高边坡施工专项技术方案.docx
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高边坡施工专项技术方案
杭州（红垦）至金华高速公路改扩建工程
K102+232～K152+700设计施工总承包段
高边坡施工专项技术方案
浙江省交通工程建设集团有限公司
中交第一公路勘察设计研究院有限公司
二○一四年一月
第一章编制依据
1.1编制依据
《公路路基施工技术规范》（JTGF10-2006）；
《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）；
《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1-2004）；
《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）；
《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2002）；
《爆破安全规程》（GB6722-2011）；
《浙江省杭州（红垦）至金华高速公路改扩建工程施工投标文件》；
《浙江省杭州（红垦）至金华高速公路改扩建工程施工图设计》（第9合同）；
本合同段实施性施工组织设计；
我公司积累的成熟技术、施工工艺方法及同类工程的施工经验，公司可调用到本标段工程的各类资源。
1.2编制原则
1、安全第一：
施工组织设计的编制始终按照技术可靠、措施得力、确保安全的原则确定施工方案，特别是高空作业的施工安全。
在把安全措施落实到位，确保万无一失的前提下组织施工。
2、优质高效：
加强领导，强化管理，优质高效。
根据施工组织设计中的质量目标，贯彻执行ISO9002系列标准，积极推广使用“四新”技术，确保创优规划和质量目标的实现。
施工中强化标准化管理，控制成本，降低工程造价。
3、方案优化：
科学组织，合理安排，优化施工方案是工程施工管理的行动指南。
在施工组织设计编制中，在技术可行的前提下，选择符合本工程具体要求的、先进合理的、科学的最佳施工方案。
4、确保工期：
综合分析施工进度的多方面控制因素，充分协调组织好本标段工程施工力量配置，客观地预计各工序作业时间，明确满足要求的施工进度计划及保证计划的人员、设备、物资的配置。
根据招标文件对本标段的工期要求，编制科学合理、周密的施工方案，采用信息化技术，合理安排工程进度，搞好工序衔接，实施进度监控，确保实现工期目标，满足业主要求。
5、科学配置：
根据本标段工程的工程量大小及各项管理目标的要求，在施工组织中实行科学配置，选派有路基施工经验的管理人员，路基施工经验丰富的专业化施工队伍，投入高效先进的施工设备，确保流动资金的周转使用。
施工中将建筑材料、机械设备等资源进行合理均衡的配置和高效有序的利用，确保本标段工程的施工步调稳健、协调。
6、合理布局：
施工中组建精干高效的现场管理班子，配置完备的交通和通讯设施，保证信息畅通。
施工平面布置本着节省临时占地、减少植被破坏、搞好环境保护、防止污染生态环境、文明施工等多角度出发，合理安排生产及生活场地和房屋布局，做好环境保护和营区绿化。
工程完成后，及时平整场地，恢复植被。
1.3编制目的
对杭金衢高速公路第9合同段高边坡施工进行总体部署和筹划，对工序安排及操作进行指导，为实现高边坡施工质量、进度、安全及文明施工等各项控制目标提供技术支撑。
1.4适用范围
本专项施工方案适用于杭金衢高速公路改扩建工程第9合同段高边坡的施工。
第二章工程简介
2.1项目概况
杭州（红垦）至金华高速公路扩改建工程K102+232~K152+700段，起自杭金衢高速公路浦江县和义乌市交界处，里程桩号为K102+232，路线沿原杭金衢高速公路线位，经义乌市、金东区、婺城区，终于金华市婺城区杭金衢高速公路金华互通，里程桩号K152+700，路线全长50.468公里。
2.2水文地质条件
2.2.1气象条件
金华市属亚热带季风气候。
总的特点是四季分明，年温适中，热量丰富，雨量丰富，干湿两季明显。
春季气温回升快，但气温变化不定，春末夏初雨水集中，时有冰雹大风；夏季长而炎热，且雨热同步上升，常有干旱；秋季凉爽，空气湿润，时间短；冬季晴冷干燥，大气层结稳定。
金华热量资源丰富，市年平均气温为17.5℃，最低出现在1984年16.6℃，最高出现在2005年18.2℃。
但热量资源分布不均，1月气温最低，历史上极端最低温度金华出现在1977年1月6日-9.6℃。
7、8月份气温最高，历史上极端最高气温出现在1961年7月23日41.2℃。
金华年降雨量较为充沛，但雨量的季节变化和年际变化、地域差异都很大。
季节降雨量分布呈单峰型，为春雨多、梅雨量大，夏秋冬雨量少。
金华年总降雨量平均为1424mm，多数年份降水量均在正负20%距平范围内振荡，降雨量最多年份出现在1918年为1918mm，降雨量最少年份出现在1978年为963mm。
2.2.2水文条件
金华市域内江河分属钱塘江、瓯江、曹娥江、椒江4大水系，流域面积分别为9332.73平方公里、949.71平方公里、341.6平方公里和293.96平方公里，分别占全市总面积的85.49%、8.69%、3.13%和2.69%。
集雨面积在100平方公里以上的江溪有40多条。
2.2.3地质条件
本项目处于浙江省中部金华市境内，地形以丘陵盆地为主，公路所经处多为低矮垄岗状丘陵，顶部浑圆，坡缓，丘陵间为宽阔的河谷冲洪积平原，地势较平坦，微倾向河谷。
沿线不良地质主要为滑坡体2处，特殊性岩土主要为河、塘底淤泥。
2.3工程概况
本合同段共有3处路堑高边坡（土质边坡高度大于20m、小于100m或岩质边坡高度大于30m、小于100m的边坡），具体桩号部位见下表：
高边坡情况统计表
起讫桩号
路线长度（m）
左右侧
级次
土石方量（万m3）
K104+759~K105+010
251
左侧
5
6.1
K105+360~K105+540
180
左侧
4
3.1
K109+720~K109+960
240
左侧
4
5.5
主要工程量为：
土石方开挖14.7万m3，M10浆砌片石护面墙3241m3，Ф25锚杆37874kg，Ф14锚杆18223kg，Ⅰ型厚层基材18265m2。
第三章施工组织机构与进度计划
3.1施工组织机构
3.2进度计划
本项目共有高边坡作业点3处，对于能采用机械方式开挖的山体在封道期之前抓紧实施，剩余部分采用爆破方式开挖的在高速公路5个月封道期内集中力量完成（封道期暂定为2014年7月15日开始）。
土石方开挖：
2014年6月1日—2014年12月10日，工期192天。
护面墙施工：
2014年11月1日—2014年12月31日，工期61天。
锚杆格梁施工：
2014年10月1日—2015年3月31日，工期182天。
植被防护施工：
2015年4月1日—2015年5月31日，工期61天。
3.3劳动力计划
现场管理人员
技术人员
专职
安检员
土石方
开挖组
护面墙组
锚杆组
格梁组
植被
护坡组
合计
10
6
6
84
60
40
60
40
302
3.4机械配置计划
序号
机械设备名称
规格型号
单位
数量
备注
1
挖掘机
PC200
台
8
2
装载机
ZL50
台
3
3
潜孔钻
1.5m3
台
16
4
钻机
台
2
5
张拉设备
台
2
6
注浆机
台
2
7
空压机
1.5m3
台
16
8
自卸汽车
自卸车
辆
17
9
全站仪
索佳SET220
台
2
10
水准仪
DSZ2
台
2
11
发电机
20kW
台
3
3.5总体施工安排
根据“施工准备期——土石方开挖——翻渣——边坡修整、防护”这一施工主线，来安排整个施工进度。
3.5.1路面防护及安全防护设置
路面防护及安全防护主要为沙袋铺设、宕渣铺设、支架搭设、砂包压重等，两头比边坡长出约40m。
原有路面防护排架搭设及做好相应防护措施按每天完成50延米计算。
交安设施提前拆除考虑1天。
根据上述计算，可求得高边坡准备期所需工期为：
序号
段落
长度（m）
位置
准备期工期（天）
1
K104+759~K105+010
251
左侧
20
2
K105+360~K105+540
180
左侧
15
3
K109+720~K109+960
240
左侧
20
3.5.2石方爆破
每级边坡爆破1~2次，每次爆破作业循环需要9天，其中测量布孔放样1天，钻机钻孔3天，装药爆破1天，爆破后翻渣4天。
各路段施工作业时间表
序号
路段范围
左右侧
方量（万m3）
爆破次数
纯施工工期（天）
1
K104+759~K105+010
左侧
6.8
10
90
2
K105+360~K105+540
左侧
3.9
7
63
3
K109+720~K109+960
左侧
4.3
8
72
投入的主要设备
序号
段落
潜孔钻
挖机（1.5m3）
空压机
手风钻
铲车
自卸车
（20吨）
1
K104+759~K105+010
6台
3台
6台
6台
1台
6辆
2
K105+360~K105+540
4台
2台
4台
4台
1台
5辆
3
K109+720~K109+960
6台
3台
6台
6台
1台
6辆
合计
16
8
16
16
3
17
注：
石方密度按2.4吨/立方米，自卸车按1趟/小时计算。
劳动力计划表
序号
段落
爆破
四大员
挖掘机司机
钻机
操作工
铲车
操作工
自卸车驾驶员
普工
1
K104+759~K105+010
4
3
6
1
6
10
2
K105+360~K105+540
4
2
4
1
5
8
3
K109+720~K109+960
4
3
6
1
6
10
合计
12
8
16
3
17
28
3.5.3防护设施拆除和现场清理
在第二级边坡完成爆破后，即可拆除钢管支架上半部分和钢丝绳。
在第一级边坡完成爆破后，在出渣的过程中，可以对剩余的钢管支架进行拆除。
即通过合理安排，钢管支架拆除的时间在高边坡施工工期内可以忽略不计。
路面上的剩余宕渣和段落内所有安全防护设施及安全标志标牌移除时间如下：
序号
段落
位置
长度
防护拆除
和清理（天）
1
K104+759~K105+010
左侧
251
6
2
K105+360~K105+540
左侧
180
4
3
K109+720~K109+960
左侧
240
6
3.5.4高边坡段落施工工期估算
通过对上述分阶段施工工期汇总，可得到从施工准备至现场清理恢复通车纯作业总工期，由于该施工工期为纯作业日历天，再考虑天气因素、政策因素及不可抗力因素时间系数0.8，实际需总工期估算列表如下：
序号
段落
位置
长度（m）
纯作业总
工期（天）
实际需总
工期（天）
1
K104+759~K105+010
左侧
251
103
129
2
K105+360~K105+540
左侧
180
72
90
3
K109+720~K109+960
左侧
240
85
107
由上表可知，3处高边坡中，K104+759~K105+010高边坡石方爆破施工工期最长，需129天，约4.3个月，工期满足5个月的封闭期时间要求，为高边坡段落施工工期的控制节点。
第四章交通组织方案
杭金衢高速公路改扩建工程第9合同段内的高边坡开挖采用光面爆破及机械开挖配合的施工方式，开挖施工计划集中在封闭期内实施完成。
在封闭期内，由于高速公路仅需保证施工车辆通行，交通量不大，可封闭左幅路面，在中央分隔带左侧护栏处竖钢管支架+竹排进行防护，防止爆破落石对右侧通行车辆造成影响。
在封闭期之前进行开挖或封闭期之后进行开挖施工的需要考虑相应的交通组织。
封闭期之前进行路堑加宽边坡开挖与防护，路堑加宽采用机械开挖的作业方式，机械开挖前需拆除原高速波形护栏（一般为机械进出开口，若有必要可及时恢复），封闭部分硬路肩，设临时警示标志以及利用现有可变情报版告知信息等方法，确保高速公路四车道正常通行。
封闭期之后当土石方开挖施工在封闭期内不能全部完成，还需进行爆破施工，则需要短时间临时封闭交通，要求施工爆破方案对封闭交通的影响时间控制在10分钟以内，且应统筹考虑邻近的石质边坡，统一安排在交通流量较少的时段，应避免分散、频繁地封闭交通。
在距离爆破地点前后大于400m处设置警戒线，临时封路；在警戒线前设置临时标志预告、限速。
交通组织形式见下图：
第五章边坡开挖施工工艺及方法
杭金衢高速公路改扩建工程第9合同段地形起伏大，挖方深度较深，且挖方集中。
工作面较小，技术要求高，施工环境复杂，施工难度大，必须做到精心组织，精细施工。
高边坡施工应避开雨季施工，对于地质条件较差、稳定性不好的边坡，为确保边坡稳定，每开挖一级及时按设计要求进行边坡防护，防护完后再进行下一级的开挖，以防止塌方影响开挖质量，造成安全事故，影响施工进度。
5.1主要施工工艺及方法
5.1.1施工测量放样
路基土方开挖前，先放出路堑开挖边界线，并打木桩固定，在该桩以外约1~1.5m处设护桩，对每次开挖过程中的放样测量须明确平面位置及挖深，正确标出桩位开挖连接线，确保开挖位置、边坡坡率正确无误，每次测量原始记录必须完整地保存。
5.1.2分层开挖
路堑开挖前做好截水沟，并视土质情况做好防渗工作。
开挖均应自上而下进行，不得乱挖超挖。
路堑开挖，根据路堑的深度和纵向长度，按下列方式进行：
（1）路基土质挖方采用机械开挖，推土机、挖掘机配合作业。
有不同的土层时，按不同的土层次采用自上而下分层开挖，开挖时距设计边坡线留有10~30cm的宽度，人工配合整修边坡，以确保边坡稳定、整齐，边坡坡度符合设计要求。
（2）路基石方开挖根据岩石类别、风化程度和节理发育程度，确定开挖方法。
对于软石和强风化岩石能用机械开挖的采用机械开挖，不能用机械直接开挖的石方，采用光面爆破作业开挖，开挖时，边坡预留2~3m采用光面爆破作业，人工刷坡。
在石方爆破作业前，根据地形地质，开挖断面及施工机械配备等情况，编制实施性爆破设计施工方案，报请监理工程师批准，并严格按照监理工程师的指令执行。
对风化破碎岩体，为保证施工中边坡的稳定和边坡防护的施工作业，采用阶梯式开挖，按设计要求的高度设置平台，形成阶梯边坡。
（3）在施工过程中，如发现地质变化等异常情况及时报告监理工程师，得到明确指示后，再继续作业。
开挖中严格控制开挖的深度，避免超挖。
（4）高边坡开挖按设计留出台阶，并与防护工程配合进行，开挖一级防护一级，不得一次开挖到位。
按设计要求及时开挖好坡顶的截水沟或设置拦水埂。
（5）平整路槽：
开挖至路床顶后，实测标高，如果高出设计，由人工辅助凿至设计高程；若低于设计高程，则使用挖方材料或碎石填平并压实。
5.1.3爆破施工工艺
高边坡开挖采用爆破作业，风化软石部分直接采用挖掘机开挖。
爆破开挖主要采用浅孔控制爆破、深孔控制爆破和预裂爆破技术，按照设计的边坡台阶自上而下分层爆破开挖。
深孔爆破炮孔深度一般控制在10m，为了发挥钻机的工作效率，保证爆破效果，对于开挖深度小于5m的地点，采用浅孔爆破一次开挖到设计标高；对于开挖深度大于8m的地点，分段开挖，每个梯段高度根据实际边坡台阶开挖高度确定，进行台阶式爆破，以实现多工作面循环作业，从而有利于加快施工进度。
为减少爆破对交通运输和周边的影响，建议提高爆破规模，减少爆破次数。
爆破施工前提前完成对山体剥离清表，机械上山道路修筑，工作平台工作面修筑，防护搭设等工作。
为保证通车安全，高边坡的控制爆破必须有一个严密、科学的爆破设计及施工组织。
大规模爆破前，在不同的区域不同的地段分别进行爆破试验，进而优化爆破设计方案，保证爆破获得的石料粒径、级配符合回填和砌筑要求。
（1）器材选定
①炸药：
岩石乳化炸药；
②雷管：
1~20段非电毫秒延期导爆管雷管；
③起爆器：
YJDZ-C型导爆管电子引爆机；
④警戒器材：
警报器、口哨、红旗、警戒。
（2）深孔爆破设计
高边坡开挖采用多钻孔少装药深孔松动爆破，以减少爆破飞石和滚石危害，边坡开挖线处采取预裂爆破，先于主炮孔起爆，在边坡处形成2~3cm的预裂缝，保证边坡的平滑稳定。
高边坡主要采用实现边坡一次性成型的深孔预裂控制爆破形式。
长期的生产实践表明，在目前的机械设备和技术水平条件下，比较理想的深孔爆破台阶高度为10~15m，由于本工程开挖区边坡台阶高度为8m，为便于边坡与整体山体开挖同时下降，局部可两个台阶同时开挖下降。
爆破的孔径与孔深依据于设备类型、开挖要求、周边环境及岩石性质等来确定，根据工程实际情况，本工程拟选用孔径Ф90mm、Ф115mm两种类型，爆破参数选择按Ф90mm进行设计，Ф115mm可同步参考设计进行选择。
①深孔爆破参数选择
1）台阶高度（H）
依据设计的台阶高度，结合实际地形和地质条件，采用梯段式分层分台阶开挖，开挖高度为8m；
2）炮孔直径（d）
d=90mm；
3）底盘抵抗线（W1）
W1=3.0m，如底盘抵抗线过大，第一排炮孔可适当倾斜；
4）炮孔间距（a）
a=M×W1=3.0m；
M—炮孔密集系数，通常取大于1，但是第一排孔往往由于底盘抵抗线过大，应选取较小的密集系数，以克服底盘的阻力。
5）炮孔排距（b）
b=a×sin60°=a×0.866=2.6m；
6）炮孔深度（L）
L=h+H=8.5m；
H—超深0.5m。
7）炸药单耗（q）
影响单位炸药消耗量的因素很多，主要有岩石的可爆性、炸药种类、自由面条件、起爆方式和块度要求。
根据岩石可爆性和岩石普氏系数，参照类似工程的实际单耗，取炸药单耗q=0.35kg/m3。
实际施工中依据“试炮”来定量，使岩石爆破后出现松散而不飞散，有效控制岩崩。
8）单孔装药量（Q）
单孔最大装药量按下式计算：
Q=q×a×b×L=0.35×3.0×2.6×8.5=23kg；
9）延米装药量（P）
P=4.6kg/m；
10）堵塞长度（l2）
l2=（0.7~1.0）W1=（2.1~3.0）m，实际l2大于3.0m；
11）装药结构图
装药结构图
12）布孔方式
采用梅花形或矩形布孔方式。
②起爆网路设计
对于爆破山体沿线相对较短的区域，为减小爆破振动，确保边坡稳定，采用对角线形毫秒微差起爆网路。
从爆区侧翼开始，起爆的各排炮孔均与台阶坡顶线相斜交，毫秒爆破后为后爆孔相继创造了新的自由面。
其主要优点是在同一排炮孔间实现了孔间延期，最后的一排炮孔也是逐孔起爆，因而减少了后冲，减弱了对边坡的影响，有利于下一爆区的穿爆工作，改变爆破飞石方向，减弱飞石、滚石对原有路面方向的影响。
孔内采用高段位非电毫秒延期雷管延时，孔外采用低段位非电毫秒雷管微差，孔间微差间隔时间：
25ms~50ms，排间微差间隔时间：
110ms。
起爆网路如下图：
对角线形起爆网路示意图
对于爆破山体沿线相对较长的区域，为减小爆破振动，确保边坡稳定，采用V形顺序起爆毫秒微差起爆网路。
起爆时，先从爆区中部爆出一个V字形的空间，为后段炮孔的爆破创造自由面，然后两侧依次起爆。
该起爆顺序的优点是岩石向中间崩落，加强了碰撞和挤压，有利于改善破碎质量，碎块向自由面抛掷作用小，减少爆破飞石、滚石对原有路面方向的影响。
在同一排炮孔间实现了孔间延期，最后的一排炮孔也是逐孔起爆，因而减少了后冲，减弱了对边坡的影响，有利于下一爆区的穿爆工作，有效地提高爆破效果。
孔内采用高段位非电毫秒延期雷管延时，孔外采用低段位非电毫秒雷管微差，孔间微差间隔时间：
25ms~50ms，排间微差间隔时间：
110ms。
起爆网路如下图：
V形起爆网路示意图
（3）浅孔爆破设计
①爆破参数选择
1）孔径（d）
d=40mm，钻孔设备采用手持式风动凿岩机；
2）最小抵抗线（W）
W=（15~30）d，确定W=1~1.5m；
3）炮孔间距（a）
a=m×W；
式中：
m—炮孔邻近系数，取m=1~1.2；
W—最小抵抗线，确定a=1.0~1.8m。
4）炮孔排距（b）
b=（0.8~0.9）a=0.8~1.4m；
5）钻孔超钻（h）
h=（8~12）d，确定h=0.4~0.5m；
6）填塞长度（l2）
l2=（20~30）d，根据实际情况，另行确定；
7）单孔装药（Q）
Q=q×a×b×h；
8）炸药单耗（q）
一般取（0.35~0.45）kg/m3，进行试爆后再根据岩石和环境情况进行调整。
②起爆网路设计
起爆顺序示意图
（4）预裂爆破设计
预裂爆破主要用于边坡的开挖，沿开挖边界布置密集炮孔，采取不耦合装药或装填低威力炸药，在主爆区之前起爆，从而在爆区与保留区之间形成预裂缝，以减弱主爆区爆破时对保留岩体的破坏并形成平整轮廓面，以利于开挖边坡的稳定、平整、美观。
①爆破参数选择
1）线装药密度
q=3（d×a）1/2×σ1/3
式中：
q—预裂孔线装药密度，g/m；
d—预裂孔孔径，cm；
a—预裂孔孔距，cm；
σ—岩石的抗压强度，MPa。
当预裂孔径为89mm，孔距为80cm，岩石材质的强度σ＝120MPa时，
q=3（8.9×80）1/2×1201/3=390g/m；
底部的线装药密度增加1~2倍，装药长度为孔深的3/4~4/5，炮孔超深为5~10%。
2）预裂爆破孔间距
a=（8~12）d；
当d=89mm时，a=72~108cm。
本工程中取a=80或100cm，可根据实际效果而定。
3）预裂爆破参数如下表：
预裂爆破参数表
孔径
mm
孔距
m
药卷直径mm
不耦合系数
线装药量
kg/m
底部线装
药量kg/m
顶部线装药量kg/m
堵塞
长度m
超深
m
89
0.8或1.0
32
2.38
0.39
0.8
0.2
1.0
0.5
②装药结构
预裂孔采用不耦合的间隔装药，分三段装药，即：
顶部1.5m的减弱装药段，中间的正常装药段，底部1m的加强装药段。
预裂孔内采用Ф32mm的乳化炸药卷绑扎在导爆索和竹片上。
预裂孔装药结构示意图如下：
预裂孔装药结构示意图
③起爆网路设计
为减少爆破噪音和空气冲击波，孔外地表连接不采用导爆索。
孔内采用MS1非电雷管绑扎导爆索，孔外采用MS2非电雷管串联起爆方式，预裂孔与主爆孔可分开单独爆破，也可同次爆破。
当预裂孔与主爆孔同次爆破时，爆破顺序为：
预裂孔先爆，主爆孔后爆破，预裂孔起爆时间较主爆孔提前至少100ms。
在爆破作业施工实际操作过程中，以上三种爆破设计，根据现场试爆情况进行适当调整。
（5）爆破施工流程
高边坡，首先核对地质资料，开挖后如发现与地质资料不符，及时反馈设计和监理单位。
开挖前，首先测量放线，依据原地面高程及边坡率推算测出开挖边界，并及早完成堑顶截水沟的修建，由高到低，从上而下，最后刷坡至边坡线，严禁掏底开挖；开挖过程中经常放线检查宽度、坡度，及时纠正偏差，避免超欠挖，保持坡面平顺；由专业的爆破工进行爆破施工，爆破工持证上岗，严格按有关规定进行控制，以确保施工安全。
施工工艺流程如下：
5.1.4爆破安全
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