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[摘 要]本文主要介绍了山东嘉祥船闸工程的施工过程中基坑开挖的安全管理措施。
[关键词]内河船闸;基坑开挖;安全要点
中图分类号:TP759 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)38-0346-04
1、前言
山东省洙水河航道改造工程嘉祥船闸工程建设项目位于山东省济宁市嘉祥县城南,嘉祥镇嘉祥村西北面,洙水河南侧,在新夏桥和嘉祥节制闸之间。
依据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]第87号)文件的要求,开挖深度超过含5 m的基坑、槽的开挖土方工程;或未超过5m地质条件和周边环境复杂、地下水位高于坑底等工程。基坑施工前安全方案的编制应单独专项。嘉祥船闸工程包括闸首、闸室等施工时,基坑开挖的深度在7 m~11 m之间,基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键,因此基坑开挖施工的具体安全措施至关重要。
2、工程规模
2.1船闸工程
2.1.1上闸首
结构型式采用整体式坞式实体底板和箱型边墩的钢筋混凝土,平面尺寸27.0×39.0 m(长×宽),底高程24.60 m,顶高程37.50 m。
包括:13.53×6.62×1.36m(宽×高×厚)2扇人字门;2.600×3.154×4.000m(宽×高×厚)2扇阀门;2套30吨启闭机;2套钢爬梯;18m水尺; 防撞橡胶8块;2座2层启闭机房(平面尺寸12×5.62m)。
2.1.2下闸首
结构型式采用整体式坞式实体底板和箱型边墩的钢筋混凝土,平面尺寸27.3×39.0 m(长×宽),底高程25.70 m,顶高程37.50 m。
包括:13.53×7.92×1.36m(宽×高×厚)2扇人字门;2.600×3.154×4.000m(宽×高×厚)2扇阀门;2套30吨启闭机;1座2层启闭机房(平面尺寸12×5.62m);1座3层控制楼(平面尺寸12×5.62m);1座钢结构人行桥;2套钢爬梯;22m水尺;防撞橡胶8块。
2.1.3闸室
闸室长度为230 m,结构型式采用坞式整体式C25钢筋混凝土,宽为27.40 m,底高程25.70~26.90,顶高程37.50 m。
包括:2座水位计井;16套对称布置钢爬梯;15套灯杆;60个钢护木;60个对称布置钢护木;32套对称布置10吨固定系船柱;96套对称布置10吨固定系船钩。
2.1.4上、下游导航墙及护坦
长25.8m(船闸中心线投影)导航墙,延伸至引航道边界斜率为1:6后,衔接的边坡圆弧以10m为转弯半径,结构型式设计采用重力式C25现浇混凝土。
高程37.50 m的上游导航墙墙顶,高程29.20~31.80 m的墙底,宽1.5 m的墙顶,底宽7.0~5.50 m,趾高1.1 m。
高程37.50 m的下游导航墙墙顶,高程27.80~30.80 m的墻底,墙顶宽1.5 m,底宽8.5~6 m,趾高1 m。
下游引航道护坦为34.5m。近下闸首24.5m的护坦采用C20钢筋混凝土,厚0.4m。
2.1.5上游靠船墩
上游停泊段为现浇混凝土重力式结构型式,长270 m,底宽6 m,顶高程为37.5 m,底高程29.60 m,趾高1.5 m。
2.1.6上游引航道护坡
上游引航道为斜坡式护岸结构型式,护坡长度为513m,底宽30~60m,底高程为30.30~31.10m。
包括:10个靠船墩(墩顶尺寸3×3m);10套钢爬梯;10套10吨固定系船柱;20套10吨固定系船钩;1座水位计井;2套灯杆;10太阳能灯。
2.2夏桥改造
开挖洙水河人工航道,建成Ⅲ级航道,桥梁跨通航的航道净宽36米,净高7.0米。洙水河上旧夏桥是航道桥梁改造工程之一,嘉祥县镇嘉祥村村北原是旧桥梁,洙水河跨越洙水河河道的生产桥的航道桩号为 K32+603。旧桥为3孔的石拱桥,16米的跨径、6米的宽度。改造方案为拆除旧桥,新夏桥位于旧桥与嘉祥船闸上游引航道处(航道桩号 K32+603.88)之间, 桥梁全长198.44米,桥面宽度7米,双向1.5%横坡,Ⅱ级公路荷载标准(人群荷载3 kPa), 桥梁(连续箱梁)主跨25+39+25 m,桥面由40块预制空心板组成,桥南北侧引道与原路顺接。
全长810米的新夏桥,包括198.44米长、7米宽的桥梁,长611.56米、宽6米的桥头引道,四级公路(行车速度20 km/ h)。
3、施工概况
整个船闸工程划分三个施工区域:船闸及导航墙段施工区,上下游引航道施工区,夏桥改建施工区。
船闸及导航墙段施工区包括上下游闸首、闸室、上下游导航墙和护坦以及夏桥的5#和6#墩。该施工区段上、下游闸首先行施工,导航墙段结构和夏桥的5#、6#墩紧随着闸首结构的施工同时进行。在闸首边墩施工基本完成后,即进行闸室和闸首启闭机房的施工。随后进行闸首内闸门、人字门、启闭机控制系统和闸室内附属设施安装。考虑到闸首人字门安装的特殊性,在闸室施工时,留临时通道位置的墙身后浇,待完成人字门安装后再浇筑。
上下游引航道施工区包括上、下游引航道段、靠船墩、河道连接段等。 先期进行上游引航道土方开挖和靠船墩基坑开挖,形成浆砌块石护坡和靠船墩施工工作面。再进行下游引航道土方开挖和浆砌块石护面。末尾开挖和疏浚上、下游引航道连接段。
夏桥改建施工区包括主桥、引桥和引道,在上闸首和导航墙段基本完成后即可开始。夏桥改建时需要预先在现有桥梁上游搭建临时桥和临时道路,以免中断交通,临时桥和路的建设在施工进场后开始。 本工程工期19个月,基坑开挖工程安排工期268天,本工程土方开挖主要包括闸首、闸室的基坑开挖,上下游引航道及连接段航道等部位。土方开挖以机械开挖为主,适当的辅以人工开挖。
其中,船闸及导航墙段施工区基坑开挖施工顺序:先开挖下、上闸首基坑,在闸首基坑放坡开挖过程中,辅以护坡措施和降水排水措施,以确保基坑安全稳定,并为土方作业机械创造良好的干施工条件。下、上闸首主体结构基本完成后,再开挖闸室基坑,进行闸室底板和墙身施工。
3.1船闸基坑开挖施工顺序
清基放线(坡顶线、坡底线)开挖放出基底边线,进行基坑验槽,且及时做好降排水的工作。
3.1.1清基
场地清理分植被清理和表层土清挖,清除厚度约为40~60cm,范围分工程主体、堆土暂放区、弃土场及临时生产、生活区。
植被清理和表层土清挖解释:植被清理即清除土方开挖区域内的树根、雜草、垃圾、废渣及其它障碍物。表层土清挖即清挖掉含细根须、草本植物及植物的表层有机土壤。工程主体植被清理至开挖边线或填筑边线外侧20m以上,表层土清挖出弃土堆放运至弃土场。
场地表面清基至最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧5 m以上,挖除的树根至最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧3 m以上。
清除的物质如严重影响环境,掩埋至指定的地区,掩埋点有利于自然排水或不得污染河流。表层按开挖深度进行施工,挖出的有机土壤堆放至指定地区,严防水流冲刷流失。
以机械为主、人工配合的清理施工方法,是结合现场实际情况,采用主要施工机械即装载机和推土机相结合的灵活清基办法,改善平地与斜坡施工条件,将开挖、运输工作一次性完成,达到技术与经济效益相挂钩的要求。
3.1.2放线
由于是分两层开挖,一层是从原泥面线开挖到+31.00标高,第二次是开挖到各结构的开挖基底,所以按照图纸要放两次坡顶坡底线,且用石灰撒出标记。
3.1.3开挖
船闸开挖基坑土方,应考虑土方工程量和土方运距,开挖方式分挖掘机开挖、自卸汽车运输方式和铲运机挖运方式两种,其中挖掘机开挖、自卸汽车运输适合大部分土方作业,而铲运机挖运适合小部分土方作业。
在施工过程中,既要考虑兼顾土方的开挖与回填的衔接,又要考虑季节性施工,土方的合理调配能够全面、合理、流畅的组织施工,同时也应考虑制约工程的总工期和影响工程成本的因素。
土方调配的原则:施工区段划分合理,开挖与回填有机的衔接;减少调配运距,降低工程成本。
基坑挖土所产生的土方,主要弃土堆放区在业主提供的弃土区,为了保证生产加工区的房屋安全,故弃土堆放区的布置离生产加工区20 m,中间由绿化带隔离,以保证生产加工区的安全。
综合考虑土方开挖过程中的开挖与回填工序,减少土方再次运输工程量,回填土方充分利用原土,减少土方再次运输成本。
3.1.4放出基底边线,进行基坑验槽,做好降排水的工作。
按设计断面及高程进行开挖土方的测量放样。控制边坡开挖的设计,即在基坑上部四周挖设一道截水沟,集中外排基坑以外的降水和生产弃水,在基坑底部四周预留工作面1.0 m,基坑面边缘外0.5 m处挖0.2 m×0.2 m的排水沟,为防止堵塞或者破损采用砖砌办法,排水沟适当位置处挖好排除积水的集水坑,将积水集中用水泵排向基坑外,视基坑排水量决定集水坑尺寸大小。同时,防止雨水冲刷坡面最有效办法是在坡面及平台处设置截排水沟。
针对开挖过程不安全因素的防护措施,如明沟排水采用木桩加挡板支护等措施;如坡面渗水量不大用砂石或土工布反滤将水引入排水沟;如裂缝、滑坡和管涌等无法施工时,停止施工及时启动应急措施,结合实际情况落实措施方案,首要的降低地下水位措施就是设置轻型井点等。
采用推土机适度平整分别堆放的土料与弃置废料,可确保边坡土料堆放的稳定。堆土区四周可设置排水沟向区外排水,确保排水畅通及保持土料的含水率,而排水沟为土料堆面中部向外泛水坡式。
基坑土方开挖示意图如图1所示。
另外,上下游引航道施工区基坑开挖施工顺序:修建临时围堰进行上游靠船墩结构施工,在临时围堰内侧设置3排水泥搅拌桩作为防渗帷幕,一方面增加了外侧水流的渗径,另一方面对基坑土体的稳定性也非常有利。先开挖上下游引航道土方,进行引航道砌石护坡施工。在下游引航道施工期间新建防汛大堤,新建大堤与现有大堤顺接。再开挖和疏浚上下游引航道与河道连接。
船闸工程在进行闸首和闸室施工时,基坑开挖的深度在7m~11m之间,基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键。基坑开挖采用分层放坡的形式,基坑拟分为三个阶段开挖,第一次开挖深度至3.0 m,第二次开挖深度至7.0 m,第三次开挖深度至11.0 m。
为确保边坡稳定,基坑开挖采用斜坡式开挖,坡比1:1.5,中部设置2m宽的戗台,在靠近围堰处随着开挖面的降低,根据土体加固的宽度形成垂直放坡。距离基坑面边缘外1.0 m向内挖的排水沟0.5 m×0.5 m,用水泵将集水坑内积水排向基坑外。为防止雨水冲刷坡面,在坡面和平台处设置截排水沟,准备足够的土工布在雨季时覆盖在基坑边坡上,上面采用袋装土进行覆压,确保基坑边坡的稳定。
4、现场的安全布置措施
4.1临边防护
4.1.1基坑土方要随挖随时运走,坑边不得存放土方。
4.1.2弃土和材料设备不准堆放在边坡上部,堆放重物与土坡安全距离
4m以上,与临时材料2m以上。
4.1.3距离坡上线1.5m外用红白旗做围护和警示。在有明显高差的地方,落差超过2m的需要用钢管在临边搭设防护栏杆。
4.1.4及时安排专人将坑边散土和活动碎石清理干净。 4.2施工通道
施工道路拟按1:10坡度放坡,道路两侧放坡1:2.5。路面宽度设为8m,路面拟采用300mm厚道渣铺设。施工道路随着基坑开挖深度逐步增加而向前延伸。施工通道布置在距基坑顶部边线3m以外,能保证以后施工中大型车辆的负荷承载力。为防止重载车对边坡的破坏,基坑顶部四周做好安全维护措施。在道路入口设安全警示标牌与告知牌。在通道两侧采用警示护栏。暂时堆土区域距基坑一定的安全距离,堆高不超过2m,有效防止堆土区域对基坑边坡土体的挤压。
4.3边坡护坡
因边坡开挖后长期暴露,为防水土流失影响基坑安全,在边坡坡脚和放坡的马道上设排水明沟和集水池,截留流向坑底的雨水。
4.4基坑降、排水措施
因基坑面积大,开挖深度深,为保证基坑开挖顺利进行,必须进行降水,合理的降排水设计和实施既是基坑顺利开挖的保证,也是维护基坑安全的重要保证。本基坑采取深井和轻型井点结合的方案进行降水。
4.4.1沿基坑坡顶、每级放坡马道及基坑底结构外侧,设置排水明沟和集水池,排水明沟断面尺寸0.5×0.5 m; 集水池寸1×1×1m; 排水溝及集水池均采用砖砌墙体。排水沟和集水池需随基坑开挖及时设置并调整。保证积水及时用水泵排走,杜绝边坡浸泡和影响作业现象。
4.4.2备有多台水泵和配套的分配电箱、三级电箱、电线等,使用时水泵电线不准拖地,有破损电缆及时更换和包扎。
4.4.3备有水靴,雨衣裤。
4.4.4边坡坡面渗水严重时,应加设过滤层,用草包或沙包巩固边坡,排清积水坑。
4.5夜间施工
4.5.1夜间施工时,照明设施应设置齐全,完全满足夜间施工需求,同时准备好备用电源。
4.5.2现场设置交通标志、安全标牌、警戒灯等,标识牌夜间荧光警示功能明显,机械和人员的施工安全得到保护。
4.5.3夜间施工人员休息安排必须保证白天睡眠时间,严禁疲劳作业。
4.5.4项目部实行夜间领导带班和各职能部门交接班制度,为强化管理与调度,项目部设置夜间值班室;现场设置施工值班室。
4.6基坑监护
针对仍有坍塌、滑坡危险的放坡较大的基坑,落实一名专职监护人员,全天候监测巡视基坑周边地面变化情况,一旦发现裂缝或塌陷,及时分析和处置,而一旦发现松动、变形、裂缝现象,及时通知撤离现场人员,及时上报有关部门主管人员落实更有效地防范措施,确保安全生产。
5、基坑开挖注意事项
5.1开挖土方前地下管网应勘查清楚,杜绝意外事故。
5.2基坑周边0.6 m处设置ф48钢管防护栏杆,立杆间距2m,立杆离地1.20 m,埋深0.60 m,立杆的上中下端各加一道水平杆,外扎密目网封闭。
5.3严禁在基坑上口距边2m范围内堆土、堆料和停放机具。
5.4基坑边沿5m范围严禁停留重车,各施工人员不准跨越防护栏杆。
5.5施工人员严禁向基坑内乱扔杂物,基坑上下传递工具必须稳妥。
5.6基坑边及放坡处严禁人员休息,竖牌告知危险性。
5.7施工机械统一指挥,规定施工机械作业禁入区,如操作人员接近或进入须得到批准。
5.8基开挖坑前,应查明各种地下管线、光缆及其它地下设施的走向、埋深情况,准确绘制地下管线走向图,杜绝盲目施工确保地下管线的安全。
6、深基坑过程施工安全管理措施
6.1各级安全生产责任制和安全管理制度的建立、健全和完善
建立项目部领导及管理层的安全生产责任制,签订各级安全生产责任承诺书,明确各级人员的安全责任,完善落实项目部各项安全管理制度。
6.2编制有针对性的施工方案
组织专人编制针对性、专业性强和切合施工现场实际的施工组织设计,来指导工程的施工活动,施工过程中一旦发现与实际情况不符及时修改完善落实。
6.3进场前对工人履行安全生产教育培训制度和安全技术交底
进场作业前对作业人员履行“三级安全教育”,让深基坑开挖的工人熟悉基坑开挖的施工方案、相应的安全操作规程和操作技能教育内容,落实危险性较大的分部分项工程的全面细致的安全交底及签字确认及存档,所有工人上岗前经安全教育培训、安全技术交底和应急救援预案等知识考核,上岗作业必须考核合格,不合格重新教育考核再上岗。
6.4基坑的监测管理
6.4.1开挖基坑及地下工程施工过程中,由于地下工程很多不确定因素,应对基坑内地质状况、围护结构变位和周围环境条件的变化进行各种观测及分析,及时反馈观测结果,来指导设计与施工。基坑监测在基坑施工中不容忽视。监测可随时掌握设计和施工有关基坑周边环境的变化及支护土体的稳定状态、安全程度和围护效果信息。监测信息反馈可及时调整施工措施,确保基坑安全,杜绝事故。基坑开挖前必须制定现场监测方案,包括目的、内容、测点布置、观测方法、监控报警值、监测周期、监测结果处理和结果反馈制度等。
6.4.2绘制随时间变化的沉降、位移等观测项目间关系曲线,可评价出变形和内力的发展趋势。当观测数据达到临界点及时报警,及时通报上级部门和相关人员,停止施工,查清原因,调整围护加固措施,确保基坑安全。
6.4.3基坑边堆放荷载的控制。
严禁将土方和建筑材料堆置在开挖基坑的边缘,在基坑沿边移动运输工具和机械,距基坑上部边缘须15 m以上,弃土堆置高度2 m以下,严禁超载。机械设备在坑边施工产生的振动,会液化土质而降低土体的抗剪强度,应重新设计计算确认设备重量、基坑围护情况、土质情况等。
6.5基坑施工的应急预案
预防突发事件确保正常施工,为严防某些想不到的、不可抗拒的事件发生,应事前风险分析和预防储备技术措施、抢险物资,一旦基坑发生事故及时启动应急救援行动,减低人员伤亡、国家财产和经济损失。基坑围护轻则围护变形,重则发生坍塌,基坑的开挖卸载、气象(台风、暴雨等)、环境等较多的可变因素影响基坑围护结构的安全,基坑工程的安全度依赖某些特定的参数判断,不可忽视基坑工程的实际动态变化。因此,结合基坑施工的作业特点,制定防控开挖隐患及易发事故的部位应急措施,通过事先辨识基坑施工的重大危险源,找出危险因素制定相应的预防措施。
防抗基坑事故应有相应的应急救援预案,基坑事故一旦发生,能及时启动组织起有效的应急救援行动,减少事故危害或控制灾害蔓延,降低人员伤亡、财产损失和环境破坏等。预案只有结合基坑事故发生的特点,辨识出施工过程中存在的重大危险源,才能编制出切实可行的项目部应急救援预案。
船闸工程中基坑工程是一个重要的分项工程,其重要性不容忽视,抓好基坑工程的技术、质量和安全生产工作是工程成功开端的关键。基坑施工,诸多不确定因素决定了项目部要与建设、设计、监理、监测配合熟练,合作有力,措施得当,管理到位,才能真正确保基坑工程的安全。
[关键词]内河船闸;基坑开挖;安全要点
中图分类号:TP759 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2018)38-0346-04
1、前言
山东省洙水河航道改造工程嘉祥船闸工程建设项目位于山东省济宁市嘉祥县城南,嘉祥镇嘉祥村西北面,洙水河南侧,在新夏桥和嘉祥节制闸之间。
依据《危险性较大的分部分项工程安全管理办法》(建质[2009]第87号)文件的要求,开挖深度超过含5 m的基坑、槽的开挖土方工程;或未超过5m地质条件和周边环境复杂、地下水位高于坑底等工程。基坑施工前安全方案的编制应单独专项。嘉祥船闸工程包括闸首、闸室等施工时,基坑开挖的深度在7 m~11 m之间,基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键,因此基坑开挖施工的具体安全措施至关重要。
2、工程规模
2.1船闸工程
2.1.1上闸首
结构型式采用整体式坞式实体底板和箱型边墩的钢筋混凝土,平面尺寸27.0×39.0 m(长×宽),底高程24.60 m,顶高程37.50 m。
包括:13.53×6.62×1.36m(宽×高×厚)2扇人字门;2.600×3.154×4.000m(宽×高×厚)2扇阀门;2套30吨启闭机;2套钢爬梯;18m水尺; 防撞橡胶8块;2座2层启闭机房(平面尺寸12×5.62m)。
2.1.2下闸首
结构型式采用整体式坞式实体底板和箱型边墩的钢筋混凝土,平面尺寸27.3×39.0 m(长×宽),底高程25.70 m,顶高程37.50 m。
包括:13.53×7.92×1.36m(宽×高×厚)2扇人字门;2.600×3.154×4.000m(宽×高×厚)2扇阀门;2套30吨启闭机;1座2层启闭机房(平面尺寸12×5.62m);1座3层控制楼(平面尺寸12×5.62m);1座钢结构人行桥;2套钢爬梯;22m水尺;防撞橡胶8块。
2.1.3闸室
闸室长度为230 m,结构型式采用坞式整体式C25钢筋混凝土,宽为27.40 m,底高程25.70~26.90,顶高程37.50 m。
包括:2座水位计井;16套对称布置钢爬梯;15套灯杆;60个钢护木;60个对称布置钢护木;32套对称布置10吨固定系船柱;96套对称布置10吨固定系船钩。
2.1.4上、下游导航墙及护坦
长25.8m(船闸中心线投影)导航墙,延伸至引航道边界斜率为1:6后,衔接的边坡圆弧以10m为转弯半径,结构型式设计采用重力式C25现浇混凝土。
高程37.50 m的上游导航墙墙顶,高程29.20~31.80 m的墙底,宽1.5 m的墙顶,底宽7.0~5.50 m,趾高1.1 m。
高程37.50 m的下游导航墙墙顶,高程27.80~30.80 m的墻底,墙顶宽1.5 m,底宽8.5~6 m,趾高1 m。
下游引航道护坦为34.5m。近下闸首24.5m的护坦采用C20钢筋混凝土,厚0.4m。
2.1.5上游靠船墩
上游停泊段为现浇混凝土重力式结构型式,长270 m,底宽6 m,顶高程为37.5 m,底高程29.60 m,趾高1.5 m。
2.1.6上游引航道护坡
上游引航道为斜坡式护岸结构型式,护坡长度为513m,底宽30~60m,底高程为30.30~31.10m。
包括:10个靠船墩(墩顶尺寸3×3m);10套钢爬梯;10套10吨固定系船柱;20套10吨固定系船钩;1座水位计井;2套灯杆;10太阳能灯。
2.2夏桥改造
开挖洙水河人工航道,建成Ⅲ级航道,桥梁跨通航的航道净宽36米,净高7.0米。洙水河上旧夏桥是航道桥梁改造工程之一,嘉祥县镇嘉祥村村北原是旧桥梁,洙水河跨越洙水河河道的生产桥的航道桩号为 K32+603。旧桥为3孔的石拱桥,16米的跨径、6米的宽度。改造方案为拆除旧桥,新夏桥位于旧桥与嘉祥船闸上游引航道处(航道桩号 K32+603.88)之间, 桥梁全长198.44米,桥面宽度7米,双向1.5%横坡,Ⅱ级公路荷载标准(人群荷载3 kPa), 桥梁(连续箱梁)主跨25+39+25 m,桥面由40块预制空心板组成,桥南北侧引道与原路顺接。
全长810米的新夏桥,包括198.44米长、7米宽的桥梁,长611.56米、宽6米的桥头引道,四级公路(行车速度20 km/ h)。
3、施工概况
整个船闸工程划分三个施工区域:船闸及导航墙段施工区,上下游引航道施工区,夏桥改建施工区。
船闸及导航墙段施工区包括上下游闸首、闸室、上下游导航墙和护坦以及夏桥的5#和6#墩。该施工区段上、下游闸首先行施工,导航墙段结构和夏桥的5#、6#墩紧随着闸首结构的施工同时进行。在闸首边墩施工基本完成后,即进行闸室和闸首启闭机房的施工。随后进行闸首内闸门、人字门、启闭机控制系统和闸室内附属设施安装。考虑到闸首人字门安装的特殊性,在闸室施工时,留临时通道位置的墙身后浇,待完成人字门安装后再浇筑。
上下游引航道施工区包括上、下游引航道段、靠船墩、河道连接段等。 先期进行上游引航道土方开挖和靠船墩基坑开挖,形成浆砌块石护坡和靠船墩施工工作面。再进行下游引航道土方开挖和浆砌块石护面。末尾开挖和疏浚上、下游引航道连接段。
夏桥改建施工区包括主桥、引桥和引道,在上闸首和导航墙段基本完成后即可开始。夏桥改建时需要预先在现有桥梁上游搭建临时桥和临时道路,以免中断交通,临时桥和路的建设在施工进场后开始。 本工程工期19个月,基坑开挖工程安排工期268天,本工程土方开挖主要包括闸首、闸室的基坑开挖,上下游引航道及连接段航道等部位。土方开挖以机械开挖为主,适当的辅以人工开挖。
其中,船闸及导航墙段施工区基坑开挖施工顺序:先开挖下、上闸首基坑,在闸首基坑放坡开挖过程中,辅以护坡措施和降水排水措施,以确保基坑安全稳定,并为土方作业机械创造良好的干施工条件。下、上闸首主体结构基本完成后,再开挖闸室基坑,进行闸室底板和墙身施工。
3.1船闸基坑开挖施工顺序
清基放线(坡顶线、坡底线)开挖放出基底边线,进行基坑验槽,且及时做好降排水的工作。
3.1.1清基
场地清理分植被清理和表层土清挖,清除厚度约为40~60cm,范围分工程主体、堆土暂放区、弃土场及临时生产、生活区。
植被清理和表层土清挖解释:植被清理即清除土方开挖区域内的树根、雜草、垃圾、废渣及其它障碍物。表层土清挖即清挖掉含细根须、草本植物及植物的表层有机土壤。工程主体植被清理至开挖边线或填筑边线外侧20m以上,表层土清挖出弃土堆放运至弃土场。
场地表面清基至最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧5 m以上,挖除的树根至最大开挖边线、填筑线或建筑物基础外侧3 m以上。
清除的物质如严重影响环境,掩埋至指定的地区,掩埋点有利于自然排水或不得污染河流。表层按开挖深度进行施工,挖出的有机土壤堆放至指定地区,严防水流冲刷流失。
以机械为主、人工配合的清理施工方法,是结合现场实际情况,采用主要施工机械即装载机和推土机相结合的灵活清基办法,改善平地与斜坡施工条件,将开挖、运输工作一次性完成,达到技术与经济效益相挂钩的要求。
3.1.2放线
由于是分两层开挖,一层是从原泥面线开挖到+31.00标高,第二次是开挖到各结构的开挖基底,所以按照图纸要放两次坡顶坡底线,且用石灰撒出标记。
3.1.3开挖
船闸开挖基坑土方,应考虑土方工程量和土方运距,开挖方式分挖掘机开挖、自卸汽车运输方式和铲运机挖运方式两种,其中挖掘机开挖、自卸汽车运输适合大部分土方作业,而铲运机挖运适合小部分土方作业。
在施工过程中,既要考虑兼顾土方的开挖与回填的衔接,又要考虑季节性施工,土方的合理调配能够全面、合理、流畅的组织施工,同时也应考虑制约工程的总工期和影响工程成本的因素。
土方调配的原则:施工区段划分合理,开挖与回填有机的衔接;减少调配运距,降低工程成本。
基坑挖土所产生的土方,主要弃土堆放区在业主提供的弃土区,为了保证生产加工区的房屋安全,故弃土堆放区的布置离生产加工区20 m,中间由绿化带隔离,以保证生产加工区的安全。
综合考虑土方开挖过程中的开挖与回填工序,减少土方再次运输工程量,回填土方充分利用原土,减少土方再次运输成本。
3.1.4放出基底边线,进行基坑验槽,做好降排水的工作。
按设计断面及高程进行开挖土方的测量放样。控制边坡开挖的设计,即在基坑上部四周挖设一道截水沟,集中外排基坑以外的降水和生产弃水,在基坑底部四周预留工作面1.0 m,基坑面边缘外0.5 m处挖0.2 m×0.2 m的排水沟,为防止堵塞或者破损采用砖砌办法,排水沟适当位置处挖好排除积水的集水坑,将积水集中用水泵排向基坑外,视基坑排水量决定集水坑尺寸大小。同时,防止雨水冲刷坡面最有效办法是在坡面及平台处设置截排水沟。
针对开挖过程不安全因素的防护措施,如明沟排水采用木桩加挡板支护等措施;如坡面渗水量不大用砂石或土工布反滤将水引入排水沟;如裂缝、滑坡和管涌等无法施工时,停止施工及时启动应急措施,结合实际情况落实措施方案,首要的降低地下水位措施就是设置轻型井点等。
采用推土机适度平整分别堆放的土料与弃置废料,可确保边坡土料堆放的稳定。堆土区四周可设置排水沟向区外排水,确保排水畅通及保持土料的含水率,而排水沟为土料堆面中部向外泛水坡式。
基坑土方开挖示意图如图1所示。
另外,上下游引航道施工区基坑开挖施工顺序:修建临时围堰进行上游靠船墩结构施工,在临时围堰内侧设置3排水泥搅拌桩作为防渗帷幕,一方面增加了外侧水流的渗径,另一方面对基坑土体的稳定性也非常有利。先开挖上下游引航道土方,进行引航道砌石护坡施工。在下游引航道施工期间新建防汛大堤,新建大堤与现有大堤顺接。再开挖和疏浚上下游引航道与河道连接。
船闸工程在进行闸首和闸室施工时,基坑开挖的深度在7m~11m之间,基坑的稳定是实施船闸结构施工的关键。基坑开挖采用分层放坡的形式,基坑拟分为三个阶段开挖,第一次开挖深度至3.0 m,第二次开挖深度至7.0 m,第三次开挖深度至11.0 m。
为确保边坡稳定,基坑开挖采用斜坡式开挖,坡比1:1.5,中部设置2m宽的戗台,在靠近围堰处随着开挖面的降低,根据土体加固的宽度形成垂直放坡。距离基坑面边缘外1.0 m向内挖的排水沟0.5 m×0.5 m,用水泵将集水坑内积水排向基坑外。为防止雨水冲刷坡面,在坡面和平台处设置截排水沟,准备足够的土工布在雨季时覆盖在基坑边坡上,上面采用袋装土进行覆压,确保基坑边坡的稳定。
4、现场的安全布置措施
4.1临边防护
4.1.1基坑土方要随挖随时运走,坑边不得存放土方。
4.1.2弃土和材料设备不准堆放在边坡上部,堆放重物与土坡安全距离
4m以上,与临时材料2m以上。
4.1.3距离坡上线1.5m外用红白旗做围护和警示。在有明显高差的地方,落差超过2m的需要用钢管在临边搭设防护栏杆。
4.1.4及时安排专人将坑边散土和活动碎石清理干净。 4.2施工通道
施工道路拟按1:10坡度放坡,道路两侧放坡1:2.5。路面宽度设为8m,路面拟采用300mm厚道渣铺设。施工道路随着基坑开挖深度逐步增加而向前延伸。施工通道布置在距基坑顶部边线3m以外,能保证以后施工中大型车辆的负荷承载力。为防止重载车对边坡的破坏,基坑顶部四周做好安全维护措施。在道路入口设安全警示标牌与告知牌。在通道两侧采用警示护栏。暂时堆土区域距基坑一定的安全距离,堆高不超过2m,有效防止堆土区域对基坑边坡土体的挤压。
4.3边坡护坡
因边坡开挖后长期暴露,为防水土流失影响基坑安全,在边坡坡脚和放坡的马道上设排水明沟和集水池,截留流向坑底的雨水。
4.4基坑降、排水措施
因基坑面积大,开挖深度深,为保证基坑开挖顺利进行,必须进行降水,合理的降排水设计和实施既是基坑顺利开挖的保证,也是维护基坑安全的重要保证。本基坑采取深井和轻型井点结合的方案进行降水。
4.4.1沿基坑坡顶、每级放坡马道及基坑底结构外侧,设置排水明沟和集水池,排水明沟断面尺寸0.5×0.5 m; 集水池寸1×1×1m; 排水溝及集水池均采用砖砌墙体。排水沟和集水池需随基坑开挖及时设置并调整。保证积水及时用水泵排走,杜绝边坡浸泡和影响作业现象。
4.4.2备有多台水泵和配套的分配电箱、三级电箱、电线等,使用时水泵电线不准拖地,有破损电缆及时更换和包扎。
4.4.3备有水靴,雨衣裤。
4.4.4边坡坡面渗水严重时,应加设过滤层,用草包或沙包巩固边坡,排清积水坑。
4.5夜间施工
4.5.1夜间施工时,照明设施应设置齐全,完全满足夜间施工需求,同时准备好备用电源。
4.5.2现场设置交通标志、安全标牌、警戒灯等,标识牌夜间荧光警示功能明显,机械和人员的施工安全得到保护。
4.5.3夜间施工人员休息安排必须保证白天睡眠时间,严禁疲劳作业。
4.5.4项目部实行夜间领导带班和各职能部门交接班制度,为强化管理与调度,项目部设置夜间值班室;现场设置施工值班室。
4.6基坑监护
针对仍有坍塌、滑坡危险的放坡较大的基坑,落实一名专职监护人员,全天候监测巡视基坑周边地面变化情况,一旦发现裂缝或塌陷,及时分析和处置,而一旦发现松动、变形、裂缝现象,及时通知撤离现场人员,及时上报有关部门主管人员落实更有效地防范措施,确保安全生产。
5、基坑开挖注意事项
5.1开挖土方前地下管网应勘查清楚,杜绝意外事故。
5.2基坑周边0.6 m处设置ф48钢管防护栏杆,立杆间距2m,立杆离地1.20 m,埋深0.60 m,立杆的上中下端各加一道水平杆,外扎密目网封闭。
5.3严禁在基坑上口距边2m范围内堆土、堆料和停放机具。
5.4基坑边沿5m范围严禁停留重车,各施工人员不准跨越防护栏杆。
5.5施工人员严禁向基坑内乱扔杂物,基坑上下传递工具必须稳妥。
5.6基坑边及放坡处严禁人员休息,竖牌告知危险性。
5.7施工机械统一指挥,规定施工机械作业禁入区,如操作人员接近或进入须得到批准。
5.8基开挖坑前,应查明各种地下管线、光缆及其它地下设施的走向、埋深情况,准确绘制地下管线走向图,杜绝盲目施工确保地下管线的安全。
6、深基坑过程施工安全管理措施
6.1各级安全生产责任制和安全管理制度的建立、健全和完善
建立项目部领导及管理层的安全生产责任制,签订各级安全生产责任承诺书,明确各级人员的安全责任,完善落实项目部各项安全管理制度。
6.2编制有针对性的施工方案
组织专人编制针对性、专业性强和切合施工现场实际的施工组织设计,来指导工程的施工活动,施工过程中一旦发现与实际情况不符及时修改完善落实。
6.3进场前对工人履行安全生产教育培训制度和安全技术交底
进场作业前对作业人员履行“三级安全教育”,让深基坑开挖的工人熟悉基坑开挖的施工方案、相应的安全操作规程和操作技能教育内容,落实危险性较大的分部分项工程的全面细致的安全交底及签字确认及存档,所有工人上岗前经安全教育培训、安全技术交底和应急救援预案等知识考核,上岗作业必须考核合格,不合格重新教育考核再上岗。
6.4基坑的监测管理
6.4.1开挖基坑及地下工程施工过程中,由于地下工程很多不确定因素,应对基坑内地质状况、围护结构变位和周围环境条件的变化进行各种观测及分析,及时反馈观测结果,来指导设计与施工。基坑监测在基坑施工中不容忽视。监测可随时掌握设计和施工有关基坑周边环境的变化及支护土体的稳定状态、安全程度和围护效果信息。监测信息反馈可及时调整施工措施,确保基坑安全,杜绝事故。基坑开挖前必须制定现场监测方案,包括目的、内容、测点布置、观测方法、监控报警值、监测周期、监测结果处理和结果反馈制度等。
6.4.2绘制随时间变化的沉降、位移等观测项目间关系曲线,可评价出变形和内力的发展趋势。当观测数据达到临界点及时报警,及时通报上级部门和相关人员,停止施工,查清原因,调整围护加固措施,确保基坑安全。
6.4.3基坑边堆放荷载的控制。
严禁将土方和建筑材料堆置在开挖基坑的边缘,在基坑沿边移动运输工具和机械,距基坑上部边缘须15 m以上,弃土堆置高度2 m以下,严禁超载。机械设备在坑边施工产生的振动,会液化土质而降低土体的抗剪强度,应重新设计计算确认设备重量、基坑围护情况、土质情况等。
6.5基坑施工的应急预案
预防突发事件确保正常施工,为严防某些想不到的、不可抗拒的事件发生,应事前风险分析和预防储备技术措施、抢险物资,一旦基坑发生事故及时启动应急救援行动,减低人员伤亡、国家财产和经济损失。基坑围护轻则围护变形,重则发生坍塌,基坑的开挖卸载、气象(台风、暴雨等)、环境等较多的可变因素影响基坑围护结构的安全,基坑工程的安全度依赖某些特定的参数判断,不可忽视基坑工程的实际动态变化。因此,结合基坑施工的作业特点,制定防控开挖隐患及易发事故的部位应急措施,通过事先辨识基坑施工的重大危险源,找出危险因素制定相应的预防措施。
防抗基坑事故应有相应的应急救援预案,基坑事故一旦发生,能及时启动组织起有效的应急救援行动,减少事故危害或控制灾害蔓延,降低人员伤亡、财产损失和环境破坏等。预案只有结合基坑事故发生的特点,辨识出施工过程中存在的重大危险源,才能编制出切实可行的项目部应急救援预案。
船闸工程中基坑工程是一个重要的分项工程,其重要性不容忽视,抓好基坑工程的技术、质量和安全生产工作是工程成功开端的关键。基坑施工,诸多不确定因素决定了项目部要与建设、设计、监理、监测配合熟练,合作有力,措施得当,管理到位,才能真正确保基坑工程的安全。