臨近既有線70m超高石質邊坡開挖安全技術研究

殷雪坤

中鐵十七局集團電氣化工程有限公司京通鐵路電化改造指揮部 山西 太原 030000

近些年中，山區高速公路建設數目、規模均明顯增多，對區域社會經濟發展起到了極大的促進作用。山區地質地形；地貌條件復雜多變，傳統的邊坡開挖和防護技術很難滿足項目實際建設需求，尤其是在面對那些破碎、穩定性差的高邊坡時，挖掘與防護施工難度進一步增加，參建方一定要綜合多方面因素，運用合理有效的施工和安防技術，保證公路建設活動順利推進，提升項目使用安全性。對于臨近既有線超高邊坡來說，地形地貌會直接影響現場開挖效率、效果，不便于建設便道，且開挖施工會給既有線行車埋下隱患因素，施工方要正視現狀，積極運用有效的安防措施，提升工程質量安全目標的達成率。

1 工程概況

A高速第九合同段處于A縣境內，現擬定于路線終點處理布置雙T型樞紐互通，和既有S17高速相互連接，施工路段共計設置了7條匝道。其中II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左側挖方邊坡高度達到72.451 m，與既有S17高速公路最小距離7.5m。強風化層是邊坡巖體的主體，局部基巖巖體出現破碎，實測風化深度5m～10m，質軟。共計布置了七級邊坡，六級平臺，其中三級平臺寬度值為4m，其他平臺寬2m，臺階高10m。一級邊坡坡率1：0.5，其他級邊坡坡率1：0.75。

IIK0+331～v2cK0+418.120左側邊坡下方是既有S17高速，其當前處于運營狀態，行車流量偏大。挖掘施工該段邊坡時一定會出現局部危石和碎石滾到既有公路上的情況，怎樣減少或規避邊坡開挖行為給既有公路帶來的隱患，這是本項目建設時迫切需處理的施工安全性問題。

2 工程施工設計

2.1 S17高速交通疏導、整改

第九合同段對應的S17高速都是橋梁段，這就意味著無法對既有公路采用單幅全封閉辦法，經反復研究后，決定運用渠化車道行駛導改S17高速交通。IIK0+331～v2cK0+418.120邊坡開工建設前，要封閉S17高速右線應急車道及1/2行車道，運用單車道通行方式，并依規范布置反光錐、警示標示等。

2.2 防護棚架的設計

高邊坡現場開挖施工時，S17高速上方可能會滾落下一些危巖、碎石，為規避以上情況，決定在S17高速正上方建造防護棚架。棚架下端結構運用的是鋼管柱，預制混凝土基礎，使用工字鋼配合鋼板作為上部構造，在棚架頂面布設緩沖網，行車方向兩側安裝踢腳板設施。

2.3 高速側向防護柵設計

邊坡開挖時，一些危巖、碎巖可能由S17高速右線右側脫落，滾到S17高速公路表面，決定在公路右線1/2行車道處設置防護柵。工字鋼底座及豎梁，滿掛竹膠板等是防護柵的主要構成，于防護柵內側S17路面上滿鋪沙袋。

2.4 被動防護網的設計

在開挖各級邊坡前要將被動防護網安裝在下一集坡頂上，這是一種臨時性防護手段，以免開挖時部分滾石掉落在S17高速公路上。

2.5 光面爆破的設計

（1）炮眼直徑

工程對爆破施工質量提出的要求、現場鉆機配置、巖石屬性均影響炮眼直徑的選擇情況，也要考慮到設計的開挖深度。本工程施工運用的光面爆破鉆孔直徑d=50mm。

（4）線裝藥密度

可以按照下式計算[1]：

3 邊坡開挖安全技術及施工過程的控制

3.1 既有線交通導改

結合有關部門下達的指示、要求，項目施工方在開工前就對外發布交通信息，在確定全部交通組織工作真正落實到位以后，才可以組織邊坡施工活動。具體是在公路段施工前一周，在獲得本地交通主管部門審批通過以后，在本縣的部分收費站入口位置張貼了交通管制路段指示圖，創設了數目適宜的限高限寬提示牌；將道路施工信息上傳到高德、百度、騰訊等地圖上，便于社會公眾搜索、查閱，及時調整出行計劃；也可以采用廣播、電臺、電視、網站等途徑發布道路施工信息，告知來往車輛注意施工時段，減少或規避發生交通擁堵的不良情景。

提前準備好用在交通組織工作中的標志標牌、隔離裝置、上路車輛等，嚴格按照標準要求創設標志牌，依照道路交通標志與標線情況，在作業區適當位置組裝行導改標識。集中組織上路人員參與培訓活動，幫助他們全面了解上路安全注意事宜，只有通過考核以后才可以上路駕駛。做好交通協管員和安全員的培訓工作，明確要求他們穿戴統一的反光背心上崗，加強和交警協作力度以高效率的完成現場指揮、疏導交通工作內容。在安全區中設立巡視員，始終確保標志結構完整且齊全。交通協管員主要職責是幫助交警指揮車輛行進過程，及時正確的疏導交通。安全員全面巡檢整個場區施工情況，及時排查、處置潛在隱患。

3.2 防護棚架施工

（1）基礎

指派測量人員依照設計圖對基礎開展放樣工作，將基礎中心線偏差控制在5㎝之內?；A采用C30混凝土，棚架基礎底部安置在橋面上。結合現場放樣點把預制混凝土構件吊裝到指定位置，混凝土澆筑前，提前把鋼板預埋在預制塊內，基礎內預埋鋼板厚度為20mm，鋼板上穿入直徑為20mm的高強連接螺栓，螺栓套絲長度為80mm，外露鋼板上。

（2）下部結構

（3）上部結構

首先，按照設計圖紙鋪筑I40c工字鋼，把其作為橫向分配梁使用，再將其和鋼管立柱頂法蘭盤周圍進行滿焊銜接。其次，選擇I14d作為縱向分配梁，將其穩妥的安置在橫向分配梁以上。再者，確定所有縱向分配梁被安裝在指定位置后，焊接縱向分配梁左右兩側和橫向分配梁以成一體，這是提升整個縱向分配梁穩固度的可行辦法，并將厚5mm鋼板鋪設在其上，鋼板之間運用滿焊處理，控制鋼板和縱向分配梁焊縫長度≥2㎝。最后，將踢腳板布置在防護棚架面板行車方向左右兩側，這種設置還具備攔水的功能，實際高度≥180mm，將厚10mm鋼板立焊在棚架面板之上，滿焊處理[2-3]。

（4）排水施工

防護棚架施工完成后，為避免雨水成流影響既有公路，應在防護棚頂部做好排水措施，將頂面做成5‰的排水坡，頂部平鋪一層防水卷材及一層塑料布嵌釘在腳手板上，排水坡的形式為北側高，南側低，將積水流向既有北側排水溝內。

3.3 安裝警示標志

標志牌及交通錐形標等均采用高強度反光材料制作，制作標準嚴格按照GB5768《道路交通標志和標線》執行，把反光標志滿貼在來車方向防護棚架兩側立柱及頂板側面，并組裝燈帶與限高提醒標志，在臨時封道區前設置長度不小于150m的斜向緩沖反光隔離錐，設置多個導向標志，夜間增加電子導向牌和暴閃燈，排放在封道區前方，達到充分的警示作用。

3.4 側向防護柵施工

（1）防護柵制作

在鋼筋加工廠集中制造防護柵單個立架，立架豎桿、底撐、斜撐分別運用I14b、I12b、I12 b工字鋼，利用滿焊技術把立桿、底撐、斜撐焊接成一體，立桿之上統一組裝反光裝置，制造結束后通過專用運輸車江其運到工程場區內。

（2）防護柵安裝

首先，運用吊車吊裝立架，嚴格按照間距1.5 m布設，現場焊接處理橫桿，橫桿選用I12b工字鋼，間距設計1 m，運用16螺紋鋼焊接相鄰兩個底撐，增加整個防護柵的穩固度。其次，安裝完防護柵架體以后，把竹跳板組裝到其側面，配合運用鐵絲去捆綁連接竹跳板和架體。最后，將四層砂帶均勻的鋪撒在防護柵內側，底層一定要滿鋪，上層沙袋在橫橋方向的鋪撒寬度按照0.75 m遞減，不僅對落石過程具有緩沖功能，還能聚集沙袋自重作用在底撐，輔助提升防護柵自重反力。

3.5 被動防護網施工

在精準掌握現場施工順序的基礎上，加強如下幾點內容的控制：一是錨桿水泥砂漿一定要由孔底反壓注漿，確保注漿密實且飽滿；二是沿著高邊坡現場開挖等高線走向布置被動防護網，以能實現最大程度攔截石塊滾落作為原則。三是對鋼柱基座進行放樣操作時，盡可能把各鋼柱基座部位設置在同一個等高線之上，嚴格把兩個相毗鄰的鋼柱基座高程差控制在0.5以內。四是安裝上下支撐繩減壓環過程中，維持減壓環與鋼柱之間的距離≥1.5m。五是如果測量發現低凹地面之間空洞最低點位和下支撐繩之間的距離＞30㎝，配合運用菱形網與雙絞六邊形網進行填補；兩者距離＜30㎝時，建議運用鋼絲繩與雙絞六邊形網進行填補。六是在環形網內側懸掛雙絞六邊形網，確保其疊蓋環形網且朝向外部折疊15cm；運用扎絲使六邊形網固定在環形網上，要求每1㎡固定位置≥4處；各張六邊形網銜接位置均要疊蓋5㎝左右。

3.6 光面爆破施工安全控制

（1）裝藥結構

爆破施工時運用直徑35mm的2#巖石炸藥。利用機械設備把其拉細到22～25mm，利用不耦合間隔裝藥法處理光爆孔，控制藥卷間距20～40㎝。

裝藥環節中，先在導爆索上捆綁巖石藥卷一形成藥串，并穩固在竹片上，隨后將其送到炮孔內。把鄰近炮孔底部大概1m處作為加強段，其實際裝藥量是正常裝藥量的2倍，把竹片安置在鄰近邊坡的內側面[3-4]。

（2）起爆網絡

為規避現場施工時發生飛石及爆破震動等情況，主炮孔運用了非電起爆網絡，邊坡孔幫助導爆索傳送接力，運用復式交叉網絡，導爆索下至孔底，將主炮孔下部雷管逆向布置在底部，規避形成瞎炮或者殘留藥的情況[5]。

（3）鉆孔施工

首先，鉆孔施工的技術要求主要有：一是在正式開工前，結合設計圖紙利用全站儀準確放線，確定高程及高邊坡的光爆孔部位；二是按樁鉆孔，為了提升鉆孔精準度，本工程施工時采用了附設導軌的方法，加強鉆孔操作誤差的控制，明確要求將誤差控制在0.2m以內；三是嚴格按照設計方向與角度進行操作，確保炮孔傾斜度和設計坡率完全一致[6-7]，并且所有鉆孔都要處于同一個平面上。

其次，做好鉆孔的保護工作。鉆孔施工結束且經檢查確認其合格以后，利用編織袋塞緊孔口，覆蓋土堆，以防鉆機移動過程中破壞局部鉆孔，也規避地表水等滲到孔中或雜物掉落其內引起堵塞問題。

最后，鉆孔排水。因為該處理地下水水位相對較高，故而在鉆孔施工結束后要著重考慮排水相關問題。本工程排水時將30直接插到鉆孔內進行吹水，解除方式把水直接排放到爆破區域之外，確保鉆孔內處于無水、干燥狀態。

（4）堵塞

光爆孔口、主爆孔口分別預留1～1.5m、2～2.5m，先塞進泡沫塑料或紙團等，利用其控制堵塞段的實際長度，隨后使炮泥或巖石粉等材料進行堵塞。填塞要做到實心密實，不可以利用石塊進行堵塞[8]。

4 結束語

II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左側靠近既有線70m超高邊坡，這是項目建設中的重難點工程，參建方應給予其高度重視，結合現場實際情況合理預測、判斷實際使用中可能出現的問題，虛心采納專家提出的建議或意見等，通過交通導改、布置防護棚架與被動防護網、加強爆破施工過程安全控制等措施，有效解除了高邊坡現場施工中潛在的安全隱患因素，且沒有影響既有高速通車，有效落實了工程進度計劃，保證了工程的質量安全性，創造了理想效益。