高速公路改擴建路塹高邊坡施工安全防護技術(shù)要點研究

鄧雷

（廣東冠粵路橋有限公司，廣州 511450）

1 改擴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?？紤]本項目為高速公路改擴建項目，為減少對高速公路車輛通行的影響，鄰近通車路段的石方開挖無法采用爆破工藝，只能采用機械鑿巖（含靜力爆破）等不影響通車的工藝及措施進行施工。

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或設(shè)計方案不合理，邊坡開挖后與加固工程施工時間間隔太長，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，施工時不能影響現(xiàn)有高速公路通行，因此，施工前必須做好臨時防護工程，根據(jù)邊坡高度，可設(shè)置多道防護。（2）施工前進行實地調(diào)查，及早發(fā)現(xiàn)滑坡、潛在滑坡等問題，進行設(shè)計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；不能及時完成加固的邊坡應(yīng)暫停開挖[1]；（5）完善并細化突發(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、臨時措施不當(dāng)或施工次序不對造成的，其控制措施如下：（1）開挖前做好截水溝、臨時排水溝等工程，坡頂和各級平臺不得有積水；開挖中遇到地下水出露時，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，并對坡面進行防雨遮蓋。

1.2.3 機械傷害

機械傷害主要是由于機械設(shè)備帶故障運轉(zhuǎn)或司機違規(guī)作業(yè)造成的，其控制措施如下：（1）人員不能在機械作業(yè)范圍內(nèi)交叉施工；（2）施工車輛養(yǎng)護及時得當(dāng)，保證車況良好；合理確定土方裝運順序和行駛路線，人車不能混行，維修和加固運土便道；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，主線車輛正在運行，因此，建議在主線高邊坡施工中不采用拋擲爆破的手段。（2）加強教育，掌握用電常識，加強自我保護意識，對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，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)備機械等與架設(shè)線距離應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。

2 改擴建工程高邊坡開挖施工安全措施及控制要點

本項目施工期間持續(xù)通車，邊坡施工時，為減緩滾落土、石塊的俯沖勢能，同時防止土、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

2.1.1 路塹段設(shè)置新澤西護欄，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，并作為邊坡臨時防護的最后一道防線。新澤西護欄主要功能在于區(qū)隔、引導(dǎo)車流，防止沖撞。

2.1.2 坡腳設(shè)置防護鋼管排架

為防止坡面防護墻未能攔截的土、石塊滾落，對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)置的新澤西護欄，對上部防護網(wǎng)未能攔截的土、石塊進行最終攔截。

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 邊坡平臺設(shè)置工字鋼+鋼板防護網(wǎng)

每個邊坡上每級平臺設(shè)置1 道16#工字鋼及鋼板組成的防護網(wǎng)，16#工字鋼總長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)場實際情況采用斜支撐或斜拉桿形式固定，平臺工字鋼鋼防護可周轉(zhuǎn)使用，如圖1 所示。

圖1 高邊坡逐級防護設(shè)施示意圖

2.1.4 分級開挖，分級防護

由于邊坡較高，且山坡上有裸露的孤石，施工時隨時可能會出現(xiàn)落石，給高速公路行車帶來安全隱患，故臨時邊坡防護除上述鋼管排架防護外，在每一級邊坡開挖前需要使用被動防護網(wǎng)將開挖山體進行全覆蓋，堅持分級開挖，分級防護，自上而下，開挖一級，防護一級，嚴禁一挖到底。

2.2 改擴建道路路塹高邊坡開挖控制要點

2.2.1 開挖原則

路塹開挖前，應(yīng)對中樁和開挖線樁進行防線測量，以指導(dǎo)開挖。采用挖掘機開挖裝車，必要時用裝載機配合裝車，用自卸汽車運輸至填方地段或棄土場。土方開挖自上而下進行，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。無論開挖高度多高，所有路塹開挖順序均按自高向低分級開挖的順序進行，嚴禁掏洞取土。開挖時，邊坡均按設(shè)計要求一次成型，并及時進行人工修整，及時進行防護，嚴格做到開挖一級，驗收一級，防護一級，防止邊坡被雨水沖刷。

2.2.2 開挖順序

對同一層土體施工，按照先開挖中間土體，再開挖設(shè)計坡面線側(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，開挖出一級并及時按設(shè)計做好防護后，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）山體危險孤石及浮石處理

施工前仔細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均設(shè)置有預(yù)應(yīng)力錨索，為保障施工安全，每級邊坡開挖前，先將該級邊坡的錨索預(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）機械破碎石方

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

機械破碎主要采用炮機對強風(fēng)化以上強度的花崗巖進行破除，對靠近邊坡外側(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。

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

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

5）靜力爆破

部分較堅硬的巖石，機械破碎難度大，施工效率低，且臨近高速公路時，無法采用常規(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 改擴建工程高邊坡監(jiān)測

開陽擴建項目由原雙向4 車道擴建為雙向8 車道，施工過程中必須保證原有高速的通行能力。面對如何高標準實現(xiàn)“邊通車、邊施工、高質(zhì)量、高效率”的要求，高邊坡監(jiān)測工作面臨巨大挑戰(zhàn)。本項目結(jié)合開陽項目特點、難點勇于開拓創(chuàng)新，大面積采用了以“電測法為主、光學(xué)監(jiān)測為輔”的監(jiān)測方式順利完成了本項目的監(jiān)測工作。

綜合上述，針對本擴建項目施工特點和監(jiān)測工作難點，本項目決定采用以電測法為主，光學(xué)監(jiān)測為輔的方式，既解決了監(jiān)測工作和現(xiàn)場施工存在嚴重交叉、監(jiān)測儀器難以保護的問題，又提高了監(jiān)測工作效率、確保測量的連續(xù)性和測量精度。本項目高邊坡監(jiān)測工作中，高邊坡的水平位移采用位移樁進行光學(xué)監(jiān)測，深層水平位移監(jiān)測采用傳統(tǒng)測斜管進行監(jiān)測。

4 結(jié)語

本文以開陽高速改擴建工程高邊坡防護施工為例，講述了改擴建施工中高邊坡安全防護的若干技術(shù)要點。在現(xiàn)場施工實踐中，通過對高邊坡拓寬開挖、邊坡防護方式不斷優(yōu)化、比選和分析，確定了在工程造價、安全可靠度等方面綜合效益較好的防護方案，進一步提升了邊坡防護的施工質(zhì)量和品質(zhì)。本防護方案在本項目施工中取得了良好效果，為后續(xù)高速公路改擴建工程高邊坡防護施工提供了借鑒。