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        某引黃灌溉工程高邊坡、深基坑開挖作業(yè)安全施工技術(shù)

        2018-08-15 02:24:50常彥妮
        建筑 2018年15期
        關(guān)鍵詞:土石方水溝土方

        文 / 常彥妮

        1 工程概況

        某引黃灌溉工程位于某縣黃河左岸,工程從黃河龍頭樞紐自流提水,通過隧洞、渡槽、暗涵、管道等輸水建筑物引水到下游某村,本輸水線路總長(zhǎng)16.96km,其中包括:10段隧洞1766m,12座渡槽825m,24段暗涵3674m,管道10693.9m;另外有節(jié)制閘、分水閘、退水閘、分水閥室、檢修閥室、排水閥室等主要構(gòu)筑物63件。

        本工程工作面地形復(fù)雜,局部山體開挖深度較大,箱涵段平均開挖深度在15m左右,局部開挖深度大于20m,管道段土方開挖深度8m左右,屬于高邊坡開挖和深基坑工程。高邊坡及深基坑工程概況詳見表1。

        表1 高邊坡及深基坑工程概況

        2 工程地質(zhì)條件

        2.1 箱涵開挖段地質(zhì)狀況

        箱涵段局部開挖面距槽底約30.15m,平均開挖高度在15m以上。箱涵段構(gòu)成地層為二疊系上統(tǒng)石千峰組(P2sh),巖性為泥巖與砂巖互層,局部位置上部以砂巖為主,為厚層砂巖,下部以泥巖為主。砂巖風(fēng)化較深,表部強(qiáng)風(fēng)化?;鶐r頂部分布有第四系全新統(tǒng)坡積物(Q4dl),巖性為碎石土。溝谷部分堆積有第四系全新統(tǒng)洪積物(Q4pl),巖性以巖屑、碎石為主,質(zhì)雜,厚度5~10m,工程地質(zhì)條件差,強(qiáng)度低;坡面風(fēng)化層厚度0.5~2m左右。

        2.2 隧洞施工段地質(zhì)狀況

        6#~11#隧洞段地層巖性為二疊系石千峰組砂巖,泥巖、泥頁巖,水平層狀發(fā)育或者互層狀發(fā)育,破碎結(jié)構(gòu)、強(qiáng)風(fēng)化,夾薄層灰色細(xì)砂巖,工程地質(zhì)條件較好,隧洞進(jìn)口及出口段為Ⅳ類圍巖,洞身段為Ⅲ類圍巖,總體Ⅳ類圍巖占30%,Ⅲ類圍巖占70%。

        12#隧洞段地層巖性為二疊系上統(tǒng)石千峰組泥巖,厚度大,泥巖與砂巖互層發(fā)育,巖層較平緩,巖體較完整,節(jié)理裂隙不發(fā)育,工程地質(zhì)條件較好,總體Ⅳ類圍巖占50%,Ⅲ類圍巖占50%。

        13#隧洞段、14#隧洞段地層巖性為二疊系上統(tǒng)石千峰組(P2sh),巖性為泥巖、砂巖,呈互層,層理發(fā)育,巖層平緩,風(fēng)化較深,為強(qiáng)風(fēng)化,圍巖破碎,工程地質(zhì)條件稍差,圍巖分類為Ⅳ類。

        15#隧洞段地層巖性為Q3期黃土及砂卵石,土體結(jié)構(gòu),Ⅳ(土)圍巖。

        隧洞出入口地形較復(fù)雜,局部高差較大,山體較陡,開挖難度大。

        2.3 管道施工段地質(zhì)狀況

        管道施工段為第四系全新統(tǒng)(a+plQ)沖積物,表層為0.2m厚耕植土,以下為粉質(zhì)黏土,其中上部較松散,含有細(xì)粉砂,下部較密實(shí),含水量大,巖芯呈圓柱形。

        3 工程設(shè)計(jì)方案

        3.1 馬道平臺(tái)的設(shè)置

        土石方開挖每級(jí)馬道平臺(tái)高度5m,平臺(tái)寬1m,以改變邊坡滑動(dòng)面的位置,部分特殊巖土狀況的邊坡依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況降低每級(jí)馬道平臺(tái)之間的高度和增加平臺(tái)的寬度,防止在開挖過程中發(fā)生高邊坡滑坡。

        3.2 放坡系數(shù)的確定

        為確?;娱_挖施工安全,基坑開挖采取分段分層臺(tái)階式放坡開挖,放坡系數(shù)為:箱涵段及管道段永久性邊坡土石方開挖坡比1∶1;臨時(shí)性邊坡土方開挖坡比1∶1,石方開挖坡比1∶0.5。隧洞洞口邊坡開挖坡比為1∶0.5。局部特殊地形處根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際巖土狀況,經(jīng)相關(guān)單位同意,調(diào)整永久邊坡及臨時(shí)邊坡的坡率,保證施工安全。

        3.3 洞頂截水溝

        隧洞頂部設(shè)置洞頂永久性截水溝。截水溝為矩形溝,采用M7.5漿砌片石,凈空尺寸為40cm×40cm。截水溝必須在邊仰坡施工前完成,確保坡面的穩(wěn)定,截水溝采用人工開挖和砌筑,自低處向高處分段開挖和砌筑,同時(shí)做好安全防護(hù)工作。修砌完成后,對(duì)溝壁回填壓實(shí),確保截水溝的穩(wěn)定。

        3.4 洞頂邊仰坡

        洞頂邊仰坡采用1∶0.5邊坡,邊仰坡開挖到3m時(shí)進(jìn)行錨桿施工,掛網(wǎng)噴射混凝土,洞口開挖與支護(hù)同時(shí)進(jìn)行,邊開挖邊防護(hù)。支護(hù)采用8cm厚C20噴射混凝土,鋼筋采用直徑為Ф6鋼筋網(wǎng)片,網(wǎng)眼間距20cm×20cm,錨桿采用Ф20長(zhǎng)度2m的砂漿錨桿,錨桿間距1m,梅花型布置。

        4 施工工藝技術(shù)

        本工程邊坡施工包括24段暗涵3674m的土石方開挖、20處隧洞口的洞臉開挖及邊坡噴錨支護(hù)以及10693.9m管道段土方開挖等。在開挖過程中盡量減少地基土的擾動(dòng)。

        4.1 箱涵段土石方開挖

        本施工段土石方開挖采用反鏟挖掘機(jī)、裝載機(jī)進(jìn)行施工,開挖至巖石層后采用破碎錘進(jìn)行破碎,挖掘機(jī)清理,配合人工修坡。開挖時(shí)遵循先深后淺的施工程序,自上而下水平分段分層進(jìn)行,土方開挖時(shí)每層厚度不超過4m,石方開挖時(shí)每層厚度不超過1m,每個(gè)開挖段長(zhǎng)度為150m~200m,局部土質(zhì)不好的地段開挖長(zhǎng)度控制在100m左右,這樣形成一個(gè)四周支撐的穩(wěn)定體系,保證在開挖過程中基坑的穩(wěn)定。

        4.1.1 施工工藝流程

        工程定位→中心線位置樁的埋設(shè)→原始地貌橫斷面聯(lián)合測(cè)量→臨時(shí)施工道路的鋪設(shè)→撒土方開挖灰線→土方開挖→清底、修邊。

        土石方開挖放坡見圖1。箱涵段部分典型土石方開挖斷面參見圖2。

        圖1 土石方開挖放坡圖

        圖2 箱涵部分典型土石方開挖斷面圖

        4.1.2 工藝要求

        (1)挖土機(jī)作業(yè)時(shí)運(yùn)行路線對(duì)準(zhǔn)基槽開挖中心線,但應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和操作形式適當(dāng)調(diào)整;

        (2)開挖時(shí)應(yīng)先邊后內(nèi),先遠(yuǎn)后近,上口白灰線挖留各半。先挖上層后挖下層,鏟鏟相連逐層加深,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高;

        (3)側(cè)面挖土?xí)r,挖土機(jī)開行路線平行于溝側(cè),且距溝邊應(yīng)有一定的安全距離;

        (4)挖至接近基底標(biāo)高時(shí),將標(biāo)高、控制軸線移入槽底。提示挖土機(jī)下鏟,白灰線跟上挖土進(jìn)度;

        (5)挖至槽底標(biāo)高后,由兩端軸線引樁拉通線,檢查距坑邊尺寸,然后修槽、清底。

        4.2 隧洞洞口施工

        采用臺(tái)階式開挖,自上而下水平分段分層進(jìn)行,每層厚度不超過3m,隧洞進(jìn)出口留設(shè)1∶0.5的混凝土噴護(hù)永久性邊坡。

        在開挖時(shí)采取邊開挖邊噴護(hù)的方式,即每開挖3m左右及時(shí)進(jìn)行噴護(hù),采用掛網(wǎng)噴射混凝土配合錨桿的噴護(hù)方式。待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后再進(jìn)行下部開挖,保證施工安全及邊坡的穩(wěn)定。

        4.2.1 施工工藝流程

        測(cè)量放樣→邊坡開挖(路面截水溝和開挖排水溝施工)→鉆孔-錨桿安裝→注漿→掛網(wǎng)→混凝土噴射→下一步工序。隧洞進(jìn)出口土方開挖及邊坡支護(hù)見圖3。

        圖3 隧洞進(jìn)出口土方開挖及邊坡支護(hù)示意圖

        4.2.2 工藝要求

        (1)根據(jù)設(shè)計(jì)要求測(cè)量放出開挖線,用白石灰撒在坡面上,標(biāo)注孔點(diǎn);

        (2)鉆孔過程中應(yīng)盡量避免孔斜,如發(fā)現(xiàn)孔斜,應(yīng)向孔斜段注入一定量的水泥砂漿,并高出孔斜段至少0.5m,待水泥砂漿達(dá)到2.5MPa后再實(shí)施鉆進(jìn);

        (3)人工修整邊坡,鋼筋網(wǎng)與坡面間隙宜大于10mm,掛網(wǎng)過程中應(yīng)保證噴射混凝土?xí)r鋼板網(wǎng)不晃動(dòng);

        (4)自上而下噴射混凝土,噴頭與受噴面垂直,且保持0.6m~0.8m的距離,水灰比0.5,保持混凝土表面平整、濕潤(rùn)光澤,無干斑或流淌現(xiàn)象。

        4.3 管道段土石方開挖

        管道段地勢(shì)平緩,主要以耕地為主,開挖深度8m左右,土質(zhì)較松散,開挖難度不大。采用挖掘機(jī)、裝載機(jī)分層分段開挖,放坡比例1∶1,每段開挖長(zhǎng)度150m~200m, 開挖高度每5m設(shè)置1m~1.5m寬平臺(tái),以改變邊坡滑動(dòng)面的位置,防止在開挖過程中發(fā)生滑坡。開挖時(shí)要保證運(yùn)土道路暢通無阻。臨時(shí)性放坡待管道安裝完成驗(yàn)收合格后即可進(jìn)行回填。

        4.3.1 施工工藝流程

        工程定位→中心線位置樁的埋設(shè)→原始地貌橫斷面聯(lián)合測(cè)量→臨時(shí)施工道路的鋪設(shè)→撒土方開挖灰線→土方開挖→清底、修邊。

        4.3.2 工藝要求

        (1)挖土機(jī)作業(yè)時(shí)運(yùn)行路線對(duì)準(zhǔn)基槽開挖中心線,但應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況和操作形式適當(dāng)調(diào)整;

        (2)開挖時(shí)先邊后內(nèi),先遠(yuǎn)后近,上口白灰線挖留各半。先挖上層后挖下層,每層開挖高度約4m,鏟鏟相連,逐層加深,直至設(shè)計(jì)標(biāo)高;

        (3)開挖至基底后清除浮土,及時(shí)聯(lián)系相關(guān)單位進(jìn)行驗(yàn)槽,合格后及時(shí)進(jìn)行墊層施工。

        5 監(jiān)測(cè)及巡視檢查

        本工程為山體高邊坡及深基坑工程,整個(gè)施工過程對(duì)邊坡的變形監(jiān)測(cè)尤為重要。土方開挖施工前,測(cè)量員對(duì)周邊地形高程、坐標(biāo)進(jìn)行觀測(cè),開挖過程中變形觀測(cè)的內(nèi)容:邊坡的水平位移、垂直位移監(jiān)測(cè)、周邊地表裂縫情況監(jiān)測(cè)。基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置平面及立面見圖4。

        圖4 基坑監(jiān)測(cè)平面及立面布置圖

        基坑工程整個(gè)施工期內(nèi),每天設(shè)專人進(jìn)行巡視檢查,以目測(cè)為主,輔以錘、釬、量尺等工具。巡視檢查若發(fā)現(xiàn)異常和危險(xiǎn)情況,及時(shí)通知相關(guān)單位,在情況未明確之前嚴(yán)禁工人擅自作業(yè)。

        6 結(jié)語

        該引黃灌溉工程成功克服了工作面地形復(fù)雜局部山體開挖深度大的施工難題,通過合理設(shè)置馬道平臺(tái)、分段分層臺(tái)階式放坡、合理確定放坡系數(shù)、洞頂設(shè)置截水溝及邊仰坡噴錨支護(hù)等技術(shù),有效降低了施工安全風(fēng)險(xiǎn)。在整個(gè)高邊坡開挖和深基坑工程施工過程中,經(jīng)監(jiān)測(cè),未發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超警戒值的情況,現(xiàn)場(chǎng)巡視無異常情況發(fā)生,整個(gè)施工過程安全可控。為類似地形復(fù)雜山體開挖施工提供了一個(gè)經(jīng)濟(jì)、安全、合理的解決方案,具有較強(qiáng)的施工借鑒作用。

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