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渠道土石方开挖施工方案

南水北调中线一期工程总干渠陶岔~沙河南

（委托建管项目）方城段段第三施工标段

（合同编号：

HNJ-2010/FC /SG-003）

渠道开挖方案

批准

审核

编制

中国水利水电第三工程局有限公司

南水北调中线工程方城段三标项目部

二〇一一年三月

1.工程概况 ................................................................................................1

2.主要项目及工程量 ................................................................................1

3. 编制依据 ..............................................................................................1

4. 施工布置 ..............................................................................................2

5. 土方开挖 ..............................................................................................3

5.1 开挖分区 ...........................................................................................3

5.2 开挖施工程序 ....................................................................................3

5.3 开挖施工方法 .....................................................................................4

6.石方开挖 ................................................................................................7

6.1 开挖方案 ............................................................................................7

6.2 爆破方案 ............................................................................................8

7. 土方平衡 ............................................................................................10

8.施工进度计划 ......................................................................................11

9. 资源配置 ............................................................................................11

10.土石方施工技术及质量控制措施 ....................................................13

11. 安全环保措施 ..................................................................................14

1.工程概况

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段（以下简称“方城

段”）是总干渠陶岔渠首至沙河南段一个设计单元，位于河南省南阳市方城县境

内，起点位于小清河支流东岸宛城区和方城县的分界处，设计桩号 124+751，终

点位于三里河北岸方城县和叶县交界处，设计桩号 185+545。

全渠段设计流量

330m3/s，加大流量 400 m3/s。

南水北调中线一期干线工程为 I 等工程，输水建筑物为 1 级建筑物。

方城-3 标是第 3 个标段，起点设计桩号 138+551，轴线坐标为

（X=3669249.953m，Y=486815.701m）（1954 年北京坐标系，下同），终点设计桩号

145+651，轴线坐标为（X=3672702.790m，Y=492896.220m）,方城-3 标长度为

7.100km。

渠道开挖断面为梯形断面，坡比为1：

2.25和1：

2.5，渠底宽为18.5~20m。

本

标段沿线共有建筑物11个，包括：

3座左岸排水建筑物，2座渠渠交叉建筑物，3

座公路桥，3座生产桥。

2.主要项目及工程量

本标段渠道土石方明挖工程量为319.4万m3，其中软岩开挖约41.2万m3

3. 编制依据

1.1 合同文件；

1.2 施工总进度计划、年进度计划；

1.3 总体施工组织设计；

1.4 施工相关图纸（总平面图、纵横断面图、渠道开挖图）；

1.5 相关施工技术规范及规程：

（1）《水利水电建设工程验收规范》SL223-1994；

（2）《水利水电建设工程施工组织设计规范》SL303-2004；

（3）《爆破安全规程》GB6722-2003；

（4）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47-94；

1

（5）南水北调中级一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法；

（6）南水北调中线一期工程膨胀土处理施工技术要求；

（7）南水北调中线一期工程膨胀岩处理施工技术要求。

4. 施工布置

4.1 施工道路

1、由于本施工标段分布战线较长，且不同地段开挖料需进行有用料和无用料的分区堆存

和弃渣，因此，须对不同开挖地段的施工道路进行布置，以满足各部位开挖运输施工的需求。

2、渠道施工道路主要以左右两岸沿渠施工道路为主，填筑施工便道，连通生产、生活区、

渣场及施工现场。

沿渠便道采用泥结碎石路面，路面宽 7.0m，道路标准不低于工矿二级；各

开挖工作面施工便道从沿渠道路接引，按照小于 12％的坡比沿明渠两侧边坡修筑至渠底，与

渠底和一级马道连接，以此作为渠内结构物施工的通道。

逐段施工完成渠底衬砌后，再逐段

完成道路占压部位的施工。

开挖工作面至沿渠道路连接段在保证不损伤渠道永久边坡的原则

下，根据现场实际情况灵活布置修筑坡比小于 12%的临时施工道路连接段。

并在合同实施期

间对施工道路进行管理、维修、养护及水毁后的道路修复，以及为满足运输而必须采取的临

时加固和加扩措施。

4.2 施工供电、排水、供风

（1）供电：

土石方开挖工程的施工用电主要施工降排水和现场照明等用电，用电容量不

大，由本标统一布置的系统用电线路和柴油发电机发电提供，供电系统能够满足施工需要。

照明采用 10kw 氙灯、碘钨灯、镝灯等。

（2）本标段施工区域地下水较丰富、水位较高，施工中降、排水及开挖土质边坡稳定是

施工时应关注的一个主要问题。

为保证正常施工，必须进行必要的临时施工排水，施工期临

时排水主要为施工期降雨地表汇水、地下水抽排。

排水方式：

1）开挖面外排水：

在渠道开口线两侧堤基及时修筑防护堤以拦截地面雨水，防护堤外侧

设置导流沟渠，坡面雨水通过导流沟槽直接排入渠底排水泵坑，用泵抽排到防护堤外侧导截

流沟槽；

2）渠道内开挖排水

渠道地下水设导流明沟与井点降水相结合方式施工。

在一期开挖中采用在渠坡侧布置明

沟排水，二期开挖（保护层）在渠道中心线布置井点降水，潜水泵抽排到两岸的排水沟内。

2

区段

桩号（起）

桩号（止）

长度

开挖量

回填量

备        注

Ⅰ

138+551

141+185

2634

908766

71637

不含建筑物开挖量

Ⅱ区区

141+185

143+000

1815

891357908766

195961

Ⅲ区

143+000

145+651

2651

1224346

442751

合      计

7100

3024469

710349

根据招标文件要求，本标段渠道开挖含水层以上部分 3～5m 不需要采用降排水措施，可直

接进行渠道开挖，待开挖含水层以下时，分层在渠道纵向两侧设置导流明沟降水，导流明沟

底宽 1m 左右，沟坡按 1:

0.5～0.75 设置。

导流明沟底低于每层开挖面 1~2m，导流沟每 500m

设集水坑一座，进行集中抽排至渠堤外导流沟。

为保证开挖进度顺利衔接，采用排水沟领先法。

降排水导流沟及集水坑始终超前于开挖工

作面 500m 以上。

渠道开挖至建基面时采用井点降水，渠道底口设置井点；井点间距暂定

20m，施工时根据水量确定间距。

渠道排水泵：

200 GW300-15-22（300m3/h）水泵 6 台，用电负荷 22kw。

井点排水设备拟选用 QDX25-17-2.2 型潜水泵 20 台，用电负荷为 22kw。

渠道内开挖排水期间，在渠道外侧村庄附近设置简易变形观测点，定期进行地表沉降观测。

（3）根据施工总进度计划和工程的整体布置规划，采用总体分散、局部集中的原则，在

本标施工现场内石方区布置移动式空压机站。

用风量大、用风量集中部位采用电动空压机，

临时使用采用油动空压机。

5. 土方开挖

根据该工程战线长，施工道路布置条件好的特点，渠道明挖工作分段进行，每个区段开

展 1~2 个工作面。

5.1 开挖分区

（1）为保证渠道施工的连续均衡以及合理利用施工资源，结合本标所指定的弃渣场布置

位置及渠道沿线建筑物的布置，为了满足进度计划要求，将 7.1km 渠道划分为三个施工区段

进行组织施工。

（2）各区段施工范围划分及工程量见表 5-1。

表 5-1                 各区段施工范围划分及工程量

5.2  开挖施工程序

根据工程总工期的要求，和水文地质条件。

本标开挖施工程序安排如下：

施工准备→施工放线→表土清理→导截流沟施工→分层开挖→测量复核→保护层开挖→

3

边坡修整→清基（建基面清理）。

5.3 开挖施工方法

（1）施工准备

根据施工总布置要求，将施工用风、水、电等布置至施工区域内，组织设备、人员、物

资材料等资源就位。

组织施工人员进行学习交底领会设计意图，做到施工方案人人心中有数。

（2）施工放线

1）放出开挖区的上开口线及永久截（导）流沟的开挖边线提供给作业层，进行开挖范围

内的清理植被，并清坡。

2）根据施工需要进行开挖边坡放样，检查边坡开挖体形，并完成开挖边坡的竣工断面图，

平面图，同时完成工程量的计算。

3）采用 GPS，全站仪、水准仪进行施工放样，施工中严格按相应规范与标准进行施工。

（3）表土清理

对开挖区域内的表土层、障碍物、建筑垃圾等进行清除，表土层清理控制在 50cm 内。

剥离的表土如为耕作层，按照就近原则堆存至 3-1#营地内的堆土场进行堆存，堆存时应进行

分区、分层堆放，以便后期作为右岸沿渠路绿化带植土使用；如为废弃料，则应运至指定的

弃渣场弃掉，弃渣时应做好分层堆放。

（4）排水系统砌筑

在清表的同时视情况提前或及时完成渠道左侧永久截（导）流沟等排水系统的开挖与干

砌块石砌筑，作为地表排水及渠道内地下水抽排使用，截（导）流沟开挖的弃渣及时运至指

定的弃渣场。

（5）开挖分层厚度

分层原则：

本标渠道开挖断面深度为 3m～12.5m，为减少施工过程中地下水抽排量及保

护主干渠混凝土衬砌建基面不受地下水侵润，本标段主干渠开挖分层原则基本按照 4 层开挖，

第一层为可用土开挖，开挖厚约 2m；第二层挖至地下水侵润线上 50cm，开挖厚度约 1~2m；

第三层开挖厚度约 3.5m；第四层为预留保护层厚度开挖，开挖厚度约 2m。

在富含合格土料的区段还需根据合格土料的所在标高及分布厚度进行开挖分层，以便顺

利进行合格土料的开挖与备存，同时防止合格土料被无用料所污染。

开挖施工分层图 5-1

土方开挖分层图图 5-1

4

渠

道

中

心

线

4.0651.05

4.04

地下水

侵润线

1:

2

.5

排降水

导流沟

2

3

2

排降水

导流沟

开挖分

层线

井点

降水

18.50

井点

降水

渠道开挖分层图

5

渠堤填筑

马

道

渠堤边坡保护层

集水坑

三层开挖区

（开挖深度3.5m）

二层开挖区

（含水层以上50cm 开挖）

一层开挖区

（可用土开挖）

水流

渠   道   中   心   线

集水坑

渠堤边坡保护层

渠

马                   道

堤       填

筑

地面

二层开挖区

10%

便道

一层开挖区

10%

便道

三层开挖区

10%

便道

地面

保护层开挖10%

开挖分层平面布置图

便道

6

（6）土方开挖

1）开挖从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采取倒悬的开挖方法。

对于地下水

侵润线以下开挖采用超前开挖降排水导流沟方式进行，开挖分段每 500m 设置集水坑，水泵抽

排至左岸永久截流沟内，然后自流入附近沟渠内。

两侧边坡预留垂直建基面边坡 1m（水平宽

2.25m）保护层。

待两侧降排水导流沟将渠道中间地下水降排后进行大面积开挖。

如开挖施工

作业面较为开阔，且开挖层厚较薄，可采用推土机进行集料，3m3 装载机直接装车运输。

2）保护层开挖，开挖前首先采用井点降排水方式进行地下水抽排，开挖主要采用

1.6～1.8m3 液压反铲进行开挖，直接装 15~20t 自卸车运至指定的弃渣场弃渣。

对于渠道土质

保护层采用 1.0m3 反铲削坡、人工辅助反铲修整边坡，以满足施工图纸要求的坡度和平整度，

确保边坡的稳定。

3）土石方明挖过程中，如出现裂缝或滑动迹象时，立即暂停施工，将人员设备尽快撤离

工作面，视边坡开裂程度采取不同的应急措施，并通知监理工程师，必要时设置观测点，及

时观测边坡变化情况，并做好记录。

土方开挖施工工艺流程见图 5-2

土方开挖工艺框图图 5-2

施工准备

测量放线

施工排水

修筑道路

反铲分层直接挖装

反铲边坡修整              人工辅助

自卸汽车运输

6.石方开挖

6.1 开挖方案

根据招标技术文件规定，在软岩开挖中占软岩开挖总量 70%的部分可直接使用土方机械开

7

挖，开挖方法同土方开挖；其余需用钻孔爆破作业及体积大于 0.7m3 的块体占软岩 30%，根据

施工环境及开挖厚度，采用松动爆破自上而下分层开挖，爆破采用手风钻钻孔爆破，

1.6～1.8m3 反铲挖装、20t 自卸汽车出渣运输。

施工前在现场选择适当部位进行爆破试验，确定合理的爆破参数，以获得满意的爆破效果。

边坡和基底采用控制爆破技术，施工时严格按钻爆参数进行施工。

边坡开挖采取预裂或光面爆破，梯段爆破预留 1.5~2m 保护层，手风钻小爆破削坡。

钻孔

作业，控制钻孔的倾角和孔深，使边坡和基底超欠挖控制在允许的范围内。

严格控制爆破单

响药量，尽量减轻对边坡和基础的振动破坏。

做好排水工作，在开口线以外修建截水沟，防

止地表水流入工作面。

采取自上而下分层开挖，坡面支护及时跟进，确保边坡稳定。

石方开挖工艺流程见图 5-3

石方开挖施工工艺流程图图 5-3

施工准备

测量放线

钻孔

装药

网络连接起爆

安全处理

挖、装、运石渣

边坡修整

边坡支护施工

下一循环作业

6.2 爆破方案

在本段的石方爆破主要采用浅孔梯段爆破的施工方法，进行松动爆破。

钻孔机械使用手

8

风钻。

采用非电微差起爆的方法，合理设计起爆顺序，控制每一段起爆的炸药总量，减小爆

破震动效应，减小爆破对周围建筑物的不利影响；

控制最小抵抗线的方向，炮工合理装药和堵塞，控制好用药量，尽量避免飞石和减小爆

炸噪音。

爆破设计原则

（1）爆破作用指数 N≤0.75，全松动爆破。

（2）根据《水利水电工程施工组织设计手册》查得：

岩石坚固系数，控制炸药单位用药

量。

预裂爆破间距为 80cm，梯段爆破间排距为 3×3m。

具体参数以现场试验爆破参数为准。

为避免爆破振动、飞石、空气冲击波对混凝土及保留岩体等被保护建筑物产生危害。

石

方开挖必须进行控制爆破。

1）爆破器材选用

爆破材料选用 RJ 乳化系列炸药或铵梯炸药；主爆孔起爆材料选用毫秒微差塑料导爆管；

预裂和光爆孔起爆材料选用导爆索，总起爆网络采用电雷管；由导爆管、导爆索、电雷管组

成起爆网络。

2）主要技术措施

①采用毫秒微差网络爆破技术，控制爆破规模，保证被保护建筑物及开挖建基面的安全

和开挖质量。

施工前期，结合施工生产进行爆破试验，通过爆破试验对爆破孔网参数、起爆

网络、单耗药量等钻爆参数进行优化，确定最佳钻爆参数。

②边坡采用预裂或光爆一次成型技术，靠近边坡 15～20m 的范围需要严格控制爆破参数，

与外侧的梯段爆破区结合部位采用一排施工预裂减震，既能保证边坡成型质量，同时也能提

高一般梯段爆破区生产效率，加快施工进度，施工中针对不同的地质条件及特殊部位、特殊

地质条件的预裂或光面爆破及时调整有关爆破参数。

③保护层开挖采用水平光爆/预裂一次成型技术，以确保建基面岩体开挖质量和成型质量。

9

区段

桩号

（起）

桩号

（止）

3

开挖量（m ）

回填量

3

（m ）

回填量

（自然

方）

3

（m ）

3

弃渣量（m ）（“+”

为弃渣，“—”为需

调入）

备注

总挖量

可利用

可利用

不可利用

Ⅰ区段

138+55

1

141+18

5

908766

553806

71637

84279

-10473

354960

本标段土

方开挖有

用量除由

一区段调

给一标可

利用料 48

万方以外，

剩余就近

原则用于

填筑区。

138+551

至

142+500

弃土约

115 万方

运至牛庄

弃渣场，

142+500

至

144+000

弃土约 85

万方运至

东泥岗弃

渣场，

144+000

至

145+651

弃土运约

41 万方至

马岗弃渣

场，借土

根据用土

情况以就

牛庄南

跨渠桥

138+900

1583

0

20300

23882

-23882

1583

鸭东二

分干三

支倒虹

吸

138+955

20800

8458

8065

9488

-1030

12342

平高台

公路桥

140+386

4822

0

3372

3967

-3967

4822

防护堤

140+650~141215

0

0

2264

2664

-2664

0

Ⅱ区段

141+185

143+0

00

891357

60992

195961

230542

-169550

830365

齐庄北

生产桥

141+350

1646

0

18672

21967

-21967

1646

前肖庄

村西排

水倒虹

吸

141+848

94308

4364

8203

9651

-5287

89944

后肖庄

西公路

桥

142+809

3517

0

1486

1748

-1748

3517

防护堤

142+330~144+481

0

0

8600

10122

-10122

0

Ⅲ区段

143+000

145+6

51

1224346

421318

442751

520884

-99566

803028

鸭东二

分干四

支渡槽

143+728

2084

2004

6138

7221

-5217

80

马岗北

公路桥

144+372

21135

3521

39053

45945

-42424

17614

马岗东

北沟倒

144+687

94380

3341

8203

9651

-6310

91039

7. 土方平衡

土方调配的指导思想为：

全理安排开挖和填筑施工，尽早提供回填工作面，有用料就近

利用，尽量减小综合运距。

本标段土方开挖有用量除由一区段调给一标可利用料 48 万方以外，

剩余就近原则用于填筑区。

138+551 至 142+500 弃土约 115 万方运至牛庄弃渣场，142+500 至

144+000 弃土约 85 万方运至东泥岗弃渣场，144+000 至 145+651 弃土运约 41 万方至马岗弃渣

场，借土根据用土情况以就近原则向券桥米庄和代营两个取土场取土。

主要从代券桥米庄取

土场调用。

具体见土方平衡表。

土方平衡表

10

虹吸

刘彦庄

南生产

145+091       1387      0     57396   67525   -67525    1387

近原则向

券桥米庄

和代营两

个取土场

桥

刘彦庄

虹吸

水土保

排水倒 145+507       120605     0     11311   13307   -13307   120605

取土。

主

要从代券

桥米庄取

土场调用。

截流沟46344000046344

通信管

合计　347392410782549134121074608-4873682399316

8.施工进度计划

施工进度计划根据项目部上报并经监理部和建管处审批的总进度计划。

依据合同工期要

求和施工程序安排进行，合理安排施工程序，尽可能做到均衡施工，优化资源配置，并留出

一定富余度。

开挖历时 756 天。

根据情况进行时段安排如下：

Ⅰ区段 138+551~141+185 开挖填筑于 2011 年 3 月 15 日开始，2012 年 7 月 31 日完成（包

括预留便道），总工期 505 天。

Ⅱ区段 141+185~143+000 开挖填筑于 2011 年 4 月 1 日开始，2012 年 12 月 6 日完成（包

括预留便道），总工期 616 天；

Ⅲ区段 143+000~145+651 开挖填筑于 2011 年 5 月 1 日开始，2013 年 4 月 10 日完成（包

括预留便道），总工期 711 天；

9. 资源配置

按照施工高峰月强度 23 万 m3/月（土石方）进行资源配置，计算如下：

（1） 挖掘机配置

计算

挖掘机配置可按下式计算：

N =

式中 N—挖掘机需要量，台；

Q