高速铁路路堑开挖施工方案.docx

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高速铁路路堑开挖施工方案

1编制依据

1、国家、中国铁路总公司、安徽省现行的有关法律、法规、规定等；

2、《高速铁路路基工程施工质量验收标准》（TB10751-2010）；

3、《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）；

4、《铁路路基工程施工安全技术规程》（TB10302-2009）；

5、新建皖赣铁路2标路基设计图纸；

6、本公司积累的施工经验，拥有的技术装备力量、机械设备状况、管理水平、工法及科技成果。

2工程概况

2.1工程简介

新建皖赣铁路站前工程WG-2标段正线起讫里程DK108+317.84～DK148+566.12（短链947.051m），正线长度39.301公里，其中路基27段，总长13.36公里。

路基设计净宽13.6米，最大开挖深度45.79米，总挖方量为288.6万立方米，挖方情况见下表。

2.1-1路基挖方一览表

路基编号

起点里程

终点里程

线路长度（m）

挖方量（m3）

备注

1

DK108+317.840

DK108+480.000

162.16

7539

2

DK109+300.000

DK109+326.710

26.71

4473

3

DK112+602.140

DK113+020.000

417.86

136095

4

DK113+512.000

DK114+897.680

1385.68

207107

5

DK115+981.440

DK116+148.180

166.74

265118

6

DK116+807.940

DK116+855.000

47.06

4843

7

DK117+230.000

DK117+382.670

152.67

30546

8

DK118+468.380

DK118+525.000

56.62

8650

9

DK118+935.000

DK119+459.775

524.775

70579

10

DK120+938.175

DK121+425.370

487.195

201243

11

DK122+794.940

DK123+211.780

416.84

46612

12

DK123+290.180

DK123+709.470

419.29

151677

13

DK124+835.490

DK125+140.000

304.51

67038

14

DK125+924.000

DK126+340.050

416.05

74224

15

DK129+027.820

DK130+143.270

669.754

16001

16

DK130+713.100

DK130+958.270

245.17

783

17

DK131+528.370

DK132+723.520

1195.15

12713

18

DK133+178.155

DK133+374.480

196.325

4270

19

DK133+649.940

DK134+228.240

578.3

45958

20

DK134+667.420

DK135+416.680

749.26

12340

21

DK138+260.735

DK138+605.270

344.535

77722

22

DK139+428.340

DK141+161.000

1231.305

143731

23

DK141+926.000

DK143+112.420

1186.42

178346

24

DK144+911.295

DK145+263.820

352.525

172969

25

DK145+425.660

DK145+511.000

85.34

15901

26

DK146+483.000

DK146+795.270

312.27

19530

27

DK147+332.750

DK148+566.120

1233.37

910222

总计

13363.884

2886230

2.2沿线地形地貌

本标段工程范围：

正线起讫里程DK108+317.84～DK148+566.12（短链947.051m），正线长度39.301公里，工程范围为湄洲湾特大桥厦门端～灵溪特大桥福州端土建工程,正线工程由北向南依次位于泉州市界山镇、南浦镇、前黄镇、山腰镇，惠安县辋川镇、涂寨镇、螺阳镇，台商投资区张坂镇，惠安县东园镇境内。

本标段主要位于泉州市和惠安县境内，属闽东山地及沿海岛屿地貌。

东部沿海海岸线曲折，多港湾、宽阔的平原、滩涂及残积台地，地面标高0～50m，地势平坦开阔，水网密布，为海西主要城镇分布区，人口密集，经济发达；以剥蚀中低山及丘陵区为主，地形起伏大，山势较为陡峻，沿线最大标高400余米。

本标段沿线经过的主要水系有：

林辋溪。

2.3地质特征

（1）地层岩性

沿线地层主要有第四系松散层、燕山晚期侵入花岗岩及闪长岩、上三叠统侏罗系混合岩，并伴有燕山期辉绿岩岩脉穿插。

上覆土层主要为第四系人工填土、耕植层，第四系全新统冲海积层淤泥、淤泥质粉质粘土、粉质黏土、中砂、粗砂，第四系全新统冲洪积层淤泥、粉质黏土、中砂、粗砂，第四系花岗岩残积土，第四系残坡积层粉质黏土。

第四纪松散地层岩性较多，分布不均，厚度变化大，厚度从数米～数十米不等。

下伏基岩主要为燕山晚期侵入岩，以花岗岩、闪长岩等为主，上三叠统侏罗系混合岩，并伴有燕山期辉绿岩岩脉穿插。

（2）地质构造

线路所经区域位于新华夏构造体系武夷山隆起带的东南部，属闽东火山断坳带，大地构造演化具有多旋回的特点，地质构造复杂，构造线主要展布方向为北西西向及北北东向。

沿线断裂规模大，分布密集。

本区断裂带主要为台屿—古槐断裂带，该断裂带长约34km，宽约11km，总体走向北西290～310度，断面多倾向南西，少数倾向北东，倾角60～80度，大部分被第四系地层覆盖。

（3）不良地质

本标段内不良地质主要有危岩、孤石、砂土液化、不均匀风化、软土震陷。

泉州地区沿线多发育燕山晚期侵入花岗岩，地表覆盖层较薄，山体边坡上的破碎岩体、孤石，易形成危岩、落石和崩塌等地质灾害。

其中第6段路基DK116+800～DK116+870、第11段路基DK123+100～DK123+300、第19段路基DK133+700～DK133+800、第21段路基DK138+260～DK138+400等段为采石坑；第9段路基DK118+900～DK119+000、第10段路基DK121+100～+400、第13段路基DK125+060～+150、第14段路基DK126+000～+100、第24段路基DK145+000～+260、第27段路基DK147+300～DK148+000段危岩孤石，施工时要对坑壁岩石的稳定性、坑顶浮土、弃石进行核查，有安全隐患时先清除，后施工，避免上部落石影响安全。

（4）特殊岩土

本标段内主要特殊岩土有素填土、软塑状淤泥质粉质黏土、流塑状淤泥、筑填土。

2.4地震动参数

根据1/400万《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2015）,沿线通过地区地震动峰值加速度为0.15g，地震动反应谱特征周期为0.45s。

2.5气候特征

本标段线路所经范围属泉州市境内，属于闽东南沿海地区南亚热带气候，雨量充沛、光照充足，7～9月受台风影响较大，2016年受台风“莫兰蒂”影响最为严重。

泉州地处低纬度，东临台湾海峡，属亚热带海洋性季风气候，气候条件优越，气候资源丰富。

年平均气温20.4℃，年日照时数1825.1小时，多年平均降水量为1202.0mm，3～9月份为多雨季节，七个月的降水量为1006.5mm，占年降水总量的83.8%，

根据惠安崇武气象站和晋江气象站1989～2017年的观测资料统计得到各风向平均、最大风速、各风向频率统计得到：

崇武站全年≥8级风的日数平均为47.7天，最多达84天。

多年平均风速2.9m/s，强风向为NE，最大风速24m/s，常风向NE，频率21％。

春夏季以东南风为主，冬季以西北风为主。

2.6河流、水文

沿线经过的主要水系有：

林辋溪。

汛期在4～9月份。

2.7沿线水、电、燃料等可资利用情况

施工用水：

沿线水系发育，地表水资源丰富。

铁路工程施工用水，可就近取水经检测合格后使用。

施工用电：

沿线施工用电来源于当地电网，电力资源较为丰富。

施工用电供电方案应满足施工用电需要，做到安全、经济，可操作性强，便于施工，并能够满足工期要求。

施工用燃料：

本段线路沿线燃料供应比较充足，施工机械使用的燃料可就近购买。

3路堑开挖施工准备及总体要求

3.1施工准备

（1）对施工图的审核已经完成。

对所有进场人员进行交底、培训，要求各工序操作人员及现场管理人员熟练掌握路堑开挖施工相关工序的施工方法及验收标准，并经过考核合格后上岗。

（2）开挖前，测量放线，准确地定出开挖边线。

施工前，仔细查明地上、地下有无管线，提前拆除。

按照永临结合原则，做好堑顶防排水设施，防止地表水流入路堑。

（3）检查坡顶、坡面的危石、裂缝和其它不稳定情况并按设计和规范要求妥善处理，确保稳固和施工安全。

靠近既有公路及其它建筑物时，路堑开挖应做好对既有公路、建筑的临时防护措施。

（4）备齐路堑施工的相关材料，每个作业面主要机械设备配置要满足施工要求，提前做好机械设备的保养准备，使机械设备处于良好状态。

3.2路堑开挖总体要求

路堑开挖前，按设计要求做好堑顶排水系统及土石方施工临时排水系统。

开挖从上而下进行，严禁掏底开挖。

深路堑，按“分级开挖，分级支护”的原则进行施工。

开挖以机械作业为主，严防破坏边坡和堑底，要预留整修厚度。

强风化硬质岩石、软质岩石及土质路堑基床表层不满足填料条件时，按设计要求换填，不对基床底层原地层产生扰动。

石质路堑边坡开挖采用光面爆破、预裂爆破，确保坡面平顺无明显局部高低差。

路堑开挖后根据设计土石方调配方案进行调配，在填料满足路堤填筑技术条件的情况下，以挖作填，对于多余的路堑开挖土方作为弃方，运至弃土场，采用挖掘机、装载机挖装，自卸汽车运输，推土机辅助作业，较平缓地段上的短浅路堑，采用不分层的全断面开挖方式，当路堑中心高度大于5m时，采用分层逐层顺坡开挖或纵向台阶法开挖方式。

采用斗容量大于1.0m3的液压挖掘机进行路堑土方开挖，石方采用爆破开挖，爆破后的石方采用推土机配合斗容量小于1.0m3的液压挖掘机装车，自卸汽车运输，卸至填方段或弃碴场。

土质路堑边坡采用人工挂线清刷，石方路堑根据开挖高度，分别采用深孔梯段爆破或浅孔台阶松动爆破，边坡采用预裂爆破。

用于填方的超标大石块需经改小后再推运或装车运输至填筑工作面。

路堑基床采用小排炮爆破，人工整修。

石方爆破要实测地形，根据地形、地貌、岩性及周围环境做出爆破设计，报监理工程师和当地公安部门批准后再施工。

先做爆破试验，再展开施工，确保边坡稳定和施工安全。

膨胀土路堑施工尽量避开雨季，需在雨季施工时，设有支挡和防护结构的边坡及时安排施工，随挖随砌筑，及时封闭边坡。

对于不能紧跟开挖砌筑时，边坡预留不小于0.5m厚度的保护层，待日后砌筑时一次刷坡到位。

膨胀土路堑基床换填紧随开挖进行，当前后工序衔接有困难时，暂留0.5m厚度的保护层，换填时一并开挖。

膨胀土路堑施工开挖面始终保持不小于4%的排水坡，防止积水，对黏性较大，含水量较高的黏性土，适当凉干后再行开挖。

浅路堑、零星开挖采用浅孔爆破，对深路堑采用深孔松动控制爆破，硬质岩边坡采用光面爆破技术，纵向分层开挖的作业方式施工。

炮眼钻孔采用潜孔钻机或风钻。

石质路堑开挖影响既有道路、邻近建筑物安全时应采用控制爆破和安全防护措施。

路堑开挖按设计要求的边坡坡率开挖，并应保持坡面平顺，当路堑边坡设有平台时按设计要求设4%的向外排水横坡。

路堑开挖至基床换填底面高程时，开挖面应平顺整齐，并按设计做成向两侧的横向排水坡，换填底面以下不得扰动和泥化。

路堑排水系统施工应符合下列规定：

路堑施工前应先做好堑顶截、排水。

堑顶为土质或有软弱夹层的岩石时，天沟应及时铺砌或采取其他防渗措施；开挖区应保持排水系统通畅，临时排水设施宜于永久性排水设施相结合，并与原有排水系统相适应；排水不应损害路基及附近建筑物地基、道路和农田，并不应引起淤积或冲刷。

影响边坡的地面水和地下水应及时引排，施工过程中路堑开挖表面宜设排水坡，以利排水。

开挖的路基面不应积水。

3.3路堑开挖总体施工工艺

路堑开挖总体施工工艺如下图所示：

3.4土石方调配

标段路基长度为13.364km，其中挖土方161万方，挖石方155.5万方。

通过对现场地形地貌勘察后结合本标段弃方的分布情况，根据设计要求，计划征用19处弃土（渣）场用于弃方。

弃土场具体情况见表3.4-1。

土石方调配方案详见附表1。

表3.4-1弃土场统计表

序号

类型

名称

位置

面积（亩）

容量

（万方）

备注

8

路基

弃土场

界山3#弃土场

DK108+400左侧300m

30.8

　11.2

9

界山2#弃土场

DK108+700左1.5km

65.48

　21.3

10

界山1#弃土场

DK112+500左6km

26　

2.5

11

南浦弃土场

DK112+500左6km

42

　9.8

12

二尖山弃土场

DK113+600左1000m

60.35

　16.5

13

前黄1#弃土场

DK116+950左160m

52.37

　10

14

泉港站前黄弃土场

DK116+950左160m

50.4

　23.6

15

群山路弃土场

DK120+850左600m

29.4　

10.87

16

学院东路弃土场

DK121+800右400m

28.5　

　10.8

17

东桥镇香山沙坑弃土场

DK133+500左11.5km

48

20.5　

18

涂寨山后村弃土场

DK134+500左600m

70.5　

62

19

罗阳镇侨群村

弃土场

DK142+800右2500m

　50.3

31.8

20

玉田石坑、上塘村群石坑弃土场

DK145+000左800m、左1800m

101　

83.2

4不同形式路堑开挖方法

4.1一般土质路堑开挖

一般土质路堑采用机械开挖，对地形较平缓的浅路堑采取全断面纵向开挖方法；当路堑长度较短，挖深较大时，采取横向分台阶开挖方法；路堑较长且深度较大时，采取纵向分层分台阶开挖方法；地形起伏，且路堑长度大、开挖深，采取纵横向分台阶结合的开挖方法。

施工时根据测设边桩位置，采用机械开挖，并留0.2～0.3m的保护层以利于人工修坡。

施工时边坡逐层控制，每10m插杆挂线人工修刷。

边坡上若有坑穴，采用挖台阶浆砌片石嵌补。

路堑开挖至路肩设计高程以下0.6m时，表面做成向两侧的4%排水坡，表面以下地层不得扰动和泥化，可预先保留10～20cm厚不开挖，待基床施工时，将其挖除。

4.2石质路堑开挖

石质路堑开挖采用机械自上而下分层纵向开挖。

石质路堑宜采用控制爆破，严禁采用峒室爆破。

石质坡面采用光面或预裂爆破开挖，以避免产生堑坡开挖中岩层滑塌，确保边坡稳定，坡度符合设计要求，对于较长路堑，采用分段分层法施工。

推土机配合侧卸式装载机装碴，自卸汽车运输。

施工方法以钻爆为主，开挖前按要求清理场地，复测地面标高，复核填挖断面。

人工清理危及施工安全的所有危石及树木。

工地布置时尽可能增加开挖工作面和运输线，充分利用和保持装运地势高差，加快装车速度。

起爆网路：

起爆网路采用非电微差分段并联起爆网路，降低爆破振动，能确保临近建筑物安全。

路堑爆破炮眼及起爆网路设计见图4.2-1。

图4.2-1石质路堑爆破网路设计示意图

当表层为全～强风化砂岩地层时采用大功率挖掘机、带松土器的大功率推土机开挖，开挖时自上而下分层拉槽开挖。

开挖顺序见图4.2-2。

当下层为强～弱风化层砂岩基岩时采用松动爆破开挖，边坡采用光面爆破。

边坡光爆孔孔距控制在40～50cm，松爆孔距控制在50～70cm，炸药用量控制在0.4～0.6kg/m3。

图4.2-2顺层路堑全～弱风化层基岩开挖示意图

4.3半堤半堑开挖

半填半挖路基轨道下横跨挖方与填方两部分时，挖方部分不小于2米宽度基床表层以下应挖1.0m深，换填与路堤相同填料，并应设置4%向外排水坡,见图4.3-1。

图4.3-1半填半挖路基轨道下横跨挖方示意图

5路堑边坡稳定检测

5.1路堑施工质量控制与检测

1、认真按照要求的质量检测项目、频率进行检验和控制。

2、路堑开挖过程中始终保持排水系统畅通。

3、路堑基床换填宽度、深度必须满足设计要求。

4、边坡坡面应平整且稳定无隐患，局部凹凸差不大于15cm。

边坡防护封闭无变形、开裂。

检验数量：

沿线路纵向每100m抽样检验5处。

检验方法：

观察、尺量。

5、刷坡修整随时检查堑坡坡度，路堑开挖边坡坡率不得偏陡。

检验数量：

沿线路纵向每50m单侧边坡抽样检验8点（上、下部各4点）。

检验方法：

吊线尺量计算或坡度尺量。

6、路堑开挖至设计标高后，应核对路基面和边坡的水文地质和工程地质情况，当与设计不符时，应提出变更设计。

检验数量：

全部检验；当与设计不符时，勘察设计单位现场确认。

检验方法：

对照设计文件核对并详细记录。

7、路堑边坡变坡点位置、边坡及侧沟平台位置、宽度允许偏差按照下表控制。

表5-1路堑边坡变坡点位置、边坡及侧沟平台的允许偏差

序号

检验项目

允许偏差

检验数量

检验方法

1

变坡点位置

±100mm

沿线路纵向每100m单侧边坡各抽样检验6点

水准仪测或尺量

2

平台位置

±100mm

水准仪测或尺量

3

平台宽度

±50mm

尺量

注：

变坡点按路肩以上高度计，平台位置以平台顶面标高计。

5.2路堑高边坡监测布置原则

5.2.1监测剖面布置说明

1、监测对象

为确保路堑边坡的安全稳定，根据沿线地质条件及工程实际情况，针对以下地质天件、边坡高度，选择代表性工点分别进行位移和应力状态监测等。

每工点应有不少于2个边坡变形监测断面。

当工点设置多种类型监测剖面时，应尽力设置于同一监测断面上。

选用的监测断面一般满足一下条件：

（1）滑坡、堆积体等不良地质边坡；

（2）一般土质及全风化层路堑边坡高度≥15m；一般软质岩及软硬互层、强风化硬质岩路堑边坡高度≥20m；弱风化硬质岩路堑边坡高度≥30m；

（3）顺层边坡或受构造影响不利结构面发育的边坡，边坡高度≥15m；

2、监测内容

（1）边坡地表位移监测（Ⅰ型）

简历射线网法观测网。

边坡或滑坡沿线路纵向每隔30~50m设置监测断面，每隔断面分别于路堑侧沟外平台、桩（墙）顶平台、边坡平台、以及堑顶外2.0m、10m处设置监测桩。

各工点分别于边坡可能破坏的范围外30m设基准点和置镜点。

采用经纬仪或全站仪测量，监测施工边坡状态，指导施工。

（2）深部位移监测（测斜管）（Ⅱ型）

滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩、软硬互层及强风化硬质岩路堑边坡高超过25m（存在顺坡或不利结构面时为20m以上），进行深部位位移变形监测；边坡成型后，在边坡平台钻孔（孔径Ф=127mm，竖直孔，孔深应至稳定地层一定深度内），安装带导槽的测斜管（Ф71mm），采用测斜仪精确地测量岩土层内部水平位移，每工点应有不少于2个监测断面。

（3）地下水渗流监测（渗压计）（Ⅲ型）

当路堑边坡地下水发育或存在渗流影响时，选择代表性断面，埋设渗压计进行地下水渗流监测，在监测边坡范围选取1~2处，测点位置为坡脚、边坡平台，采用Ф=108mm直径的钻具成孔，孔内分层埋设渗压计，埋设间距约2m，每孔不少于2支，最下一个渗压计埋设位置为下部隔水层下2m或路堑侧沟底（当地下水位隔水层深度大于侧沟底时）标高附近。

（4）桩（墙）背土压力检测（土压力盒）（Ⅳ型）

当滑坡、堆积体等不良地质边坡和土质、软质岩路堑边坡设置桩板墙或高档墙（墙高≥6.0m）时，根据现场需要，选择代表性地段于桩（墙）后埋设钢弦式数码压力盒，监测土压力的大小及变化。

每个代表性工点应有不小于2个监测断面，每个断面桩（墙）背设置3个土压力盒。

（5）锚杆、预应力锚索锚固力监测（锚索应力计）（Ⅴ型）

当采用锚杆、预应力锚索加固高边坡时，选择代表性工点进行锚杆应力、锚索预应力及锚固力监测，选择各工点代表性位置锚索孔，安装锚索计，按工点锚索（锚杆）总孔数的5%计，每个监测断面的监测数量不少于3孔，每孔布置3~5个观测点，采用振弦频率检测仪监测。

5.2.2监测元件埋设

1、位移监测桩：

采用Ф28mm长0.6m的螺旋钢钎。

待路堑开挖至设计埋桩深度后，将位移监测桩打入至设计位置，埋置深度0.5m，桩周上部0.3m用混凝土浇筑固定，完成埋设后采用经纬仪或全站仪测量初度数。

2、测斜管埋设：

可采用专用塑料硬管，其抗弯刚度应适应被测土体的水平位移，测斜导管内十字导槽应顺直，管端接口密合。

测管是将测斜仪探头导轮卡置于预埋测斜导管的十字导槽内，从底部每隔0.5m依次测读，并通过数据处理计算求出不同深度处土体的水平位移。

埋设要点：

（1）路堑开挖至设计埋设测斜管位置时，即应开始埋设测斜管。

（2）采用钻孔导孔埋设，钻孔垂直偏差率应小于1.5%，并无塌孔、缩孔现象，软土层应采用泥浆护壁，钻孔深度应不小于设计要求的深度。

（3）测斜管埋设前，应按设计用螺钉进行预组装：

管底部用底盖封住，用外接头连接导管至大于埋设长度约0.3m；再根据钻架高度将预装好的导管从接头处拆卸分段备用。

（4）测斜管埋设时，按预装顺序从底部分段依次埋入，相邻两段沉降测斜管随埋随接，并及时灌水入管内，直至将测斜管压入孔底就位。

（5）调整测斜管内十字丝导槽方向与观测断面方向一致后，安装测斜管顶盖，并在测斜管周围回填中粗砂，并灌水使其密实。

（6）用水泥砂浆固定观测盒，对孔口进行长期保护。

（7）待测斜孔侧土回淤稳定后，连续测读数日，稳定读数作为初始读数。

3、土压力盒埋设：

①土压力盒埋设前应进行稳定、防水密封、压力标定、温度标定等工作，并进行编号。

②土压力盒应镶嵌在桩或或护臂內，使其应力膜与构筑物表面平齐，土压力盒背面应有良好的刚性支撑，在土压力作用下尽量不产生位移，以保证测量的可靠性，对于地面以下现浇混凝土桩，由于土压力传感器如随钢筋笼下入槽孔后，其面向土层的表面很容易在水下浇筑过程中被混凝土材料所包裹，混凝土凝固后，水土压力根本无法直接被压力传感器所感应和接受，造成埋设失败。

这种情况土压力埋设需采用挂布法、弹入法等字体专用埋设工艺。

a.挂布法：

取约为1/2～1/3的槽段宽度的布帘，在布帘上缝制好用以放置土压力盒的口袋，把压力盒放入后封口固定，将布帘平铺在土压力量测位置钢筋笼迎土面一侧的外表面，通过纵横分布的钢索将布帘固定在钢筋笼航，将土压力盒导线固定在钢筋笼的钢筋上，并引至桩前地面上；布帘随钢筋笼一起吊入槽孔，放入导管浇筑水下混凝土。

由于混凝土在布帘的内侧，利用流态混凝土的侧向挤压力将布帘及土压力盒一起压向土层，随水下混凝土液面上升所造成的测压力增大迫使传感器与土层垂直表面密贴。

b.弹入法：

主要由弹簧、钢架和限位插销三部分组成专用机械装置，首先将装有土