无支护式深基坑开挖方案

攻关型QC小组活动成果
推广新工艺、采用新技术、提高管理水平
无支护式深基坑开挖技术
——便道出渣法深基坑开挖
xx高速九合同段便道出渣法深基坑开挖QC小组
二００五年十月
深基坑无支护式便道出渣法开挖
xx高速九合同段便道出渣法基坑开挖QC小组
一、工程概况
xx大桥是xx省xx至xx高速公路中一座特大桥梁，位于xx省xx市xx区xxxx峡谷风景区，跨越xx。

主桥采用跨径为352m的中承式钢管混凝土提篮拱桥。

该桥桥型新颖，结构复杂，施工工艺先进，科技含量高，为xx高速公路关键的控制工程，其跨径目前在中承式提篮钢管拱桥同类型桥梁中位列“亚洲第一”。

其中拱座基础设计为分离式明挖扩大基础。

根据地质钻探资料，拱座处基础地质总体情况为：亚粘土→强风化粉砂岩→弱风化粉砂岩→微风化粉砂岩，各分层平均厚度为0～5.65米，5.25～20.15米，5.2～15.85米。

其中xx岸拱座基坑平均挖深为24.5m，最大处放坡深度达60m。

xx岸拱座基坑平均挖深为24m。

两岸挖方工程量共计为178000m3。

二、小组概况
小组名称：xx高速公路九合同段便道出渣法深基坑开挖QC小组
成立时间：2004年9月10日
课题名称：深基坑无支护式便道出渣法开挖
小组类型：现场型
注册号：二处2005-06
小组人数：11人
平均年龄：27岁
活动次数：8次
出勤率：100％
活动时间：2004年12月25日～2005年5月5日
QC小组成员表
三、选题理由。

xx大桥是xx至xx高速公路的控制工程，其工程量大、工期短、质量要求高。

主桥拱座基础的施工是xx高速公路第九合同段具有控制性的关键工程之一，而基坑开挖直接影响了基础施工进度和质量。

为了保证基坑开挖的施工质量、安全和进度要求，需要采用最佳的方案施工。

本QC 小组目的就是通过分析现场情况，调查常用的基坑开挖施工工艺，通过经济、技术、安全等指标的对比，选择最适合的深基坑开挖施工方法，并通过合理的过程控制措施，保证xx大桥拱座基坑开挖安全、快捷、经济、环保、按时、保质完成。

四、活动目标
确定施工方法
安全、经济、快速
保证质量完成施工任务优化资源配置
安全保障：无安全事故
质量目标：优良
进度保障：120天
分析现状，工艺调查
制图：
五、活动计划
小组活动计划表
六、计划实施情况
（一）、现状分析
xx大桥拱座基础设计为分离式明挖扩大基础。

xx岸拱座基坑平均挖深为24.5m，右侧由于山体坡度过陡，放坡后，最大处放坡深度达61m。

xx岸拱座基坑平均挖深为24m。

经钻孔中地下水位标高与湖水标高相比较，钻孔中地下水位与湖水有密切的水力联系。

根据墩台处各钻孔孔内稳定地下水位及墩台附近节理裂缝发育、连通性较好等特征，墩台开挖至98米标高以下，湖水易渗漏至基坑内，多为破碎岩层，但场地内主要为裂缝水。

xx岸岩体节理倾角为15°∠75°，向山体内倾，对边坡开挖稳定有利。

但受风化程度及水的影响等因素，也有潜在崩塌的可能。

xx岸岩层走向为山体外倾，对拱座开挖不利。

经水文调查xx湖面常水位标高为115m，xx岸基坑底面标高为101m，xx岸基坑底面标高为92m，水位与基坑底高差达到14~23米，湖水易通过岩层裂隙渗漏。

我项目基坑开始施工时为9月份，旱季施工时水位105~109m，因此必须要利用旱季抓紧施工，并选择正确的施工方法才能保证施工安全、进度和质量要求。

（二）施工方法选择
为选择最合适本项目的施工方法，QC小组对基坑开挖常用的方法进行了技术、安全、经济的对比分析：
现基坑开挖的方式采用人工爆破和机械挖掘互相配合。

而如何将深基坑内的弃方运走成为了基坑开挖是否成功的关键。

参照公司以往深基坑的开挖经验，基坑的开挖弃方处理有如下方法。

方法一：采用机械和人工互相配合挖掘，大量使用人工挖运。

深度较大的用爬坡车、绞车等设备出渣。

使用该方法施工进度慢，不适合深基坑大方量的开挖。

方法二：利用传送带运土，将传送带设置在基坑下。

将弃土从坑底传送出来。

该方法无法使用机械化集群作业，与爆破作业交叉影响大，有安全隐患，进度慢，不适合深基坑大方量的开挖。

方法三：利用吊升机以及各种动臂吊机、摇头扒杆、井上龙门吊、抓斗等设备出渣弃土。

此方法速度一般，机械工作效率较低，成本高，在空中吊运作业存在安全隐患。

以上的方法都难以满足施工进度，不同程度上存在安全隐患，而且机械工效低，成本较高。

考虑到xx大桥拱座基础平面尺寸大，基坑内有较大的作业场地，基坑外围也有足够的场地供车辆行使，适合机械化作业，所以应以机械作业为主。

另外，基础地层结构为强风化或弱风化粉砂岩，如果不受雨水泡浸，稳定性比较好。

当前施工季节为旱季，雨水极少，施工时水位为109m，基坑外边缘距离湖边有10~30米，基坑渗水不会很大，若有渗水或雨天施工，通过集水坑抽排应可满足施工。

若采用直接开挖，适当放坡，并在基坑周边设置一些碎落台、安全网，可以明显降低破碎岩石滚落的安全隐患。

基坑高边坡防护工程可提前施工，以保证基坑作业时无高处落石危险。

若从基坑边开挖一便道直接至基坑底部，挖掘机械和运输车辆开入基坑内协同作业，这将发挥机械最大效能，加快施工进度，并在大幅度减少人工作业的情况下保证施工安全。

虽然从基坑边开挖便道会增加一些工程量，但加快施工速度、减少人工作业、减少安全隐患所获得的经济效益远高于增加工程量的成本。

经初步分析后决定采用无支护式便道出渣法的开挖方式施工。

基坑施工前在靠湖一侧合理选择便道线路方便机械进出，开挖施工时，先采用小型预裂松动爆破后，xx岸用推土机直接往外推土成堆，装载机装车，自卸汽车运土。

xx 岸采用挖掘机直接装车，自卸汽车运走。

（三）、原因分析
经过对现状的分析，找出影响拱座基坑开挖施工的因素(见下图)：
安全
质量
进度
便道设计不合理 *
工人操作不熟练
机械设备、人员配置不当 *
机械养护不当、带病作业
调度指挥混乱 *
基坑渗水 *
爆破尺寸控制不好 *
基坑塌方 *
测量放样 *
基坑渗水 *
工人安全意识不强 *
安全保障设施不全 *
爆破作业控制 *
基坑放坡、碎落台设置不当 *雨水冲刷边坡 *
便道放坡过陡，雨天路滑 *
指挥调度混乱 *基坑渗水
便道维护不良天气影响
（四）、制定对策
质量、安全、进度是三个相互制约但又相互促进的方面。

单方面地强调某个方面必然会对另外两个方面产生不利的影响，。

因此必须对三个方面都进行均衡的控制。

通过多次开会研究讨论，我们制定出了相应实施对策
序号主要原因解决原因的措施目标负责
人
实施
时间
地点
1 指挥调度混乱落实相关责任人，加大奖
罚制度，优化施工方案
现场施工调度
合理
杨东海全过程
施工
现场
2 爆破尺寸控制
不好
严格监督民工按爆破技术
交底要求进行爆破
爆破尺寸正确，
不伤坡面
黄金文全过程
施工
现场
3 机械设备配置
不合理
合理安排机械的使用率
充分利用机械
搭配提高利用
率
韦志翔
尹建明
全过程
施工
现场
4 测量放样精度严格按照放样位置就位放样准确
刷坡准确
陈勇全过程
施工
现场
5 拱座便道的不在开挖前选定准确的拱座便道开辟加快黄金文全过程施工
合理便道，便于机械的进出施工进度韦志翔
尹建明
现场
6 不良天气、
雨天施工
制定雨天施工方案
雨天施工
不影响进度
安全快捷
黄金文全过程
施工
现场
7 雨水冲刷
边坡基坑
渗水
在拱座四周挖设截水沟，
在基坑内设置集水沟
基坑渗水不施
工进程
何华
吴鸾锋
全过程
施工
现场
8 工人安全意识
不强
张贴安全标语、警示牌；
经常性到施工场地对作业
人员进行安全教育；与民
工对签订安全责任状
无安全事故罗建华全过程
施工
现场
9 安全保障
设施
在平台边安装护栏和平台
底部及两侧安装防落网；
在施工平台显眼位置放置
救生圈挂设钢丝网防护落
石
无安全事故
罗建华
覃晓凤
全过程
施工
现场
10 高空作业
水边作业
所有进入施工场地的人员
必须戴安全帽；高空作业、
水边作业人员必须戴安全
带，穿救生衣
无安全事故何升锋全过程
施工
现场
（四）、实施过程
拱座基坑开挖的施工成立以项目经理为总负责的施工组织机构，具体如下：项目经理杨东海为总负责，项目总工黄金文为技术负责人，尹建明、韦志翔为现场质量、生产进度控制人（工区长），覃晓凤、何升锋为质检工程师，罗建华为安全工程师。

根据制定的对策，在实施过程中对出渣便道的选定、爆破施工、配置机械、基坑边坡精心组织、严格管理。

1、出渣便道的选定
xx岸：xx岸地形比较陡峭，施工场地狭窄。

为防止水位涨落对便道影响，从标高为115.00
米处修筑一施工便道，便道宽6米，该便道沿着
路线左侧河沟走直至贯通主线路基范围。

便道绕
过拱座左侧从拱座前沿挖入拱座范围。

便道修通
后，挖掘机即按路基高边坡施工方法开辟上山便
道，然后即可按放样的尺寸进行放坡开挖，并用
推土机往外推土。

由于左幅拱座前墙一部分落入xx水中，所以需用开挖出的土石方对
该部分水域进行筑岛围堰。

筑岛从岸边往湖中宽8米，标高至112米。

剩余的废渣，用自卸汽车运至废土场倾倒。

xx岸：xx岸地势比较平坦，拱座处标高在
116米左右。

从拱座右幅右侧修筑一施工便道，
便道宽6米，便道绕过右幅拱座右侧从拱座放坡
开挖。

进入拱座后，随着开挖深度加深，沿左、
右拱座中间隔墙分别修筑施工便道直至98米标
高，该便道宽5米。

98米以下至基底标高4米的
范围内，直接采用挖掘机进行装弃土石方，自卸
汽车运走。

左幅拱座在109米水位时，有一部分落于水中，另外拱座前沿离水域较近，所以需进行围堰施工，围堰采用开挖出的土石方填筑。

2、爆破施工
为保证爆破施工安全，该工作雇佣有专业资质的爆破队伍负责施工。

项目部派专职安全人员全过程控制，测量人员协助爆破过程中对基坑尺寸进行控制。

针对岩性为裂隙和节理都十分发育的地质层，爆破方式采用多排孔毫秒微差压渣爆破，使爆炸应力波的破碎效果充分作用在岩体内。

减少爆破碎石飞溅范围，并增强爆破效果。

3、合理配置机械：
xx岸：PC200现代挖掘机2台，T160推土机1台，ZL50装载机1台，10T自卸汽车4台。

xx岸： PC200大宇挖掘机2台，T120推土机1台，ZL50装载机1台，10T自卸汽车4台。

由于施工场地有限，机械作业时设立专人统一指挥调度，规定好机车作业秩序和行走路线，避免作业混乱。

4、基坑边坡防护措施
为使开挖边坡稳定，开挖拟按路基高边坡施工方法进行。

在开挖前，在离开开挖线1米外沿拱座四周设置截水沟，截水沟尺寸为30×30㎝。

xx岸高边坡防护工作在开挖山体后立即全面施工，减少对基坑开挖的影响。

拱座基坑左右侧在117米以上标高采用1：0.5坡比开挖，117米以下采用1：0.25坡比。

后侧边坡在113米标高以上采用1：0.5坡比，为减少开挖量，在113米标高以下结合
拱座坡比采用1：0.25。

前沿由于地势比较低，106米标高以上将全部挖掉，106米标高以下的5米，采用与拱座一致的1：0.36坡比往下挖，每10米左右设一平台，平台宽1米。

xx 岸沿路线前进方向左右侧在标高108米以上按1：0.75坡比开挖基坑，以下按1：0.25坡比开挖。

但考虑到基坑前沿距离湖边较近，放坡长度不足，因此基坑前沿标高106米以上1：0.5放坡，106米以下按照1：0.2的放坡开挖。

基坑后侧在106米标高以上采用1：0.75坡比，106米以下边坡采用与拱座一致1：0.25的坡比。

每挖深10米左右设一平台，平台宽1米。

基坑开挖施工过程中，每天设专人检查坑壁的稳定情况，并作好记录。

必须每天检查一次基坑顶四周的情况，主要检查是否出现裂缝等边坡失稳前的征兆，发现问题及时处理。

（五）、效果检查分析
通过采取上述的各种措施，拱座基坑开挖施工的QC 活动取得了明显的效果，具体可见下图：
20406080
100120140（%）
QC活动效果图
目标
实际达到效果
目标950130实际达到效果
100
110
质量（分项评定优
良率）
安全（事故发生
率）
进度（天）
制图：
拱座基坑开挖自2004年9月20日开始，xx 岸拱座于2004年11月25日开挖完成，历时65天。

xx 岸于2005年1月10日开挖完成，历时110天，基坑开挖尺寸控制完全达到设计要求。

xx 大桥拱座基坑开挖方量大，开挖深度深，施工难度大。

施工中因地制
宜地选择了施工方案，方案科学合理，仅用了4台挖掘机，2台推土机，2台装载机及8台自卸汽车在计划时间内安全、高效完成了施工任务，加快了xx大桥总体施工进度及并节约了成本。

（六）、巩固措施
便道出渣法深基坑开挖使我们从中学到了许多知识，取得了深基坑开挖施工的经验。

便道出渣法开挖深基坑取得的效果主要是通过经济、技术调查和对比，选择了合适的施工方法。

采用了专业化爆破队伍施工、合理配置机械设备、重视安全工作。

xx大桥拱座基坑的顺利完成为加快xx大桥总体施工进度提供了有利的条件，但大桥尚未完成，优质、安全地在合同工期内完成全部工程才是我们的最终目标。

在下一步的工作中，我们将做好收集、总结便道出渣法基坑开挖施工技术的资料与经验，并制定《便道出渣法的深基坑开挖施工方案》为公司将来在进行此类工程提供参考。

（七）、遗留问题及打算
在基坑开挖过程中，尽管考虑了多种防渗水措施，但在开挖接近基坑底的时候仍有少量湖水渗水入，一方面是地层本身裂隙发育的原因；另一方面是采用多排孔毫秒微差压渣爆破方式，爆炸应力波扩大了地层裂隙发展。

若在靠近湖边一侧采用其他小爆破方式或许更有效防止渗水现象。

这些问题值得我们进一步总结。

在今后继续开展深基坑开挖相关QC活动，继续摸索最合理的施工方法，发挥技术的最大效能。