深挖路堑施工方案.docx
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深挖路堑施工方案
新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段
GGTJ-2标第六项目部
深挖路堑施工方案
编制：
审核：
批准：
中铁隧道集团贵广铁路GGTJ-2标
第六项目部
二0一0年九月
一、编制依据
1、已批复的标段《实施性施工组织设计》。
2、新建铁路贵广线贵阳至贺州段施工图，本区间路基设计图。
3、《客运专线铁路路基工程施工技术指南》（TZ212-2005）；
4、《客运专线铁路路基工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160号；
5、现场踏勘调查的资料及本单位施工队伍、技术装备能力及施工实践经验。
6、公司现有的施工技术水平、施工管理水平和资源配备能力及对本工程施工重、难点的理解。
6、贵州省水利厅文件《黔水函【2008】12号》。
二、编制原则
1、优先考虑施工安全、质量、环水保。
精心组织施工，合理安排工序，确保无安全、质量、环境水土事故发生。
2、在施工方案中，坚持施工技术先进、施工方案可行、重信誉守合同、施工组织科学合理、按期优质安全高效、不留后患。
三、工程概况
新建贵阳至广州铁路站前工程贵阳至贺州段GGTJ-2标D3K147+784.29～D3K148+809段路基位于贵州省三都县境内.
D3K147+784.29～D3K148+809段内分别为老寨1号双线大桥、老寨2号双线大桥、老寨2号双线中桥和1-4米涵洞一座,段内区间路基段内区间路基分别施工里程D3K147+784.29～D3K147+950.798（166.508米）、D3K148+315.885～D3K148+399.91（84.025米）、D3K148+560.69～D3K148+644（83.31米）、D3K148+712～D3K148+809（97米）全长430.843m。
以上4段均处于溶蚀，剥蚀中低山地貌，地形起伏较大，丘包与槽谷相间分布。
丘包多基岩出露，大多植被不发育，部分山体灌木较茂密，自然坡度一般30~50度，局部较陡形成陡坎；坡面多为荒地，林地，坡脚沟内水量较小，受季节影响较大，雨季丰富，旱季缺乏。
附近村落零星分布，人口分散，有乡村便道与线路交叉，交通较方便。
四、施工方案
1、路堑总体施工方案
（1）土石方调配
本段路基为硬质岩石质路堑，开挖出的石料弃于大寨进口弃碴场。
弃碴遵循先近后远、就近弃放、合理用于路基填筑的原则。
（2）总体施工思路
较平缓地段上的短浅路堑，采用不分层的全断面开挖；当路堑中心高度大于5m时，采用分层逐层顺坡开挖或纵向台阶法开挖，开挖一级，防护一级。
爆破施工采用潜孔钻机钻孔，进行控制爆破；边坡开挖采用光面爆破。
挖至路堑基床表层设计标高面时，采用浅孔爆破或孔底缓冲装药，控制用药量进行光面爆破。
装载机装碴，自卸汽车运输，人工修整坡面。
（3）施工顺序
测量放样→清除植被及表层土→施作截水沟→临时排水设施→土石方开挖→运至填方段或弃土场→测量路基标高→修整边坡→深路堑平台截水沟→防护工程施工→侧沟施作→检查路基标高→路基面修整→路床面压实。
2、施工方法
路堑施工前，由工程技术人员对结构物平面位置，纵横断面进行施工图现场核对。
核对过程由监理单位旁站，并签字确认。
并将核对结果及时上报设计院。
土石方采用挖、装、运、平整等大型设备机械化施工。
（1）根据测量放线的边桩位置自上而下分层分级开挖。
（2）路堑纵向分层分级开挖。
（3）土方开挖：
推土机推土，挖掘机或装载机装土，自卸汽车运输，人力配合清刷边坡。
（4）石方开挖：
采用潜孔钻机钻孔，进行控制爆破，边坡面采用预裂爆破，装载机装碴，自卸汽车运输，人工配合机械修整坡面。
石方路堑的基床顶面标高，应符合图纸要求，高出部分辅以人工凿平，超挖部分应按监理工程师批准的材料和要求回填并碾压密实稳固。
（5）石方爆破要合理选择最小抵抗线的方向，控制药量，防止飞石打坏附近民房和农作物，爆破时专人指挥，专人警戒，以确保村民和施工人员的安全。
爆破法开挖石方应按以下程序进行：
施工调查→爆破设计与审批→配备专业施爆人员→机械或人工清除施爆区覆盖层和强风化岩石→钻孔→装药并安装引爆器材→撤离危险区内设施→起爆→清除瞎炮→测定爆破效果。
2.1土质、软质岩及强风化硬质岩层路堑开挖
采用“路堤式路堑”结构形式。
开挖至设计标高后，对路基基床厚度内地层采用工程地质调绘、原位测试、电法物探，必要时进行钻探取样等方法，进行地基土地基条件的核查与检测，根据试验结果对不能满足基床动态稳定性要求的地段，根据线路等级，按设计采取换填或其它措施进行地基加固施工。
其施工工艺流程如图1所示。
施工准备
场地清理
测量放样
施作堑顶水沟
机械开挖运输
基床换填或嵌补
表层级配碎石填筑
表层级配碎石碾压
路基表层检查
碾压、整型
路堑成型
否
边坡修整及防护
是
图1土质、软质岩类及强风化硬质岩路堑开挖施工工艺框图
2.2硬质岩石质路堑
硬质岩石路堑，采用潜孔钻机钻孔，松动爆破的方法开挖；爆破施工时，纵向分段，竖向分层，逐层施工。
根据路堑开挖区岩石的岩性、产状以及开挖高度，详细进行爆破设计，严格控制装药量，爆破后达到边坡和堑顶山体稳定，基床和边坡平顺、不破碎，边坡凹凸不平处用混凝土或浆砌片石补齐。
边坡采用光面爆破开挖，挖至路堑基床表层设计标高面时，采用浅孔爆破或孔底缓冲装药，控制用药量进行光面爆破。
施工工艺流程如图2所示。
图2石质路堑光面爆破施工工艺框图
2.3深路堑施工
施工前，详细复查设计文件所确定的深路堑高边坡地段的工程地质资料及路堑边坡，并搜集了解土石界限、工程等级、岩层风化厚度及破碎程度、岩层工程特征。
根据详细了解的工程地质情况、工程量的大小和工期配备适当的机械设备和劳动力。
深路堑高边坡严格按照设计坡度施工。
若边坡实际地质与设计勘探的地质资料不符，特别是地质较设计的松散时，及时提出变更设计的意见，批准后实施。
对砂岩夹泥岩、页岩等软质岩陡坡地段深路堑高边坡根据地面横坡情况，坡脚采用锚固桩及桩间路堑挡土墙、锚索桩及桩间土钉墙、锚索板、土钉墙等支挡加固，桩（墙）顶每10m设置一级锚杆（索）框架梁内喷混植生护坡，并留2～4m宽平台，平台的排水设施与排遣水系统相通。
对完整弱风化硬质岩边坡，采用分级光面爆破嵌补处理，其上部风化边坡采用留平台后设人字截水骨架护坡处理；对地形平缓深路堑高边坡采用坡脚设矮挡墙（软质地段）、护墙（较破碎的硬质岩地段），墙顶以上边坡分级放坡开挖，坡面采用人字型截水骨架（或锚杆框架）内喷混植生、喷播植草间植被灌木护坡防护。
单边坡深路堑高边坡的施工采用多层横向全宽挖掘机配合自卸汽车作业或采用推土机、装载机配合汽车作业。
深路堑高边坡开挖时必须分级自上而下进行，防止出现掏底开挖。
2.4路堑基床
路堑基床施工开挖至路堑堑底后，鉴别核对岩石，然后按照设计断面测量放线，开挖修正。
对于非可溶岩地段，基床表层及以下不换填，仅采用C15混凝土找平凹凸不平处；对于可溶岩地段根据设计要求进行超挖0.2m，换填C20混凝土，同时采用C15片石混凝土嵌补凹坑、溶沟溶槽及溶蚀裂隙等，并对基床以下不换填部分岩溶采取措施进行整治。
2.5爆破设计
爆破方案的选择以如何提高炮眼的利用率和如何控制开挖轮廓和爆破振动对地层的扰动为指导思想。
（1）浅孔爆破
浅孔炮的装药长度不超过眼深的2/3以留出足够的堵塞长度，同时孔深超过3m的炮孔，受装药条件限制炮孔利用率低。
有时4m以上孔深可采用药壶炮爆破工艺以提高炮孔利用率及增大爆破效果。
①最小抵抗线W的确定（即台阶厚度或排间距）
W≤（25～30）d （d为炮孔直径）
②孔深应低于台阶底部标高以克服底部岩石对爆破产生的夹制作用，使得爆后达到预定的高程，其超深h应为台阶底部抵抗线的10%～15%。
岩层坚硬取大值。
h=（0.10～0.15）W底 （W底为底部抵抗线）
③间距，即同排炮孔间距a应在a=（1.0～2.0） W底
④排距
b=（0.85～1.1）W
⑤装药量计算
Q=qWH
式中：
H——阶梯高度，m
q——单位炸药消耗量，kg/m3
q与炸药种类和炮孔直径、临空面多少有关。
依2#岩石乳化炸药计，一般为（0.3～0.7）kg/㎡之间。
石质松软，台阶陡直采用小值，如计算出单孔装药量容积大于2/3孔深时，可换用高威力炸药和缩小孔间距，增加炮眼数量。
（2）预裂爆破
①爆破参数
预裂爆破的主要孔网参数有钻孔直径、孔间距及同主爆孔行距；装药参数有装药密度、不偶合系数及孔底装药密度。
主爆孔及预裂孔拟采用同一类机械施钻，均采用Φ100mm孔，因此选用d=100mm钻孔直径。
孔距a根据孔距系数N作为衡量孔距对预裂爆破效果影响的因素，即：
N=a/d
预裂孔距系数根据岩石具体情况，选用不同值，可参考表1。
表1预裂爆破系数选值
岩性
坚石
次坚石
软石
极限抗压强度Mpa
60以上
30-60
5-30
N
11-13
9-11
7.5-9
预裂孔同主爆孔行距W与孔径之间的关系如下：
m′=a/W
露天施工m′=0.4-0.8；软岩时m′取小值，硬岩时m′取最大值。
m′数值应经过现场试验选定，试验时每组预裂孔不应少于5个。
线装药密度q′和孔底装药密度q″，预裂爆破装药集中经验公式为：
q′=b×d克/米
b值可参考表2
表2b值参考表
岩性
坚石
次坚石
软石
极限抗压强度Mpa
60以上
30～60
5～60
b
3.9～6.2
2.8～3.9
1.2～2.8
孔底装药密度q″根据孔深而定：
当L>10米时q″=4.0q′
当L=5～10时,q″=2.5q′
不偶合系数由炮孔直径与所用炸药直径的比值定，在预裂爆破的施工中要求在2～3之间为宜，不应小于2。
②爆破设计
Ⅰ、炮孔布置：
预裂爆破就是沿着开挖边界线施钻一单排眼，因预裂爆破是配合深孔爆破进行的，是属于深孔爆破的一部分，所以还应注意预裂孔与邻近主爆孔之间的关系。
a、预裂孔按设计坡面边界线及预裂孔距a来布置，深度由现场施钻的标高与开挖面的标高差值来确定。
如图3所示。
图3山坡路堑中预裂炮孔排列
b、主爆孔采用矩形排列（全路堑爆破时主爆孔采用“V”形排列）
c、预裂孔与主爆孔的钻孔方向平行时，其间距取深孔爆破正常的抵抗线或排距的50～75%。
岩石完整时取小值，岩石破碎，松软时取大值，并且不大于T值，T值一般取0.8～1.0倍最小抵抗线。
如图4所示。
图4预裂炮孔与主爆破孔关系（平行）
d、预裂孔与主爆孔的钻孔方向不平行时，则应保证两种孔的距离不小于（10-30）d。
数值大小视岩质而定，破碎的岩石取大值。
Ⅱ、预裂爆破设计参数
表3预裂爆破参数表
孔径（mm）
孔距（m）
炸药品种
装药直径（mm）
线装药密度（g/m）
岩性
100
1—1.2
乳化炸药
32
300—320
砂岩、砂岩与泥岩互层
100
1.1—1.2
乳化炸药
32
280—300
中厚层泥灰岩夹薄层状泥岩
③预裂爆破施工工艺流程
Ⅰ、潜孔钻机选型
根据施工场地的作业条件，预裂钻孔和主爆孔施钻要求，参照现有潜孔钻机技术性能来确定，选用回转式潜孔钻机类型中的DQ100型潜孔露天钻机。
此钻机对工作条件要求不高，适用于复杂地形，能用人工搬运，可实现45°～90°范围内的钻孔。
Ⅱ、钻孔
a、预裂炮孔深度以边坡的台阶高度及边坡坡度而定，台阶高度为10～15m，深孔台阶高度与边坡台阶高度相同，注意预留碎落台。
最下一层钻孔底较路基面标高低0.2m。
b、钻孔作业及精度要求
施钻前应沿边坡将孔口周围松散覆盖层清除，并开辟钻机运转工作面。
正确测放孔位置，孔口中心距路基中心水平距离的复测，要求误差不得超出30mm。
施钻方向应与边坡走向垂直；横向角应与边坡角一致，孔底中心偏离设计坡面不应大于孔深的1%（垂直边坡方向）。
孔底均应在同一底板平面上。
Ⅲ、装药
采用弱性不偶合装药结构：
在孔口0.8—1.5m（由岩质、风化程度而定）段不装药，用炮泥堵塞；在底部1～1.3倍抵抗线长度段把药卷捆在一起来增强底部岩石的破碎，中间部分把标准药卷按设计装药密度q′=0.15kg/m分散装药。
导爆索起爆。
预裂孔装药结构如图5所示。
装药步骤：
a、根据孔深量出所需的导爆索。
b、在导爆索上标出孔口不装药段和孔底加强段位置。
c、按设计要求将炸药用麻绳或绝缘胶布牢固绑在导爆索上，再与竹片连接在一起。
d、装药前仔细检查孔眼，作好堵孔、水孔的处理。
e、装药时应放在孔的中间或靠近开挖的一边。
f、孔口不装药须用砂粘土或炮泥堵塞，堵塞时注意不能损坏导爆索。
g、全部装药完毕后，用非电毫秒雷管和导爆索进行网路的联接，用火雷管起爆。
图5预裂孔装药示意
Ⅳ、起爆网路
有两种起爆方法：
一是同主爆孔分开起爆，此法网路只有一排，较简单。
另一种是同主爆孔同时引爆，这样要求预裂孔与主爆孔之间按一定时间间隔先后起爆，硬岩延时60ms，稍软岩石延时80-90ms（如条件允许还可大些）。
3、深路堑高边坡沉降观测
DK120+573~DK121+300路堑段，属于深路堑施工，开挖深度约为37米，设计为四级边坡防护，为保证深路堑施工安全，在边坡开挖一级后，开挖下一级边坡前，在路堑边坡顶部距离边缘1米处设置沉降观测点，每10米设置一个观测点，观测点要求稳固。
边坡三、四级开挖每周测量一次，一、二级边坡开挖每天观测一次，待沉降稳固后，每周观测一次，及时绘制沉降量与时间关系图，为边坡开挖及支护提供施工依据。
图6边坡变形观测点布设示意图
五、工期安排
路堑土石方施工按1000立方米/天计算，总工期12个月。
本段路基工程施工进度计划如下图所示：
序号
项目
2010年
2011年
3季度
4季度
1季度
2季度
3季度
4季度
1
施工准备
2
地表处理及截水沟
3
路堑施工
4
路堑边坡
5
路堑加固段
图7路基工程施工进度计划横道图
六、资源配置情况
为保证施工顺利进行，各种机械设备必须配备到位，各种机械设备运行良好。
根据施工进度，及时调整机械设备的数量，保证施工正常。
施工中，加强设备的维修管理，保障设备的完好，配置施工设备时使设备生产能力高于进度指标，保证即使个别设备发生故障，施工生产也不致受到影响，并定期对机械设备进行维修保养。
发挥设备的效率，形成高效率综合生产能力。
根据施工组织和进度安排，拟计划投入的主要机械设备及数量如下表所示：
表4主要施工机械设备配置表
序号
名称
规格型号
数量（台）
备注
1
装载机
ZLC50C
2
2
反铲挖掘机
KT320C
4
3
风钻
YT28
6
4
风镐
G-10
6
5
空压机
4L-20/8
6
6
潜孔钻
3
7
土石方运输车
18T
28
8
张拉设备
千斤顶150T
1
9
注浆机
BT-50
1
10
混凝土运输车
8M3
1
11
砂浆搅拌机
2
七、土石方开挖中的注意事项
1、路堑开挖时，应严格控制坡比和边坡的稳定性，开挖时，不论开挖工程量和开挖深度大小，均应自上而下进行，不得乱挖和超挖，特别是不能开挖神仙土。
开挖时一方面要注意施工方法，如采用不加控制的爆破法施工，易造成路堑边坡失稳，引起坍方。
在不影响边坡稳定的情况下进行爆破法施工，也应经过审批。
另一方面，要注意施工顺序，防止开挖不当而引起边坡失稳崩塌。
2、开挖中发现有较大地质变化时，停止施工，重新进行工程地质补充勘探工作，并根据新的地质资料修正方案，报监理工程师审批后实施。
3、在路堑开挖中应将边坡防护工程和排水工程看作一个整体，路堑开挖前应对路堑开挖和防护和排水有一个详细的施工组织设计，深路堑开挖应遵循及时开挖及时防护的原则，每开挖到一级台阶时应立刻进行防护工程的施工。
4、在路堑开挖过程中，应重视排水，开挖时应保证开挖后不集水，必须设置临时排水沟，将水排出路基以外。
如有地下水渗出，应根据地下水渗出的位置、流量，修建排水设施将水排走。
一级开挖完后，应及时按设计平台的排水设施。
5、路堑开挖到设计标高后，检测路床顶面以下0—80cm范围内的压实度，若压实度达不到96%时，采用特殊压实机具压实，或者挖除80cm，按路基填土的方式分层填筑起来。
若路床以下发现为不良土质地段或非适用性材料应予以换填。
八、质量保证措施
高边坡开挖及防护工程严格按照设计文件及施工规范要求施工，严格按要求设置分级平台，注意石质路堑边坡开挖光面爆破控制，确保坡面平顺；锚固桩、锚索、土钉墙、挡土墙、护墙、护坡、植物防护等严格按设计文件、验收及施工规范要求施工。
路堑高边坡必要时应加强位移变形监测。
合理安排路基的完工时间，确保路线不少于6个月及以上的沉降稳定期。
九、安全保证措施
1、控制路基土石方爆破飞石技术措施
（1）产生原因：
①最小抵抗线太小；
②装药量过多；
③堵塞长度不够或堵塞质量差；
④岩层中有裂缝、软弱夹层等特殊地质。
（2）防止飞石的措施
①控制药量n≤0.5
②采用微差爆破
③加强堵塞
④对爆破地段采用草垫、柴堆覆盖
⑤每次爆破核算单耗指标，如果炸药单耗指标小于0.4kg/m3，一般不会有飞石。
⑥避免最小抵抗线方向对准邻近建筑物方向。
（3）最小警戒半径计算公式
飞石距离验算可参照如下公式：
R=20KWn2
其中：
R——飞石安全距离，单位m；
K——飞石安全系数，一般取K=1.0-1.5；
W——最大一个药包的最小抵抗线，取3.0m；
n——最大一个药包的爆破作用指数，取0.75；
经验算，设计中可能产生的最大飞石距离R=35m。
起爆时，确保人员、机械设备撤离出爆源200m以外。
2、路基爆破施工防护措施
（1）路堑开挖时经常注意坡面的稳定。
每天开工前、收工前将对坡面、坡顶附近进行检查，如发现有裂缝和塌方的迹象或有危石、危土时立即处理。
凡不能处理且对施工安全有威胁时，暂时停止施工，并报告处理。
（2）开挖作业应与装、运作业面相互错开，严禁上下重叠作业。
（3）路堑开挖放炮后，在清理过程中如发现有瞎炮，残药、雷管等立即报告，由爆破人员处理。
（4）石方开挖应时刻注意边坡的稳定情况。
开挖风化严重、节理发育或岩层产状对边坡稳定不利的石方，宜采用小型排炮微差爆破。
（5）装药必须由施工负责人指定有爆破合格证的爆破工完成。
装炮区内严禁吸烟点火，非装炮人员在装炮开始前，必须撤出装炮地点。
装炮完毕必须检查并记录装药个数、地点，以便爆后核对有无瞎炮，以便进行处理。
（6）处理瞎炮必须设立警戒区，处理方法视具体情况决定，可采用下列几种办法：
①将引线重新接通，再行起炮，严禁打残眼。
②在距瞎炮0.6m处打一平行炮眼进行诱爆,注意岩层节理情况,在打眼地点不得有连通瞎炮的裂缝。
③能安全妥善地取出堵塞物,可重装药起爆。
④采用松动控制爆破技术，设置临时防护排架，防止飞石伤人或损坏民房。
⑤爆破区设安全警示牌，爆破前设专人安全警界，防止人员、车辆进入爆破警界区。
⑥距既有公路较近地段爆破，必须事先与公路运输部门取得联系，签订安全施工协议书，取得协助和支持，掌握行车时间，利用行车间隙或“天窗”时间进行爆破作业。
⑦设立抢险组，爆破后抢险组成员及时清除道路上的石块等物体。
⑧路基施工之前应调查地下通讯线路，及地上输电线路，采取措施防止损坏。
⑨坚持安全教育和持证上岗制度
爆破施工前应由专业爆破工程师对所有的工程技术人员及施工人员进行《爆破安全规程》学习，所有施工人员要有公安部颁发的爆破技术证书及上岗证。
⑩严格技术交底制度、加强技术管理力度
施工前应逐级进行爆破设计技术交底。
坚持技术交底不清楚不施工的原则，每个作业班组应有专业爆破工程师值班，放炮前应有总工程师签发爆破令。
坚持“预告信号、起爆信号、解除信号”三大原则。
警戒半径可根据爆破地点，周围建筑物情况结合理论计算公式确定。
十、环保、水保措施
主体工程施工时，需要先剥离表层熟土，集中堆存、防护。
施工结束后及时把剥离的表层熟土回填至周围的临时用地复垦区内，或用作路基边坡和护坡网格内以及线路两侧绿化带的覆土改造。
为了防止碴场水土流失，弃土前，先剥离表层熟土，集中堆放在碴场两侧，弃碴完成后，利用剥离的熟土进行复垦，并按设计修建土地复垦区的排灌系统。
弃碴时，土石分开堆放。
土碴堆放在上游，石碴堆放在下游，以利于碴场内水顺利排出，减小弃碴对挡墙的推力。
在复垦后的土地，采取一定量的生物化学措施，生物化学措施主要包括水土保持、恢复植被和环境优化等工程。
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