拱座开挖专项施工方案.docx
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拱座开挖专项施工方案
拱座开挖专项施工方案
1、工程概况
（1）结构特点
XX特大桥位于河曲县龙口水库上游6.5Km，属于库区范围，主桥采用钢管提篮拱结构形式一跨跨越黄河，拱座编号为5#（东岸）、6#（西岸），拱座尺寸为35×23.6×20.3米，基坑最大开挖尺寸49.4×45.5m和45.5×38.8m，开挖深度33～40m，开挖量共计土方3500m3，石方94318m3，属于深、大基坑爆破开挖。
拱脚基坑平面立面图见图1-1、图1-2。
（2）地形地貌
桥址处河道横断面成U型,河道上口宽330米，下口宽300米，两岸悬崖陡壁，岸边高出河底约65米；蓄水水位线标高898.25m，超出基底标高1m。
5#拱座位于东岸，距离河岸线25.52m，为台阶状地形；6#拱座位于西岸，距离河岸线11.38m，处在冲沟沟底，基础两侧为陡坡，高约40m。
（3）气候水文条件
施工地区属中温带亚干旱区，区内降雨稀少，气候干燥，夏季炎热，冬季寒冷，冬春两季多风，蒸发量大；7～9月偶有暴雨，因地表植被不发达，暴雨天气地表水流量较大，易形成冲沟。
（4）地质条件
所处地面新黄土及强风化岩，最大厚度为7米。
基顶覆岩厚度为16～18米，节理较发育，有明显裂隙，抗压强度在60～80MPa左右,普氏等级系数f为6～8；基顶至基底段均为弱风化石灰岩，岩层产状平缓稳定，节理不发育，无断层、明显裂隙、地下水等不良地质情况，6#拱座距基顶往下约5m深处有一深1m左右、半径约15m的溶洞，基底持力层为完整连续的弱风化石灰岩，抗压强度在80～100MPa左右，其普氏等级系数f为8～10;整个岩体自然稳定坡角线为75°。
2、工期安排
总工期安排：
2009年10月01日～2010年03月15日
东岸（5#）：
第一层爆破：
2009年10月01日～2009年10月10日
第一层出碴：
2009年10月11日～2009年11月18日
第二层爆破：
2009年11月19日～2009年11月30日
第二层出碴：
2009年12月01日～2009年12月18日
第三层爆破：
2009年12月19日～2009年12月31日
第三层出碴：
2010年01月02日～2010年01月15日
第四层爆破：
2010年01月16日～2010年01月25日
第四层出碴：
2010年01月26日～2010年02月10日
基坑修整：
2010年02月11日～2010年02月20日
西岸（6#）：
刷坡防护、场地修整：
2009年10月20日～2010年12月31日
第一层爆破:
2010年01月01日～2010年01月10日
第一层出碴：
2010年01月11日～2010年01月30日
第二层爆破：
2010年01月31日～2010年02月05日
第二层出碴：
2010年02月06日～2010年02月15日
第三层爆破：
2010年02月16日～2010年02月20日
第三层出碴：
2010年02月21日～2010年02月28日
第四层爆破：
2010年03月01日～2010年03月05日
第四层出碴：
2010年03月06日～2010年03月10日
基坑修整：
2010年03月11日～2010年03月15日
附：
施工进度横道图。
3、组织机构
图1-3基坑开挖组织机构图
项目经理
现场负责人
钻
孔组
24
人
爆
破
组
8
人
土
石
外
运
组
30
人
测
量
组
4
人
施
工
协
调
组
2
人
技术负责人
质
量
检
查
组
2
人
4、施工总体安排
基坑开挖施工平面立面布置见图4-1至图4-4
拱座地表土及松散的风化岩石用挖掘机清除，基坑口至拱座混凝土面以上的基坑坑壁为有个别裂隙的石灰岩，采用1：
0.26的坡度放坡开挖，拱座混凝土范围内的基坑坑壁为完整岩石，按设计基础轮廓线开挖。
基坑开挖采用预裂（光面）爆破与深（浅）孔松动爆破相结合的方法施工。
根据工程特点及地质情况，分为放坡爆破段和垂直爆破段。
标高919.75m以上采用1：
0.25的放坡爆破，坡脚留3.5m宽平台作为缓冲以及浇筑混凝土时搭设脚手架，平台上砌筑0.5m高片石混凝土挡墙；919.75m以下采用垂直分层爆破的方式。
5、6#拱座均分为四层进行爆破，其中第一次爆破由地面至基顶，第二、三、四次爆破根据基础形状进行分层，爆破深度6～7m，受基坑尺寸制约，考虑到潜孔钻机的作业空间，第二、三、四次爆破的预裂爆破应作一次爆破；以上均属于深孔爆破；考虑到岩层厚度在0.5～1m范围内，基底留1.5m进行浅孔松动爆破，最下0.5m采取人工配合机械破碎的方式开挖，以防止基底岩层受到破坏。
6#拱座位于冲沟内，基底距冲沟坡顶高差达80m，地形条件极其困难，施工防护工程量巨大，各基坑施工及缆塔施工相互影响，因此本方案中特做现场布置说明，见图4-4。
基坑出碴选用履带吊垂直出碴，挖机配合开挖装车，自卸汽车外运；东岸设挖机进出马道，西岸以履带吊吊运挖机进出基坑。
5、出碴方案的比选
综合本桥特点、工期要求、技术条件及类似工程施工经验，对深基坑出碴方案进行以下比选：
1.修建马道出碴
⑴方案概述
在基坑爆破开挖过程中，修建10%～15%出碴马道，自卸汽车通过马道进入基坑，挖掘机直接装车，自卸汽车外运。
⑵施工特点
①施工条件
出碴马道需满足10%～15%的纵坡坡度，据此,东岸马道需修建350米马道，爆破工程量为49875m3；西岸拱座位于冲沟内，由拱座基坑底到便道需克服70m的高差，需要开山爆破修建约400米长马道，爆破工程量达到161200m3。
由于马道亦需要进行边坡防护，增加了巨大的额外工程量，临时占地面积大，需征用山坡林地，征地困难；两岸马道必须临近河岸，大方量的开山爆破对库区环境造成非常严重的影响；东岸因河岸线在冲沟处断开，修建马道则会占用预拼场地。
②施工效率
出碴快。
自卸汽车直接装车外运，省去垂直运输工序，出碴速度和普通基坑开挖接近。
不需要起重设备，直接一次装车外运。
⒉汽车吊、塔吊出碴
⑴汽车吊出碴：
QY50汽车吊月租5W，最大臂长42m，最大臂长起重量942Kg，最大爬坡能力32%，最小转弯半径24m。
考虑到QY50汽车吊起重量过小，出碴效率低，如采用更大功率汽车吊，则费用会大大增加，且对场地要求更高，因此排除汽车吊出碴方案。
⑵塔吊出碴：
①场地要求
塔吊占地面积小，对基础要求较高，塔吊进场困难、安装占用工期时间长；由于塔吊固定在基坑附近，基坑石方爆破对塔吊造成影响。
②施工效率
考虑工期及基坑开挖尺寸，不发生二次水平装运，塔吊出碴要求塔吊50m臂长处最大起重量大于5t，据此，选择TC7052型塔吊。
塔吊提升速度为0～53m/min,回转速度0.72r/min，速度较慢，出碴效率较低。
⒊履带吊出碴
⑴方案概述
本出碴方案采用履带吊作为垂直运输设备，施工前在基坑周围修建履带吊施工平台；施工时挖掘机在基坑内装斗，履带吊提升吊斗，垂直运输装车，自卸汽车外运；东岸基坑开挖完毕后，挖掘机通过简易马道出基坑；西岸挖掘机通过履带吊吊出基坑。
⑵履带吊选用
东岸采用QUY50履带吊，西岸采用QUY100履带吊。
履带吊规格：
（见下表）
QUY50履带吊25m臂长工况下主要技术参数表
项目
数值
项目
数值
主臂长度（选用）
25m
最大回转速度
3.0rmp
最大起重量×幅度
27.5t×5.5m
单绳起升速度
120m/min
最大幅度×起重量
14m×7.8t
接地比压
0.066MPa
最大行走速度
1.6Km/h
爬坡能力
40%
QUY100履带吊40m臂长工况下主要技术参数表
项目
数值
项目
数值
主臂长度（选用）
42m
最大回转速度
1.9rmp
最大起重量×幅度
46.9t×9.3m
单绳起升速度
110m/min
最大幅度×起重量
30m×10.5t
接地比压
0.085MPa
最大行走速度
1.6Km/h
爬坡能力
30%
⑶施工特点
①施工条件
自拆装功能，能实现完全自装拆；各卷扬机构制动器、平衡阀的启动时间任意可调，能够达到最佳匹配效果；行走机构能实现直线行走、单边转向、差速转向、原地转向、带载行驶等动作，具有高度的机动性和灵性。
体积小，爬坡能力大，可适应本工程复杂地形下的进场条件。
需沿基坑周围修建一条宽8m的工作平台，以满足履带吊拱移动工作需要。
路基承载力要求：
大于88KPa。
②施工效率
具有自由落钩的功能，提升、回转速度快；起重量大，最大工作幅度处起重量分别为7.8t和10.5t。
③辅助设施
本出碴方案用挖掘机辅助装车，施工时修建70%坡度马道，供挖掘机出入基坑。
预计马道石方爆破量：
16543.75m3。
⒋方案选定
对比马道出碴和履带吊出碴方案，马道出碴虽然省去了起重设备，但是对马道要求较高，土石方量及防护工程量大，而且需要征地，费用反而增加；并且马道的爆破作业时间增加，自卸汽车需从马道里绕行而上，而履带吊出碴因为起重量大，移动灵活，起升、回转速度快，在出碴效率上并不比马道出碴慢；马道修建对环境影响大，不利于水土保护。
履带吊出碴与汽车吊比较，履带吊具备施工方便、效率高、费用低、技术条件要求低的优点。
其主要缺点为需要修建挖掘机出坑马道，增加额外工程量。
从工期、技术、环保等方面考虑。
通过方案分析对比，选择履带吊出碴方案。
6、施工工艺
6.1基坑开挖工艺流程
基顶防护、排水
测量放样
场地平整、刷坡
图6-1工艺流程图
施工准备
浅孔松动爆破、出碴
是否开挖至浅孔爆破设计标高
是
监理工程师检查、签认
钢筋、拱脚预埋件安装
模板安装
大体积混凝土浇筑
养护、监控、拆模
机械破碎至基底
修整钻孔平台
爆破方案设计
基坑预裂爆破
坑壁临时防护
主爆孔松动爆破
是否开挖至深孔爆破设计标高
否
基坑出碴
6.2爆破方法及工艺
6.2.1爆破方法
根据地质条件和基坑设计方案，并考虑到基坑周围的环境条件及安全要求（无建筑物、公路、电力设施、水利设施等重要应保护目标），选择爆破方法如下：
标高905.75m以上以临河面为自由面，进行：
预裂爆破→深孔松动爆破→缓冲爆破。
标高905.75m以下，先进行预裂爆破，然后依次进行中部直线掏槽爆破、深孔松动爆破、缓冲爆破。
在开挖过程中，先沿坑壁四周设置密集的防裂孔，保护坑壁，防止震裂、松动基础周壁基岩，防止超挖，使坑壁规则整齐，防止落石保证人身安全。
坑壁钻孔完后，将先采用深孔松动爆破的方法进行施工，在基础底部开挖预留1.5m预留层，其上部用手风钻造孔，密孔小药量进行浅孔松动爆破，基坑轮廓线采用光面爆破，并另预留0.5m厚保护层机械开挖，以确保基础岩体完整。
6.2.2爆破工艺
1、施工准备
⑴技术准备
①图纸审核，地质勘察，测量控制网布设，爆破设计方案审批，爆破安全评估。
②组织施工人员学习图纸、作业指导书、技术交底和相关规范，进行安全培训，考试合格方可上岗作业。
⑵施工准备
①施工人员、主要机具设备进场、
②弃碴场选定，通水、通电、通路，爆破区邻近建筑物或构筑物的安全保护措施所用材料、标志到位。
⑶起爆器材的选择
钻孔机械根据当地既有设备，选择HC725潜孔钻机，钻孔直径为90～120mm。
启爆装置选用8#电雷管。
根据爆破方案特点，预裂爆破需要预裂孔同时起爆，因此选择传爆速度快的导爆索引爆，传爆速度在6500m/s以上；预裂孔装药选择猛度、威力均较小的铵油炸药药卷；其规格尺寸为φ35×200mm、重量200g
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