放坡和钢板桩基坑支护及开挖施工方案专家论证.docx
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放坡和钢板桩基坑支护及开挖施工方案专家论证
二街深沟槽开挖专项方案
1、编制说明
1.1编制依据
（1）《河南省建筑边坡与深基坑工程管理规定》（豫建（2010）25号）
（2）《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008
（3）《市政排水管道工程及附属设施》06MS201
1.2编制原则
（1）严格执行国家及地方的有关政策、法规、规程、规范、标准和条例。
（2）严格按照工程工期的要求进行施工进度安排并且注意各专业、各分部、分项工程的相互协调和配合，并充分考虑气候、季节、汛期对施工的影响，在工期的安排上尽可能提前。
（3）结合现场实际情况因地制宜，尽量利用当地的合理资源以减少各种临时工程、临时措施。
（4）正确选用施工方法，合理安排施工顺序。
科学组织，规范施工，均衡生产，合理布局，突出重点，全面展开，平行流水的方针进行施工作业。
（5）坚持在实事求是的基础上，力求技术先进、科学管理、合理适用，积极采用新技术、新工艺、新材料、新设备。
2、工程概况
2.1主要概况
二街道路工程，桩号为K3+362.5~K7+192.3，道路长度3829.8m，道路整体呈南北走向，规划为城市主干路，为新建道路。
该工程规划绿线为120m，道路红线宽60m，道路东西两侧各规划30m绿化带，四幅路型式，双向八车道，主要包括道路工程、污水工程、雨水工程、交通工程、绿化工程、照明工程等。
道路范围设计的污水管道，在XXX（K3+362.5）~XXX路（K3+570.14）段位于路中西32.5m处的非机动车道内、本工程污水管道有顶管和明沟开挖两种类型，部分设计明挖路段存在沟槽开挖深度大于5m的情况，具体部位及沟槽深度见下表：
序号
桩号
长度（m）
管材、管径（mm）
沟槽深度
1
K3+392~K3+584（西侧）
192
PE管、di1100
/
6.09m~7.30m
2
K5+781~K5+873（东侧）
92
PE管、di500
5.80m~6.98m
3
K6+225~K6+520（东侧）
295
PE管、di500
5.06m~6.96m
4
K6+560~K6+600（东侧）
40
PE管、di500
6.19m~6.34m
5
K6+960~K7+012（西侧）
52
PE管、di500
5.22m~6.10m
针对沟槽开挖深度超过5m的情况，按照相关规定及要求，需要编制专项施工方案，并组织专家评审，评审通过后方可实施开挖，确保施工安全。
2.2场地地质勘察情况
二街道路工程工程地质勘查报告，拟建工程场地位于郑州航空港经济综合实验区南水北调总干渠以东，原厂地大部分区段主要以耕地，局部穿越村庄，现村庄以拆迁，地势呈南低北高，总体较平缓，场地所处地貌单元属于黄河冲积一级阶地。
地层地基土描述如下：
（1）杂填土：
杂色，以粉土回填为主，混有砖块、水泥块等建筑垃圾。
3+362.5~3+402段为双鹤湖路段施工工地；4+065~4+604临时建筑和瑞空路施工工地，在地表形成高低不平的素土零星的建筑垃圾；4+960~5+450段为一拆迁后的村庄，在地表普遍分布有厚度2.0~3.5m的建筑垃圾，其中建筑垃圾以砖块和水泥为主，含量约90%；5+945~5+968段在道路中线右侧分布有一层砖混结构物，受建筑影响，其地表下分布有厚度约0.8m的建筑垃圾，其中建筑垃圾成分以蓝转渣等为主，其含量约为30%，其余为粉土和粉砂；6+910-7+113段为拆迁后村庄，在地表普遍分布厚度1.0~2.5m的建筑垃圾，其中建筑垃圾成分以块砖和水泥砖为主，其含量约为90%。
（2）粉土：
褐黄色、稍密、稍湿，含少量绣黄色条纹，局部有砂感，摇振反应中等，无光泽，干强度低，韧性低。
①粉土：
黄褐色，稍密、稍湿，含少量黑色铁锰质氧化物斑点，局部粘粒含量较高，无光泽反应，干强度中等，干强度低，韧性好。
②粉质粘土：
灰褐色~灰黑色，可塑，偶见黑色铁锰质结合及螺屑，偶见0.1-0.5cm小姜石，稍有光泽，无摇振反应，摇振反应中等，干强度中等，韧性中等。
（3）粉土：
黄褐色~灰白色，中密，湿，含少2~10%姜石，姜石粒径为0.1~4cm，含大量绣黄色条纹及少量黑色铁锰质斑点，局部粘粒含量较高或相变为粉质粘土，摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。
①粉砂：
褐黄色，中密，湿，主要为长石、石英，偶见螺屑，含少量小姜石，粒径0.1~0.5cm分选性，磨圆度较好。
2.3场地稳定性和适应性评价
根据区域地质资料，场地附近无活动断裂通过，无影响工程建设的不良地质作用，无对工程不利的埋藏物，因此可以判定场地区域稳定。
2.4场地地下水情况
根据2016年5月二街道路工程工程地质勘查报告，场地内地下水位大于7m，一般不考虑地下水对施工影响。
如局部路段出现地下水影响，另行采取必要排降水措施。
3、施工部署
3.1施工组织机构
XXX公司成立总包部，下设第三项目经理部，项目经理部下设六个工程处，具体施工组织机构见项目管理框架图。
项目管理框
第五工程处施工组织机构图
3.2总体施工方法
（1）污水施工前，按照道路征地线完成征地、清表工作，并按照现场开挖作业段情况采用推土机对地面进行场地平整，并完成临时道路铺设。
（2）采用大型挖掘设备进行沟槽土方开挖，并按照方案及设计要求进行放坡或支护，并将沟槽土方采用自卸汽车弃置。
（3）上部5m采用分级放坡方式开挖，5m以下沟槽采用拉森钢板桩支护，拉森钢板打拔采用专用液压打桩机进行施工。
（4）施工中，视情况采取降水或集水坑等组织排水措施，确保干槽作业。
3.3施工组织措施
3.3.1准备阶段组织措施
建立精干高效的现场指挥机构。
抽调曾经参加过类似工程施工等方面的主要技术力量和设备，安排曾参加过国内、国外类似工程项目施工的专业化队伍施工，并抽调整体素质高、施工能力强、有突出业绩的专业队伍担负重点工程的施工任务。
根据工程施工的特点及先后顺序，分期、分批组织人员、设备及各种施工物资进入施工现场，确保前期工程及关键线路、重点和难点项目的有序施工。
迅速组织人员和机械设备进场，全面展开清理工地范围内妨碍施工的各种构筑物、障碍物，为临时工程和主体工程施工创造条件。
修建施工运输便道等临时工程，做好各项施工准备，迅速展开施工。
施工队伍和机械设备进场施工做到“三快”：
进场快、安家快、开工快，迅速掀起施工生产高潮，确保总工期目标的实现。
3.3.2施工阶段组织措施
精心编制实施性施工组织设计及专项施工方案。
科学组织施工，强化计划管理，明确阶段工期，运用网络计划技术，实施动态管理，及时调整工程进度计划和生产要素，实现均衡高产，保证计划完成，确保各阶段工期目标的实现。
优化施工方案，合理布置队伍，科学配置机械设备，提高设备利用率和机械化作业程度，为工程施工赢得时间，确保工期。
抓质量、保安全、促进度，确保不出现任何安全质量事故，质量严要求，确保工程顺利进展。
强化管理，加强考核，加大奖惩力度，落实各项责任制。
积极推行“四新”成果的应用，采用先进设备，以科学的管理和先进的技术手段加快施工进度。
强化机械设备维修保养，定期检修，备足易损部件和零配件，提高设备的完好率和利用率。
定期和及时对施工便道进行维修养护，提高车辆运行速度，加快进度，为正常的施工争取时间。
严密组织施工，合理安排施工顺序，实行分段平行流水作业，加强工序衔接以获取时间的最佳利用，保持均衡生产。
对施工进度实行动态管理，根据工程实际情况及当地气候情况及时调整施工方案，根据各项工程的进度情况及时调整生产要素，保证均衡施工，稳产高产，以‘日进度’保‘月进度’，‘月进度’保‘年进度’，‘年进度’保‘总工期’目标的实现。
合理安排，对施工时间有特别要求的项目在适当的时间进行施工，通过调整生产要素，增强施工能力，保证按时完成。
工程所需各种物资和设备按计划提前一段时间组织进场，并有一定的储备量。
定期召开施工调度例会，强化施工调度指挥与协调工作，超前布局谋策，强化监控落实，及时解决问题，避免搁置延误。
重点项目或工序采取垂直管理，减少中间环节，提高决策速度和工作效率。
3.3.3验收阶段组织措施
验收阶段组织包括：
行政、技术、施工、保障各阶层在内的竣工验收领导小组，学习验标，准备资料、完善现场，确保验交一次成功。
主要应做好以下几点：
（1）加强内业资料的编制、收集与管理，内业资料主要包含施工日志、自检资料、监控量测资料、检验及隐蔽工程检查资料、影像、录像等，要求各种资料真实可靠、分类齐全，签字手续齐全。
（2）保管工程进度、隐蔽工程、试验报告、障碍物拆除以及所有影响工程的记录（包括资料、设备的来源），以备需要评定工程进度和工程质量时查阅。
（3）当分部工程完成时，按竣工文件编制要求，将上述原始记录、施工记录、进度照片、录像等资料编订成册。
（4）按照《市政工程竣（交）工验收办法》的相关规定编制验收资料。
4、施工总平面布置
施工现场规划与布置原则：
统一规划、合理布局、方便施工、便于管理、减少用地、节省投资。
场地规划与布置的主要内容有：
场内施工道路、供电供电系统、生活办公营地、预制场、综合加工厂、材料库、弃料场等。
4.1施工道路及围挡布置
二街工程，对外交通主要利用现状万邓线乡道。
污水管道施工，对于场内道路，考虑周边征地及现场实际情况，拟沿道路中线修建（长度约3830m）临时道路，用于施工车辆通行。
临时道路修筑，先填筑50cm厚土料进行碾压密实，再填筑50cm砖渣作为基层、宽8米、后铺设20cm厚碎石面层；同时在道路两侧修建排水沟，梯形断面，上宽1m，下宽0.5m，深度0.5m。
为确保施工安全，减少与周边居民影响，沿道路征地线设置围挡封闭。
施工道路及围挡主要工程量见下表：
施工道路及围挡主要工程量表
序号
项目
单位
工程量
备注
1
前期施工便道
土方填筑
m³
15320
3830*8*0.5
2
砖渣稳固
m³
15320
3800*8*0.5
3
碎石路面
m³
6128
3830*8*0.2
4
排水沟挖方
m³
2872.5
3830*（0.5+1）0.5/2*2
5
围挡（2.5m高彩钢围挡）
m
8380
3830*2+120*6
4.2施工营地
根据施工需要，结合现场条件，施工营地由工程处选址统一部署，现场布置定制集装箱板房用于现场临时办公、小型工器具仓库。
我处拟建施工营地面积10000㎡。
生活、生产办公临建设施主要材料用量见下表：
序号
临建设施
材料
单位
数量
备注
1
生活办公营地
耐火型集装箱
个
23
2
C15混凝土
m3
112
3
储水罐
个
1
4
生产办公营地
耐火型集装箱
个
6
5
C15混凝土
m3
30
300*0.1
6
彩钢板大棚
㎡
78
7
加工厂大棚
㎡
78
8
围挡
m
140
4.3施工及生活用电
工程用电主要分为生活生产办公用电和施工生产用电，生活办公用电为接引营地附近市政电网变压器供电，并配置一台100KVA柴油发电机备用，以保证生活办公要求。
考虑现场施工作业项目，沿道路两侧绿线布置输电线路，并架空。
道路照明用电就近市政电网接引W氙灯，作为施工场地大面积照明，施工作业面处设置配电盘接引照明线路及动力线路，作业面照明采用可移动式灯架并配置LED投光灯。
同时，配置两台50KW移动式发电机作为备用电源，当供电线路发生事故时，实现关键部位现场供电。
生活施工用电工程量见生活施工用电材料主要工程量统计见下表：
序号
材料
规格
单位
工程量
备注
1
电缆
4*95+1
m
400
生活
2
电缆
3*25+1
m
7650
生产
3
照明电缆
2*3
m
1500
生活及生产
4
单股电线
2.5
m
1500
5
氙灯
2kw
套
45
施工照明
6
LED投光灯
200w
套
30
生活及生产
7
配电箱
套
6
8
配电盘
套
30
4.4生活、施工用水
本工程生活用水采用地下水，拟建供水井位于生活营地内西北角，井深约60m，水质需通过相关部门检测，安装5m³无塔供水器，以满足生活用水需求。
施工用水主要取自施工现场周边市政供水管网与地下水机井，并配置洒水车临时供水，确保施工用水满足施工要求。
生活施工用水主要工程量见生活施工用水材料主要工程量统计见下表：
序号
材料
规格
单位
工程量
备注
1
无塔供水器
5m³
套
1
2
供水管
PPRΦ32
m
300
3
供水管
PPRΦ20
m
180
4
排水沟
砖砌Φ20
m
700
5
排水管
PVCΦ110
m
700
4.5生产及加工场
根据总体布置情况，污水管道、砂石、混凝土模块砖、钢板桩等材料沿施工场区堆放，混凝土盖板预制、钢筋及模板加工等在加工场集中生产或加工，开挖出的沟槽土方，为避免现场存放影响施工安全，随挖随运离施工场区。
5、施工总进度计划及资源配置
5.1进度计划
5.1.1进度目标
按照建设方下达的2016年11月份前将道路建成通车的总体进度要求，本道路污水工程控制工期为2016年8月15日前完成。
5.1.2进度计划安排
计划从2016年7月16日开始，2016年8月15日完工，工期30天，具体如下：
沟槽开挖、打钢板桩：
2016年7月16日开始，2016年7月25日结束，工期10天；
管道安装、检查井：
2016年07月26日开始，2016年08月5日结束，工期10天；
沟槽回填、拔钢板桩：
2016年8月6日开始，2016年08月15日结束，工期10天。
5.2资源配置
5.2.1人员配备
污水工程施工人员配置情况施工人员配置情况下表：
序号
工种
人数
备注
1
技术及管理人员
15
2
测量工
4
3
试验工
2
4
管线安装工
20
5
瓦工
20
6
普工
20
7
合计
81
5.2.2机械配置
污水工程施工机械设备配置情况见下表：
机械名称
规格型号
单位
数量
备注
反铲挖掘机
PC220
台
6
液压打桩机
套
2
装载机
ZL-50C
台
4
自卸车
15T
辆
6
洒水车
8T
台
1
发电机
50kW
台
2
汽车吊车
16T
台
2
手扶振动碾
台
2
气夯
台
4
小型压路机
3T
台
2
钢筋切断机
套
2
钢筋弯曲机
套
2
木工台锯
套
2
手提木工锯
套
2
电焊机
台
2
空压机
台
2
砼振动棒
Φ30
台
4
水准仪
DS06
台
4
全站仪
ZT20R
台
1
GPS
苏州一光
台
1
5.2.3材质标准
深沟槽污水管道采用D500或D1100高密度聚乙烯双壁波纹管（HDPE），管顶覆土＜6m时,环刚度等级SN=8KN/M2，管顶覆土≥6m时环刚度等级SN=12.5KN/M2；检查井结构形式为模块式排水检查井，选用国标图集12S522《混凝土模块式排水检查井》，混凝土模块砌体质量符合《关于规范砼模块砌体质量的通知》的要求。
检查井模块等级为MU15,180mm宽的模块壁厚不得低于40mm，肋宽不得低于50mm，240mm宽的模块壁厚不得低于50mm，肋宽不得低于50mm，300、400mm宽的模块壁厚不得低于60mm，肋宽不得低于60mm。
灌孔混凝土及底板混凝土强度等级C30P6，垫层混凝土强度等级C15。
井筒直径为D740，模块宽度为180mm。
检查井井室及井筒增加20mm厚的M10防水砂浆内粉刷，粉面砂浆要求掺加聚丙烯砼纤维，掺加量不小于0.4kg/m³。
检查井踏步采用塑钢材质，位置及安装分别参见12S522P98、99。
检查井井盖采用防盗球墨铸铁材料D700井盖、座，沥青路面下采用D400型，其他部位采用C250型，井盖下方设防坠网，防坠网承重≥100kg，具有较大的过水能力。
所有砖砌体符合郑州市建设委员会郑建【2007】98号文《关于促进新型墙体材料发展全面禁用粘土类墙体材料的通知》的要求。
钢筋、混凝土及其它相关材料进场使用，均须满足设计及规范要求。
6、深沟槽开挖施工方案
6.1工程特点
结合二街污水管道设计及实际情况，道路在3+392~7+012范围部分路段污水管道沟槽开挖深度存在大于5米的情况，其中，K3+392~K3+584（西侧）污水管道为HDPEdi1100，沟槽开挖底宽2820mm，开挖深度为6.09m~7.30m；K5+781~K5+873（东侧）、K6+225~K6+520（东侧）、K6+560~K6+600（东侧）、K6+960~K7+012（西侧）污水管道为HDPEdi500，沟槽开挖底宽1700mm，开挖深度为5.06m~6.98m。
本路段沟槽开挖深度大于5m的污水管道，设计位于路中东西两侧59m处，内侧距离道路红线29米，外侧距离绿线1m、距离征地线11m。
结合场地水文地质等情况，以及沟槽开挖深度情况，该施工场地地层稳定、预计沟槽开挖受地下水影响较小，暂不考虑降水措施。
按照道路整体进度要求，本道路需在2016年11月前建成通车，污水管道需在30个有效工作日内完成，工期非常紧张，需要在确保施工安全与质量前提下，采取有效措施确保施工进度。
6.2备选方案
结合本工程特点及实际，进行污水管道深沟槽开挖，一般有分级放坡开挖法、钢板桩支护直槽开挖法、放坡支护开挖法等三种方案可供备选。
6.2.1方案一：
分级放坡开挖法
结合开挖深度，拟分3级台阶放坡开挖：
槽底向上第一级台阶宽度0.8m，距槽底深度1m，坡度1:
0.33；第二级台阶宽度0.8m，距离槽底高度4米，坡度1:
1；第三级台阶为现况地面，距离槽底H（开挖总深度），坡度1:
1；地面开挖宽度L=B+2H+1.86m（B为槽底宽度）。
分台阶放坡开挖，先将上层土方开挖，后逐级进行下层土体开挖，沟槽土方随挖随运禁止沟槽周边堆放，并沿沟槽两侧设置挡水坎，具体开挖断如下：
6.2.2方案二：
钢板桩支护直槽开挖法
该方案为采用钢板桩加水平支撑体系的方式进行沟槽开挖，施工时先将钢板桩打入沟槽底标高以下一定深度，再分层进行土方开外，边开挖边进行水平钢支撑安装加固，竖向水平支撑不少于2道，间距不大于3m。
D500管道沟槽宽度为1700mm，D1100管道沟槽宽度为2820mm，适合人工开挖，如采用机械开挖，需加支护体系宽度。
钢板桩支护直槽开挖断面示意图如下：
6.2.3方案三：
放坡支护开挖法
此方案为分级放坡开挖方案与钢支撑直槽开挖方案的结合，将沟槽的上部5m采取分级放坡开挖，下部深度采取钢板桩支护开挖。
施工时，将上部5米土方分两级台阶开挖后，打入钢板桩，再进行下部土方开挖至设计槽底标高。
开挖示意图如下：
6.3方案比选
2.3.1分级放坡开挖方案（方案一）优缺点
（1）分级放坡开挖法的优点：
放坡开挖较经济；无支撑施工，施工主体工程作业空间宽裕，工期短；适合非软弱地层，且沟槽四周空旷有场地可供放坡，周围无临近建筑设施的情况。
（2）分级放坡开挖方案的缺点：
土方开挖、回填量较大，分级放坡开挖需要较大作业宽度，占地较多，原土地基破坏严重；土方开挖、回填施工受雨季（汛期）影响较大，工期加长；分级放坡开挖要求土体稳定，受水和不良地基影响可能导致增加坡面支护、增大放坡系数和加宽过渡平台的情况发生，导致费用增加和加长工期的情况。
6.3.2钢板桩支护直槽开挖方案（方案二）优缺点
（1）钢板桩支护直槽开挖法的优点：
直槽开挖占用场地面积及空间体积均较少，土方开挖及回填量少；支撑体系选择灵活，可采用装配式钢支撑，也可选用钢筋砼支撑体系；当组织合理时，可有效控制围护结构的变形，适合地层软弱，周围环境复杂，环境保护较高的深沟槽开挖。
（2）钢板桩支护直槽开挖法的缺点：
钢支撑支护体系费用较高，不经济；土方开挖机械的施工活动空间受限，支撑布置需适应主体工程施工，换撑施工较复杂。
6.3.3放坡支护开挖方案（方案三）优缺点
放坡支护开挖方案，为分级放坡开挖与钢板支护直槽开挖两种方案的结合体，综合并具备了方案一和方案二的共同优点，同时也隐含了二者方案的部分缺点，适合现场施工条件一般，工期相对较短，费用合理适度控制的深沟槽开挖情况。
6.3.4确定比选方案
深沟槽（基坑）土方开挖方案的选择，应根据地质情况、当地气候、施工条件和周围环境等确定合理、便捷、安全、经济等诸多因素综合考虑确定。
按照分级放坡开挖法（方案一）施工，D1000管道一侧放坡宽度为9.11m~10.32m（管中与一侧坡顶间距）；D1000管道一侧放坡宽度为7.51m~9.43m。
根据设计文件及现场情况，明开挖深沟槽污水管道位于道路中东西59米处，距离绿线1m、距离征地线6米，场地无法满足放坡开挖要求，因此无法采用方案一进行本工程深沟槽开挖。
钢板桩直槽开挖法（方案二）施工，先进行钢板桩打入，钢板桩的长度较大，在10m左右，且需要边开挖边分层支护，受空间作业面限制，大型土方设备无法正常开挖，需要配备大量人工和土方起吊设备配合作业，施工工期长且费用较高。
放坡支护开挖法（方案三）施工，上部5m深土方采取0:
0.75放坡法正常开挖，下部深度采用钢板桩支护直槽开挖，按照该方案，D1000管道外侧放坡宽度5.96m、D500管道外侧放坡宽度5.4m（管中与外侧坡顶间距），现场场地能够满足放坡开挖要求。
污水管道最大开挖沟槽深度为7.3m，钢板桩打入后直槽开挖最大深度为2.3m，施工时可将钢板桩2/3长度嵌入槽底以下土体，形成钢板桩在无侧向支撑下的自支护体系，较方便机械土方开挖和沟槽内管道铺设作业。
综合以上三种方案，在充分确保施工安全、进度及工程质量前提下，通过比选，认为放坡支护开挖方案（方案三）更贴切施工现场条件与工程实际，方案设施相对其它两种方案更合理、更便捷、更安全、更经济，确定选择作为本工程污水管道深沟槽开挖方案设施。
6.4沟槽开挖方案
6.4.1确定开挖横断面
现场开挖情况结合地质报告，本工程沟槽土方为三类土，载荷按照坡顶有动载情况考虑，结合下表进行二级台阶放坡开挖。
拟定第一层开挖深度为2米，放坡1:
0.75；考虑施工机械、材料通行组织需要，外侧平台宽度2米，内侧平台宽度4m；第二层深度为3米，放坡1:
0.75，坡底采用Ⅳ型拉森钢板桩进行沟槽支护。
考虑到沟槽开挖过程中可能出现积水，对整个沟槽底部设置排水沟，集水坑，进行积水的明排。
对于沟槽顶部，在沟槽边设置挡水坎，防止雨水或地面积水的流入沟槽。
开挖断面示意图如下：
6.4.2施工工艺流程
施工工艺流程：
施工准备（场地、设备、材料、人员、方案评审等）→测量放线→施工降水→地面下5m土方开挖、二级平台→钢板桩打入→5m以下沟槽土方开挖→清底验槽（沟底排水沟、集水坑设置）→管基及管道铺设→管顶以下50cm回填→拔拉森钢板桩→闭水试验→沟槽回填。
6.4.3施工技术要点
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