深基坑出碴方案比選

李 楠

（中鐵六局太原鐵路建設(shè)有限公司，山西 太原 030001）

1 工程概況

新建準(zhǔn)朔鐵路是為滿足大秦鐵路4億t運(yùn)力而修建的重要煤炭集運(yùn)通道，黃河特大橋正處于準(zhǔn)朔鐵路的咽喉部位，對(duì)整條線路是否能按時(shí)完工起著非常重要的作用，本橋采用鋼管提籃拱結(jié)構(gòu)形式一跨跨越黃河，被譽(yù)為“亞洲第一跨”特大橋。

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

準(zhǔn)朔鐵路黃河特大橋位于河曲縣龍口水庫上游6.5 km，屬于庫區(qū)范圍，主橋采用鋼管提籃拱結(jié)構(gòu)形式一跨跨越黃河，拱座編號(hào)為 5#（東岸）、6#（西岸），拱座尺寸為 35×23.6×20.3 m，基坑最大開挖尺寸49.4×45.5 m和45.5×38.8 m，開挖深度33～40 m，開挖量共計(jì)土方3 500 m3，石方94 318 m3，屬于深、大基坑爆破開挖。

1.2 地形地貌

橋址處河道橫斷面成U 型，河道上口寬330m，下口寬300m，兩岸懸崖陡壁，岸邊高出河底約65 m；蓄水水位線標(biāo)高898.25 m，超出基底標(biāo)高1 m。5#拱座位于東岸，距離河岸線25.52 m，為臺(tái)階狀地形；6#拱座位于西岸，距離河岸線11.38 m，處在沖溝溝底，基礎(chǔ)兩側(cè)為陡坡，高約40 m。

1.3 地質(zhì)條件

所處地面新黃土及強(qiáng)風(fēng)化巖，最大厚度為7 m?；敻矌r厚度為16～18 m，節(jié)理較發(fā)育，有明顯裂隙，抗壓強(qiáng)度在60～80 MPa左右,普氏等級(jí)系數(shù)f為6～8；基頂至基底段均為弱風(fēng)化石灰?guī)r，巖層產(chǎn)狀平緩穩(wěn)定，節(jié)理不發(fā)育，無斷層、明顯裂隙、地下水等不良地質(zhì)情況，6#拱座距基頂往下約5 m深處有一深1 m左右、半徑約15 m的溶洞，基底持力層為完整連續(xù)的弱風(fēng)化石灰?guī)r。

2 出碴方案的比選

綜合本橋特點(diǎn)、工期要求、技術(shù)條件及類似工程施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)深基坑出碴方案進(jìn)行以下比選：

2.1 修建馬道出碴

2.1.1 方案概述

在基坑爆破開挖過程中，修建10%～15%出碴馬道，自卸汽車通過馬道進(jìn)入基坑，挖掘機(jī)直接裝車，自卸汽車外運(yùn)。

2.1.2 施工特點(diǎn)

（1）施工條件：出碴馬道需滿足10%～15%的縱坡坡度，據(jù)此,東岸需修建350 m馬道，爆破工程量為49 875 m3；西岸拱座位于沖溝內(nèi)，由拱座基坑底到便道需克服70 m的高差，需要開山爆破修建約400 m長馬道，爆破工程量達(dá)到161 200 m3。由于馬道亦需要進(jìn)行邊坡防護(hù)，增加了巨大的額外工程量，臨時(shí)占地面積大，需征用山坡林地，征地困難；兩岸馬道必須臨近河岸，大方量的開山爆破對(duì)庫區(qū)環(huán)境造成非常嚴(yán)重的影響；東岸因河岸線在沖溝處斷開，修建馬道則會(huì)占用預(yù)拼場(chǎng)地。

（2）施工效率：出碴快。自卸汽車直接裝車外運(yùn)，省去垂直運(yùn)輸工序，出碴速度和普通基坑開挖接近，不需要起重設(shè)備，直接一次裝車外運(yùn)。

2.2 汽車吊、塔吊出碴

（1）汽車吊出碴：QY50汽車吊月租5W，最大臂長42 m，最大臂長起重量942 kg，最大爬坡能力32%，最小轉(zhuǎn)彎半徑24 m?？紤]到QY50汽車吊起重量過小，出碴效率低，如采用更大功率汽車吊，則費(fèi)用會(huì)大大增加，且對(duì)場(chǎng)地要求更高，因此排除汽車吊出碴方案。

（2）塔吊出碴。①場(chǎng)地要求：塔吊占地面積小，對(duì)基礎(chǔ)要求較高，塔吊進(jìn)場(chǎng)困難、安裝占用工期時(shí)間長；由于塔吊固定在基坑附近，基坑石方爆破對(duì)塔吊造成影響。②施工效率：考慮工期及基坑開挖尺寸，不發(fā)生二次水平裝運(yùn)，塔吊出碴要求塔吊50 m臂長處最大起重量大于5 t，據(jù)此，選擇TC7052型塔吊。

塔吊提升速度為0～53 m/min，回轉(zhuǎn)速度0.72 r/min，速度較慢，出碴效率較低。

2.3 履帶吊出碴

2.3.1 方案概述

本出碴方案采用履帶吊作為垂直運(yùn)輸設(shè)備，施工前在基坑周圍修建履帶吊施工平臺(tái)；施工時(shí)挖掘機(jī)在基坑內(nèi)裝斗、履帶吊提升吊斗、垂直運(yùn)輸裝車、自卸汽車外運(yùn)；東岸基坑開挖完畢后，挖掘機(jī)通過簡易馬道出基坑；西岸挖掘機(jī)通過履帶吊吊出基坑。

2.3.2 履帶吊選用

東岸采用QUY50履帶吊，西岸采用QUY100履帶吊。

履帶吊規(guī)格見表1、表2。

表1 QUY50履帶吊25 m臂長工況下主要技術(shù)參數(shù)表

表2 QUY100履帶吊40 m臂長工況下主要技術(shù)參數(shù)表

2.3.3 施工特點(diǎn)

（1）施工條件：自拆裝功能能實(shí)現(xiàn)完全自裝拆；各卷揚(yáng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器、平衡閥的啟動(dòng)時(shí)間任意可調(diào)，能夠達(dá)到最佳匹配效果；行走機(jī)構(gòu)能實(shí)現(xiàn)直線行走、單邊轉(zhuǎn)向、差速轉(zhuǎn)向、原地轉(zhuǎn)向、帶載行駛等動(dòng)作，具有高度的機(jī)動(dòng)性和靈性，體積小、爬坡能力大，可適應(yīng)本工程復(fù)雜地形下的進(jìn)場(chǎng)條件。需沿基坑周圍修建一條寬8m的工作平臺(tái)，以滿足履帶吊拱移動(dòng)工作需要。路基承載力要求：大于88 kPa。

（2）施工效率：具有自由落鉤的功能，提升、回轉(zhuǎn)速度快；起重量大，最大工作幅度處起重量分別為7.8 t和10.5 t。

（3）輔助設(shè)施本出碴方案用挖掘機(jī)輔助裝車，施工時(shí)修建70%坡度馬道，供挖掘機(jī)出入基坑。預(yù)計(jì)馬道石方爆破量為16543.75m3。

2.4 方案選定

對(duì)比馬道出碴和履帶吊出碴方案，馬道出碴雖然省去了起重設(shè)備，但是對(duì)馬道要求較高，土石方量及防護(hù)工程量大，而且需要征地，費(fèi)用反而增加，并且馬道的爆破作業(yè)時(shí)間增加，自卸汽車需從馬道里繞行而上；而履帶吊出碴因?yàn)槠鹬亓看?，移?dòng)靈活，起升、回轉(zhuǎn)速度快，在出碴效率上并不比馬道出碴慢；馬道修建對(duì)環(huán)境影響大，不利于水土保護(hù)。

履帶吊出碴與汽車吊比較，履帶吊具備施工方便、效率高、費(fèi)用低、技術(shù)條件要求低的優(yōu)點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)為需要修建挖掘機(jī)出坑馬道，增加額外工程量。

從工期、技術(shù)、環(huán)保等方面考慮，通過方案分析對(duì)比，綜合考慮后選擇履帶吊出碴方案。

3 施工注意事項(xiàng)

（1）開工前，對(duì)所有參建員工進(jìn)行上崗前的安全教育。對(duì)于從事電器、起重、高空作業(yè)、焊接、履帶吊駕駛等特殊工種的人員，經(jīng)過專業(yè)培訓(xùn)獲得《安全操作合格證》后，方準(zhǔn)持證上崗。未經(jīng)培訓(xùn)或無證者，不得進(jìn)行上崗操作。特種作業(yè)人員除進(jìn)行一般安全教育外，還要通過地方勞動(dòng)部門對(duì)特種作業(yè)人員進(jìn)行培訓(xùn)和本工種的安全技術(shù)教育，經(jīng)考核合格發(fā)證后，方準(zhǔn)上崗操作。

（2）深基坑設(shè)一名安全質(zhì)量監(jiān)督員，隨時(shí)檢查開挖情況、監(jiān)控基坑周圍與基坑內(nèi)人員安全；挖出的土石方必須及時(shí)運(yùn)走，基坑周邊3 m范圍內(nèi)，禁止堆放土石方；基坑周邊必須設(shè)置安全防護(hù)圍欄，高度不低于1.2 m，非工作人員禁止入內(nèi)；基坑內(nèi)施工人員不得乘坐吊桶進(jìn)出基坑。基坑內(nèi)必須設(shè)置應(yīng)急時(shí)使用的安全繩和爬梯，并設(shè)置安全擋板。

（3）施工現(xiàn)場(chǎng)電源線路，必須按“三相五線”制，TV-S系統(tǒng)要求布置，并按“三級(jí)配電”、“二級(jí)漏電”分級(jí)分段保護(hù)。深基坑用電必須分閘，嚴(yán)禁一閘多孔和一閘多用，必須一機(jī)一閘一漏一箱進(jìn)行敷設(shè)。履帶吊施工范圍內(nèi)不得架設(shè)電線；電箱一律采用鐵質(zhì)電箱，電箱應(yīng)有嚴(yán)密的防雨措施，安裝位置合適，安裝牢固，進(jìn)出線整齊，拉線牢固，熔絲不得用金屬代替，箱內(nèi)不得放其他物品；現(xiàn)場(chǎng)電源線路及電氣設(shè)備，由持證電工負(fù)責(zé)安裝維護(hù)，經(jīng)驗(yàn)收合格后，方準(zhǔn)投入使用。

（4）垂直起重設(shè)備必須經(jīng)常性檢修維護(hù)，保證機(jī)件能夠運(yùn)轉(zhuǎn)正常，操作靈活，按鈕開關(guān)、減速器、鋼絲繩、繩卡、吊鉤、吊桶、吊籠等，不得帶病作業(yè)；垂直起重設(shè)備支架應(yīng)牢固，應(yīng)能承受一定的沖擊力不至翻倒，垂直起重設(shè)備必須經(jīng)檢驗(yàn)合格后，方可投入使用。

（5）出碴作業(yè)時(shí)，出碴機(jī)械施工范圍內(nèi)不得有人員停留；出碴區(qū)和履帶吊作業(yè)半徑內(nèi)應(yīng)拉警戒線，并設(shè)專人防護(hù)；坑壁松散碎石必須清理干凈，并在坑壁或邊坡上覆蓋密目網(wǎng)作為臨時(shí)防護(hù)，密目網(wǎng)必須有可靠的錨固。