大型邊坡快速開挖防護(hù)施工技術(shù)

摘要：為提高大型邊坡施工效率，保障施工安全，通過傳統(tǒng)工藝改進(jìn)，工作面和工藝工序在空間和時(shí)間上的優(yōu)化，拉長(zhǎng)流水工作面。將邊坡開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)細(xì)分為一級(jí)分三層開挖，并利用小高差優(yōu)勢(shì)引進(jìn)履帶式錨索鉆機(jī)打孔作業(yè)。避免了邊坡防護(hù)腳手架搭設(shè)，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn);減少大量工日，具有顯著的經(jīng)濟(jì)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(guān)鍵詞：邊坡;開挖防護(hù);錨索鉆機(jī);工藝工序;邊坡施工

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

中圖分類號(hào)：U416.14 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2020）17-0108-02

1 ?概述

一般邊坡施工均應(yīng)采用信息法[1]，大型邊坡采用逆作法施工，上一層級(jí)支護(hù)完成后方可進(jìn)行下一層級(jí)的開挖即開挖一級(jí)防護(hù)一級(jí)。一級(jí)邊坡高度大概10m左右，傳統(tǒng)方法一級(jí)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(jí)邊坡豎向上一般有2～3排錨索。對(duì)于大型邊坡采用該工藝機(jī)械化作業(yè)水平不高，搭架鉆孔存在大量人工作業(yè)，同時(shí)也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。

通過工藝工序調(diào)整和工作面在空間和時(shí)間上的布置，總體思路為取消傳統(tǒng)邊坡開挖防護(hù)搭設(shè)的腳手架或支架。將一級(jí)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(shí)現(xiàn)前面開挖、后續(xù)機(jī)械鉆孔、錨索施工等流水線，原一級(jí)邊坡一條流水線，調(diào)整后一級(jí)邊坡三層三條流水線。采用履帶式潛孔鉆機(jī)在開挖后的邊坡面上鉆孔，避免了腳手架搭設(shè)。工序順層逆作的工藝制約下層開挖，避免了只開挖不防護(hù)有利于安全管理和邊坡穩(wěn)定。

2 ?施工方法原理和適用條件

通常高大邊坡都設(shè)計(jì)多級(jí)邊坡，每級(jí)10m左右，之間設(shè)置碎落臺(tái)（邊坡平臺(tái)）。常規(guī)工藝邊坡全高開挖后再搭設(shè)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(shè)將一級(jí)邊坡分三層開挖。每層緊跟開挖面利用履帶式錨索鉆機(jī)自行移動(dòng)定位的特點(diǎn)直接定位鉆孔，后續(xù)仍然利用該層工作面進(jìn)行錨索施工。三次流水完成一級(jí)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(guī)施工方法無異。

由于其機(jī)械作業(yè)特點(diǎn)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(zhǎng)度大于100m，特別適用于大體量的邊坡開挖鉆孔作業(yè)或深挖路塹邊坡施工。庫區(qū)大型邊坡治理[2]上挖下填并配合監(jiān)控監(jiān)測(cè)措施，有利于施工和后期運(yùn)營(yíng)安全。穩(wěn)定驗(yàn)算[3]可采用傳遞系數(shù)法顯式解或隱式解。

3 ?關(guān)鍵工藝工序

施工工藝流程主要調(diào)整一級(jí)邊坡分三層開挖施做錨索后統(tǒng)一施做框格梁。高大邊坡快速開挖防護(hù)施工流程見圖1。

傳統(tǒng)工法與本施工防護(hù)技術(shù)對(duì)比見圖2。引進(jìn)履帶式錨索鉆機(jī)應(yīng)用要點(diǎn)在于工序合理安排和工作面的布置。傳統(tǒng)做法是把一級(jí)邊坡全部開挖后再來搭設(shè)腳手架施工錨索，就單級(jí)邊坡施工來說是相對(duì)工作量比較集中的順序作業(yè)。其優(yōu)點(diǎn)是合并同類作業(yè)，在工期充裕下單項(xiàng)工作內(nèi)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(hù)施工技術(shù)將傳統(tǒng)工藝調(diào)整為三層流水作業(yè)，工序更細(xì)化，占用更多工作面，同時(shí)工序之間協(xié)調(diào)難度增加，施工安排部署及計(jì)劃需要及時(shí)調(diào)整與糾偏。主要配合機(jī)械設(shè)備為：挖掘機(jī)、裝載機(jī)、自卸汽車、履帶錨索鉆機(jī)、注漿機(jī)、張拉設(shè)備及其中吊車等。

平面縱向流水布置由于上層作業(yè)面的限制，每層開挖工作面長(zhǎng)度不小于30m、鉆孔作業(yè)區(qū)不小于20m、錨索安裝與注漿合計(jì)不小于40m。上層錨索完成后可進(jìn)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(yùn)輸與后續(xù)錨索鉆機(jī)施工互不干擾。豎向布置每級(jí)邊坡高度10m左右，依據(jù)設(shè)計(jì)錨索孔位置合理確定每級(jí)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(jī)的應(yīng)用，該快速施工技術(shù)需要配套相應(yīng)施工能力的履帶式錨索鉆機(jī)，若仍然采用人工操作潛孔鉆機(jī)，盡管工作面布置取消了腳手架搭設(shè)，但工作效率過低無法適應(yīng)上述流水作業(yè)。履帶式錨索鉆機(jī)主要參數(shù)徐滿足：給進(jìn)行程必須大于鉆孔根管長(zhǎng)度，履帶式錨索鉆機(jī)自帶發(fā)動(dòng)機(jī)，若使用壓縮機(jī)則必須采用輪式壓縮機(jī)跟進(jìn)配合作業(yè)。履帶式錨索鉆機(jī)功率100kW以上基本能滿足常規(guī)邊坡鉆孔的作業(yè)要求，若邊坡土石比過大則仍需加大功率提高作業(yè)速度。

錨索安裝與注漿，作業(yè)方法優(yōu)勢(shì)為錨索孔位均不高，極大方便了錨索的安裝和注漿作業(yè)?？刂频年P(guān)鍵在于依據(jù)設(shè)計(jì)錨索高程，流程圖中分層放樣就必須考慮孔位標(biāo)高來確定分層高度，對(duì)一級(jí)邊坡的分層數(shù)和分層高度做出調(diào)整以適應(yīng)每層錨孔施工。

4 ?經(jīng)濟(jì)效益

云南某高速小營(yíng)盤高邊坡快速開挖防護(hù)施工：樁號(hào)為K39+240～K41+120，斜坡自然坡度約15°～35°。相對(duì)高差約78m。開挖土石方量為366.06萬m3。邊坡治理設(shè)計(jì)為：第一、二級(jí)坡率1：0.75，每級(jí)坡高10m，坡面采用窗式護(hù)面墻植草+錨桿框架梁植草防護(hù)，第三、四、五、六、七級(jí)坡率1：1每級(jí)坡高10m，第八級(jí)按1：1放坡到頂，采用錨索框格梁+植草防護(hù)。實(shí)際費(fèi)用分析對(duì)比邊坡逐級(jí)開挖、逐級(jí)防護(hù)采用搭設(shè)腳手架的施工方法，需3人配和一臺(tái)鉆機(jī)，日成孔50m。每臺(tái)小鉆機(jī)所配空壓機(jī)，油耗20L/h。

采用錨索機(jī)施工，3配合一臺(tái)履帶錨索機(jī)，日成孔約300m，人工費(fèi)攤銷為1.88元。錨索機(jī)油耗35L/h，費(fèi)用對(duì)比詳見表1。

上述對(duì)比實(shí)際施工錨索體量約7萬m，綜合直接成本單價(jià)降低34.7，經(jīng)濟(jì)效益顯著。若對(duì)小型邊坡則因工作面限制及機(jī)械費(fèi)用攤銷增加并不適用。

傳統(tǒng)工法小鉆機(jī)鉆一孔25m深錨索孔需要4小時(shí)以上，采用履帶式錨索鉆機(jī)僅需1小時(shí)，效率為原來4倍以上。根據(jù)目前施工實(shí)踐情況2臺(tái)小松360挖掘機(jī)修邊坡，能滿足一臺(tái)履帶錨索鉆機(jī)鉆孔進(jìn)度。其次是分層開挖有利于邊坡穩(wěn)定，取消腳手架有益于降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

5 ?結(jié)論

對(duì)大型邊坡開挖防護(hù)，將原有分級(jí)開挖防護(hù)優(yōu)化為每級(jí)分三層流水作業(yè)，應(yīng)用履帶式錨索鉆機(jī)打孔，避免了傳統(tǒng)工藝中腳手架搭設(shè)。關(guān)鍵工藝在于施工作業(yè)面和流水的布置，通過實(shí)際應(yīng)用對(duì)比快速開挖防護(hù)較傳統(tǒng)工藝極大的節(jié)約成本和降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]GB 50330-2013，建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范[S].

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

[3]JTG D30-2015，公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范[S].