高速公路改擴(kuò)建路塹高邊坡施工安全防護(hù)技術(shù)要點(diǎn)研究

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（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 改擴(kuò)建工程高邊坡開挖穩(wěn)定性影響因素分析

1.1 高邊坡研究對(duì)象主要信息

本文案例工程的深挖路塹邊坡（邊坡高度H≥30 m）有4 處，其中，2 處為石質(zhì)邊坡。考慮本項(xiàng)目為高速公路改擴(kuò)建項(xiàng)目，為減少對(duì)高速公路車輛通行的影響，鄰近通車路段的石方開挖無(wú)法采用爆破工藝，只能采用機(jī)械鑿巖（含靜力爆破）等不影響通車的工藝及措施進(jìn)行施工。

1.2 高邊坡開挖穩(wěn)定性影響因素及控制措施

1.2.1 邊坡失穩(wěn)

邊坡失穩(wěn)主要是施工工序不對(duì)或設(shè)計(jì)方案不合理，邊坡開挖后與加固工程施工時(shí)間間隔太長(zhǎng)，雨季開挖施工前沒有采取有效的防排水控制措施等造成的，其控制措施如下：（1）因部分邊坡施工鄰近主線，施工時(shí)不能影響現(xiàn)有高速公路通行，因此，施工前必須做好臨時(shí)防護(hù)工程，根據(jù)邊坡高度，可設(shè)置多道防護(hù)。（2）施工前進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，及早發(fā)現(xiàn)滑坡、潛在滑坡等問題，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案變更或完善工程措施。（3）土質(zhì)邊坡或巖性不穩(wěn)定邊坡開挖應(yīng)安排在枯水季節(jié)施工，避開雨季。（4）需要加固的土質(zhì)邊坡，開挖后應(yīng)立即完成加固；其他類型的邊坡，開挖后也應(yīng)盡快完成加固工程；不能及時(shí)完成加固的邊坡應(yīng)暫停開挖[1]；（5）完善并細(xì)化突發(fā)災(zāi)害應(yīng)急處理預(yù)案。

1.2.2 大變形

大變形主要是由于降雨、臨時(shí)措施不當(dāng)或施工次序不對(duì)造成的，其控制措施如下：（1）開挖前做好截水溝、臨時(shí)排水溝等工程，坡頂和各級(jí)平臺(tái)不得有積水；開挖中遇到地下水出露時(shí)，必須先做好排水工程；（2）完成邊坡以外水體的隔離、防漏、防垮工程；（3）避開雨季開挖施工，并對(duì)坡面進(jìn)行防雨遮蓋。

1.2.3 機(jī)械傷害

機(jī)械傷害主要是由于機(jī)械設(shè)備帶故障運(yùn)轉(zhuǎn)或司機(jī)違規(guī)作業(yè)造成的，其控制措施如下：（1）人員不能在機(jī)械作業(yè)范圍內(nèi)交叉施工；（2）施工車輛養(yǎng)護(hù)及時(shí)得當(dāng)，保證車況良好；合理確定土方裝運(yùn)順序和行駛路線，人車不能混行，維修和加固運(yùn)土便道；大雨、大霧等惡劣氣候條件下暫停施工。

1.2.4 觸電

觸點(diǎn)主要是由于違章操作、用電線路設(shè)施不合格等造成的，其控制措施如下：（1）因主線高邊坡施工時(shí)，主線車輛正在運(yùn)行，因此，建議在主線高邊坡施工中不采用拋擲爆破的手段。（2）加強(qiáng)教育，掌握用電常識(shí)，加強(qiáng)自我保護(hù)意識(shí)，對(duì)用電操作人員做好安全交底；電工持證上崗。（3）做好用電設(shè)計(jì)，合理選配電纜、開關(guān)等設(shè)施，并安裝正確；使用中的電纜應(yīng)架空或按規(guī)定埋地，不得隨意埋在地面或浸水；施工人員、施工道路、設(shè)備機(jī)械等與架設(shè)線距離應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

2 改擴(kuò)建工程高邊坡開挖施工安全措施及控制要點(diǎn)

本項(xiàng)目施工期間持續(xù)通車，邊坡施工時(shí)，為減緩滾落土、石塊的俯沖勢(shì)能，同時(shí)防止土、石塊沖向公路，給過往車輛造成傷害，危害交通安全，采取了如下安全措施。

2.1 施工防護(hù)

2.1.1 路塹段設(shè)置新澤西護(hù)欄，封閉應(yīng)急車道

在路塹施工范圍內(nèi)，全線設(shè)置新澤西護(hù)欄，封閉高邊坡施工范圍內(nèi)應(yīng)急車道，以引導(dǎo)車流，攔截車輛，并作為邊坡臨時(shí)防護(hù)的最后一道防線。新澤西護(hù)欄主要功能在于區(qū)隔、引導(dǎo)車流，防止沖撞。

2.1.2 坡腳設(shè)置防護(hù)鋼管排架

為防止坡面防護(hù)墻未能攔截的土、石塊滾落，對(duì)下方公路過往車輛及行人造成傷害，影響道路行車安全，在路塹開挖施工前，先在原山體坡面碎落臺(tái)到原坡體下部，以及坡腳位置采用φ48 mm 的鋼管搭設(shè)高出一級(jí)坡2 m 的一道鋼管排架，結(jié)合硬路肩所設(shè)置的新澤西護(hù)欄，對(duì)上部防護(hù)網(wǎng)未能攔截的土、石塊進(jìn)行最終攔截。

鋼管排架由直徑φ48 mm 的鋼管+竹膠板+鋼網(wǎng)+安全網(wǎng)組拼而成。鋼管排架側(cè)面綁扎竹膠板及鐵絲網(wǎng)。支撐擋墻采用C20 混凝土現(xiàn)澆，尺寸為0.8 m（寬）×1 m（高）×坡腳長(zhǎng)度，φ48 mm 鋼管塔立于支撐擋墻上，φ48 mm 鋼管柱縱橫向間距為1.0 m×1.0 m；鋼管排架縱向平行鋼管要與山體用錨桿（φ25 mm 鋼筋，2 m 深）鎖牢，往上高度每上升3 m，間距5 m，依次將鋼管排架與錨桿焊鎖牢固。

2.1.3 邊坡平臺(tái)設(shè)置工字鋼+鋼板防護(hù)網(wǎng)

每個(gè)邊坡上每級(jí)平臺(tái)設(shè)置1 道16#工字鋼及鋼板組成的防護(hù)網(wǎng)，16#工字鋼總長(zhǎng)4 m，埋深1.5 m，間距按3 m 布置，每塊鋼板規(guī)格為240 cm×120 cm×1 cm（高×寬×厚），16#工字鋼加設(shè)3 道[10 mm 槽鋼橫向連接，且根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用斜支撐或斜拉桿形式固定，平臺(tái)工字鋼鋼防護(hù)可周轉(zhuǎn)使用，如圖1 所示。

圖1 高邊坡逐級(jí)防護(hù)設(shè)施示意圖

2.1.4 分級(jí)開挖，分級(jí)防護(hù)

由于邊坡較高，且山坡上有裸露的孤石，施工時(shí)隨時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)落石，給高速公路行車帶來安全隱患，故臨時(shí)邊坡防護(hù)除上述鋼管排架防護(hù)外，在每一級(jí)邊坡開挖前需要使用被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)將開挖山體進(jìn)行全覆蓋，堅(jiān)持分級(jí)開挖，分級(jí)防護(hù)，自上而下，開挖一級(jí)，防護(hù)一級(jí)，嚴(yán)禁一挖到底。

2.2 改擴(kuò)建道路路塹高邊坡開挖控制要點(diǎn)

2.2.1 開挖原則

路塹開挖前，應(yīng)對(duì)中樁和開挖線樁進(jìn)行防線測(cè)量，以指導(dǎo)開挖。采用挖掘機(jī)開挖裝車，必要時(shí)用裝載機(jī)配合裝車，用自卸汽車運(yùn)輸至填方地段或棄土場(chǎng)。土方開挖自上而下進(jìn)行，應(yīng)因地制宜，根據(jù)不同開挖條件，采取橫挖法、縱挖法或混合式開挖法，邊坡不穩(wěn)定地段采取間隔分段、分層的施工方法。無(wú)論開挖高度多高，所有路塹開挖順序均按自高向低分級(jí)開挖的順序進(jìn)行，嚴(yán)禁掏洞取土。開挖時(shí)，邊坡均按設(shè)計(jì)要求一次成型，并及時(shí)進(jìn)行人工修整，及時(shí)進(jìn)行防護(hù)，嚴(yán)格做到開挖一級(jí)，驗(yàn)收一級(jí)，防護(hù)一級(jí)，防止邊坡被雨水沖刷。

2.2.2 開挖順序

對(duì)同一層土體施工，按照先開挖中間土體，再開挖設(shè)計(jì)坡面線側(cè)土體，最后挖除鄰路側(cè)的防滾石土體，分層高度不超過2.5 m，開挖出一級(jí)并及時(shí)按設(shè)計(jì)做好防護(hù)后，再繼續(xù)向下開挖，如圖2 所示。高邊坡先施工好鋼管排架及安全防護(hù)后再按如下開挖順序施工。

圖2 高邊坡分層開挖示意圖

2.2.3 開挖方法

1）山體危險(xiǎn)孤石及浮石處理

施工前仔細(xì)排查山體及坡面上存在的孤石及浮石情況，并完全將其清除。

2)表層土方開挖

塹頂截水溝做好后，再按照測(cè)量放出的開挖邊線清除表層土。

3)原有錨索預(yù)應(yīng)力釋放

K3266+100～K3266+270 路塹左側(cè)高邊坡原舊邊坡一至五級(jí)均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索，為保障施工安全，每級(jí)邊坡開挖前，先將該級(jí)邊坡的錨索預(yù)應(yīng)力釋放后再刷坡。

先在錨頭位置設(shè)置1 cm 厚鋼板做防護(hù)罩，并用鐵鏈與腳手架固定，人工沿錨頭周邊位置下挖，挖出錨索后，將水泥漿敲掉，將錨索從中段割斷，錨索逐根采用該方式割斷。防護(hù)罩設(shè)置應(yīng)牢靠，避免夾片飛出危及操作人員安全及高速公路行車安全。

4）機(jī)械破碎石方

機(jī)械破碎設(shè)備：土石方采用機(jī)械破碎時(shí)，機(jī)械設(shè)備根據(jù)巖石硬度情況選用，以安全、經(jīng)濟(jì)、滿足施工進(jìn)度需要為原則。

機(jī)械破碎主要采用炮機(jī)對(duì)強(qiáng)風(fēng)化以上強(qiáng)度的花崗巖進(jìn)行破除，對(duì)靠近邊坡外側(cè)預(yù)留的少部分巖石采用人工用手提電錘破碎，以防止石塊滾落。

機(jī)械破碎方法：根據(jù)測(cè)量放樣出開挖控制線，用挖掘機(jī)清除表土后，觀察確定采用何種方式開挖，若挖掘機(jī)可以挖動(dòng)的土石方，直接采用挖機(jī)開挖，否則采用松土器或炮機(jī)破碎巖石后，在將松散土石方裝車運(yùn)至指定區(qū)域。

繩鋸切割及圓盤鋸切割：為加快施工進(jìn)度，項(xiàng)目部引進(jìn)繩鋸切割工藝及圓盤鋸切割（圓盤直徑約為3.6 m）工藝，對(duì)石質(zhì)邊坡施工取得了良好效果。

5）靜力爆破

部分較堅(jiān)硬的巖石，機(jī)械破碎難度大，施工效率低，且臨近高速公路時(shí)，無(wú)法采用常規(guī)裝藥爆破方式，可采用靜力爆破，以確保施工安全及高速公路行車安全。

3 改擴(kuò)建工程高邊坡監(jiān)測(cè)

開陽(yáng)擴(kuò)建項(xiàng)目由原雙向4 車道擴(kuò)建為雙向8 車道，施工過程中必須保證原有高速的通行能力。面對(duì)如何高標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)“邊通車、邊施工、高質(zhì)量、高效率”的要求，高邊坡監(jiān)測(cè)工作面臨巨大挑戰(zhàn)。本項(xiàng)目結(jié)合開陽(yáng)項(xiàng)目特點(diǎn)、難點(diǎn)勇于開拓創(chuàng)新，大面積采用了以“電測(cè)法為主、光學(xué)監(jiān)測(cè)為輔”的監(jiān)測(cè)方式順利完成了本項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)工作。

綜合上述，針對(duì)本擴(kuò)建項(xiàng)目施工特點(diǎn)和監(jiān)測(cè)工作難點(diǎn)，本項(xiàng)目決定采用以電測(cè)法為主，光學(xué)監(jiān)測(cè)為輔的方式，既解決了監(jiān)測(cè)工作和現(xiàn)場(chǎng)施工存在嚴(yán)重交叉、監(jiān)測(cè)儀器難以保護(hù)的問題，又提高了監(jiān)測(cè)工作效率、確保測(cè)量的連續(xù)性和測(cè)量精度。本項(xiàng)目高邊坡監(jiān)測(cè)工作中，高邊坡的水平位移采用位移樁進(jìn)行光學(xué)監(jiān)測(cè)，深層水平位移監(jiān)測(cè)采用傳統(tǒng)測(cè)斜管進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以開陽(yáng)高速改擴(kuò)建工程高邊坡防護(hù)施工為例，講述了改擴(kuò)建施工中高邊坡安全防護(hù)的若干技術(shù)要點(diǎn)。在現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)踐中，通過對(duì)高邊坡拓寬開挖、邊坡防護(hù)方式不斷優(yōu)化、比選和分析，確定了在工程造價(jià)、安全可靠度等方面綜合效益較好的防護(hù)方案，進(jìn)一步提升了邊坡防護(hù)的施工質(zhì)量和品質(zhì)。本防護(hù)方案在本項(xiàng)目施工中取得了良好效果，為后續(xù)高速公路改擴(kuò)建工程高邊坡防護(hù)施工提供了借鑒。