土方开挖及回填专项施工方案
一、工程概况
本标段自京津高速至北塘水库，里程为34+045.00～38+688.33。主线路全长4643.33m，其中PCCPDE 2200管长2665m，DN2200钢管长1868.33m，直顶钢管长110m。本工程沿线上部岩性为粉质粘土，下部岩性为粉土、淤泥质粘性土。土体总体特点是土层软弱、孔隙比大、含水量高。边坡地下水位高，地下水埋深一般0.5-1.5m，均为弱透水地层，因此开挖后边坡在渗透水压力作用下，易产生渗透破坏，给施工降水带来很大难度，应注意边坡渗透破坏问题，必要时采取截水措施。在开挖时应特别注意采用沟槽支撑，保障槽壁稳定。
二、土方开挖
（一）开挖施工前准备工作
1、测量放样
施工恢复定线测量及施工放样是施工准备阶段的主要技术工作，根据设计图纸、设计单位提供的各导线点坐标及水准点标高进行复测，闭合后将复测资料交监理工程师审核。根据监理工程师批准的定线数据进行施工放线。按规范中规定，开挖施工前，应根据设计图、施工工艺和有关规定恢复的路线中线桩、钉出用地界桩、开挖线线等的具体位置桩。中线桩直线部分每20m一个，每100m设一个永久性固定桩，曲线部分除20m设一整里程桩外，曲线的起点、终点、圆缓点、缓圆点都应设置固定桩。在中线桩施测后，进行横断面测量，
在开挖边线上，钉开挖断面的边桩，边桩上应注明里程、挖深（m），左右边桩以拼音字头或英文字头表示。一般在距边桩一定距离的外方，设栓（护）桩，以备边桩丢失后及时恢复。同时导线点、水准点应设立特殊标志，进行保护以免施工中遭到破坏。
项目部施工人员经过准确放样后，及时提供放样数据及图表，报监理工程师审批。经批准后进行清表开挖。测量精度应满足水利工程验收标准或合同规定标准。
2、施工前的复查和试验
施工前，由施工人员对施工工程范围的地质水文情况进行详细调查，通过取样试验确定其性质和范围，并了解附近既有建筑物对特殊土的处理方法。对地下水位的情况尤应给予特别的重视。
土工试验取样一般按设计文件提供的资料每一种土类取样不少于三组；也有按桩号取样进行土工常规或试验的。
3、其他准备工作
(a)调查施工范围内的地质、水文、障碍物、文物古迹的详细情况。
(b)调查沿线电缆、光缆及管线位置、埋深，按设计要求进行改移或埋设明显标志。
（c）场地清理：施工前将路基用地范围内的树木，灌木、垃圾、有机物残渣及原地面以下10-30cm内的草皮和表土清除。对妨碍视线、影响行车的树木、灌木丛等进行砍伐或移植及清理。将树根全部挖除，清除的垃圾由装载机配备汽车运至指定堆放区。
（d）拆除工程：根据现场的实际情况、施工、交通需要，制定确实
可行的拆除方案，经监理工程师批准后，按设计和规范要求进行拆除工作，拆除一些钢筋砼结构物、砖石砌体结构物等。
（e）规化作业程序、机械作业路线，做机械设备调配方案。（二）土方开挖施工
1、明开挖槽施工方法
沟槽开挖前先沿管线走向，距离沟槽水平 1.5m以外的地方开挖降水沟和水涡子进行降水，管基坐落于流沙及软土等不利情况时，采用大口井降水，将地下水降至槽底0.5m以下，待槽底干燥后再进行管道基础和管道安装施工。
使用机械开挖时,先人工挖排水沟，大口集水井，排水沟开挖宽度250mm，深300mm，排水沟内铺设30mm～50mm细碎石作过滤层，排水沟上平为基底土平，地平取两集水井之间距离中的最高点，按3%～5%的坡度坡向集水井，大口集水井直径500mm，深500mm，设置间距为15m～20m，底部用粗砂、细碎石、粗碎石作反滤层，反滤层按规范施工，既要防止大口集水井井壁坍塌，又要避免泥沙堵塞管道。为防止机械超挖而扰动原状土壤，在设计槽底高程以上预留200mm左右一层余量，采用人工清理至设计槽底高程。如局部超挖或发生扰动，换填最大粒径10~15mm天然级配碎石。管道处于杂填土层时，先将其全部清除至原状土后回填素土，分层碾压，压实度不小于0.95，位于路基处理高度范围内的管道，按路基处理要求进行施工。
沟槽弃土随出随清理，可在一侧堆土，另一侧可为吊车行驶路线，
不得堆土，均匀堆放在距沟槽上口边线0.8m以外，堆土高度一般不宜超过1.5米，以保证沟槽边坡稳定性。堆土不得掩埋消火栓、管道闸阀、雨水口、测量标志以及各种地下管道的井盖，且不得妨碍其正常使用。沟槽开挖过程中及成槽后，槽顶应避免出现振动荷载，成槽后应尽快完成管道基础和敷设管道等工作，避免长时间晾槽。使用机械挖土时，为了防止机械超挖而扰动原状土壤，在设计槽底高程以上应留20cm左右一层采用人工清挖。
沟槽开挖过程中，严格控制沟槽边坡、槽宽及高程，做到随挖随测，确保工程质量。
在有行人、车辆通过的地方开挖，应设护栏及警示灯等安全标志。
沟槽开挖的允许偏差值
2、钢板桩支撑槽施工方法
打桩前将原地面进行清理，然后紧贴开槽线用打桩机将工字钢打
入。桩打入后，保证桩顶与地面平齐；在距离槽顶1000mm处，在工字钢上焊制拖架，用来安装纵梁。开槽过程中随挖随嵌板，要求做到板缝严密，板与型钢翼缘贴紧，自上而下嵌板。开槽平面、断面图见下图所示。
钢桩卡板支撑断面图
钢桩卡板支撑平面图
①、钢板桩选型
根据现场的实际情况，拟采用36a型工字钢进行支护，桩长12米。
②、测量控制
首先在开槽边线之间适当位置测设出钢板桩的施工轴线，施工时采用经纬仪控制钢板桩的垂直度，采用水准仪控制桩顶的高程，平面位置纵向容许偏差100mm，横向偏差为-50mm～0mm，垂直度为5。
③、打桩施工
钢板桩必须采用直的，如有弯曲调直后再使用，钢板桩根据实际情况进行必要的加密设置，施工时采用专业的打桩机进行打桩施工，严格按照挂索、提桩、稳桩、定位、打入、调整的工序进行施工，既
要保证钢板桩的位置及深度的准确性，又要保证施工的安全可靠性。用振动锤打设钢板桩，在桩锤和钢板桩之间设桩帽，以使冲击均匀分布，保证桩顶免遭损坏。
④、拔钢板桩
回填完毕后方可拔除钢板桩，采用专业的打桩机进行拔桩施工，拔出钢板桩应从两座相邻排水井的分水岭向两端延伸拆除，严格按照挂索、就位、加载、提桩、加载、提桩、稳定钢板桩、放下钢板桩的顺序进行拔桩。支撑的拆除应与回填土的填筑高度配合进行，且在拆除后及时回填夯实。
⑤、打桩施工注意事项
a、钢板桩起吊前，钢板桩凹槽部位应清扫干净，锁口应先进行修整或试插，锁口内涂油，下端用易拆物塞紧，并用2m标准进行通过实验。组拼的钢板桩组件，应采用坚固的夹具夹牢，不得将吊具拴在钢板桩夹具上。钢板桩吊环的焊接应由专人检查，必要时进行试吊。
b、钢板桩插进锁口后，因锁口阻力不能插放到位而需桩锤压插时，振动锤振动频率大于钢桩的自振频率。振桩前，振动锤的桩夹应夹紧钢桩上端，并使振动锤与钢桩重心在同一直线上。应采用卷扬机钢丝绳控制桩锤下落过程，防止桩锤随钢板桩突然下滑。
c、振动锤夹紧钢桩吊起，使工字钢桩垂直就位或钢板桩锁口插入相邻桩锁口内，待桩稳定，位置正确并垂直后，再振动下沉，钢桩每下沉1～2m左右，停振检测桩的垂直度，发现偏差，及时纠正，振动沉没钢板桩试桩数量不小于10根，沉桩中钢桩下沉速度突然减小，
应停止沉桩，并将钢桩向上拔起0.6～1.0m，然后重新下沉，如仍不能下沉，采取其他措施。打桩过程中，为保证垂直度，用两台经纬仪在两个方向加以控制，为防止锁口中心平面位移，在打桩进行方向的钢板桩锁口处设卡板，阻止板桩位移。
d、打桩机和卷扬机应设专人操作。钢板桩起吊后，应听从信号指挥。作业时，应在钢板桩上拴好溜绳，防止起吊后急剧摆动，吊起的钢板桩未就位前桩位附近不得站人。
插打钢板桩时，如因吊机高度不足，可向下移动吊点位置，但吊点不得低于桩顶下1/3桩长位置。
⑥、拔桩施工注意事项
a、拔桩前拆除、改移高空障碍物，平整夯实作业场地，修筑临时运输道路，架设动力及照明线路，清除桩头附近堆土，检修机械设备，拟定施工方案。
b、拔桩选用振动拔桩机和吊车配合，并符合下列规定：
①拔桩前用拔桩机卡头卡紧桩头，使起拔线与桩中心线重合；
②拔桩开始略松吊钩，当振动机振1～1.5min后，随振幅加大拉紧吊钩，并缓慢提升；
③钢板桩起到可用吊车直接吊起时，停振，钢板桩同时振起几根时，用落锤打散；
④振出的钢桩及时吊出，起吊点必须在桩长1/3以上部位；
⑤拔桩过程中随时观察吊机尾部翘起情况，防止倾覆；
⑥钢板桩逐根试拔，易拔桩先拔起，起拔时用落锤向下振动少许，
待锁口松动后再拔起；
⑦钢板拔出后桩孔及时用砂填实。
⑧拔桩中，操作方法正确，拔桩机振幅达到最大负荷，振动30min 时仍不能拔起时，停止振动，采取其他措施；
⑨拔出的钢板桩进行修复，并用冷弯法调直后待用。
⑦、质量要求
a、支撑平直牢固，间距合理。
b、不得扰动槽底土壤，如发生超挖，严禁用土回填。
c、槽底不得受水浸泡，也不能晾槽时间太久，以便随时平基安管。
3、淤泥开挖
在挖淤施工中采用挖掘机开挖，挖出来的淤泥先装载到车上，然后由汽车转运到堆泥场。这样可以有效减少施工过程中车辆运输带来的路面污染和交通拥挤，具有很好的环保效果，从而将环境污染减小到最低点。
为了保证工作进行的同时,不给周围已形成的环境造成影响，在开挖过程中应作好清扫保洁工作，并由专人负责。
4、技术保障措施
设置测量控制网，包括基线和水平基准点，设在不受基础施工影响之处。机械挖土的基坑，在施工前根据轴线，放出基坑的灰线（边线）和水准标志。灰线、标高、轴线应进行复核检查无误后，方可进行挖土施工。
为防止超挖和保持边坡坡度正确，机械开挖至接近设计坑底标高
或边界，应预留200~300厚土层，用人工开挖和修坡。挖土时注意检查基坑底是否有古墓、洞穴、暗沟或裂隙、断层（对岩石地基）存在，如发现迹象，应及时汇报，并进行探查处理。
基坑挖好后，应对坑底进行抄平、修整。如挖坑时有小部分超挖，可用素土、灰土或碎石回填夯实至与地基土基本相同的密实。为防止坑底扰动，在坑挖好后应尽量减少暴露时间，及时进行下一道工序施工。如不能立即进行下一工序时，应预留200~300厚覆盖土层，待基础施工时再挖去。
三、土方回填
（一）垫层施工
1、本工程PCCP管及钢管基础全部采用砂石垫层。砂料宜采用级配良好的中、粗砂，不得采用粉砂；石料粒径宜小于25mm，砂石垫层不得采用各种石屑、石粉。
2、垫层分为基底垫层和贴角垫层两部分。基底垫层在下管前铺设，基底垫层选用碎石垫层，每道管下铺设厚200mm，铺设长3300mm，碎石垫层用轻夯采用3～4次夯实。贴角垫层应在下管后及时铺设，贴角砂垫层厚630mm，贴角为45°，采用分层夯实，每层虚铺高度不大于300mm，两管之间垫层与管两侧垫层应对称夯实，且必须插捣密实，与管底紧密接触。
3、本工程PCCP及钢管基础均采用双向土工格栅。土工格栅应满足：
1）材料：聚丙烯双向土工格栅，网孔尺寸不宜大于35×35mm，
网孔外观规则。
2）产品性能：高强度、高模量、抗老化、耐腐蚀。力学性能应满足纵、横向抗拉强度均不得小于40kN/m；40 kN/m对应延伸率：纵向≤15%，横向≤13%；5%应变时，纵、横向抗拉强度≥28 kN/m。
3）产品外观应色泽均匀，不得有损伤、破裂、明显油污、缺筋、网格歪斜及网眼抽缩等现象。
4）铺设
土工格栅施工工艺流程为：检测、清理下承层→人工铺设土工格栅→搭接、绑扎、固定→摊铺上层垫层→碾压→检测。
①在沿管轴线方向或垂直管轴线方向上需搭接时，搭接长度不得小于300mm，且肋条重合，用插钉及土石压重固定格栅端部，当填盖一层土后，未碾压前，应再次用人工或机具张紧格栅，力度要均匀，使格栅在土中为绷直状态。
②在垂直管轴线方向，上下两层格栅仅允许有一次搭接，搭接处用U型钉或联接件固定。
③在沿管轴线方向上下两层格栅搭接缝应相互错开，间距不得小于1.0m，搭接长度不得小于300mm。
④其上下层垫层无刺坏土工格栅的杂物，铺设时绷紧，拉挺，避免折皱，扭曲或坑洼，铺好土工格栅后，人工铺设上层垫层，及时完成碾压，避免长期暴晒（裸露时间不得超时48小时），然后采用机械运料，整平，碾压，机械摊铺，碾压从两边向中间推进。
（二）回填总则
1、土方填筑前的准备
1）按建设单位的指示和相关规范的规定，完成土方填筑部位的基础清理和排水工作。
2）在基础最终开挖线以下的所有勘探坑槽和平洞，均应按施工图纸的要求回填密实。
3）填筑部位的全部基础处理工作，应按施工图纸要求施工完毕。
4）土方填筑的基础，应由规定进行验收，合格后，才能开始填筑。
5）布置有观测设备时，应在观测设备埋设完毕，并经监理验收合格后，才能开始填筑。
2、填筑施工
1）为防止漂管，管道安装完毕并检查合格后，应及时回填至设计高程，一般每安装完成20～40节管道后进行回填。不允许已完成安装的管道长期外露，更不允许使其跨越汛期和冬季，以免发生管道损坏和汛期漂管事故。
2）严禁带水回填，回填前，应清理并确认沟槽边壁无松散土体和坍滑体，当回填过程中发生塌方时，应将塌方和已松散材料全部全部清出，冬期回填时管顶以上500mm范围内，土中不得含有机物、冻土以及大于50mm的砖、石等硬块。
3）回填土应分层铺设、分层夯实，采用轻夯夯实时，应夯夯相连，每层土虚铺厚度不宜大于200mm，两侧压实面高差不得大于300mm，采用压路机时，碾压的重叠宽度不得小于200mm，行驶速
度不得超过2km/h，管道之间的回填压实与管道与槽壁之间的回填压实应该对称。
4）槽底至管顶以上500mm范围内的回填土，应由沟槽两侧对称分层运入槽内，不得用挖土机直接将土抛在管道上，也不准用推土机将土直接推入管沟内。
5）管顶500mm以下的回填土不允许使用拖拉机等机械辗压，以上的回填土，允许机械辗压，但机械行驶方向应尽量垂直管沟，不得顺管沟方向辗压。钢管变形率不应超过2%，当钢管的变形超过2%，但不超过3%时，应采取以下措施：
①挖出回填材料至露出管径85%处，管道周围内应人工挖掘以避免损伤管壁；
②挖出管节局部有损伤时，应进行修复或更替；
③重新夯实管道底部的回填材料；
④按原来的回填方法重新回填施工，直至设计高程；
⑤按本条规定重新检测管道变形率。
6）在回填至管肋高程及管顶（不包括承口顶）高程时，应分别检查管道的挤偏情况，不得超过安装允许值。
当钢管变形率超过3%时，应挖出管道，并会同设计单位研究处理。
7）回填土压实度要求如下：
钢管管顶以下部位回填土压实度不应小于95%，管顶以上部位不应小于90%。
8）井室周围的回填，应与管道沟槽的回填同时进行，当不能同时进行，应留台阶型接茬。井室周围回填，压实时应沿井室中心对称进行，且不得漏夯。回填材料压实后应与井壁紧贴。
9）压力管道水压实验前，除接口外，管道两侧及管顶以上回填高度不应小于0.5m，水压试验合格后，应及时回填沟槽的其余部分。（三）施工保障措施
1、雨季施工
凡进入雨季施工的填筑工程，应根据工程的特点合理安排机具和劳力，要组织快速施工。
填筑工程的基础面、层面均应挖排水沟，以防雨水浸泡，土料场也应有排水设施。
含水量过大的层面和部分，应采取翻晒、清淤、换土、加生灰等措施。
雨季期间安排施工计划，要集中机具、人力分段突击，本着完成一段再开一段的原则。当日填筑当日完成，做到随挖，随填随压。
2、质量检查和验收
1）土方填筑前，应会同监理人进行以下各项目的质量检查和验收：
①填筑前用于计算的地形平、剖面测量资料的复核检查；
②填筑前按本规定进行基础面清理质量的检查和验收；
③料场开采区各种土方填筑料的物理力学性质的抽样检验；
④现场生产性试验选定的施工碾压参数及其各项试验成果的检
查和验收。
2）施工期的质量检查和验收
施工过程中应会同监理人定期进行以下各项土方填筑材料的质量检查和验收：
①在土料场，对防渗土料的含水量和黏土含量进行检查；在反滤料（垫层料、过渡料）加工场，对成品料的颗粒级配、含泥量、软弱颗粒含量和形状等进行检查。
②按要求对填筑的各项施工工艺的参数进行检查。
③对填筑体每一层填筑面，应按规定进行工程隐蔽部位的验收。