深基坑出碴方案比選

李 楠

（中鐵六局太原鐵路建設有限公司，山西 太原 030001）

1 工程概況

新建準朔鐵路是為滿足大秦鐵路4億t運力而修建的重要煤炭集運通道，黃河特大橋正處于準朔鐵路的咽喉部位，對整條線路是否能按時完工起著非常重要的作用，本橋采用鋼管提籃拱結構形式一跨跨越黃河，被譽為“亞洲第一跨”特大橋。

1.1 結構特點

準朔鐵路黃河特大橋位于河曲縣龍口水庫上游6.5 km，屬于庫區范圍，主橋采用鋼管提籃拱結構形式一跨跨越黃河，拱座編號為 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；蓄水水位線標高898.25 m，超出基底標高1 m。5#拱座位于東岸，距離河岸線25.52 m，為臺階狀地形；6#拱座位于西岸，距離河岸線11.38 m，處在沖溝溝底，基礎兩側為陡坡，高約40 m。

1.3 地質條件

所處地面新黃土及強風化巖，最大厚度為7 m。基頂覆巖厚度為16～18 m，節理較發育，有明顯裂隙，抗壓強度在60～80 MPa左右,普氏等級系數f為6～8；基頂至基底段均為弱風化石灰巖，巖層產狀平緩穩定，節理不發育，無斷層、明顯裂隙、地下水等不良地質情況，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的弱風化石灰巖。

2 出碴方案的比選

綜合本橋特點、工期要求、技術條件及類似工程施工經驗，對深基坑出碴方案進行以下比選：

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入基坑，挖掘機直接裝車，自卸汽車外運。

2.1.2 施工特點

（1）施工條件：出碴馬道需滿足10%～15%的縱坡坡度，據此,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，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，爆破工程量達到161 200 m3。由于馬道亦需要進行邊坡防護，增加了巨大的額外工程量，臨時占地面積大，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庫區環境造成非常嚴重的影響；東岸因河岸線在沖溝處斷開，修建馬道則會占用預拼場地。

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

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%，最小轉彎半徑24 m。考慮到QY50汽車吊起重量過小，出碴效率低，如采用更大功率汽車吊，則費用會大大增加，且對場地要求更高，因此排除汽車吊出碴方案。

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

塔吊提升速度為0～53 m/min，回轉速度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輸設備，施工前在基坑周圍修建履帶吊施工平臺；施工時挖掘機在基坑內裝斗、履帶吊提升吊斗、垂直運輸裝車、自卸汽車外運；東岸基坑開挖完畢后，挖掘機通過簡易馬道出基坑；西岸挖掘機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。

履帶吊規格見表1、表2。

表1 QUY50履帶吊25 m臂長工況下主要技術參數表

表2 QUY100履帶吊40 m臂長工況下主要技術參數表

2.3.3 施工特點

（1）施工條件：自拆裝功能能實現完全自裝拆；各卷揚機構制動器、平衡閥的啟動時間任意可調，能夠達到最佳匹配效果；行走機構能實現直線行走、單邊轉向、差速轉向、原地轉向、帶載行駛等動作，具有高度的機動性和靈性，體積小、爬坡能力大，可適應本工程復雜地形下的進場條件。需沿基坑周圍修建一條寬8m的工作平臺，以滿足履帶吊拱移動工作需要。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）輔助設施本出碴方案用挖掘機輔助裝車，施工時修建70%坡度馬道，供挖掘機出入基坑。預計馬道石方爆破量為16543.75m3。

2.4 方案選定

對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備，但是對馬道要求較高，土石方量及防護工程量大，而且需要征地，費用反而增加，并且馬道的爆破作業時間增加，自卸汽車需從馬道里繞行而上；而履帶吊出碴因為起重量大，移動靈活，起升、回轉速度快，在出碴效率上并不比馬道出碴慢；馬道修建對環境影響大，不利于水土保護。

履帶吊出碴與汽車吊比較，履帶吊具備施工方便、效率高、費用低、技術條件要求低的優點。其主要缺點為需要修建挖掘機出坑馬道，增加額外工程量。

從工期、技術、環保等方面考慮，通過方案分析對比，綜合考慮后選擇履帶吊出碴方案。

3 施工注意事項

（1）開工前，對所有參建員工進行上崗前的安全教育。對于從事電器、起重、高空作業、焊接、履帶吊駕駛等特殊工種的人員，經過專業培訓獲得《安全操作合格證》后，方準持證上崗。未經培訓或無證者，不得進行上崗操作。特種作業人員除進行一般安全教育外，還要通過地方勞動部門對特種作業人員進行培訓和本工種的安全技術教育，經考核合格發證后，方準上崗操作。

（2）深基坑設一名安全質量監督員，隨時檢查開挖情況、監控基坑周圍與基坑內人員安全；挖出的土石方必須及時運走，基坑周邊3 m范圍內，禁止堆放土石方；基坑周邊必須設置安全防護圍欄，高度不低于1.2 m，非工作人員禁止入內；基坑內施工人員不得乘坐吊桶進出基坑。基坑內必須設置應急時使用的安全繩和爬梯，并設置安全擋板。

（3）施工現場電源線路，必須按“三相五線”制，TV-S系統要求布置，并按“三級配電”、“二級漏電”分級分段保護。深基坑用電必須分閘，嚴禁一閘多孔和一閘多用，必須一機一閘一漏一箱進行敷設。履帶吊施工范圍內不得架設電線；電箱一律采用鐵質電箱，電箱應有嚴密的防雨措施，安裝位置合適，安裝牢固，進出線整齊，拉線牢固，熔絲不得用金屬代替，箱內不得放其他物品；現場電源線路及電氣設備，由持證電工負責安裝維護，經驗收合格后，方準投入使用。

（4）垂直起重設備必須經常性檢修維護，保證機件能夠運轉正常，操作靈活，按鈕開關、減速器、鋼絲繩、繩卡、吊鉤、吊桶、吊籠等，不得帶病作業；垂直起重設備支架應牢固，應能承受一定的沖擊力不至翻倒，垂直起重設備必須經檢驗合格后，方可投入使用。

（5）出碴作業時，出碴機械施工范圍內不得有人員停留；出碴區和履帶吊作業半徑內應拉警戒線，并設專人防護；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作為臨時防護，密目網必須有可靠的錨固。