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《膨胀土开挖作业指导书word格式》

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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

27

31-49

40

≥45

大

裂

隙

0.45-0.80

0.70

0.99-2.60

1.65

≥2.5

长

大

裂

隙

0.0057-0.035

0.015

0.031-0.075

0.056

≥0.070

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，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1.6m³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3～4m。

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1～1.5m），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，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。

4．施工工艺流程

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。

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150m～200m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5～10cm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；室外停放的车辆应经常发动、预热保温。

（5）所有施工道路坡度不超过10%，道路内侧设置具有一定深度、顺畅的排水沟，有效排除路面面层中的含水量，减少冻结程度。

（6）路面结冰、积雪时，用推土机清理道路或在路面铺垫煤渣防滑。

5.3雨季施工措施

5.3.1渠道经常性排水

渠道开挖的同时进行渠道侧截流沟施工，防止地表水及雨水冲刷坡面、流入基坑。

具体施工方案为：

渠道经常性排水采用排水沟与集水井相结合的方法。

渠道每层开挖之前，在渠道底部两侧先行各开挖一条排水沟，排水沟宽度为1.5m，深度为1m；渠道底部两侧每隔200m设置一个集水井，集水井井口尺寸为2.5×2.5，深度为2m。

排水沟中的水汇流到集水井中，集水井内配置可方便移动的2″污水泵，积水经沉淀后排入附近的河沟内。

施工期间及时排出集水井内的积水，保证渠道内无积水。

5.3.2建筑物基坑经常性排水

建筑物基坑经常性排水采用排水沟与集水井相结合的方法。

开挖施工前，在开挖边线外设置截水沟，防止水流冲刷坡面及流入基坑。

建筑物基坑每层开挖之前，在基坑底部四周先行各开挖一条排水沟，排水沟宽度为1.5m，深度为1m；在基坑两侧的中间位置各设置一个集水井，集水井井口尺寸为2.5×2.5，深度为2m。

排水沟中的水汇流到集水井中，集水井内配置可方便移动的2″污水泵，积水经沉淀后排入附近的河沟内。

施工期间及时排出集水井内的积水，确保基坑内无积水。

6．劳动力配置

（1）劳动力组织方式：

成立土方开挖的专业施工队伍。

（2）根据总体施组要求，结合渠道开挖的工序搭配，确定合理的劳动力资源，配置的劳动力见下表。

根据施工强度和机械设备配置，土石方明挖高峰期单班劳动力组合见表-2。

劳动力组合表表-2

工种

司机

电工

电焊工

修理工

其他

合计

人员数量

95

5

6

20

50

176

7．设备机具配置

设备配置模式：

实行机械化专业施工队伍。

根据总体施组要求，结合渠道开挖段的工序搭配，确定合理的设备资源，机械设备配置详见表-3。

主要施工设备配置表表-3

序号

设备名称

型号及规格

数量

单位

备注

1

液压反铲

1.6m³

30

台

2

装载机

3.0m³

6

台

3

推土机

D85

8

台

4

自卸汽车

20t

66

台

5

污水泵

80WQ65-25-7.5

30

台

8．质量评定验收

8.1削坡

（1）衬砌施工放羊应按设计要求进行。

渠口（底）边线的允许偏差:

直线段土20mm、曲线段土±50mm。

（2）对具有湿陷性的黄土渠段、膨胀土渠段和其它不良地质渠段，应按照设计要求特殊处理。

（3）雨淋沟和坍坡应进行补坡，补坡前将坡面清理成锯齿形，补坡厚度应高出设计断面，并按设计要求压实。

（4）压实后的渠坡宜采用削坡机削坡整平。

削坡后的平整度不大于1cm∕2cm，当上覆为砂砾料垫层时削坡后的平整度应不大于2cm∕2cm。

8.2渠道开挖施工过程中及完成后质量要求和验收

（1）施工过程中随时检查周围排水设施的有效性，边坡两侧截渗沟

不得积水。

（2）在土方开挖过程中，要随开挖进度及时测量校正开挖平面的尺

寸和标高，按施工图要求检查开挖边坡的坡度。

（3）施工过程中，需要随着开挖层面的下降布置排水沟和集水井，

及时将上层滞水和渗水抽至渠顶临时截流沟内；要及时收集天气情

报，预备塑料布或防雨布，及时覆盖坡面、路口及开挖区路腿等部位，

防止雨雪侵蚀产生滑坡等地质灾害。

⑷为保持坡面稳定，在渠道土方开挖时必须预留保护层。

保护层

开挖尽量避免超挖，要由经验丰富的挖掘机操作人员进行，不得欠挖。

如果不慎超挖，不得擅自进行补坡、人工拍坡处理，要视情况决定是

否进行处理。

⑸在进行坡面整理时，要按照坡度进行钉桩挂线；挂线时将线拉

紧，防止拉线下垂造成超挖。

⑹施工中，膨胀土渠坡若不慎雨淋、泡水、失水干裂，应将其挖

除，不得欠挖，不得补坡或人工拍坡。

⑺土方开挖工程完成后，进行以下各项的质量检查和验收：

1）按施工图纸要求检查开挖面尺寸、标高；

2）边坡的坡度复测检查；

3）坡顶临时截流沟底的坡度检查；

4）坡面进行检查清理后，应保证无积水或渗水，基面土壤无扰动。

8.3单元工程质量验收标准

（1）土方开挖宜按施工验收长度100m为一个单元工程。

（2）土方开挖施工应自上而下进行，并分层检查和检测，同时应认真做好施工记录。

（3）开挖坡面应稳定，无松动，且不陡于设计坡度。

（4）预留保护层开挖时，应采用人工开挖，保护层厚度符合设计要求。

（5）渠道断面尺寸检验项目应在开挖完成后进行检测。

（6）主控项目施工质量标准和检查方法及数量见表4。

土方开挖主控项目施工质量标准和检查方法及数量表4

项次

检验项目

质量标准

检查（测）方法

检查（测）数量

1

渗水处理

渠底及边坡渗水（含泉眼）妥善引排或封堵，建基面清洁无积水

观察、测量与查阅施工记录

全数检查

2

渠基压实

应符合设计要求

取样试验，粘性土采用环刀法、

灌水法；砾质土采用灌砂法

每个压实层不少于3点

3

渠底高程

允许偏差：

0～-20mm

水准仪测量

每个单元测3个断面,每个断

面不少于3点

（7）一般项目施工质量标准和检查方法及数量见表5。

土方开挖一般项目施工质量标准和检查方法及数量表5

项次

检验项目

质量标准

检查（测）方法

检查（测）数量

1

不良地质

土的处理

渠底及边坡渗水（含泉眼）妥善引排或封堵，建基面清洁无积水

观察、查阅施工记录

全数检查

2

渠基处理

符合设计要求

观察、查阅施工记录

全数检查

3

开挖预留

保护层

开挖后不及时衬砌或回填时，预留保护层，厚度符合设计要求

观察、测量与查阅施工记录

全数检查

4

成型后表面

清理

表面无显著凹凸，无弹簧土，无松土，平整密实

查阅试验报告、施工记录

每个单元不少于测3个断面

5

渠道边坡

不陡于设计要求

水准仪、全站仪测量

每个单元不少于测3个断面

6

渠顶宽度

允许偏差：

±50mm

尺量

每个单元不少于测3个断面

7

渠顶高程

允许偏差：

0～+50mm

水准仪测量

每个单元测3个断面,每个断面不少于3点

8

渠底宽度

允许偏差：

0～+50mm

尺量、全站仪测量

每个单元不少于3个断面

9

渠道开口宽度

允许偏差：

0～+80mm

全站仪测量

每个单元不少于3个断面

10

中心线位置

允许偏差：

±20mm

全站仪测量

每个单元不少于3点

9．施工质量安全保证措施

9.1施工质量保证措施

（1）严格按设计图纸、设计修改通知及相关技术规范进行施工。

（2）采用先进的测量仪器和先进的测量控制手段，提高观测效率、观测质量。

所有测量设备必须检验合格才能使用，控制测量和施工测量采用全站仪进行。

测量作业由富有经验的专业人员进行测量放线、复测。

（3）在实地放出控制开挖轮廊的坡顶点、转角点或坡脚点，并用醒目的标志标定。

开挖部位接近开挖边线时，及时测放基础轮廊点及散点高程，并将欠挖部位及尺寸标于实地，必要时在实地画出开挖轮廓线，以备验收。

（4）开挖放样误差不大于±2cm。

断面测量相对于中线的误差不大于±2.5cm，断面间距为3m，对起伏较大的部位，适当加测断面。

（5）在反铲上安装先进的设备进行边坡控制开挖。

9.2施工安全保证措施

（1）施工安全保证措施

根据本工程实际情况及土方明挖工程施工特点，为保证明挖施工安全顺利的进行，特制定以下安全保证措施。

①在土方开挖施工时，为了确保整个开挖区施工安全，在危险施工地段设安全员，昼夜观察，发现险情立即通知有关人员撤离危险区。

②施工出渣道路，派专人维护，确保道路畅通，卫生干净。

③夜间施工配置足够的照明设施。

④明挖施工前在边坡的顶部及开挖范围线以外挖设边坡截水沟，有效拦截排除边坡范围以外的地表水、渗水、积水等，防止水流冲刷造成边坡垮塌或坍滑。

（2）劳动保护

①施工人员进入施工现场严格按劳保着装，班前进行安全施工技术交底，每日进行安全巡检，每月进行安全考核，奖惩月月兑现。

对不服从安全人员检查，拒不执行安全管理制度的施工作业人员进行严肃处理，对存在安全隐患的施工部位、工序等应责令整改后施工。

②强化劳动保护意识、制定完善的劳动保护措施。

施工中应有合理完善的保护措施和有力的约束机制，杜绝蛮干、个人英雄主义。

③在各类危险区域设置明显的标志、警示牌及防护围拦。

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