土石方开挖安全施工方案.doc
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1、 引江济淮实验工程总承包 (设计、科研、施工) 土石方开挖施工 安全专项方案 编制: 审核: 审批: 铁第四勘察设计院集团有限公司-河海大学-中铁二十局引江济淮实验工程总承包项目部二一六年十二月目录一、 编制依据- 3 -二、 编制范围- 3 -三、 工程概况- 3 -四、 地形地貌和地质条件- 3 -五、 施工计划- 4 -六、 施工方案- 4 -七、 施工准备- 14 -八、 安全保证措施- 15 - (一)施工技术措施- 15 - (二)安全施工保证措施- 16 -九、 防洪应急预案- 23 - 一、编制依据1.施工招标文献、相关设计图纸;2.国家和水利行业主管部门颁布的工程施工、文明施
2、工的相关法律、规范、条文等相关标准规范;(1)水利水电工程施工安全管理导则SL721-2023;(2)水利水电工程施工安全防护设施技术规范SL 714-2023;(3)水利水电工程施工通用安全技术规程SL398-2023;(4)水利水电工程土建施工安全技术规程SL399-2023;(5)水利水电工程土建施工作业人员安全操作规程SL401-20233.引江济淮实验工程总承包(设计、科研、施工)协议技术条款(发包人规定);4.现场调查收集到的地形、地质、气象和其它地区性条件等资料;5.现场勘察资料;6.公司现有资源情况。二、编制范围引江济淮实验工程后期右岸土石方开挖工程。三、工程概况 引江济淮实验
3、工程位于合肥市蜀山区小庙镇,紧邻G312(南侧),江淮沟通段桩号40+70042+200,长1.5km。根据设计图纸,实验研究阶段河道断面采用梯形断面。实验段两端边坡开挖坡率1:3.5,每6m高边坡设一平台,平台宽4m,地面高程3237m,河道挖深2024m左右。实验段后期渠道底宽60m,四级边坡,每级边坡高度6m,土质和强风化砂岩边坡1:3、弱风化砂岩边坡1:2。实验段两端边坡开挖坡率1:3.5,每6m高边坡设一平台,平台宽4m。设计最低通航水位17.4m,最高通航水位23.86m。本地地表水径流量大,河流及水塘较多,设计图规定,在左岸大里程端头设导流明渠接引窦小郢河沟径流,在右岸设导流明渠
4、接引余圩河沟径流。四、地形地貌和地质条件(一)地形地貌引江济淮实验工程地处低洼圩区,渠道范围分布着规模相对较小的河湖及平原。(二)地质勘察深度范围内揭露地层如下:层重粉质壤土、粉质粘土(Qal 3):含铁锰质结核,棕黄、棕黄夹灰色,一般硬可塑状,其中江淮分水岭段下部硬塑状,属中档压缩性土,该层大量分布。1层轻、中粉质壤土(Qal 3):灰黄色,硬可塑稍密状,该层广泛分布。5层重粉质壤土夹细砂(Qal 3):灰黄色,可塑硬塑状,细砂稍密状。江淮分水岭段局部分布。层泥质粉、细砂岩、粉砂质泥岩、泥岩(K):全风化(1层)一般为灰黄、暗红夹少量灰白色,呈砂壤土夹细砂状,结构松散;强风化(2层)一般暗红
5、色,呈小碎石夹细砂状;中档风化新鲜基岩(3层)一般为棕红色、紫红色,呈柱状、短柱状。局部夹薄层或极薄层泥质胶结砂质泥岩。岩层产状3303502028。为本区重要揭露基岩,大量分布。五、施工计划根据本工程的总体施工安排和实验研究后期阶段的工期安排,实验后期阶段河道土石方开挖开始时间为2023年11月16日,结束时间为2023年1月17日,工期69日历天。结合科研实验的工期,实验研究后期阶段土方开挖先进行实验东区土方开挖,待西区及中区科研实验完毕后,3个坑的土方开挖同时进行。河道右岸土石方拟定开工时间为11月16日,若由于征地拆迁等其他因素无法正常开工,本计划节点时间相应顺延。六、施工方案(一)河
6、道土石方开挖方案河道土石方工程工作内容涉及:施工准备、场地清理、施工期排水、土石方开挖与运送、边坡检测和防护、工程验收、现场清理。由于膨胀土的特殊性质,在开挖过程中对边坡必须采用覆盖、防护等有效措施,减少大气环境对边坡的影响,分层、分段开挖并预留保护层,一次开挖的工作面不易过大。开挖过程中,在有上层滞水的地带需采用逐层设截流沟、逐层排水的方式,有效减少水对边坡的影响。在开挖过程中,采用逐层开挖排水沟排除滞水、渗水的开挖方式,并采用临时覆盖边坡、预留保护层和后续工序跟进,可有效隔绝阳光曝晒和雨雪冲刷或冻结,减少因土体失水干缩或遇水膨胀而引起的边坡失稳现象。弃土场车辆较多,倒车频繁,为保证施工安全
7、,在弃土场设立小型柴油发电机,根据弃土场工作面配备相应的照明灯。1. 施工工艺流程施工准备测量工作截流沟开挖及解决开挖排水沟并排水河道开挖坡面防护保护层开挖。2. 施工方法(1) 施工准备土石方开挖施工前,对施工主道路进行维修,边坡开挖土方通过两个隔离堤运送至弃渣场。边坡开挖便道布置见图1。 图1 边坡开挖便道布置图(2) 测量工作2.1 地形测量与工程量复核在主体工程开工前,一方面进行开挖工程量的复核,为精确计算开挖工程量,在施工测量控制网建立后,对工程施工各部位进行原始地形复测,报请监理工程师现场旁站。原始地形图测绘完毕后及时绘制横断面图、汇总土方开挖量等成果,报送监理工程师审核认可,经监
8、理工程师审核认可的原始地形图与开挖放样剖面图是工程后续施工及工程量计量的重要依据。2.2施工放样的准备与方法一般规定放样工作开始前,具体查阅工程设计图纸,了解设计规定与现场施工需要,收集施工区域平面与高程控制成果。施工测量放样以正式的设计图纸和文献(涉及修改告知)作为依据。放样前,认真核对设计图纸中的有关数据和几何尺寸,确认无误后,作为放样依据。所有放样点线均保证有校核条件,现场取得的放样及检查验收资料,认真进行复核,确认无误后才交付使用。放样结束后,提供书面的放样成果资料给使用单位。放样数据准备放样前根据设计图纸、资料以及控制点成果,计算放样数据,绘制放样草图。所有放样数据、草图均由一人计算
9、和绘制、另一人独立校核。采用软件程序计算放样数据时,认真核对原始数据输入的对的性。输入到仪器内存模块中的控制点及样点坐标数据文献,经核对后,提供应放样人员使用。编制放样记录手簿,内容涉及:工程部位、放样日期、观测、记录及检查人员姓名、放样所使用控制点名称、坐标和高程、设计图纸编号、放样数据及草图、放样过程的实测资料以及所使用的仪器型号及编号等。2.3 施工测量放样土石方开挖前,根据设计图纸规定,以批复过得测量控制点为基点,一方面进行土石方开挖开口线的放样,并埋设标志杆。平面点位、高程放样依据现场条件,控制网点的分布情况和仪器条件采用RTK施测;2.4检查测量根据工程进度需要,对开挖渠道的坡脚、
10、坡顶位置、高程等进行复测,其测量技术措施报监理人审批,经监理认同批复后方可实行;测量检查应尽量与测量放样采用相同的测量控制点,减少系统误差;质检工程师对现场坡度的平整度、坡度等采用钢尺、坡度尺进行自检,报监理工程师验收,验收合格后方可进行下道工序。(3) 开挖排水沟并排水膨胀土具有显著的吸水膨胀、失水收缩两种变形特性,吸水后使土体结构发生破坏,强度减少,如解决不妥,极易导致渠道边坡的病害。因此开挖过程中必须足够重视施工过程中降水和排水措施,保证渠道边坡的工程质量。渠道开挖时的排水系统采用开挖线外围截水、内部通过明挖纵横向临时渗沟结合集水井由水泵排出施工区的排水方式,保证渠道外部雨水不进入开挖基
11、坑内部,基坑内部积水的迅速排出。3.1开挖线外排水在渠道土方开挖之前,先在渠道坡顶开挖线外四周设立宽1.0m,高0.6m的拦水埂,防止开挖线外雨水和地表积水进入坑内排水系统,并对开挖边坡形成冲刷,影响边坡的稳定性。具体如图2所示。 (a) (b)拦水埂图2 开挖线外排水示意图3.2坑内排水设立渠道开挖坑内排水系统重要采用纵、横向明挖临时排水渗沟结合集水井由泵排至坑外排水沟的方法。见图3。 图3 基坑内排水示意图开挖前,一方面在距离纵向开挖边线不小于3.0m的位置开挖平行于边线的纵向排水渗沟(图4),汇集边坡层间滞水和雨水,同时可减少坑内地下水位,形成施工工作面,保证车辆通行,其坡度不小于2%。
12、纵向排水渗沟每100m设一座集水井,集水井底高程应低于开挖层底面2-3m,井内布置水泵,将水抽至坑外排水沟排出施工场区。端部横向排水渗沟布置方法相同。当开挖至距渠底2.0m高度时,可视积水情况,采用井点降水措施,保证施工工作面。坑内土方开挖时,应严格按照倒“人”字坡开挖,且坡比不小于2%,保证开挖面无积水。 图4 排水渗沟示意图(4) 土石方开挖4.1土方开挖开挖方式严格控制单层开挖深度。根据工程地质勘查资料,现场土层重要以弱、中膨胀土为主,不同地层不同位置土体含水量分布不同,土体强度存在差别。在开挖过程中,土体应力释放,开挖界面处易引起基坑的塌方等安全隐患,为此必须严格控制开挖深度和开挖的坡
13、度,采用合理的施工工艺,保障人身和设备安全。高含水量对施工的影响控制。本地基含水量较大或地下水来不及排出时,开挖基面强度低,甚至会发生积水,地基将局限性以支持运土车的正常行驶,此时必须研究积极有效的措施保证土方的正常施工。开挖临界深度的拟定渠道开挖时,挖掘机的工作基面有两种情况:一是在开挖层的底部;二是在开挖层的顶面,具体如图5所示。 (a)挖掘机在开挖层底面 (b)挖掘机在开挖层底面图5 挖掘机作业位置根据现场开挖工艺,假如台阶的深度过小,则影响施工效率,反之则导致安全隐患。因此在满足挖掘机的回转空间的工作范围内,必须将台阶的开挖深度控制在一定的范围内,以保障施工安全和使施工效率最大化。(1
14、)挖掘机在开挖层底面 台阶的安全挖深的临界高度H可根据稳定性分析由下式计算: 式中:H安全挖深的临界高度(m); c土体凝聚力(kPa); 土体容重(kN/m3); Ka土体积极压力系数。 (2)挖掘机在开挖面顶面计算临界高度H时应考虑挖掘机自重G对稳定性的影响,按下式计算: 式中:G挖掘机自重(kN); a、b挖掘机基底面宽度、长度(m)。现场实行过程中,应保证有一定的安全储备,安全系数可取1.2-1.5之间。根据现场不同土层的力学参数,可求得本施工段的开挖临界高度H=2.03.5m之间,并以此控制开挖时的台阶安全深度。运送项目部根据本工程的实际特点,建立管理高效的组织管理及质量保证体系,明
15、确各级部门和管理人员的责任,充足调动各个部门和全体工程技术人员的积极性,共同参与到过程管理,使工程质量得到全员、全过程的有效控制。1建立五级进度管理体系实现效率最大化。根据实验工程特点,建立了以项目部重要技术领导为总负责、到各部门负责人、各施工队负责人,各技术负责人然后到现场技术员和一般工程人员的五级组织管理体系,逐级对上负责,责任明确,任务目的贯彻到最基层工程人员,全员参与进度管理。2 建立土方开挖区、运送、弃土场的分项管理体系实现特色管理。分别针对土方开挖区、弃土场尚有运送环节各自的项目特点,制定各施工作业区的施工管理体系。 卸土弃土所有弃至雷北弃渣场,根据地质条件勘察,土质含水量较大,运
16、送车不能在软基上行驶,采用修建卸土平台卸车,推土机整平的方式。随着推土机推土距离的加长,采用增长1cm厚的钢板或者修建二八灰土换填临时便道的方式,使得自卸车可以尽量靠近卸土区域,减少推土机的运距。所有车辆必须按照指定位置进行卸车,不得随意卸土,现场安排专人指挥车辆倒车。指挥员必须身着反光背心,认真负责,有效指挥车辆,不得随意指挥。自卸车倒车卸土,推土机倒车时,驾驶员必须仔细观测,保证安全距离后方可操作,保证车辆安全。4.2 石方开挖工程施工方法 石方开挖方式根据一期施工经验总结,河道开挖面岩层所有为泥岩夹坚硬石岩。基岩被揭露后,岩体通过卸荷导致结构面扩展,地下水在渗透条件好的位置出露,具有崩解
17、性的完整砂岩在低应力条件下与水接触,会导致强度衰减或丧失。石方开挖重要采用松土器进行破碎开挖,开挖时采用分层开挖的施工方法进行施工。将岩层较厚部分采用松土器分层破碎,挖掘机装土,自卸汽车运至弃土场堆放。另一方面,较薄部分岩石采用人工风镐配合松土器开挖的方式施工,为防止松土器破碎岩石时的冲击力对渠道基面岩体产生破坏,开挖时预留30cm岩石保护层,保护层开挖,重要采用人工风镐进行施工。 重要施工方法 a测量放线 运用在施工现场设立测量控制网,采用RTK进行测量施工控制,精确放样出渠道开挖轮廓,用白石灰画出轮廓线。边坡控制放样精度不大于cm,经监理工程师确认后进行下一步工作。b开挖施工 施工中挖掘机
18、先清理表面土层。松土器施工时,由岩石断面的终点向起点进行施工,施工时将松土器的钎杆压在岩石上,并保持一定压力后才开动松土器,运用松土器的冲击力,将岩石破碎。一层破碎完毕后,采用挖掘机装土,自卸车拉运至指定的弃土场废弃,松土器开挖至预留保护层面停止开挖。预留保护层使用01-30型手持式风镐开挖施工,风镐采用12m3/min移动式柴油空压机供风,人工剥离开挖至设计建基面。 保护层开挖后,应立即组织衬砌混凝土施工,若不能及时组织施工,应采用彩条布将建基面覆盖,防止建基面经受雨水和太阳暴晒。底板石方开挖由一期工程的施工经验,基底崩解岩在经受雨水和渗水浸泡软化后形成的软化土具有流塑性,给清理带来了困难。
19、按照设计意图,渠道底板为15cm厚现浇混凝土+5cm喷射混凝土。在底板开挖时,预留100cm以上保护层,并在右按坡底开挖脚槽位置开挖水沟,雨水及渗水汇集在水沟内抽出,底板开挖断面图见图6所示。 图6 底板开挖断面图在边坡混凝土衬砌完毕后,再进行底板保护层开挖。底板保护层采用分段开挖,分段长度不得大于20m。开挖采用错台开挖,开挖一段后,立即进行混凝土封闭施工,然后进行下一段保护层开挖,底板开挖施工示意图见图7所示。图7 底板开挖施工示意图(5) 边坡临时防护由于膨胀土的特殊性质,在开挖过程中应尽量减少大气环境的影响时间。临时防护重要有预留保护层和覆盖两种。在开挖过程中,为减少大气环境对渠道设计
20、基面的影响,在开挖时不是采用一次挖到设计断面的方式,而是在建基面上预留一定厚度的土层作为保护层。这样即使保护层面受到影响,但在一定期段内可以对建基面起到保护作用。边坡临时防护措施见图8。图8 边坡临时防护措施图除预留保护层外,在降雨期、高边坡地带或保护层开挖完毕后进行换填施工之前,还必须进行坡面的覆盖防护。覆盖防护重要采用防雨布、塑料布等覆盖。覆盖时,采用上部膜压下部膜的方法,相邻块的搭接不小于1.0m,用土袋压盖,要做到全面覆盖不留死角,以减少大气环境影响。坡顶的防护范围较坡脚的防护范围适当加大,坡顶尽量覆盖至周边截流沟边。(6) 保护层开挖保护层是为了保护建基面不受大气环境的影响而临时预留
21、的土层。在进行基面的下步施工前,需要开挖保护层至设计建基面。保护层开挖采用人工配合挖掘机进行。在测量人员的指挥下,用挖掘机在坡面上每隔10m 开挖出样槽。由有经验的挖掘机操作人员按样槽进行保护层开挖,挖掘机开挖方向垂直于渠道轴线,由上至下顺坡进行开挖。土料拢集于坡下后,装车运至指定地点。开挖时距离设计建基面还需要预留510cm 的薄土层,目的是为了避免产生超挖。预留的薄土层开挖前,将挖掘机斗齿前焊接一块厚约20mm 的钢板作为“刮板”,长度同挖掘机斗宽,宽度约为15cm,前缘与斗齿齐平,开挖方向垂直于渠道轴线,沿坡长自上而下将预留的薄土层刮除,人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆。在坡面上
22、钉木桩,每5m 作为一个断面,按坡度放样,在桩位上固定尼龙线,人工对坡面进行适当整理,直至坡面坡度符合规范规定。每一段保护层开挖后、下道工序施工前,坡面要进行覆盖。河道土方开挖应按设计开挖轮廓线预留保护层,规定弱膨胀土层边坡预留保护层厚度不小于30cm,中膨胀土层边坡预留保护层厚度不小于50cm,风化岩层边坡预留保护层厚度不小于50cm,河底预留保护层厚度不小于100cm。(二)弃土场防护方案 根据施工及环保规定要将弃土场进行防护,具体的防护措施如下:(1)弃土场弃渣前需清除原植被,对地面进行整平清除表层不少于50cm的软弱土层,斜坡地段要顺坡面挖台阶,台阶宽度不小于2.0m。(2)弃渣填筑边
23、界边坡坡率不得陡于1:2.5,填筑分级高度不得大于6m,分级平台不得小于3m,弃土场最大填筑边坡高度不得大于30m,坡面可进行铺土种草绿化。 (3)弃渣挡墙20m宽范围内的弃渣碾压密实,压实度K0.9。七、施工准备(一)技术准备工程开工前,认真调查本工程的安全隐患和危险源,并制定相应的安全措施和应急预案,做到“防止为主”,防患于未然。1、复核地质勘察资料,进行地质补勘作业。2、查类似工程的施工经验,总结一期施工方法和安全控制措施。(二)人员、组织准备根据本工程的安全重难点,对参与工程管理和工程施工的所有人员进行安全培训,讲授本工程的安全防范点,专家安全知识。电工、电焊工、起重工等特殊工种需持证
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