臨近既有線70m超高石質(zhì)邊坡開挖安全技術(shù)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(qū)高速公路建設(shè)數(shù)目、規(guī)模均明顯增多，對區(qū)域社會經(jīng)濟發(fā)展起到了極大的促進作用。山區(qū)地質(zhì)地形；地貌條件復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的邊坡開挖和防護技術(shù)很難滿足項目實際建設(shè)需求，尤其是在面對那些破碎、穩(wěn)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(shù)，保證公路建設(shè)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(xiàn)場開挖效率、效果，不便于建設(shè)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(xiàn)狀，積極運用有效的安防措施，提升工程質(zhì)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(nèi)，現(xiàn)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(shè)置了7條匝道。其中II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左側(cè)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(xiàn)破碎，實測風化深度5m～10m，質(zhì)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(cè)邊坡下方是既有S17高速，其當前處于運營狀態(tài)，行車流量偏大。挖掘施工該段邊坡時一定會出現(xiàn)局部危石和碎石滾到既有公路上的情況，怎樣減少或規(guī)避邊坡開挖行為給既有公路帶來的隱患，這是本項目建設(shè)時迫切需處理的施工安全性問題。

2 工程施工設(shè)計

2.1 S17高速交通疏導、整改

第九合同段對應(yīng)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(jīng)反復(fù)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(shè)前，要封閉S17高速右線應(yīng)急車道及1/2行車道，運用單車道通行方式，并依規(guī)范布置反光錐、警示標示等。

2.2 防護棚架的設(shè)計

高邊坡現(xiàn)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(guī)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(jié)構(gòu)運用的是鋼管柱，預(yù)制混凝土基礎(chǔ)，使用工字鋼配合鋼板作為上部構(gòu)造，在棚架頂面布設(shè)緩沖網(wǎng)，行車方向兩側(cè)安裝踢腳板設(shè)施。

2.3 高速側(cè)向防護柵設(shè)計

邊坡開挖時，一些危巖、碎巖可能由S17高速右線右側(cè)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(shè)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(gòu)成，于防護柵內(nèi)側(cè)S17路面上滿鋪沙袋。

2.4 被動防護網(wǎng)的設(shè)計

在開挖各級邊坡前要將被動防護網(wǎng)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(shè)計

（1）炮眼直徑

工程對爆破施工質(zhì)量提出的要求、現(xiàn)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(shè)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(shù)及施工過程的控制

3.1 既有線交通導改

結(jié)合有關(guān)部門下達的指示、要求，項目施工方在開工前就對外發(fā)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(chuàng)設(shè)了數(shù)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(diào)整出行計劃；也可以采用廣播、電臺、電視、網(wǎng)站等途徑發(fā)布道路施工信息，告知來往車輛注意施工時段，減少或規(guī)避發(fā)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(chuàng)設(shè)標志牌，依照道路交通標志與標線情況，在作業(yè)區(qū)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?nèi)媪私馍下钒踩⒁馐乱?，只有通過考核以后才可以上路駕駛。做好交通協(xié)管員和安全員的培訓工作，明確要求他們穿戴統(tǒng)一的反光背心上崗，加強和交警協(xié)作力度以高效率的完成現(xiàn)場指揮、疏導交通工作內(nèi)容。在安全區(qū)中設(shè)立巡視員，始終確保標志結(jié)構(gòu)完整且齊全。交通協(xié)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(qū)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(chǔ)

指派測量人員依照設(shè)計圖對基礎(chǔ)開展放樣工作，將基礎(chǔ)中心線偏差控制在5㎝之內(nèi)?；A(chǔ)采用C30混凝土，棚架基礎(chǔ)底部安置在橋面上。結(jié)合現(xiàn)場放樣點把預(yù)制混凝土構(gòu)件吊裝到指定位置，混凝土澆筑前，提前把鋼板預(yù)埋在預(yù)制塊內(nèi)，基礎(chǔ)內(nèi)預(yù)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(jié)構(gòu)

（3）上部結(jié)構(gòu)

首先，按照設(shè)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(wěn)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(cè)和橫向分配梁以成一體，這是提升整個縱向分配梁穩(wěn)固度的可行辦法，并將厚5mm鋼板鋪設(shè)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(cè)，這種設(shè)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(yīng)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(cè)高，南側(cè)低，將積水流向既有北側(cè)排水溝內(nèi)。

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(zhí)行，把反光標志滿貼在來車方向防護棚架兩側(cè)立柱及頂板側(cè)面，并組裝燈帶與限高提醒標志，在臨時封道區(qū)前設(shè)置長度不小于150m的斜向緩沖反光隔離錐，設(shè)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(qū)前方，達到充分的警示作用。

3.4 側(cè)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(shù)把立桿、底撐、斜撐焊接成一體，立桿之上統(tǒng)一組裝反光裝置，制造結(jié)束后通過專用運輸車江其運到工程場區(qū)內(nèi)。

（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(shè)，現(xiàn)場焊接處理橫桿，橫桿選用I12b工字鋼，間距設(shè)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(wěn)固度。其次，安裝完防護柵架體以后，把竹跳板組裝到其側(cè)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(nèi)側(cè)，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(wǎng)施工

在精準掌握現(xiàn)場施工順序的基礎(chǔ)上，加強如下幾點內(nèi)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(xiàn)場開挖等高線走向布置被動防護網(wǎng)，以能實現(xiàn)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(shè)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(nèi)。四是安裝上下支撐繩減壓環(huán)過程中，維持減壓環(huán)與鋼柱之間的距離≥1.5m。五是如果測量發(fā)現(xiàn)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(wǎng)與雙絞六邊形網(wǎng)進行填補；兩者距離＜30㎝時，建議運用鋼絲繩與雙絞六邊形網(wǎng)進行填補。六是在環(huán)形網(wǎng)內(nèi)側(cè)懸掛雙絞六邊形網(wǎng)，確保其疊蓋環(huán)形網(wǎng)且朝向外部折疊15cm；運用扎絲使六邊形網(wǎng)固定在環(huán)形網(wǎng)上，要求每1㎡固定位置≥4處；各張六邊形網(wǎng)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(jié)構(gòu)

爆破施工時運用直徑35mm的2#巖石炸藥。利用機械設(shè)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(huán)節(jié)中，先在導爆索上捆綁巖石藥卷一形成藥串，并穩(wěn)固在竹片上，隨后將其送到炮孔內(nèi)。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(nèi)側(cè)面[3-4]。

（2）起爆網(wǎng)絡(luò)

為規(guī)避現(xiàn)場施工時發(fā)生飛石及爆破震動等情況，主炮孔運用了非電起爆網(wǎng)絡(luò)，邊坡孔幫助導爆索傳送接力，運用復(fù)式交叉網(wǎng)絡(luò)，導爆索下至孔底，將主炮孔下部雷管逆向布置在底部，規(guī)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(shù)要求主要有：一是在正式開工前，結(jié)合設(shè)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(shè)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(nèi)；三是嚴格按照設(shè)計方向與角度進行操作，確保炮孔傾斜度和設(shè)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(jié)束且經(jīng)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(guī)避地表水等滲到孔中或雜物掉落其內(nèi)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(jié)束后要著重考慮排水相關(guān)問題。本工程排水時將30直接插到鉆孔內(nèi)進行吹水，解除方式把水直接排放到爆破區(qū)域之外，確保鉆孔內(nèi)處于無水、干燥狀態(tài)。

（4）堵塞

光爆孔口、主爆孔口分別預(yù)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(jié)束語

II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左側(cè)靠近既有線70m超高邊坡，這是項目建設(shè)中的重難點工程，參建方應(yīng)給予其高度重視，結(jié)合現(xiàn)場實際情況合理預(yù)測、判斷實際使用中可能出現(xiàn)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(wǎng)、加強爆破施工過程安全控制等措施，有效解除了高邊坡現(xiàn)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(zhì)量安全性，創(chuàng)造了理想效益。