土方开挖措施.docx
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土方开挖措施
尼尔基发电厂房基坑冰层、冻土层及冰层以下砂砾料层
开挖施工技术措施批准：
审核：
校核：
编制：
中国水电六局尼尔基施工局厂房工程项目部2002年2月28日尼尔基发电厂房基础土方开挖施工技术措施
1.工程内容发电厂房基础覆盖层开挖范围包括主副厂房坝段的基础土方、砂砾石开挖（见施工图816-SF2-1）。
开挖砂砾石料用于主坝的填筑，运到大坝下游围堰暂存料场储存，运距约1.2km，弃料运至大坝下游围堰弃渣场，运距约1.7km。
2.施工特点发电厂房基础覆盖层前期由其它承包商进行了部分开挖，现正值冬季，由于围堰渗水比较严重，我方未进入工作面之前，其他承包商在前期开挖时排水不彻底，致使围堰渗水淹没基坑大部分覆盖层，基坑覆盖层为易透水的砂砾石料,渗水浸没后,造成基坑出现大面积的结冰层和冻土层，与业主、监理在现场通过破冰测得冰层厚度为0.9米,我方勘察后发现右岸裸露的冻土层厚度约2米厚（冻土层及结冰区见附图NC-JS-01），冻土的存在给厂房基坑覆盖层开挖增加了很大的难度。
因此厂房基础覆盖层开挖方式变为结冰层、冻土层以及砂砾料层等三种开挖方式。
3.施工方法
3.1施工道路布置
覆盖层开挖施工道路，根据冬季施工特点及剩余覆盖层地形地貌特点进行布置。
施工道路布置见附图NC-JS-01。
（1）K2临时路，由开挖土方回填而成，由下游围堰以6%的坡度进入尾水渠，路长120m宽10m。
（2）K3临时路由上游围堰引至进水渠的开挖边线上。
坡度约为6.5%，路长100m宽10m。
（3）K4临时路由上游围堰引至1#、2#安装间和左翼墙开挖部位，路长150m宽10m。
K4路负责1#、2#安装间（包括左翼墙）开挖土方出碴运输。
（4）K5临时路由下游围堰引至尾水渠和1#、2#安装间及左翼墙开挖部位，路长200m宽10m。
K4路负责1#、2#安装间（包括左翼墙）开挖土方出碴运输。
一期开挖出碴运输道路情况下表：
表3-1一期开挖出碴运输道路情况表
序号
施工道路编号
路长
（m）
路宽
（m）
坡度
（%）
工程量
（m3）
备注
1
K2
120
7
3.4和6.0
2
K3
100
10
6.0
2400
土方回填
3
K4
150
10
6.5
1200
土方回填
4
K5
200
10
3.2施工排水
由于基坑围堰渗水特别严重，基坑破冰及砂砾料开挖工期日渐紧张，而围堰内部的截渗沟正在实施过程中，尚待时日才能发挥作用，目前围堰渗水大部分仍然漫过基坑覆盖层，基坑冰层及冰层以下砂砾料的开挖不得不考虑增加排水设施以减少围堰渗水的制约作用（排水系统布置见附图NC-JS-03）。
排水方案：
基坑破冰及水下砂砾料拟定采用挖掘机进行开挖,首先用挖掘机进入基坑进水及尾水渠的结冰区先行凿开两个2×2米的冰窟窿，将冰窟窿底部的砂砾料一同挖除，然后设两个潜水排水泵站，每个泵站设4台4"潜水泵，通过潜水泵将砂砾料以下渗水排至截渗系统的集水坑。
在开挖冰层及砂砾层的过程中，由于基坑基岩面低洼不平，因此砂砾料不可能一次全部挖除干净，在破冰及挖冰过程中，基坑冰层以下的渗水通过冰区冰窟窿处的潜水泵站的排水,使砂砾层水位不断降低，待水位稳定且距离基岩面低于0.5米左右后，在基坑内低洼部位围筑小子围堰，在子围堰内挖两个集水坑，集水坑尺寸为长×宽×深=3.0×3.0×3.0米，基坑水汇入集水坑，给其他部位开挖创造旱地施工条件。
小子围堰用编织袋装粘土砌筑而成，堰高1.5米，宽1.0米。
3.3施工程序
发电厂房覆盖层由其它承包商先期进行了大部分开挖，剩余厚度较浅，围堰渗水比较严重，被淹没的砂砾层以上结冰区冰层厚度0.9m，总冰量为1.35万立方米。
冻土层和结冰区范围见附图NC-JS-01。
基坑冰层及砂砾层采用立采形式进行开挖；基坑右岸边坡覆盖层厚度在2.0米以上，采用分层开挖。
（1）开挖分区
1#、2#安装间以及4#、3#、2#、1#机组（包括进出渠）冰层覆盖区为开挖A、B区；以4#、3#、2#、1#机组（包括进出渠）非结冰区及右岸土坡为C区，具体分区见附图NC-JS-01。
（2）分层
A、B区分二层：
表面结冰层为Ⅰ层，厚度0.9米，砂砾层为Ⅱ层，厚度1.5～2.0m；C区分2层：
表面冻土层为Ⅰ层，厚度1.5米～2.0m，非冻层为Ⅱ层，厚度1～2.0米。
具体分层见附图NC-JS-03。
开挖机械工作面布置见图NC-JS-02。
3.4开挖施工方法
3.4.1破冰及基坑砂砾料开挖
由于A、B区存在结冰层，运输机械不能直接进入基坑内作业，因此开挖采用垫渣进占法进行开挖。
垫渣进占方法:
首先用挖掘机将下游冰区进行破解，为避免挖掘和运输机械陷车，用988B和966F装载机沿破冰区间隔12米铺垫反铲进占基坑施工通道，通道宽4米，高出冰面至少0.5米，并经压实，以确保运输车辆安全通行。
通道形成后用1.6m3反铲沿便道进入基坑，边挖边退，冰层及冰层以下砂砾料连同施工便道一同挖除。
冰层连同砂砾混合料用15t自卸车运至大坝下游围堰暂存料场，运距1.2km。
施工便道回填工程量4750m3。
冰区冰层及砂砾层大面上挖除后，基坑表层剩余的部分砂砾料层，待集水坑处的潜水泵站形成抽排能力后，用988B、966F装载机和D85推土机集料，装15t自卸汽车运至渣场，基岩面出露后，加强排水，为进行基岩面测量创造良好条件。
3.4.2冻土开挖
基坑右岸边坡存在2米的冻土层，该部分冻土层采用爆破松动。
采用液压钻钻孔，火花起爆，爆破松动后，采用D85推土机集料，1.6m3反铲、966F和988B装载机装15t自卸汽车由K2、K3路经围堰运至大坝下游围堰弃渣料场。
在钻孔前，按照批准的爆破布孔布置图测定炮孔位置，钻孔前对钻孔场地进行平整保证钻孔孔位、孔向准确。
松动爆破施工程序如下：
每次钻孔前，先将钻孔工作面上浮渣清理干净，要求用红油漆标明孔位。
3.4.3开挖顺序
因为工期特别紧，基坑覆盖层开挖各个分区同时进行，A区展开1个工作面，B区同时展开2个工作面，C区同时展开3个工作面，各区工作面展开情况及施工机械布置见图NC-JS-02。
距离C区开挖右边线3米以内的覆盖层暂时不开挖，作为右翼墙开挖出渣临时施工通道，同右翼墙基础覆盖层一同挖除。
3.4.4冻土松动爆破设计
冻土开挖采用松动爆破方式，钻孔采用RANCER-500型液压履带式钻机钻孔，钻孔直径80mm，孔间距1.5m，排距1.5m，炸药采用4#岩石抗水硝铵炸药,单位体积耗药量0.54kg/m3,火花起爆或非电毫秒塑料导爆管网络起爆。
a.钻爆参数设计
根据开挖冻土的级别进行钻爆设计。
在进行正式钻爆施工之前，先在具有代表性的区域进行爆破试验，调整修正钻爆参数，使爆破达到比较好的效果，特别是满足机械挖掘块度及装车的要求。
基坑右岸冻土类别为砂砾料和砂砾料与粘土混合物，临时排水沟冻土为砂砾石冻层,爆破所需炸药量按下式计算：
Q=qdW3
式中Q——冻土爆破炸药需要量，kg；
qd——冻土层单位体积耗药量，取qd=0.54kg/m3;
W——最小抵抗线，取W等于冻土厚度。
炸药采用2#岩石铵梯炸药，装药结构采用连续装药结构，炮孔采用砂砾料堵塞，药卷直径60mm。
表3-2冻土松动钻爆参数表
冻土厚度
孔深
孔径
孔距
排距
装药量
总装
药量
堵塞
长度
药卷直径
装药量
高度
H（m）
h（m）
D（㎜）
a（m）
a（m）
d（mm）
Qp（kg）
hp（m）
Q（kg）
Ho（m）
2.0
2.0
80
1.8
1.8
60
3.15
1.2
4.32
0.8
1.5
1.5
80
1.5
1.5
60
1.82
0.60
1.82
0.90
1.0
1.0
80
1.2
1.2
60
0.55
0.20
0.57
0.80
b.爆破火工器材
冻土爆破采用松动爆破，炸药采用4#岩石防水硝铵炸药，起爆方式为火花起爆，所需爆破火工器材工程量如下：
4#岩石防水硝铵炸药：
15600×0.54=8428kg；
8#火雷管800个；
导火索2000米。
非电毫秒雷管3000个。
c.爆破质量及安全保证措施
1.为保证开挖施工质量，将采取以下措施:
2.施工中严格按施工图纸及相关技术规范的要求操作，设专职质控人员对施工过程进行全过程控制。
3.进行爆破试验，确定合理的钻爆参数，保证冻土开挖质量。
4.保证钻孔的精度，钻孔孔位、孔向、深度都要进行严格的控制。
5.爆破装药时，一定要按经爆破试验调整确定后的爆破参数进行，确保引爆系统质量，杜绝拒爆（瞎炮）现象的发生。
②爆破安全措施
为保护环境，文明施工，避免飞石对爆破区周围的人、畜和房屋建筑以及树木植物的伤害和破坏，采取以下安全措施：
1.认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针；
2.所有参加施工人员必须接受岗前培训，否则不准上岗，特种作业人员必须持证上岗；
3.按设计装药量、结构进行装药，堵塞要密实，堵塞长度要够；
4.设报警器报警，并派人警戒，在施工区和施工道路上设置足够的安全标志和安全信号，确定最小安全距离为400米；
5.炸药运输、存放和使用要严格执行国家的有关规定；
6.定期召开安全生产工作会议，坚持班组每周安全活动。
3.5暂存料场的利用及弃料场的弃渣处理
发电厂房基坑砂砾料运至大坝围堰下游暂存料场存放，砂砾料堆筑时分层进行，用D85推土机摊铺，堆放顺序由东向西，尽量立体堆放，堆渣高度不小于5米。
做到有序堆放，并做好排水工作，防止开春后边坡塌方及水土流失。
严禁不合格砂砾料进入暂存场。
发电厂房基坑开挖弃料运至大坝围堰下游弃料场存放，弃料堆放的顺序为由上游侧向下游侧堆放，堆积高程不超过186.5m，并与二江两侧原地面线相适用，弃渣料采用D85推土机铺摊平整，渣场平整工程量以实际发生量为准。
3.6施工机械设备配备
根据现场土方剩余方量来配制开挖施工机械设备，见表3-3。
表3-3土方开挖施工设备表
序号
设备名称
型号、规格
单位
数量
备注
1
液压履带式钻机
RANCER-500
台
2
2
轮胎式装载机
988B
台
1
5.4m3
3
轮胎式装载机
966F
台
1
3m3
4
反铲
日立300
台
3
1.6m3
5
反铲
CAT320
台
1
1.6m3
6
反铲
大宇
台
1
1.6m3
7
推土机
D85
台
2
8
自卸汽车
五十菱
台
3
20t
9
自卸汽车
解放平头
台
11
20t
10
自卸汽车
卡玛斯
台
7
20t
3.7劳动力组合和现场组织机构
3.7.1劳动力组合见表3-3。
表3-3主要劳动力组合表
序号
工种
人数
备注
1
现场生产指挥
1
翟万全
2
工长
1
毛文凯
3
现场工程师
2
田贵明、张兴武
4
炮工
3
5
钻工
6
6
司机
29
7
电工
2
8
修理工
3
9
开挖工
12
10
后勤及其他管理人员
8
合计
134人（按二班制）
3.7.2厂房基础土方开挖现场组织机构
3.8施工进度计划
土方开挖自2002年2月19日开始到2002年4月15日结束。
详细的施工进度计划见附图NC-JS-04。
3.9开挖施工进度保证措施
在厂房基础覆盖层开挖中，为保证按期完成进度计划，将采取如下措施：
（1）多设工作面，要保证三个以上的工作面同时施工。
（2）投入精干、有施工经验、能打硬仗的施工队伍。
（3）加强施工现场指挥和调度，合理安排施工程序和劳动力组合，避免窝工。
3.10开挖质量保证措施
施工中严格按施工图纸及相关技术规范的要求操作，设专职质控人员对施工过程进行全过程控制；选派技术人员对砂砾料进行精确鉴别，以免不合格砂砾料进入暂存料场。
3.11冬季开挖保温措施
为确保冬季施工的正常进行，冬季开挖采用以下措施：
①搭设保温棚对装载机、钻机、自卸汽车、反铲等施工机械进行保温。
②施工机械使用低温季节的燃油、润滑油以及防冻液等。
③对装载机及反铲派专人管理，用火炉加热法，除去铲斗冻粘问题。
④载重汽车车厢设置加热装置，以避免渣料粘车箱。
⑤及时对出渣道路进行养护，路面铺撒砂砾防滑，确保道路通畅。
4．安全生产及文明施工
为保证土方开挖施工质量、按工期完成施工计划，做到安全生产，创建文明施工工地，我单位将严格遵守一切指导安全健康与环境卫生方面的法规和规范，提供一切安全装置、设备与保护器材，并且在需要时采取一切有效措施，以保护施工人员的生命、健康及公众的利益。
加强对施工人员的教育与管理，采取措施防止燃油、油、化学品、污水、垃圾、尘土或其他有害物质对河道的污染；防止粉尘和有害气体对大气的污染；防止施工噪声对周围环境的影响等。
5.1环境保护组织措施
项目部在进场的同时，指定具有专业水准的、审查合格的专人负责环境保护工作，负责对施工周围环境、邻近的资源和居民作合理的保护。
组织环保教育工作，凡进入施工现场的人员都必须经过环保教育。
增强施工人员的环保意识，做到人人都自动自觉地进行环境保护。
定期组织施工区内的环保检查，若发现问题及时纠正。
5.2废气处理
本工程施工期大气质量保护主要包括：
燃油机械设备排气净化措施；车辆扬尘防护措施。
5.2.1燃油机械设备排气净化措施
工程施工主要燃油设备有挖装机械、自卸汽车、汽车吊以及柴油发电机等，必须对燃油设备的尾气排放进行控制，施工中将采取以下控制措施：
（1）加强对燃油机械设备的维护保养，使发动机在正常和良好状态下工作。
（2）安装尾气排放净化器，使尾气达标排放。
（3）选用无铅汽油。
（4）杜绝使用不符合国家废气排放标准的机械设备。
5.2.2施工道路及车辆扬尘防护措施
施工区的对外公路及施工道路车辆来往较多,必须注意防尘.施工中主要采取一下控制措施:
（1）加强对外公路、施工场地的管理和养护，并经常清扫。
（2）车辆勤清洗。
5.3噪声防护
施工噪声源主要有：
运输汽车发出的移动的断续的交通噪声；挖装机械、发电机等施工机械发出的噪声；爆破噪声。
为将施工噪声控制到最低，并满足环境保护标准要求，施工中将采取以下防护措施：
（1）选用低噪声设备和工艺。
（2）加强设备的维护和养护，减小运行时的噪声。
（3）防止气动工具通风系统阀门漏气产生的噪声。
（4）振动大的设备使用隔振机座。
（5）加强道路养护，保持路面平整。
（6）加强运输车辆的维护保养，尽可能减少其产生的噪声。
（7）重型车辆通过居民区限速行使。
（8）进行强噪声的工作人员，要佩带防声用具。
（9）爆破等强噪声作业安排在白天进行。
5.4废弃物处理
生活区配备垃圾箱，设清洁员，按卫生要求及时清扫生活垃圾，送往指定地点堆放或掩埋，不得在周边任意堆放，避免散失和污染水源。
5.5工地保洁
遵守有关部门对环境卫生的规定，经常保持工地整洁，做到文明施工。
进入现场的材料、设备必须置放有序，防止任意堆放器材杂物阻塞工作场地周围的通道和影响环境。
5.6场地清理：
在工程完工后，必须在规定的允许期限内，拆除施工临时设施，清除施工以及附近的废弃物，并按监理工程师的要求进行环境恢复。
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