受限空間高邊坡土料場開采施工方法

蘭 歡

（山西省水利建筑工程局集團(tuán)有限公司 山西太原 030006）

1 工程概況

偏關(guān)縣馬家山水庫位于偏關(guān)縣老營鎮(zhèn)方城村東北約1.2 km 處的教兒墕溝道內(nèi)，總庫容為172 萬m3。樞紐主要建筑由主壩、副壩、泄洪道（庫區(qū)以外的排洪設(shè)施）、進(jìn)水出水建筑物、輸水管線和泵站等組成。該水庫為圍封式水庫，屬?。?）型水庫，工程等別為Ⅳ等。主、副壩筑壩材料采用外調(diào)土，土方量約25 萬m3。

本工程所選土料場位于教兒墕溝的右岸、馮家窯村西北部的荒坡，取土場征地面積約62 000 m2，土方儲量約40 萬m3，滿足工程使用。開采土料主要用于主、副壩壩體的填筑；土料場至主壩運(yùn)距6.3 km，至副壩運(yùn)距5.2 km；土料場施工內(nèi)容主要包括土料場進(jìn)場道路的修筑、土料開挖、邊坡修整、復(fù)墾作業(yè)等。

土料場位于山坡側(cè)，因受林地界限影響，土場空間位置狹窄，取土層高程1 350～1 407 m，高度達(dá)57 m左右，下部面積約4 750 m2，上部面積約567 m2。土料場至庫區(qū)道路為Y001 鄉(xiāng)道，緊鄰教兒墕溝，溝內(nèi)河道平緩，村民平時(shí)作為機(jī)耕路使用，為防止運(yùn)土重型車輛對Y001 鄉(xiāng)道造成破環(huán)，沿教兒墕溝進(jìn)行修整作為施工道路使用。土料場周邊無高壓線路及地下管線、風(fēng)力發(fā)電等構(gòu)筑物，根據(jù)林地勘界圖，周邊均為國家二級公益林。

2 施工方法

2.1 施工要求

根據(jù)現(xiàn)場高邊坡開挖高度，結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)采用分區(qū)、分層開挖的方法，施工中臨時(shí)邊坡控制在1∶1.1，層間預(yù)留臨時(shí)平臺，平臺寬度為10 m 以上，以保證開挖機(jī)械的工作半徑及安全距離。

土方開挖順序：在臨近施工道路一側(cè)開挖，逐區(qū)推進(jìn)至開挖征地邊線，開挖順序依次為1、2、3、4…16（見圖1）。自上而下按區(qū)依次取土，便于土體應(yīng)力均勻釋放，減少土料含水率損失，從而保證了高邊坡的安全。其主要原理是利用土體本身的控制位移潛力，采用立面分區(qū)開挖的方式，分層開挖倒運(yùn)至裝車平臺，減少內(nèi)層土體外漏的時(shí)間，使土料含水量不至降低過快，減小高邊坡的位移和變形。注意加強(qiáng)過程監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)超過允許范圍，及時(shí)調(diào)整開挖方法。

圖1 馬家山土料場分區(qū)、分層開挖立面示意圖

2.2 施工工藝

根據(jù)開挖示意圖，按照自上而下、分區(qū)、分層順序進(jìn)行，工藝流程為：測量放線→場地清理→土方開挖→復(fù)墾作業(yè)。

1）測量放線

在高邊坡土方開挖之前，先進(jìn)行測量放線，根據(jù)測量放線結(jié)果在開口線上作明顯標(biāo)志，便于人員指揮及機(jī)械作業(yè)。

2）場地清理

頂部土料開采前，按照測量放樣線進(jìn)行覆蓋層的清理。清理后的覆蓋層推運(yùn)成堆，用裝載機(jī)就近倒運(yùn)至道路兩側(cè)并加以覆蓋，以減少渣場堆放對土地的占用及對周圍環(huán)境的破環(huán)。

3）土方開挖

（1）開挖準(zhǔn)備

①土料場高邊坡開挖前，利用石渣料修筑雙向車道。道路縱坡不宜大于8%，個(gè)別路段短距離地段最大縱坡不得超過15%；路面寬度不小于施工車輛寬度的1.5 倍，且雙車道路面寬度不宜窄于7 m，并在可視范圍內(nèi)設(shè)會車位置。在急彎、陡坡等危急路段設(shè)有相應(yīng)的警示標(biāo)志、標(biāo)牌及安全防護(hù)措施。

②高邊坡開挖施工前，沿開口線周邊設(shè)置警戒線，防止外來人員進(jìn)入施工區(qū)域。

③沿開挖上開口線布置變形觀測點(diǎn)，并記錄原始數(shù)據(jù)備案，為后期觀測數(shù)據(jù)對比提供依據(jù)。

（2）開挖方法

本工程因土料場位于山坡側(cè)，土場空間位置狹窄，且底部與頂部高差達(dá)59.87 m，修筑上山道路坡度達(dá)45°左右，重型車輛無法上行；因土料場上部區(qū)域過小，局部寬度僅15.5～26.7 m，施工機(jī)械及車輛無法掉轉(zhuǎn)。上述條件使得自上而下平面分層開挖取土的條件無法實(shí)現(xiàn)，高程1 389 m 以上土方挖機(jī)需經(jīng)2 次或3 次倒運(yùn)至裝車平臺才能裝車?yán)\(yùn)。

依據(jù)現(xiàn)場地形，在滿足車輛安全上行且具備掉頭回轉(zhuǎn)的情況下，根據(jù)取土高程進(jìn)行了豎向劃分。在土料場高程1 366.0 m 處修筑施工平臺，使道路坡度在15°左右，采用2.0 m3反鏟挖機(jī)自上而下、立面分區(qū)分層開挖進(jìn)行倒運(yùn)，逐層倒運(yùn)至1 366.0 m 高程處平臺，然后裝車?yán)\(yùn)至施工現(xiàn)場。每層開挖厚度為2.5～3 m，每2.5～3 m 高進(jìn)行一次修坡，精削至設(shè)計(jì)邊坡。按此方案實(shí)施，既能滿足安全的需要，又能最大化的實(shí)現(xiàn)分層開挖、直接裝車，同時(shí)減少上部土料倒運(yùn)次數(shù)。經(jīng)實(shí)測土料場開挖斷面，高程1 377.5.0～1 389.0 m 間土方需倒運(yùn)1 次，倒運(yùn)土方量約42 237 m3；高程1 389.0～1 400.5m 間土方需經(jīng)2 次倒運(yùn)，倒運(yùn)土方量約33 478m3；高程1 400.5 以上土方需經(jīng)3 次以上倒運(yùn)，倒運(yùn)土方量約12 953 m3。土料場頂部及邊坡植被清理后全部堆放至臨時(shí)道路兩側(cè)并覆蓋保護(hù)，取土工作完成后進(jìn)行恢復(fù)，開挖合格土料裝20 t 自卸汽車運(yùn)至壩區(qū)填筑。

4）復(fù)墾工作

取土場復(fù)墾恢復(fù)時(shí)應(yīng)考慮到3 個(gè)方面：（1） 恢復(fù)后應(yīng)與周邊的地勢相協(xié)調(diào)。（2）土料開采下降時(shí)預(yù)留永久邊坡采取1∶1 的坡比，自上而下高度每下降8 m 預(yù)留一處2 m 寬的永久性馬道，復(fù)墾時(shí)邊坡及馬道采取種植檸條等植被措施以確保邊坡的穩(wěn)定性。（3）開挖后底部高程1 350 m 的平緩?fù)恋乜捎糜谵r(nóng)作物耕種。

因土方開挖中造成村民上山道路的損毀，開挖過程中應(yīng)注意進(jìn)行連接，復(fù)墾作業(yè)根據(jù)周邊的地形，凸出地段略加平整以便于銜接山體，保持地貌連續(xù)性。表層回填采用開挖清除的表土，回填種植土厚度50 cm。然后修筑防洪排水設(shè)施，并與水系相結(jié)合，以防止水土流失。

3 技術(shù)措施

1）機(jī)械傷害預(yù)防措施

為防止機(jī)械傷害，保證作業(yè)人員的安全，機(jī)械進(jìn)場后，設(shè)備管理員、安全員和機(jī)械操作員一起進(jìn)行機(jī)械設(shè)備驗(yàn)收，使用前進(jìn)行交底和培訓(xùn)教育工作，要求操作員嚴(yán)格按照安全交底及操作規(guī)程執(zhí)行，使用過程中做到按時(shí)對設(shè)備進(jìn)行維修保養(yǎng)。邊坡開挖過程中，操作人員之間要保持大于2.5 m 安全距離；兩臺挖機(jī)開挖時(shí)，挖機(jī)間距應(yīng)大于10 m。挖土要自上而下，逐層進(jìn)行，嚴(yán)禁先挖坡腳的危險(xiǎn)作業(yè)。

2）坍塌和滑坡預(yù)防措施

施工過程中全程監(jiān)控，尤其在雨后施工時(shí)，先觀測，后分析、評價(jià)，最后在確保安全的前提下進(jìn)行施工。

嚴(yán)格按照分區(qū)、分層的方式，避免為減少土料倒運(yùn)而采取下部超挖過深的情況。

3）防洪安全的防護(hù)措施

開挖前，做好高邊坡內(nèi)外的防洪工作，首先在高邊坡上部設(shè)置一道橫向截水溝引流至兩側(cè)縱向排水溝，高邊坡內(nèi)的雨水在馬道上開挖出一條溝槽匯集引至縱向排水溝，最終通過溝底預(yù)留的河槽將水引流到教兒墕溝河道內(nèi)。

對于土料場上游的防洪排水，利用原河槽內(nèi)的溝槽泄洪，注意開挖過程中保持河槽內(nèi)行洪斷面不減小，避免土料堵塞影響泄洪。

4 結(jié)語

在施工空間受限的馬家山水庫高邊坡土料場取土施工中，根據(jù)現(xiàn)場地形并結(jié)合以往經(jīng)驗(yàn)，制定了分區(qū)、分層、自上而下、逐次倒運(yùn)的取土方式，施工中確保了機(jī)械及作業(yè)人員的安全，施工完成后對坡面栽種了檸條等護(hù)坡植被，坡面相對穩(wěn)定，排水暢通，避免了水土流失等現(xiàn)象。本文介紹的施工方法可供類似工程借鑒。