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特殊基坑施工方案

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石武铁路客运专线湖北段 TA1-3-2
施工方案报审表
施工合同段: 石武客运专线湖北段TJ1标 编号:

致 北京铁城建设监理有限责任公司石武客运专线湖北段SWJL I标监理站 :

我单位根据施工合同的有关规定已编制完成 DK1062+210.53～DK1066+325.00段特殊基坑
工程的施工方案, 并经我单位技术负责人审查批准, 请予以审核、 批准。
附: DK1062+210.53～DK1066+325.00段特殊基坑施工方案

施工单位( 章)

负 责 人

日 期

专业监理工程师意见:

专业监理工程师

日 期

监理站审核意见:

监理站 (章)

总监理工程师

日 期
注: 本表适用于由监理审批的一般单位工程。一式3份, 施工单位2份, 监理1份。
新建铁路石武客运专线TJ1标

DK1062+210.53～DK1066+325.00段
特殊基坑施工方案

编制:
复核:
审批:

中铁二十三局集团
石武客运专线项目经理部六项目部
二OO九年二月

特殊基坑施工方案

1工程概况
我项目部管段桥梁工程特大桥、 大桥桥共计4座, 其中特大桥1座, 大桥3座。分别为刘家湾特大桥、 宋家咀大桥、 陈家湾大桥、 大湾大桥。桥梁基础工程大多设计为柱桩基础, 其中大湾大桥全部为桩基承台, 其余全部或部分基础工程设计为扩大基础。
1.1设计概述
本管段扩大基础设计为基底置于持力层内不小于0.7m, 大部分基坑需从原地面向下开挖4~5.5m至基底, 部分需要从地面开挖超过10m才能到设计基底。
1.2 地形地貌
江汉平原区广泛分布软土及松软土, 工程地质条件相对较差, 垄岗地带为弱～中膨胀性黏性土, 遇水膨胀、 失水收缩, 长期作用下易形成不利软弱结构面, 易发生边坡坍滑。黄陂段的低山丘陵区主要地层岩性为: 泥岩、 砂砾岩、 凝灰岩、 灰岩、 石英砂岩、 片岩、 片麻岩、 混合岩、 浅粒岩、 泥质板岩、 石英岩、 流纹斑岩、 玄武岩及花岗岩、 花岗斑岩等, 沉积岩和变质岩受强烈的褶皱、 断裂等地质构造的影响, 节理发育, 花岗岩、 花岗斑岩等岩浆岩风化层厚度变化大, 球状风化发育。丘坡及谷地区表层为第四系黏性土夹碎砾石土, 厚度一般小于6m, 局部分布淤泥质土。
1.3 地震动参数
拟建桥梁所在场区内地震动峰值加速度值<0.05g,地震动反应谱特征周期值为0.35s。
1.4 气候条件
湖北省境内属亚热带季风型大陆性半湿润气候, 冬季受西北冷气团影响, 夏季受东南、 西南季风控制, 具有冬冷夏热、 冬干夏湿、 温和多雨、 无霜期长、 光照充分的特征。全年平均气温在16～18℃之间。最热月( 七月) 平均气温为32.5℃, 极端最高气温43℃, 最冷月( 一月) 平均气温为6.8℃, 最低气温-3℃左右。年平均降水量为1000毫米左右。最大风速可达20米/秒。
湖北省境内雨季期5个月, 集中在每年的4～8月间。洪水由暴雨形成, 洪水特征与暴雨关系十分密切, 长江流域汛期平均降雨量占全年平均降雨量的46.7％, 洪水多集中在7月份。本地区属亚热带季风湿润气候区, 具有大陆性气候特征, 兼受海洋性气候影响, 温和多雨, 阳光充分。气温北低南高, 年平均气温17.4～19.3℃, 年平均降雨量1669～1906mm, 3～4月为春雨季, 雨量约占全年23～24%, 5～6月为梅雨季, 雨量约占全年36～37%, 7～9月为台风、 雷雨季, 约占全年20%, 10月至次年2月为少雨期, 约占全年20%, 降雨分布不均匀, 变化较大。夏季多偏南风, 冬季多偏北风, 最大风速24m/S。
1.5 水文条件
桥址内谷地地表水局部较为发育, 主要为水田积水, 受季节性影响明显。接受大气降雨补给, 且与地下水互为补给;丘坡内地表水不发育。
桥址区内地下水主要为第四系孔隙潜水及基岩列隙水不发育, 孔隙潜水赋存于第四系地层中, 受大气降水及地表水补给, 水位变化因气候、 季节而异。基岩列隙水赋存于强弱风、 弱风化带裂隙中, 受大气降水和上层地下水补给。勘察期间, 测得钻孔地下水混合稳定水位埋藏深度介于0.1~4.0米之间, 相当于标高132.16~139.50米。
根据铁建设[ ]157号文判定, 地表水具二氧化碳侵蚀, 环境作用等级为Ⅲ级。地下水无化学侵蚀性。
2编制依据
2.1石武客运专线( 湖北段) TJI标段工程施工招标文件;
2.2投标文件提供的编制标书的有关资料;
2.3我标段中标后编制的实施性施工组织设计;
2.4建筑施工计算手册;
2.5现行有关铁路客运专线施工规范、 验收标准及有关文件;
2.6本标段各桥梁设计图纸;
2.7本单位对现场实地勘察、 调查的资料;
2.8本单位积累的成熟技术、 科技成果以及多年来从事同类工程的施工经验;
2.9本单位可调用到本标段的各类资源。
3施工进度安排
根据我项目部编制的施工组织设计, 总体开挖计划如下:
2月20日~ 5月10日
4人员及机械组织
4.1 人员组织配备
本管段基坑开挖工序计划分两个钢筋场管段, 配备施工负责人1名; 技术负责人4名; 技术员、 安全员、 质检员、 试验员、 材料员每个管段各一人常驻工地, 另设领工员1名, 工班长1名。
4.2 施工机械组织
本管段基坑开挖机械配备见下表:
投入施工的主要施工机械表
名称
型号
数量
设备状况
进场时间
挖掘机
大宇220
1
良好
12月20日
自卸汽车
10t
3
良好
12月20日
柴油发电机
30KW
1
良好
12月20日
内燃空压机
3.5m3/h
2
良好
12月20日

5施工方法、 步骤
5.1 施工方法
本管段所处地质条件大多为地面以下2~5米为粉质粘土或淤泥土, 采用挖机人工配合以1:1坡度开挖;遇及风化岩或岩层时, 岩层开挖采用轻型凿岩机打眼, 浅孔松动爆破至基底, 施工过程中四周采用栏杆围护。
5.2 边坡稳定性验算
本工程扩大基础所处地表土为粉质粘土, 地面2~3米以下为风化岩或岩层, 因此只需对土方边坡稳定性进行验算。
根据实验量测及经验推测, 本管段土的重度γ=18Kn/m3,内摩擦角φ=20°粘聚力c=10Kn/m2。经现场测得地面标高及设计图纸给出地质勘测, 本管段土方开挖采用1: 1坡度, 即开挖坡度角为45°, 根据以上数据, 能够算出土方稳定时的允许最大开挖深度。
2×10sin45°cos20°　　
h= 18sin2[( 45°-20°) /2] =15.76m

本管段土方最大开挖深度为10米, 小于15.76米, 故能够判定本方案拟定的土方开挖坡度能够满边坡的稳定。
5.3 施工步骤
5.3.1 技术准备
开工前, 组织技术人员熟悉图纸, 勘测设计图纸给出的地质情况与实际是否相符, 对工人进行技术、 安全交底。
5.3.2 测量、 放线
测量班按图纸对基坑做出测量放样工作, 放出基底四角点位置, 施工按此位置引出护桩, 测出原地面高程, 拟定基础开挖坡度定为1: 1。
根据坡度、 基底标高、 地面标高、 基底尺寸放出开挖边线, 在基坑顶缘四周向外设排水坡, 并在适当位置设截水沟, 防止水沟渗水, 防止地表水进入孔内, 影响坑壁稳定。
5.3.3 土方开挖
明挖扩大基础采用挖掘机进行开挖, 人工配合进行清土, 并加强坑内的排水。
5.3.4 基坑围护
使用机械开挖至岩层后, 采用上下两道栏杆进行对基坑的围护, 栏杆高度1.2m,涂红白相间油漆, 张挂安全网。
5.3.5 石方爆破
机械开挖遇及岩层后, 如岩层为风化岩, 使用空压机凿除, 如遇到坚硬岩石, 则需要弱爆破施工。
爆破作业在施工前, 进行详细设计并进行爆破试验, 经过试验进一步修正爆破参数。根据岩石的岩性、 产状等, 选择爆破方法, 爆破时严格控制装药量。靠近边坡处, 平行于边坡打预裂孔, 先起爆预裂孔, 再依次从临边面向边坡方向爆破。
采用光面爆破参数见下表:
光面爆破参数表
参数

岩石种类
饱和单轴抗压极限强度Rb( MPa)
装药不偶合系数D
周边眼间距E( mm)
周边眼最小抵抗线V( mm)
相对距离E/V
周边眼装药集中度q( kg/m)
硬岩
＞60
1.25～1.50
55～70
70～85
0.8～1.0
0.30～0.35
中硬岩
30～60
1.50～2./0
45～60
60～75
0.8～1.0
0.20～0.30
软岩
≤30
2.00～2.50
30～50
40～60
0.5～0.8
0.07～0.35
根据我工地地质情况, 大部分岩石均为弱风化、 微风化石英片岩或云母片岩, 属于中硬岩石, 爆破参数按照中硬岩种类选用, 周边眼间距0.6m, 辅助眼间距0.8m, 掏槽眼间距0.3m, 眼深1m; 要严格控制单位体积炸药消耗量, 一般可按0.72～1.27kg/m3选取。辅助眼0.4kg/m, 掏槽眼0.2 kg/m, 周边眼0.3 kg/m。炮眼布置图见附图。
钻爆作业严格按照钻爆设计进行钻眼、 装药、 接线和引爆。钻爆法开挖作业工序组成为: 测量放样→布眼→钻眼→装药堵塞→联结起爆网络→起爆→出渣→清底。施工前首先根据现场地质情况进行爆破试验, 而且在施工中要不断修正光爆设计参数, 以达到最佳爆破效果。光面爆破施工工艺流程见附表光面爆破施工工艺流程图。
( 1) 放样布眼
经过测量放出桩基、 承台的边点, 而且在距开挖面30米设一个临时水准点。钻孔前, 采用全站仪定出开挖断面线, 红油漆绘出开挖断面轮廓线, 标出炮孔位置( 误差不超过5cm) , 经检查符合设计要求后方可钻孔。
( 2) 定位开眼
采用空压机钻眼, 按炮孔布置图画点定位后钻孔。呈梅花状布置, 周边眼离桩基、 承台边线10cm, 对于掏槽眼和周边眼的钻孔精度要求比其它炮眼要高, 开孔误差控制在5cm以内。
( 3) 钻眼
按照不同孔位, 将钻工定点定位, 钻眼深度100 cm。钻工熟悉炮眼布置图, 能熟练的操作空压机, 特别是钻周边眼, 一定要由有较丰富经验的老钻工司钻, 有专人指挥, 确保周边眼有准确的外插角。同时, 根据眼口位置岩石的凹凸程度调整炮眼深度, 保证炮孔眼底在同一平面上。
施工时控制好炮眼的角度、 深度、 密度, 使之符合设计要求:
①掏槽眼: 眼口间距误差和眼底间距误差不得大于5cm;
辅助眼辅助眼: 眼口排距、 行距误差不得大于 5cm;
周边眼: 沿桩基、 承台设计轮廓线上的间距误差不得大于5cm; 眼底不得超出开挖断面轮廓线10cm, 最大不得超过15cm; 眼深误差不得大于100mm。周边眼的外插角一般为2～3°。
②内圈炮眼至周边眼的排距误差不得大于5cm。
钻眼完成后, 应严格成孔检查。按炮眼布置图进行检查并做好记录, 有不符合要求的炮眼应重钻, 经检查合格后才能装药爆破; 装药前, 必须用由钢筋弯制的炮钩和小于炮眼直径的高压风管输入高压风将炮眼石屑刮出和吹净。
( 4) 装药
装药需分片分组, 按炮眼设计图确定的装药量进行, 雷管要”对号入座”, 要定人、 定位、 定段别, 不得乱装药。所有炮眼均以炮泥堵塞, 堵塞长度不小于20cm( 采用预裂爆破时, 从药卷顶端进行堵塞, 不得只堵塞在眼口) 。
( 5) 联结起爆网路
起爆网路为复式网路, 以保证起爆的可靠性和准确性。联结时要注意: 导爆管不能打结和拉细; 各炮眼雷管连接次数应相同; 引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后, 要有专人负责检查。
( 6) 瞎炮的处理
发现瞎炮, 首先查明原因。如果是孔外的导爆管损坏引起的瞎炮, 则切去损坏部分重新连接导爆管即可; 但此时的接头尽量靠近炮眼。如因孔内导爆管损坏或其本身存在问题造成瞎炮, 参照《公路隧道爆破安全规程》有关条款处理。
( 7) 爆破参数调整
根据检测的情况适时调整爆破参数, 为下一循环光面爆破提供理想的参数。
( 8) 采用的主要技术措施:
①密打眼, 少装药, 隔孔装药。
②控制爆破振动速度, 根据爆破效果及爆破震动效应监测、 调整爆破设计, 并据爆破震动衰减规律公式反算控制最大单响起爆药量。
计算式为: Qmax＝R3( Vkp／K) 3/a
式中: Qmax—最大一段爆破药量, kg;
Vkp—安全速度, cm／s; 取V=5cm/s;
R—爆破安全距离, m;
K—地形、 地质影响系数; a—衰减系数。
K、 a值是针正确具体情况, 经过多次试爆基础上进行K、 a值回归后确定。根据爆破物距爆心的安全距离要求, 并由此推出的每段的最大装药量。
③合理安排段间隔时差: 为避免爆破震动波形叠加, 降低爆破震动强度, 毫秒雷管跳段使用, 段间隔时差控制在100ms左右。
④根据以往施工经验, 爆破产生大振速部位一般为: 掏槽爆破、 底板或底角爆破、 周边光面( 预裂) 爆破, 为此, 采用的手段一是采用楔形复式掏槽技术; 二是根据计算单响起爆药量, 将底板眼、 周边眼等, 分段进行起爆。
⑤采用周边光面爆破技术, 减轻爆破对周边的扰动, 控制超欠挖。周边眼光爆参数根据设计提供地质资料, 结合以往施工经验选取: 周边眼间距60cm, 辅助眼间距80cm, 掏槽眼间距30cm, 炮眼深度100cm。
⑥要严格控制单位体积炸药消耗量, 一般可按0.72～1.27kg/m3选取。
5.3.6 基底检验
清除表皮风化层, 并呈新鲜岩面, 及时报请监理工程师及设计院检查, 如检验符合设计和规范要求, 做好排水工作, 然后于最短时间内浇筑基础砼, 以免基坑暴露过久。
6质量保证措施
6.1 质量保证体系
6.1.1质量保证体系
坚持”百年大计, 质量第一”方针, 按照ISO9001: 标准, 结合石武客运专线TJ1合同段工程质量管理的特点, 制定完善的工程质量管理制度, 建立有效的、 系统的质量保证体系, 从保证质量的组织措施、 管理措施及控制措施三方面入手, 在分部、 分项施工工序技术上严格把关。建立系统、 完善的工程质量保证体系, 确保质量目标的实现。
工程质量保证体系见图6-1。
6.1.2 质量管理组织机构
质量管理领导小组
组 长: 王家新
副组长: 王正旺 陈贵祥
组 员: 王建华 、 李强、 王政、 马笃、 陈晓康、 徐伟、 杨易辉、 张承、 李金福
6.2 质量保证措施
6.2.1扩大基础质量保证措施
( 1) 基坑开挖过程中, 设置积水坑, 及时抽排基坑中积水。
( 2) 严格进行基坑隐蔽工程检查, 按设计及规范要求进行基底处理。

7安全保证措施
7.1爆破飞石的控制措施
基坑爆破工作面均在地表以下, 由于本桥位于居民区附近, 爆破安全尤为重要, 每次装药量不能多, 采用小药量多次爆破施工。并在爆破处加压砂袋, 以防止爆破飞石飞出基坑面。爆破前实施警戒, 告知当地居民, 并控制附近行人通行, 确保爆破安全。
7.2爆破炮烟的排除措施
炸药爆破之后产生的炮烟均为有毒有害气体, 必须进行通风排烟, 施工现场可利用鼓风机在基坑口进行压入式通风排烟, 或采用空压机风管在基底通风排烟。通风排烟的时间以清除工作面炮烟为准。
7.3爆破防漏电措施
爆破作业在装药时, 应特别注意防漏电, 在装药前基坑内所有的电器设备应提升至地面。在装药时, 雷管的脚线应短接, 连接爆破母线时应保证接头良好的绝缘性, 严禁拖地接触泥水, 雷雨天气应停止爆破作业。
7.4瞎炮的处理
在爆破作业完成、 清除炮烟后, 专职爆破员下到工作面检查瞎炮情况, 并及时按爆破规程进行处理。另外在清渣时发现瞎炮, 应及时报告项目部安排专业人员处理, 禁止非专业人员私下处理。 
7.5 土石方的存放
( 1) 、 基坑作业时, 应注意施工安全, 工人必须戴安全帽。
( 2) 、 基坑旁1.5m范围内不得堆土、 堆料, 不准停放机械。
( 3) 、 弃土石方应将其使用挖掘机修成方块状存放, 待基坑回填使用一部分后其余全部用于填平场地。
8环境保护
8.1 环境保护措施
上场后组织人员对施工范围内的环境敏感点进行调查核实, 施工前要作好环境保护规划, 建立健全环境保护的各项制度。运用技术的、 管理的手段及其它制度措施, 对污染源进行监督管理, 控制污染物的排放量, 改进环境质量。
8.1.1 水环境的保护措施
废水排放严格执行各项排放标准, 废水排入自然水体时悬浮物( SS) 严格执行《污水综合排放标准》( GB8978-1996) 的二级标准( 150mg/L) 。
在开工前完成工地排水和废水处理设施的建设, 在生活营地设置污水处理系统, 并配备临时的生活污水汇集设施, 防止污水直接排入建溪河流及沿线水网、 支流或其它沟渠; 保证工地排水和废水处理设施在整个施工过程的有效性, 做到现场无积水、 排水不外溢、 不堵塞、 水质达标。
将工地生活区的生活垃圾、 工程废料及废油分类堆放, 将建筑垃圾等每天收集, 并及时集运至当地环保部门指定的地点, 避免造成污染。
对有害物质和施工废水进行处理, 严禁直接排放。
优先安排电动机械施工, 对柴油机械安装防漏油设施, 对机壳进行覆盖围护, 避免漏油污染。
8.1.2 大气环境的保护措施
对易产生粉尘、 扬尘的作业过程, 制定操作规程和洒水降尘制度, 保持湿度、 控制扬尘。
严禁在施工现场焚烧任何废弃物和会产生有毒有害气体、 烟尘、 臭气的物质等。
水泥等易飞扬细颗粒散体物料在平台上建库存放, 散装物料露天堆放场进行覆盖。
对进出施工营地的施工便道, 定期压实地面和洒水, 减少灰尘对周围环境的污染。
生活营地使用清洁能源, 炉灶符合烟尘排放标准。
8.1.3 噪声环境的保护措施
严格执行《工业企业噪声卫生标准》, 控制和降低施工机械和运输车辆造成的噪音污染。
施工组织采用两班制或三班制作业, 使工人每工作日实际接触噪音的时间符合国家卫生部和劳动总局颁发的允许工人日接触噪音时间标准的规定。
设备选型优先考虑低噪声产品, 机械设备合理布置, 正确安装、 固定, 减少阻力及冲击振动。
采用低噪音的施工工艺和方法。
出入辅助施工区域的机械、 车辆做到不鸣笛, 不急刹车; 加强设备维修, 定时保养润滑, 以避免或减少噪音。
8.1.4 固体废弃物
制定废渣等固体废弃物的处理、 处理方案, 及时清运, 建立登记制度, 防止中途倾倒事件发生并做到运输途中不撒落。
剩余料具、 包装及时回收、 清退。对可再利用的废弃物尽量回收利用。各类垃圾及时清扫、 清运, 不随意倾倒, 每班清扫、 每日清运。
施工现场无废弃砂浆和混凝土, 运输道路和操作面落地料及时清扫, 砂浆、 混凝土倒运时采取防落措施, 对于固定废弃物每天进行清理, 并运输至集中地点, 然后定期清运至指定地点。
教育施工人员养成良好的卫生习惯, 不随地乱丢垃圾、 杂物, 保持工作和生活环境的整洁。
严禁垃圾乱倒、 乱卸。施工营地设垃圾站, 各类生活垃圾按规定集中收集, 及时清运。
8.2水土保持措施
本工程上场后, 对水土保持工作将做全面规划, 综合治理。会同监理工程师及时与当地水土保持机构取得联系, 遵守有关水土保持的法规, 从组织管理、 水土保持等多方面采取一切合理措施, 做好水土保持工作。
施工便道两侧栽植单行乔木, 边坡采取植草护坡。
在主体工程区和边坡等水土保持区域种植适合当地的树种和草皮, 以更好地控制水。