大型邊坡快速開挖防護施工技術

摘要：為提高大型邊坡施工效率，保障施工安全，通過傳統工藝改進，工作面和工藝工序在空間和時間上的優化，拉長流水工作面。將邊坡開挖一級防護一級細分為一級分三層開挖，并利用小高差優勢引進履帶式錨索鉆機打孔作業。避免了邊坡防護腳手架搭設，降低施工安全風險;減少大量工日，具有顯著的經濟效益。

Abstract： In order to improve the construction efficiency of large-scale slopes and ensure the safety of construction， through the improvement of traditional crafts and the optimization of the working face and the technological process in space and time， it elongates the flowing working face. The first-level protection for slope excavation is subdivided into first-level and three-layer excavation， and the advantage of small height difference is used to introduce crawler anchor drilling rigs for drilling operations. It avoids the slope protective scaffolding， reduces the construction safety risks， and reduces a large number of working days， so it has significant economic benefits.

關鍵詞：邊坡;開挖防護;錨索鉆機;工藝工序;邊坡施工

Key words： slope;excavation protection;anchor rig;process;slope construction

中圖分類號：U416.14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）17-0108-02

1 ?概述

一般邊坡施工均應采用信息法[1]，大型邊坡采用逆作法施工，上一層級支護完成后方可進行下一層級的開挖即開挖一級防護一級。一級邊坡高度大概10m左右，傳統方法一級邊坡全高開挖后，再來搭腳手架采用潛孔鉆打錨孔、安裝鋼絞線或錨桿等工序，一級邊坡豎向上一般有2～3排錨索。對于大型邊坡采用該工藝機械化作業水平不高，搭架鉆孔存在大量人工作業，同時也存在一定的安全風險。

通過工藝工序調整和工作面在空間和時間上的布置，總體思路為取消傳統邊坡開挖防護搭設的腳手架或支架。將一級邊坡分三層開挖，每層開挖后作為上一層工作面，較原工藝增加了工作面。每層工作面實現前面開挖、后續機械鉆孔、錨索施工等流水線，原一級邊坡一條流水線，調整后一級邊坡三層三條流水線。采用履帶式潛孔鉆機在開挖后的邊坡面上鉆孔，避免了腳手架搭設。工序順層逆作的工藝制約下層開挖，避免了只開挖不防護有利于安全管理和邊坡穩定。

2 ?施工方法原理和適用條件

通常高大邊坡都設計多級邊坡，每級10m左右，之間設置碎落臺（邊坡平臺）。常規工藝邊坡全高開挖后再搭設腳手架施工錨索。通常錨索框格梁的錨索豎向間距3-5m，為避免腳手架的搭設將一級邊坡分三層開挖。每層緊跟開挖面利用履帶式錨索鉆機自行移動定位的特點直接定位鉆孔，后續仍然利用該層工作面進行錨索施工。三次流水完成一級邊坡開挖、鉆孔、錨索安裝、注漿等工序。框格梁澆筑及張拉則與常規施工方法無異。

由于其機械作業特點和流水布置，其適用條件需滿足邊坡開挖刷坡厚度必須大于4m，邊坡走向長度大于100m，特別適用于大體量的邊坡開挖鉆孔作業或深挖路塹邊坡施工。庫區大型邊坡治理[2]上挖下填并配合監控監測措施，有利于施工和后期運營安全。穩定驗算[3]可采用傳遞系數法顯式解或隱式解。

3 ?關鍵工藝工序

施工工藝流程主要調整一級邊坡分三層開挖施做錨索后統一施做框格梁。高大邊坡快速開挖防護施工流程見圖1。

傳統工法與本施工防護技術對比見圖2。引進履帶式錨索鉆機應用要點在于工序合理安排和工作面的布置。傳統做法是把一級邊坡全部開挖后再來搭設腳手架施工錨索，就單級邊坡施工來說是相對工作量比較集中的順序作業。其優點是合并同類作業，在工期充裕下單項工作內容具有較高工作效率，整體工藝則因工序銜接或增加輔助措施并沒有顯著的效益。本文述及的快速開挖防護施工技術將傳統工藝調整為三層流水作業，工序更細化，占用更多工作面，同時工序之間協調難度增加，施工安排部署及計劃需要及時調整與糾偏。主要配合機械設備為：挖掘機、裝載機、自卸汽車、履帶錨索鉆機、注漿機、張拉設備及其中吊車等。

平面縱向流水布置由于上層作業面的限制，每層開挖工作面長度不小于30m、鉆孔作業區不小于20m、錨索安裝與注漿合計不小于40m。上層錨索完成后可進行下層開挖。邊坡傾向方向開挖厚度大于4m，保證開挖后土方運輸與后續錨索鉆機施工互不干擾。豎向布置每級邊坡高度10m左右，依據設計錨索孔位置合理確定每級邊坡分層高度，一般分層為4m+3m+3m，最下層一般布置排水仰斜孔。

錨索鉆機的應用，該快速施工技術需要配套相應施工能力的履帶式錨索鉆機，若仍然采用人工操作潛孔鉆機，盡管工作面布置取消了腳手架搭設，但工作效率過低無法適應上述流水作業。履帶式錨索鉆機主要參數徐滿足：給進行程必須大于鉆孔根管長度，履帶式錨索鉆機自帶發動機，若使用壓縮機則必須采用輪式壓縮機跟進配合作業。履帶式錨索鉆機功率100kW以上基本能滿足常規邊坡鉆孔的作業要求，若邊坡土石比過大則仍需加大功率提高作業速度。

錨索安裝與注漿，作業方法優勢為錨索孔位均不高，極大方便了錨索的安裝和注漿作業。控制的關鍵在于依據設計錨索高程，流程圖中分層放樣就必須考慮孔位標高來確定分層高度，對一級邊坡的分層數和分層高度做出調整以適應每層錨孔施工。

4 ?經濟效益

云南某高速小營盤高邊坡快速開挖防護施工：樁號為K39+240～K41+120，斜坡自然坡度約15°～35°。相對高差約78m。開挖土石方量為366.06萬m3。邊坡治理設計為：第一、二級坡率1：0.75，每級坡高10m，坡面采用窗式護面墻植草+錨桿框架梁植草防護，第三、四、五、六、七級坡率1：1每級坡高10m，第八級按1：1放坡到頂，采用錨索框格梁+植草防護。實際費用分析對比邊坡逐級開挖、逐級防護采用搭設腳手架的施工方法，需3人配和一臺鉆機，日成孔50m。每臺小鉆機所配空壓機，油耗20L/h。

采用錨索機施工，3配合一臺履帶錨索機，日成孔約300m，人工費攤銷為1.88元。錨索機油耗35L/h，費用對比詳見表1。

上述對比實際施工錨索體量約7萬m，綜合直接成本單價降低34.7，經濟效益顯著。若對小型邊坡則因工作面限制及機械費用攤銷增加并不適用。

傳統工法小鉆機鉆一孔25m深錨索孔需要4小時以上，采用履帶式錨索鉆機僅需1小時，效率為原來4倍以上。根據目前施工實踐情況2臺小松360挖掘機修邊坡，能滿足一臺履帶錨索鉆機鉆孔進度。其次是分層開挖有利于邊坡穩定，取消腳手架有益于降低安全風險。

5 ?結論

對大型邊坡開挖防護，將原有分級開挖防護優化為每級分三層流水作業，應用履帶式錨索鉆機打孔，避免了傳統工藝中腳手架搭設。關鍵工藝在于施工作業面和流水的布置，通過實際應用對比快速開挖防護較傳統工藝極大的節約成本和降低施工安全風險。

參考文獻：

[1]GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術規范[S].

[2]趙衛冬，張興波，史艷.庫區公路高邊坡滑坡治理技術[J].公路，2020（3）：64-67.

[3]JTG D30-2015，公路路基設計規范[S].