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1、南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南干渠工程淅川段1标段 编号：001总干渠渠道膨胀土开挖施工作业指导书 单位： 编制： 审核： 批准： 2011年03月20日发布 2011年03月25日实施南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南干渠工程淅川段1标段总干渠渠道膨胀土开挖施工作业指导书1适用范围 适用于南水北调中线一期工程总干渠陶岔渠首至沙河南干渠工程淅川1标段渠道膨胀土开挖施工。2作业准备2.1内业准备（1）技术依据a南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法（NSBD-ZXJ-4-01）b南水北调中线一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工技术要求(NSBD-ZXJ-2-01)c关于
2、膨胀土开挖施工要求的通知、其它设计图纸和设计资料；d国家、验收标准及相关的质量、安全规范等。（2）作业指导书编制后，在正式开工前，组织技术人员认真学习实施性施工组织设计，阅读、审核施工图纸，澄清有关技术问题，熟悉规范和技术标准。制定施工安全保证措施、应急预案。对施工人员进行岗前技术培训，考核合格后持证上岗。2.2外业准备2.2.1施工测量在渠道开挖前测量队按照施工图纸，标识出开挖范围和位置。2.2.2机械设备准备施工前配备好施工所需的运输设备机具，所需设备机具详见表3设备机具配置表。2.2.3施工前的布置在正式施工前需要完成：根据施工地段的布置，做好施工作业面的排水设施。3技术要求3.1渠道膨
3、胀等级划分依据渠道膨胀土开挖前主要根据自由膨胀率大小划分为弱、中、强三个等级，分辨出弱膨胀土与中强膨胀土，初步设计阶段渠道段膨胀土膨胀等级划分依据为：自由膨胀率大于90%为具有强膨胀潜势；自由膨胀率65%90%为具有中等膨胀潜势；自由膨胀率40%65%为具有弱膨胀潜势；自由膨胀率小于40%不具有膨胀潜势。（1）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于90%时，该渠段定为强膨胀土渠段；（2）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于65%时，该渠段定为中膨胀土渠段；（3）渠段有超过1/3土体试样的自由膨胀率大于40%时，该渠段定为弱膨胀土渠段。土体膨胀性与地层时代、地貌特征、岩性、颜色、钙质结核分
4、布、裂隙特征等具有较好的相关性。3.2膨胀土等级现场判别在渠道开挖施工前，各施工段根据开挖面揭露的地层土情况进行地质编录，并对照判别标准，从地层岩性、地形地貌、土体颜色、钙质结核含量及分布部位、裂隙发育程度等5个方面对开挖面揭露的地层或土体进行判别。 膨胀土现场辨别标准 表-1裂隙密度条/m2弱中强小裂隙2731-494045大裂隙0.45-0.800.700.99-2.601.652.5长大裂隙0.0057-0.0350.0150.031-0.0750.0560.070时代土体颜色，裂隙、孔隙发育，结核分布特征Q3褐黄、褐色粉质粘土，粉质壤土孔隙发育，微裂隙发育，分布在河流二级阶地黄色、黑褐
5、色粉质粘土、粘土，裂隙发育，裂隙充填灰白色粘土，含钙质结核、孔隙较发育。多分布在河间平原Q2黄褐色、棕褐色粉质壤土、粉质粘土，孔隙较发育，多分布在岗顶表层、岗坡洼地棕黄色、桔黄色、褐黄色粉质粘土、粘土，长大裂隙较发育，裂隙面光滑，裂隙面常充填青灰色粘土或黑色铁锰质薄膜，夹大小不一的钙质结核或富集层，多分布在岗顶下部棕黄色、灰白色粘土、粉质粘土，裂隙中充填较多灰白灰绿色粘土，长大裂隙发育Q1棕红黄色粉质壤土，裂隙、孔隙较发育棕红色粉质粘土、粘土，长大裂隙发育，充填灰白色粘土条带，夹钙质结核或成层分布紫红色粘土夹灰白色粘土，长大裂隙发育，含钙质结核Q坡积，灰褐色粉质粘土，多分布在岗坡洼地黄色粉质粘
6、土。粘土，长大裂隙发育，充填灰白色粘土条带，多分布在岗顶低凹处3.3施工工法特点由于膨胀土的特殊性质，在开挖过程中必须采取覆盖、保护等有效措施减少大气环境的影响，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取逐层设截流沟、逐层排水的方式，有效减少边坡失稳现象，对边坡的保护和设计断面的形成有成重要的作用。3.4 施工工艺原理在开挖过程中，采取逐层开挖排水沟排除滞水、渗水的开挖方式，并采取临时覆盖边坡、预留保护层和后续工序跟进，可有效隔绝阳光暴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发的边坡失稳现象。3.5渠道开挖分层土方开挖前进行场地清理，
7、首先进行测量放样，标识出开挖范围和位置，然后清理开挖区域内的有碍杂物，清理范围延伸至开挖线外侧2.0m的距离，然后进行主体工程开挖。开挖采用1.6m液压反铲装20t自卸汽车按自上而下的顺序、分层开挖，控制深度每层34m。采用倒退法进行开挖施工。 开挖时先进行基坑两侧边坡坡脚处开挖，首先形成排水沟，排水沟距坡角3m（每层开挖前，排水沟都优先形成，且低于每层开挖底面11.5m），然后由两侧向中间进行，将中心线两侧每层土料倒至中心线附近，通过中线路运输至场外，当中线路顶面与开挖层面落差较大不利于反铲装料时，将中线路降低（挖除原有中线路，并利用推土机将晾晒土料收集并碾压形成新的中线路），开始循环开挖，
8、直至挖至建基面，预留保护层3m，保护层开挖在下到工序开始时进行。分层开挖如下图所示。开挖区周边截流沟开挖桥面验收及铺板前评估测量放样底座板边线面验收及铺板前评估4施工工艺流程自上而下分层开挖在有地下水或层间滞水地段逐层开挖排水沟并排水坡面临时防护保护层开挖图-1 膨胀土开挖施工工艺流程图5. 施工要求5.1施工方法5.1.1周边截流沟开挖及处理正式开挖之前，在开口线外侧开挖临时截流沟，防止地表水流入开挖作业面，减少对开挖边坡的冲刷和侵蚀。临时截流沟的布置尽量与渠道永久截流沟结合，并结合现场地形汇水条件布置向渠外排水的通道。排水通道之间的截流沟底坡应平顺，当地形条件复杂时可采取一定的挖填措施处理
9、。为保证截流沟的汇水作用，渠道开挖线与截流沟之间的坡顶可做成倾向截流沟一侧的缓坡，以免坡顶积水。5.1.2表层土清除采用推土机将地表附属物和表层有机耕作层清楚拢堆、装载机装车、自卸车运至指定地点堆放。5.1.3土方开挖采用反铲挖掘机开挖、自卸汽车运输，推土机在指定的堆放区推平。土方开挖按照从上到下分层分段依次进行，一次工作面开展不宜过大，分段长度150m200m左右，开挖层一次不宜超过3m。对同一个断面、同一开挖层来说，由中间同时向左右两岸开挖，以利于层间排水。同一区段内开挖面宜平行下降，不能平行下挖时，则两者高差不宜大于一个开挖梯段。可利用的开挖土料，根据土方平衡方案分区堆放，不同性质的土料
10、不得混杂。开挖过程中预留保护层，保护层的厚度根据后续工程安排和土质情况而定，一般情况下，弱膨胀土渠段预留保护层厚度不小于30cm（垂直基面厚度），中、强膨胀土渠段预留保护层厚度不小于50cm（垂直基面厚度）。对于过水断面以上的渠道开挖，当自上而下开挖至一级马道后，必须停止开挖，进行保护层开挖及边坡的工程防护措施施工，比如换填、砌石联拱植草或其他护坡结构、永久排水设施施工等。在完成工程防护措施后，再进行下一级马道间开挖或过水断面的开挖施工。5.1.4排水土方分层开挖过程中，在存在上层滞水渗流的区域逐层开挖临时排水沟，底部开挖临时导渗沟，及时排除渗水或雨水。开挖时的排水系统采用明挖临时排水沟、导渗
11、沟结合集水井的排水方式。首先在距离开挖断面两侧不小于3.0m的距离平行于渠道轴线开挖临时排水沟，用于汇集边坡层间滞水和雨水；在靠近渠道轴线的位置开挖临时导渗沟，其底部高程低于临时排水沟底，用于汇集地下水和边坡层间滞水；临时排水沟与导渗沟之间通过开挖支沟联通，在导渗沟适当的位置开挖集水井，井内布置水泵，当施工期降雨形成地面径流或出现层间滞水、渗水时，水流通过临时排水水沟、支沟汇集到导渗沟的集水井内，用水泵抽排至附近自然沟渠。随着开挖的进行，排水沟和导渗沟应不断加深，并灵活布置排水沟、导渗沟、集水井的位置，使沟底始终低于开挖底面，确保开挖面无明水。5.1.5临时防护由于膨胀土的特殊性质，在开挖过程
12、中尽量减少大气环境的影响时间。临时防护主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。这样即使保护层受到影响，但在一定时段内可以对建基面起到保护作用。除预留保护层外，在降雨期、高边坡地带或保护层开挖完成后进行换填施工之前，还必须进行坡面的覆盖防护。覆盖防护主要采取防雨布、塑料布等覆盖。覆盖时，采取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。5.1.6保护
13、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，
14、人工用平头铁锹将坡面遗留的松土清除并拢堆。在坡面上钉木桩，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要求。每一段保护层开挖后，下道工序施工前，坡面要进行覆盖。5.2冬季施工措施根据招标文件要求及总进度计划安排，我部今年冬季进行开挖施工及混凝土浇筑，但由于冬季施工费用高且效率低，我部将采取以下对应措施。在冬季施工时，在冻结前将表层土翻耕耙松，其翻耕深度为50cm。基坑开挖时在基底标高以上预留100cm厚的保温土层，保证建基面不受冻伤害。此外，运输对土方开挖施工进度影响较大。过低的温度将影响车辆、设备的正常使用，降低设备的工作效率，必须采取特殊措施，以保证冬季施工正常进行。施工道路也是影响运输的主要因素，冬季施工必须对施工道路加强维护，并采取相应的措施，以保证施工道路的通畅。具体措施如下：（1）搭设保温棚对装载机、自卸汽车、反铲等施工机械进行保温。（2）施工机械使用低温季节的燃油、润滑油以及防冻液等。（3）使用带有车箱加热装置的自卸汽车，对装载机派专人管理和火炉加热法，以去除铲斗冻粘问题。（4）为确保冬季施工车辆正常运行，采取对自卸汽车等运输车辆挂防滑链、对施工道路除冰等防护措施；室外停放的车辆
