完成，且经过一年多时间闲置，没有发现边坡失稳现象，说明膨胀岩边坡具有一定的稳定性，地下水主要对换填土的影响较大。
地下水降水措施在开挖后进行比较好，且具有针对性。
5.2渠道降、排水措施
5.2.1渠坡排水及防护
1.排水沟施工
膨胀岩（土）换填施工前先做好两侧排水沟施工。
按设计断面开挖排水沟，保证排水沟土方密实，浇筑8cm混凝土。
2.渠坡防水及防护
（1）渠顶道路做成流向排水沟横向坡，坡度为1%，防止地表水流入渠道内，对边坡造成损坏。
（2）开挖成形的渠坡做好防护，在进行换填施工前，采用彩条布做临时防护，防止日晒和雨淋，造成膨胀岩被风化。
5.2.2地下水降水措施
鹤壁段施工Ⅲ标为膨胀岩地层条件，地下水类型比较复杂，根据原先渠道开挖情况，地下水对渠道开挖影响较小，主要对渠道换填有较大的影响。
因此对地下水的处理方法，在渠道开挖后进行比较好，根据地下水的类形选择降水方案。
5.2.2.1降水方案
（1）孔隙水
地下水类型为孔隙水，地下水出露为大面积，出露均匀分布。
原则上采用管井降水，降水效果不明显的采用轻型井点降水。
（2）裂隙水降水
地下水为裂隙水类型，为集中渗水点出露，则采用引排方案。
5.2.2.2降水措施
1.管井降水措施
（1）管井降水设计
1）管井间距30m，共设3排，分别设在左右岸马道和渠道中心线。
管井深度马道上15m，渠道中心10m。
2）排水管直径D200mm，钻孔直径Φ300mm。
3）排水管采用PVC管壁厚1.5mm，管上打设φ10mm排水孔，排水孔间、排距100mm，梅花型布孔，排水管外包双层过滤丝布。
4）排水管与孔壁间采用5mm以下机制砂回填，机制砂洁净砂，机制砂采用清水清洗，石粉含量不大于5%。
（2）管井施工
1）钻孔采用300型地质钻机打孔，钻至设计孔深后，捞除孔内积渣。
2）PVC管采用手提电钻打孔，包好过滤布，下放钻孔内，管长不足时，可采用管接头。
3）排水管下设完成后，灌入机制砂。
灌砂时，由管外壁均匀灌入，并摇动管子，保证砂下到孔底和砂子密实。
（3）排水
1）采用0.4Kw潜水泵排水，换填结束后撤除排水。
2）渠道中心管将地下水降至建基面以下0.5m后，即可取消排水，并对管井进行处理。
3）管顶部加盖后，铺设排水砂垫层。
（4）管井处理
1）马道管井处理：
撤除排水后，管内采用5～20mm碎石回填；
2）渠道中心排水井处理：
撤除潜水泵，在管内填入5～20mm碎石，管口接φ50mm的排水管，排水管接入渠道系统排水网。
处理完后，即进行水泥土填筑、压实。
2.轻型井点降水
（1）降水设计
1）针对管井降水效果不明显的渠道段，采用局部的轻型井点降水方法。
2）井点管间距3.0m，排距3.0m，管深度不小于3.0m。
每50个井点为一组进行降水（井点管根据现场实际情况布置）。
3）井点管采用φ20mmPVC管，支管φ35mmPVC管，总管采用Φ50mm的PVC管，井点管汇集到支管后再连接至总管。
4）降水管要求挖槽埋设，排水砂垫层以下（详见5.2-1、5.2-2）。
（2）降水
1）降水总管接至填筑区以外，连接真空泵降水；
2）降水管安装完成后即可降水，至渠底水泥土换填完成，撤消降水，把总近接入系统排水管。
图5.2-1：
轻型井点降水布置图
图5.2-2：
轻型井点降水剖面图
图5.2-3：
埋管详图
3、裂隙水处理措施
（1）裂隙水主要为集中点出露，在地层中不相互连通，且出露点较少的特点，无法进行大范围降水，所以采用引排措施。
（2）在集中渗水点挖
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