土石方开挖渠道施工方案

南水北调中线一期工程总干渠陶岔〜沙河南

（委托建管项目）方城段段第三施工标段

（协议编号：HNJ-2023/FC/SG-003）

渠道开挖方案

批准______________________

审核______________________

编制______________________

中国水利水电第三工程局有限企业

南水北调中线工程方城段三标项目部

二O一—年三月

目录

1.工程概况

2.重要项目及工程量

3.编制根据

4.施工布置...................................

5.土方开挖…………

5.1开挖分区....

5.2开挖施工程序..............................

5.3开挖施工措施..............................

6.石方开挖....................................

6.1开挖方案..................................

6.2爆破方案.................................

7.土方平衡..................................

8.施工进度计划...............................

9.资源配置..................................

10.土石方施工技术及质量控制措施...........

11.安全环境保护措施........................

1•工程概况

南水北调中线一期总干渠陶岔渠首至沙河南段工程方城段(如下简称“方城

段”)是总干渠陶岔渠首至沙河南段一种设计单元，位于河南省南阳市方城县境内，

起点位于小清河支流东岸宛城区和方城县W、J分界处，设计桩号124+751,终点位

于三里河北岸方城县和叶县交界处，设计桩号185+545。全渠段设计流量330m3/s,

加大流量400m3/so

南水北调中线一期干线工程为I等工程，输水建筑物为1级建筑物。

方城・3标是第3个标段，起点设计桩号138+551,轴线坐标为

(X=3669249.953m,Y=486815.701m)(1954年北京坐标系，下同)，终点设计桩号

145+651,轴线坐标为(X=3672702.790m,Y=492896.220m),方城-3标长度为

7.100kmo

渠道开挖断面为梯形断面，坡比为1：2.25和1：2.5,渠底宽为18,5〜20m。本

标段沿线共有建筑物11个，包括：3座左岸排水建筑物，2座渠渠交叉建筑物，3

座公路桥，3座生产桥。

2.重要项目及工程量

本标段渠道土石方明挖工程量为319.4万m3,其中软岩开挖约41.2万m3

3.编制根据

1.1协议文献;

1.2施工总进度计划、年进度计划;

1.3总体施工组织设计;

1.4施工有关图纸（总平面图、纵横断面图、渠道开挖图）；

1.5有关施工技术规范及规程：

（1）《水利水电建设工程验收规范》SL223-1994；

（2）《水利水电建设工程施工组织设计规范》SL3O3-2O23；

（3）《爆破安全规程》GB6722-2023：

（4）《水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范》SL47-94；

（5）南水北调中级一期工程总干渠渠道膨胀土处理施工工法；

（6）南水北调中线一期工程膨胀土处理施工技术规定；

（7）南水北调中线一期工程膨胀岩处理施工技术规定。

4.施工布置

4.1施工道路

1、由于本施工标段分布战线较长，口不一样地段开挖料需进行有用料和无用料内分区堆

存和弃渣，因此，须对不一样开挖地段的施工道路进行布置，以满足各部位开挖运送施工的需

求。

2、渠道施工道路重要以左右两岸沿渠施工道路为主，填筑施工便道，连通生产、生活区、

渣场及施工现场°沿渠便道采用泥结碎石路面，路面宽7.0m,道路原则不低于工矿二级；各开

挖工作面施工便道从沿渠道路接引，按照不不小于12%日勺坡比沿明渠两侧边坡修筑至渠底，与

渠底和一级马道连接，以此作为渠内构造物施工的通道。逐段施工完毕渠底衬砌后，再逐段完

毕道路占压部位的施工。开挖工作面至沿渠道路连接段在保证不损伤渠道永久边坡日勺原则下，

根据现场实际状况灵活布置修筑坡比不不小于12%的临时施工道路连接段。并在协议实行期间

对施工道路进行管理、维修、养护及水毁后的道路修复，以及为满足运送向必须采用的临时加

固和加扩措施。

4.2施工供电、排水、供风

（1）供电：土石方开挖工程日勺施工用电重要施工降排水和现场照明等用电，用电容量不

大，由本标统一布置的系统用电线路和柴油发电机发电提供，供电系统可以满足施工需要。照

明采用10kw赦灯、碘铸灯、铜灯等。

（2）本标段施工区域地下水较丰富、水位较高，施工中降、排水及开挖土质边坡稳定是

施工时应关注日勺一种重要问题。为保证正常施工，必须进行必要的临时施工排水，施工期临时

排水重要为施工期降雨地表汇水、地下水抽排。

排水方式：

1）开挖面外排水：在渠道开口线两侧堤基及时修筑防护堤以拦截地面雨水，防护堤外侧

设置导流沟渠，坡面雨水通过导流沟槽直接排入渠底排水泵坑，用泵抽排到防护堤外侧导截流

沟槽；

2）渠道内开挖排水

渠道地下水设导流明沟与井点降水相结合方式施工。在一期开挖中采用在渠坡侧布置明沟

排水，二期开挖（保护层）在渠道中心线布置井点降水，潜水泵抽排到两岸的排水沟内。

根据招标文献规定，本标段渠道开挖含水层以上部分3〜5m不需要采用降排水措施，可直

接进行渠道开挖，待开挖含水层如下时，分层在渠道纵向两侧设置导流明沟降水，导流明沟底

宽1m左右，沟坡按1:0.5〜0.75设置。导流明沟底低于每层开挖面1〜2m,导流沟每500m设集

水坑一库，进行集中抽排至渠堤外导流沟。

为保证开挖进度顺利衔接，采用排水沟领先法。降排水导流沟及集水坑一直邰前于开挖工

作面500m以上。渠道开挖至建基面时采用井点降水，渠道底口设置井点；井点间距暂定20m,

施工时根据水量确定间距。

渠道排水泵：200GW300-15-22（300m3/h）水泵6台,用电负荷22kw。

井点排水设备拟选用QDX25-17-2.2型潜水泵20台，用电负荷为22kwo

渠道内开挖排水期间，在渠道外侧村庄附近设置简易变形观测点，定期进行地表沉降观测。

（3）根据施工总进度计划和工程日勺整体布置规划，采用总体分散、局部集中的原则，在

本标施工现场内石方区布置移动式空压机站。用风量大、用风量集中部位采用电动空压机，临

时使用采用油动空压机。

5.土方开挖

根据该工程战线长，施工道路布置条件好的特点，渠道明挖工作分段进行，每个区段开展

1-2个工作面。

5.1开挖分区

（1）为保证渠道施工时持续均衡以及合理运用施工资源，结合本标所指定口勺弃渣场布置

位置及渠道沿线建筑物的布置，为了满足进度计划规定，将7.1km渠道划分为三个施工区段进

行组织施工。

（2）各区段施工范围划分及工程量见表5・1。

表5-1各区段施工范围划分及工程量

区段桩号（起）桩号（止）长度开挖量回填量备注

I138+551141+185263490876671637

II区141+185143+0001815891357195961

不含建筑物开挖量

in区143+000145+65126511224346442751

合计71003024469710349

5.2开挖施工程序

根据工程总工期日勺规定，和水文地质条件。本标开挖施工程序安排如下：

施工准备一施工放线T表土清理一导截流沟施工一分层开挖-测量复核-保护层开挖一

边坡修整一清基（建基面清理）。

5.3开挖施工措施

（1）施工准备

根据施工总布置规定，将施工用风、水、电等布置至施工区域内，组织设备、人员、物资

材料等资源就位。组织施工人员进行学习交底领会设计意图，做到施工方案人人心中有数。

（2）施工放线

1）放出开挖区的上开口线及永久截（导）流沟的开挖边线提供应作业层，进行开挖范围

内的清理植被，并清坡。

2）根据施工需要进行开挖边坡放样，检查边坡开挖体形，并完毕开挖边坡的竣工断面图,

平面图，同步完毕工程量日勺计算。

3）采用GPS,全站仪、水准仪进行施工放样，施工中严格按对应规范与原则进行施工。

（3）表土清理

对开挖区域内的表土层、障碍物、建筑垃圾等进行清除，表土层清理控制在50cm内。剥

离时表土如为耕作层，按照就近原则堆存至31#营地内的I堆土场进行堆存，堆存时应进行分区、

分层堆放，以便后期作为右岸沿渠路绿化带植土使用；如为废弃料，则应运至指定日勺弃渣场弃

掉，弃渣时应做好分层堆放。

（4）排水系统砌筑

在清表的同步视状况提前或及时完毕渠道左侧永久截（导）流沟等排水系统时开挖与干砌

块石砌筑，作为地表排水及渠道内地下水抽排使用，板（导）流沟开挖日勺弃渣及时运至指定日勺

弃渣场。

（5）开挖分层厚度

分层原则：本标渠道开挖断面深度为3m〜12.5m,为减少施工过程中地下水抽排量及保护

主干渠混凝土衬砌建基面不受地下水侵润，本标段主干渠开挖分层原则基本按照4层开挖，第

一层为可用土开挖，开挖厚约2m；第二层挖至地下水侵润线上50cm,开挖厚度约1〜2m；第

三层开挖厚度约3.5m；第匹层为预留保护层厚度开挖，开挖厚度约2m。

在富含合格土料的区段还需根据合格土料H勺所在标高及分布厚度进行开挖分层，以便顺利

进行合格土料的开挖与备存，同步防止合格土料被无用料所污染。

开挖施工分层图5-1

土方开挖分层图图5“

渠

道

中

心

线

图

挖分层

渠道开

（6）土方开挖

1）开挖从上至下分层分段依次进行，严禁自下而上或采用倒悬的开挖措施。对于地下水

侵润线如下开挖采用超前开挖降排水导流沟方式进行，开挖分段每500m设置集水坑，水泵抽

扑至左岸永久截流沟内，然后自流入附近沟渠内。两侧边坡预留垂直建基面边坡1m（水平宽

2.25m）保护层。待两侧降排水导流沟将渠道中间地下水降排后进行大面积开挖。如开挖施工

作业面较为开阔，且开挖层厚较薄，可采用推土机进行集料，3m3装载机直接装车运送。

2）保护层开挖，开挖前首先采用井点降排水方式进行地下水抽排,开挖重要采用1.6〜1.80?

液压反铲进行开挖，直接装15〜20t自卸车运至指定的弃渣场弃渣。对于渠道土质保护层采用

LOn?反铲削坡、人工辅助反铲修整边坡，以满足施工图纸规定的坡度和平整度，保证边坡的

稳定。

3）土石方明挖过程中，如出现裂缝或滑动迹象时，立即暂停施工，将人员设备尽快撤离

工作面，视边坡开裂程度采用不一样的应急措施，并告知监理工程师，必要时设置观测点，及

时观测边坡变化状况，并做好记录。

土方开挖施工工艺流程见图5-2

土方开挖工艺框图图5・2

6.石方开挖

6.1开挖方案

根据招标技术文献规定，在软岩开挖中占软岩开挖总量70%的部分可直接使用土方机械开

挖，开挖措施同土方开挖；其他需用钻孔爆破作业及体积不小于0.7(1?日勺块体占软岩30%,根

据施工环境及开挖厚度，采用松动爆破自上而下分层开挖，爆破采用手风钻钻孔爆破，1.6〜

L8n?反铲挖装、20t自卸汽车出渣运送。

施工前在现场选择合适部位进行爆破试验，确定合理时爆破参数，以获得满意日勺爆破效果。

边坡和基底采用控制爆破技术，施工时严格按钻爆参数进行施工。

边坡开挖采用预裂或光面爆破，梯段爆破预留1.5〜2m保护层，手风钻小爆破’加坡。钻孔作

业，控制钻孔的I倾角和孔深，使边坡和基底超欠挖控制在容许日勺范围内。严格控制爆破单响药

量，尽量减轻对边坡和基础日勺振动破坏。做好排水工作，在开口线以外修建截水沟，防止地表

水流入工作面。采用自上而下分层开挖，坡而支护及时跟进，保证边坡稳定。

石方开挖工艺流程见图5・3

石方开挖施工工艺流程图图5・3

6.2爆破方案

在本段的石方爆破重要采用浅孔梯段爆破的施工措施，进行松动爆破。钻孔机械使用手风

钻。采用非电微差起爆口勺措施，合理设计起爆次序，控制每一段起爆的炸药总量，减小爆破震

动效应，减小爆破对周围建筑物的不利影响；

控制最小抵御线的方向，炮工合理装药和堵塞，控制好用药量，尽量防止飞石和减小爆炸

噪音。

爆破设计原则

(1)爆破作用指数NW0.75,全松动爆破。

(2)根据《水利水电工程施工组织设计手册》查得：岩石结实系数，控制炸药单位用药

量。

预裂爆破间距为80cm,梯段爆破间排距为3X3m。详细参数以现场试验爆破参数为准。

为防止爆破振动、飞石、空气冲击波对混凝土及保留岩体等被保护建筑物产生危害。石方

开挖必须进行控制爆破。

1）爆破器材选用

爆破材料选用RJ乳化系列炸药或镂梯炸药；主爆孔起爆材料选用毫秒微差塑料导爆管；

预裂和光爆孔起爆材料选用导爆索，总起爆网络采用电雷管；由导爆管、导爆索、电雷管构成

起爆网络。

2）重要技术措施

①采用亳秒微差网络爆破技术，控制爆破规模，保证被保护建筑物及开挖建基面的安全和

开挖质量。施工前期，结合施工生产进行爆破试验，通过爆破试验对爆破孔网参数、起爆网络、

单耗药量等钻爆参数进行优化，确定最佳钻爆参数。

②边坡采用预裂或光爆一次成型技术，靠近边坡15〜20m的范围需要严格控制爆破参数，

与外侧的梯段爆破区结合部位采用一排施工预裂减震，既能保证边坡成型质量，同步也能提高

一般梯段爆破区生产效率，加紧施工进度，施工中针对不一样的地质条件及特殊部位、特殊地

质条件的预裂或光面爆破及时调整有关爆破参数。

③保护层开挖采用水平光爆/预裂一次成型技术，以保证建基面岩体开挖质员和成型质量。

7.土方平衡

土方调配的指导思想为：全理安排开挖和填筑施工，尽早提供回填工作面，有用料就近运

用，尽量减小综合运距。本标段土方开挖有用量除由一区段调给一标可运用料48万方以外，

剩余就近原则用于填筑区。138+551至142+500弃土约115万方运至牛庄弃渣场，142+500至

144+000弃土约85万方运至东泥岗弃渣场，144+000至145+651弃土运约41万方至马岗弃渣

场，借土根据用土状况以就近原则向券桥米庄和代营两个取土场取土。重要从代券桥米庄取土

场调用。详细见土方平衡表。

土方平衡表

弃渣量（n?）（“+”

回填量

桩号桩号开挖量（mJ）回填量为弃渣，“一”为需调

区段（自然备注

（起）（止）（mJ）入）

方）（m，）

总挖量可运用可运用不可运用

138+55141+18本标段土

I区段9087665538067163784279-10473354960

15方开挖有

牛庄南用量除由

138+900158302030023882-238821583

跨渠桥一区段调

鸭东二给一标可

分干三运用料48

138+95520800845880659488-103012342

支倒虹万方以

吸外，剩余

平高台

140+3864822033723967-39674822就近原则

公路桥用于填筑

区。

防护堤140+650〜1412150022642664-26640

138+551

143+0至

I【区段141+18589135760992195961230542-169550830365

00142+500

齐庄北弃土约

141+350164601867221967-219671646

生产桥115万方

前肖庄运至牛庄

村西排弃渣场，

141+84894308436482039651-528789944

水倒虹142+500

吸至

后肖庄144+000

西公路142+8093517014861748-17483517弃土约85

桥

万方运至

防护堤142+330〜144+48100860010122-101220东泥岗弃

渣场，

145+6

m区段143+0001224346421318442751520884-99566803028144+000

51至

鸭

东

二

分

干

四145+651

支

渡143+7282084202361387221-521780

槽弃土运约

41万方至

马岗北

144+3722113535213905345945-4242417614马岗弃渣

公路桥

场，借土

马岗东根据用土

北沟倒3341

144+6879438082039651-631091039状况以就

虹吸

近原则向

刘彦庄

券桥米庄

南生产145+091138705739667525-675251387

桥和代营两

刘彦庄个取土场

排水倒145+50712060501131113307土。重

虹吸要从代券

水土保

取（弃）土场270441085040047163510215桥米庄取

持土场调

用。

截流沟46344000046344

通信管

98009600960011294-1694200

道

合计3473924107825491341?1074608-4873682399316

8,施工进度计划

施工进度计划根据项目部上报并经监理部和建管处审批的总进度计划。根据协议工期规定

和施工程序安排进行，合理安排施工程序，尽量做到均衡施工，优化资源配置，并留出一定富

余度。开挖历时756天。根据状况进行时段安排如下：

I区段138+551〜141+185开挖填筑于2011年3月15日开始，2012年7月31日完毕（包

括预留便道），总工期505天。

II区段141+185~143+000开挖填筑于2011年4月1日开始，2012年12月6日完毕（包括

预留便道），总工期616天；

III区段143+000〜145+651开挖填筑于2011年5月1日开始，2013年4月10日完毕（包括

预留便道），总工期711天；

9.资源配置

按照施工高峰月强度23万n?/月（土石方）进行资源配置，计算如下：（1）挖掘机配置

计算

挖掘机配置可按下式计算：

N=—

WPK

式中N—挖掘机需要量，台;

Q—月开挖强度，n?/月;

r|—不均匀系数;

W-月有效台班数，台班;

P—挖掘机台班生产率(或台班定额)，nf/台班;

K—挖掘机运用率。

因该工程土石方挖装机械计划以1.60?液压反铲为主。根据水利水电开挖施工定额，结合

实际台班生产率，1.6nN液压反铲挖掘机台班生产率以土方1()00n?/台班。

因该工程施工时段较长，取不均匀系数片1.1。

根据开挖施工经验，取挖掘机运用率K=75%。

土方开挖挖掘机配置台数为N=350000x1.l/(75x1000x75%)=4.5(台)

取N=10台。选挖掘机斗容为1.6n?的4台、1.8m3『、J4台、In?□勺2台，挖装设备强度完

全保证。

(2)15t自卸汽车配置计算

自卸汽车配置可按下式计算:

式中N—自卸汽车需要量，台;

Q—月开挖强度，n?/月;

n—不均匀系数;

W—月有效台班数，台班;

P—自卸汽车台班生产率(或台班定额)，nW台班；

K—自卸汽车运用率。

土石方开挖强度Q为23000()13/月，不均匀系数n取1.1,根据水利水电开挖施工定额，

结合实际台班生产率，15t自卸汽车台班生产率P为250m3/台班，15t自卸汽车运用率为60%。

自卸汽车的台数：

N=230000x1.1/(75x250x60%)=22.49(台)

施工过程中根据实际状况，为保证运送强度，拟配置15〜20t载重量自卸汽车。配置数量

N取30台。

本标段渠道开挖共设置三个施工区，每个施工区设1〜2个工作面，每个工作面配置2〜3台

挖掘机、8〜12台自卸车。

重要施工劳动力配置见表7-1,机械设备配置见表7-2。

重要人员表表7-1

序号工种名称单位数量备注

1技术及管理人员人10

2技术工人人10

3液压反铲司机人24

4其他司机人80

小计人116

重要机械设备表表7-2

序号设备名称规格型号台数备注

1液压反铲PC4004

2液压反铲CAT3304

3反铲PC220