河床开挖施工方案基坑稳定验算

石特涌开挖及两侧挡土墙专项施工方案

一、工程基本情况

XX桥位于XX市XX村，跨越XX河，将河床进行回填处理，回填至高程1.9m。根据设计施工方案，为保证挡土墙及基坑开挖边坡的稳定性，其基础采用打松木桩处理，并在9#墩~10#墩、11#墩~12#墩之间打水泥搅拌桩护墙。

现有河涌宽约15m，处理涌长约65m，现状涌底标高0.20m，回填河床标高1.90m。XX桥的修建需对现有河两岸旧挡土墙拆除后，重新进行修复，原挡土墙两端与新建挡土墙接顺，在清挖河涌，采用砌石铺底。

河床挡土墙及河床开挖必须待上部架梁和桥面整体化层完成后，才开始挡土墙基坑开挖、挡土墙砌筑以及河床开挖、河床底铺砌等施工。

二、河涌两侧挡土墙施工

10#墩处挡土墙A长47.2 m、4#墩处挡土墙B长55.0m，其墙身采用M7.5浆砌片石，并用M10砂浆勾缝及墙顶抹面厚2cm，基础采用50cm厚现浇C25砼。挡土墙基础底面地基允许承载力应不小于100Mpa。

1、施工工艺

施工准备→拆除旧挡土墙→基坑开挖→打松木桩→20厚砂垫层→C15砼垫层→C25砼基础→浆砌块石挡土墙→设置ф8PVC排水孔→挡土墙C25压顶→墙后分层回填砂、土→场地清理→交工验收。 2、基坑开挖

根据设计图纸，准确测定出挡土墙边线和原路面标高，经核查无误后上报监理工程师认可后方可开挖基坑。

（1）根据现场施工设备和施工环境，基坑的开挖采用小型挖机开挖成形，最后用人工进行细平和修整边坡达到设计要求的方法。开挖时为确保基坑边坡的稳定，采用分段开挖的方式，每段开挖长为10~15m，开挖时严格根据土质控制开挖深度，严禁超挖而影响原堤岸土的稳定。

（2）挖出的土不能任意堆放需运出场地，以免妨碍开挖基坑及其他作业。 （3）基坑开挖应避免超挖，底面应高于设计高程20cm左右，以保证夯实后满足设计要求。

（4）基坑开挖时若有地下水汇集，基坑槽开挖时要随时采取降水措施，降水采用潜水泵抽排基坑内积水，可以排入原有河涌。

（5）开挖深度超过2m时周边必须安装防护栏杆，高度不应低于1.2m。防护栏杆应安装牢固，材料应有足够的强度。

（6）基坑内应设置供施工人员上下的专用梯道。梯道应设置扶手栏杆，梯道的宽度不应小于1m，梯道的搭设应符合相关安全规范的要求。 （7）地基处理结束并经检测合格后再进行人工整平，然后夯实。监理工程师认可后，才可进行下一道工序施工。

3、打松木桩基础

在河涌两岸挡土墙基础采用尾径≥8cm松木桩处理，桩长6m，间距55cm，布置4排，两侧共752根，4512m。拟采用2台挖掘机打桩，沿河涌两侧进行松木桩的施工。木桩主要在当地木材市场采购，采用汽车运到工地现场；所有松木桩选材要求尾径8cm以上，长度6m，松木桩材质要求新鲜、均匀、外表顺直、无弯曲，以保证打桩时进尺顺利，避免受力不均匀产生斜桩、拉位发生移动现象。

1）施工工艺流程：测量放线→挖出工作面 →桩位放样 → 打松木桩→锯平桩头→砼垫层施工→挡土墙基础施工

2）测量放样：松木桩施工前，由测量人员依据设计图纸进行放样，确定每个木桩打设桩位，并用木桩予以标记。

3）松木桩的制作：桩径按设计要求严格控制 ，且外形直顺光圆；小端削成 30cm 长的尖头，利于打人持力层；待准备好总桩数 80 ％以上的桩时，调入挖掘机进行打桩施工，避免挖掘机待桩窝工；将备好的桩按不同尺寸及其使用区域分别就位，为打桩做好准备； 严禁使用其他木材代替松木。

4）打桩前，桩顶须先截锯平整，其桩身需加以保护，不得有影响功能的碰撞伤痕，桩头部位宜采用铁丝扎紧。

5）先试打桩10根，以大概确定桩长。地质报告显示淤泥深度为-6.13 m，为确保试桩成功，并考虑该类型桩的特殊性，配桩长度比同位置桩的有效长度大0.5米。

6）挖掘机打桩流程：挖掘机就位，为了使挤密效果好，提高地基承载力，打桩时由外两侧往内施打；选择正确桩长的松木桩，并扶正松木桩，桩位按梅花状布置；将挖掘机的挖斗倒过来扣压桩至软基中；按压稳定后，用挖斗背面击打桩头，直到没有明显打入量为止，确保松木桩垂直打入持力层；严

格控制桩的密度，确保软基的处理效果。

7）因在梁板安装完后打松木桩，若梁底净空不够机械压桩时，可先用人工压桩1~2m深后，在用机械进行压桩，确保梁底不受损坏。

8）锯平桩头：根据设计高度控制锯平桩头后的标高。桩头应离淤泥顶面30cm，20cm 插入砂垫层、10cm插入砼基础垫层，与之凝为一体。

4、基础垫层施工

松木桩打设完毕后，对桩顶面进行平整后，随即进行砂垫层施工，垫层材料宜用级配良好，质地坚硬的中砂或粗砂，砂中不得含有杂草，含泥量不大于3%。砂垫层施工完成后立即进行C15砼垫层及C25砼基础施工。在砼浇筑捣完后凝固前，应抛毛石嵌固。

5、浆砌片石挡土墙施工

选用的片石必须合格，石料质地坚硬，要求不易风化，无裂纹，中部最小厚度不小于150mm，强度等级不低于MU30，严格按挤浆法施工，保证砂浆饱满。严格按施工规范要求，贯彻“平、稳、紧、满”的施工工艺原则，按图纸要求设置沉降缝和排水孔，砌石面要求整齐划一，做到外观顺滑美观，及时做好材料检验的砂浆试件，并按规范进行养护。挡土墙每15m设一道沉降缝，其缝宽约2cm，用沥青麻筋填塞。Ф8PVC排水孔间距2m，向河边坡度为3%，应高水面不小于40cm，进水口放置约50kg碎石，碎石采用耐老化并具有一定强度和渗透性良好的土工布包裹。

片石砌筑采用挤浆法分层、分段砌筑：分段位置设在沉降缝或伸缩缝处，分层水平砌缝大致水平。各砌块的砌缝相互错开，砌缝饱满。各砌层先砌外圈定位砌块，并与里层砌块连成一体。定位砌块选用表面较平整且尺寸较大的石料，定位砌缝满铺砂浆，不得镶嵌小石块。

定位砌块砌完后，先在圈内底部铺一层砂浆，其厚度使石料在挤压安砌时能紧密连接，且砌缝砂浆密实、饱满。砌筑腹石时，石料间的砌缝互相交错、咬搭，砂浆密实。石料不得无砂浆直接接触，也不得干填石料后铺灌砂浆；石料大小搭配，较大的石料以大面为底，较宽的砌缝可用小石块挤塞,挤浆时用小锤敲打石料，将砌缝挤紧，不得留有孔隙。

定位砌块表面砌缝的宽度不大于4cm。砌体表面三块相邻石料相切的内切圆直径不大于7cm，两层间的错缝不小于8cm，每砌筑120cm高度以内找平一次。填腹部分的砌缝减小，在较宽的砌缝中用小石块塞填。

砌体表面的勾缝符合设计要求，并在砌体砌筑时，留出2cm深的空缝。

勾缝采用凹缝或平缝，勾缝所用砂浆强度不得小于砌体所用砂浆强度。当设计不要求勾缝时，随砌随用灰刀刮平砌缝。砌筑完毕后必须保持砌体表面湿润并做好养护。

6、墙后回填砂、土墙体强度达到75%后，方可进行墙后回填，必须分层分段回填，每层填筑后夯实，回填至墙顶标高，达到设计要求。填料厚度控制在每层30cm，分段施工时要做好接茬处理。

基坑回填应注意，挡土墙A墙后基坑回填砂，B墙后基坑回填土，回填砂、土用手扶打夯机压实，压实度应达到路基设计要求。回填时必须分层分段进行施工，并观测挡土墙变化情况，确保挡土墙不发生位移或倾覆。

三、河床开挖及河底铺砌施工

河床开挖必须在河岸挡土墙砌筑完成后，才能开始施工。因在架梁完成通车后进行河道开挖，开挖时只能用小型挖机与人工配合的开挖方式。

开挖河道标高为1.9 m、河底标高为-0.5 m、深度为2.4 m，开挖至河底标高后，基础采用30cm厚砂垫层，在砂垫层上铺砌40cm厚M7.5浆砌片石作为河床铺底。

1、施工工艺

施工准备→围堰→河道分层分段开挖→河床底砂垫层→河底铺砌 2、河床开挖及注意事项

根据变更设计图纸，准确测定出河床开挖边线，经核查无误后上报监理工程师认可后方可开挖。

（1）根据现场施工设备和施工环境，河床开挖采用机械分层分段开挖，人工配合修整河底，严禁掏挖施工。

（2）挖出的淤泥不能任意堆放，运至指定的弃土场，不能随意堆放在挡土墙边上，更不能堆放在施工范围内以免妨碍其他作业。

（3）河床开挖拟用小型挖机，人工配合。在开挖前，河床开挖的宽度、开挖的次序和堆土位置由现场施工员向司机及土方工详细交底。为保证河床底土壤不被扰动和破坏，在用机械挖土时，要防止超挖，挖至离设计标高10~20cm时用人工开挖、检平，尽量避免超挖现象。若有超挖，应将扰动部分清除，并用中砂回填，用平板震动器振实。开挖河道周边不许堆载，挖土随挖随运，保证开挖河道两侧的安全稳定。

（4）开挖时，应随时测量监控，观测河岸两侧挡土墙及3#、4#墩的变化情况，设定观测点，及时观测其变化情况，并做好相应记录，确保挡土墙及

墩柱不发生倾覆或位移。施工中，如出现裂缝和滑动迹象时，立即暂停施工，须对挡土墙进行挡板支护处理等应急抢救措施，采取预防性的保护措施，以防止挡土墙位移或倾覆。

（5）河床铺砌按河床分段开挖的实际情况，也采取分段铺砌方式。 （6）河床开挖深度为2.4 m，河床开挖厚度按路基填土松铺厚度40~50cm进行控制，即按40cm开挖一层，大致分6层开挖，以确保开挖卸载速率。 （7）河床底铺砌长度为55m，分五段铺砌，按10~15m一段，用小型拖拉机或翻斗车将片石运至河床铺砌处。

（8）铺砌的左侧边线离桥梁边线7.94 m，围堰离边线大约在1.5m范围内，围堰填筑高度大致高出挡土墙顶50cm，宽度1.0m，同时排出河道内的水。右侧是便道，不用围堰。

（9）的淤泥应及时远运，不能堆放在沿岸。防止雨天淤泥回淤以及在淤泥的堆压下产生滑坡。

（10）河床开挖动土前，需对挡土墙、桥墩、台进行定位放线、并对开挖宽度限定，用石灰粉放出灰线开挖范围。

四、河床开挖对挡土墙的观测

1、因河床开挖面积较大，开挖深度在2.4m，该项目工程对周边环境要做好充足的保护措施。根据场场地质及环境条件，河床开挖施工对周边结构物的影响相当敏感，应严格控制土体的变形，确保河涌两侧挡土墙及墩柱的安全稳定。开挖施工期间，须周期性的对周边环境进行观测，及时发现隐患，并根据监测成果相应地及时调整施工速率及采取相应的措施，确保两侧挡土墙壁等构筑物的安全稳定。所以，对开挖进行现场监测是十分必要，在河床开挖时，每天必须对完成的两侧新建挡土墙进行监测，并做好相应观测记录，若有异常情况立即上报处理。

河床开挖直接涉及淤泥层，该层具有流塑性且透水性较好，在水头高差作用下易产生管涌、流砂等不良地质现象，应做好止水、隔水及排水措施，以确保河床开挖的施工安全。

2、通过监测的目的是为了及时发现开挖施工过程中的地质情况变形发展趋势，及时反馈信息，达到有效控制施工对挡土墙等构筑物的影响，使得整个河涌开挖过程能始终处于安全、可控的范畴内。

3、河床开挖后，河底淤泥土体会产生回隆，并带动挡土墙、墩桩柱等结构物一起沉降或位移，如隆起量过大，会引起结构物的位移。为观测河床开

挖过程中结构物的垂直位移变化情况，掌握河床开挖过程中系统的稳定性，以及河床开挖施工对结构物的影响，拟在墩柱高程的中心两侧进行设点。 4、挡土墙沉降、位移监测

用冲击钻将道钉打入墙顶混凝土时将钢钉植入。沉降测量采用精密水准仪，通过联测稳定的高程基准点，建立固定的水准线路，计算各监测点的高程。水平位移测量采用视准线法，通过建立稳定的基准线，量测监测点相对于基准线的位移量。在两侧挡土墙顶上各布设3个位移观测点，在挡土墙的内侧即与搅拌桩护墙之间的土体埋设A、B、C、D四个沉降观测点。为了确保工程顺利进行和挡土墙建筑物的安全，在挡土墙的沉降监测中如发现沉降速率变化较大或差异沉降过大时，应立即对其设置倾斜监测点，对其进行倾斜监测。

5、河床开挖的安全监测

（1）开挖前7天左右对挡土墙及墩柱的结构物情况进行观测记录，对结构物水平位移监测点等初始值进行采集。

（2）河床开挖时，应每天监测一次；如出现异常，增加监测频率，甚至随时进行监测，以确保河床开挖对两侧结构物的安全稳定。

（3）完成河底铺砌达到设计强度并且观测情况稳定后，停止观测。 7、 监测频率及报警

1）水平位移监测：河床开挖深度在1.5m以内，可每2d观测一次，开挖至2m以下及开挖完成后一周内，每天观测一次。开挖至基底后一周后无明显位移时，可适当延长观测周期，每3～5d观测一次。

2）垂直位移及结构物沉降观测：在河床开挖过程中应每天观测一次。 3）当出现监测值达到报警标准、监测值变化量较大或速率加快、临近的结构物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降或严重开裂时，应进一步加强监测，缩短监测时间间隔，加密观测次数，并及时向业主、监理及设计单位相关人员报告监测结果。当有危险事故征兆时，应连续监测。

4）挡土墙顶及墩柱的水平位移不大于5mm/ d进行控制，对结构物沉降位移报警值设为15mm，倾斜报警值设为10mm，当出现结构物砌体部分出现宽度大于1.5mm的变形裂缝及附近地面出现宽度大于10mm的裂缝情况时，应立即报警处理。

五、水泥土桩墙稳定性验算及坑底涌砂稳定性验算

采用水泥土搅拌桩墙进行支护的计算取值：基坑开挖深度h=2.3m，墙体宽度b=0.95m(两排桩)、1.35m(三排桩），墙体入土深度（基坑开挖面以下）hd=7.0m，墙体重度γ0=20KN/m3，墙体与土体摩擦系数μ=0.25，土的容重γ=18 KN/m3，内摩擦角φ=35°。

1、抗倾覆稳定性验算

沿墙体纵向取1延米进行计算，则主动和被动土压力系数为：

Ka=tan(45°-35°/2)=0.27，Kp=tan(45°+35°/2)=3.69 墙后主动土压力：

Ea=1/2×γ(h+hd)×Ka=1/2×18×(2.3+7)2×0.27=210.17 KN 主动土压力的作用点距墙趾的距离为：

Za=1/3×(h+hd)=1/3×(2.3+7)=3.1m 墙前被动土压力：

Ep=1/2×γ× (hd)2Kp=1/2×18×72×3.69=1627.29 KN 被动土压力的作用点距墙趾的距离为：

Zp=1/3×hd=1/3×7=2.33m 墙体自重为：

W=b(h+hd)γ0=0.95×(2.3+7)×20=176.7KN 抗倾覆安全系数，Kq取1.3

Kq=抗倾覆力距/倾覆力距 =(b/2×W+ Zp× Ep)/ Za×Ea

=(0.475×176.7+2.33×1627.29)/3.1×210.17 =3875.52/651.53=5.95≥1.3，满足要求。 2、抗滑移稳定性验算

墙底抗滑移安全系数，Kh取1.2

Kh=(μW+ Ep)/ Ea

=(0.25×176.7+1627.29)/ 210.17=1671.46/210.17 =7.95≥1.2，满足要求。

2

2

bhdZPEPEaZa

水泥土桩墙稳定性验算图

3、河床开挖坑底涌砂稳定性验算

计算取值：现有高水位+1.20，河底开挖标高-0.5m，水头高差h′=1.7m，搅拌桩入土深度h2=7.0m，水面以下搅拌桩长h1=8.7m，ρw为水的密度取10KN/m、ρb为土在水中的密度取7KN/m、K为安全系数取值为2。

不生产坑底涌砂的安全条件为：

3

3

ρb（h1+h2）≥K·ρw·h′ ρb（h1+h2）/ρw·h′≥K

即：7×（8.7+7）/10×1.7=6.46≥K（值为2），满足要求。

1.8桩顶h'=1.7m1.2常水位-0.5h1=8.7m河床底部h2=7m-7.50桩底坑底涌砂稳定性验算图

六、基坑、河床开挖应急预防措施

根据现场情况，在基坑开挖、河床开挖时较易对河涌两侧挡土墙发生坍塌事故，若事故一旦发生抢救难度较大，故需要引起高度重视，必须加强监控管理，在技术上采取有效的防护措施。

在施工前要认真研究整个施工区域和施工场内的工程地质和水文资料、挖土和弃土要求、施工环境等，制定有针对性的安全技术措施。

开挖前对工程应验算搅拌桩支护墙或基坑的稳定性，并注意由于土体内应力场变化和淤泥土的塑性流动而导致周围土体向基坑开挖方向位移，决定是否需要支护，选择合理的支护形式，在基坑开挖期间应加强监测。

在开挖前应准备好木方、工字钢、脚支撑、挡板等临时支护用具，以防止开挖过程中出现异常情况能及时采取临时支护的措施。

河床开挖过程中，为防止出现裂缝和滑动迹象，有必要对挡土墙加以预防性的保护措施，以避免开挖时对结构物造成位移、倾覆或垮塌现象。

若在基坑、河床开挖失稳时，对未开挖地段立即停止开挖，以减少事故发生，对出现开裂、沉降、倾斜的墙体用木方、工字钢、挡板进行支撑防护、注浆等加固措施，以确保结构的安全，避免故事进一步的发展。同时，加强

监测，每天观测频率2次以上，并及时上报量测情况，指导施工现场。

在施工过程中，若一旦出现坍塌事故，立即向项目经理报告，并如实向业主、监理工程师汇报，项目经理在接到报告后立即到达现场，会同现场施工负责人采取应急措施，防止事故进一步扩大，同时由项目部总工程师会同监理工程师进行原因分析，确定坍塌等级，立即启动相应的应急方案。

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