论某高速公路路基开挖高边坡机械破碎成型施工技术

摘要 文章依托某高速公路建设项目，对高速公路路基开挖高边坡机械破碎成型施工技术进行研究。对该工程高边坡开挖施工所用机械破碎开挖技术原理及开挖施工技术要点进行分析，提出了相关破碎石方削坡开挖方法和施工质量控制措施。实践证明，该技术可有效改善以爆破施工为主要破碎手段的传统方案的不足，为同类工程施工提供参考。

关键词 高速公路;高边坡开挖;机械破碎成型

中图分类号 U416.14 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）12-0123-03

收稿日期：2022-04-25

作者简介：王伦林（1985—），男，本科，助理工程师，研究方向：路基、桥梁工程施工管理。

0 引言

路基边坡开挖施工阶段，常因工期要求、现场工况、安全管理等因素的影响，需要针对性地采用适宜的边坡成型方案。实践证明高边坡机械破碎成型技术，其施工效率、质量控制、安全可靠性效果显著[1-2]。文章对高速公路路基开挖高边坡机械破碎成型施工技术进行分析，具有重要的工程实践意义。

1 工程概况

某高速公路建设项目，全线18.8 km路基施工，须确保现有高速公路的正常交通，牵涉面广，安全管理难度大。高边坡主要分布于K14+300-K14+420路段左側，总长为120 m，设有6级边坡。机械破碎开挖技术已成功应用于此项目，取得良好效果。

2 施工技术原理

路堑边坡开挖采用机械破碎法，在液压破碎锤的作用下，岩矿块料克服其内聚力发生弹性形变和塑性形变使之分层破碎、缩小岩矿的粒度，使大块物料控制性破碎分解，破碎至设计坡面，达到便于挖机修整边坡坡面和挖掘机配合清除石方运输的目的[3]。具体施工技术流程见图1。

3 施工技术要点

3.1 开挖准备

（1）边坡放线：在边坡开挖前进行放线，每10～

20 m设置一个桩位并散白灰线，在开挖过程中和开挖后进行测量防止超挖和挖错位置。

（2）修筑运输便道：开挖时挖机先修出一条便道上坡顶，便道开挖完成后及时清理场地[4]。

（3）边坡清理：结合现场工况和设计图纸，合理制定边坡清理方案，确保设计开挖开口线以外阻碍物体全部被清理出施工现场。

（4）修筑截水沟：截水沟开挖应从下游向上游依次进行;在通过地面坑凹处时，应根据凹陷深度、凹陷宽度等，合理制定填平夯实方案;截水沟修筑后，应采取有效的防渗处理措施，确保水流通畅，避免出现渗漏、积水等现象。

（5）临时安全防护：为保证路肩和原路边坡位置处土体稳定性，在原路土路肩内靠近硬路肩位置处和边坡平台距外边缘50 cm位置处，分别设置高3.5 m、4.5 m的20A型工字钢围挡，为进一步提高边坡平台处土体稳定性，同时在内侧铺挂钢丝防护网。

3.2 破碎石方削坡开挖

3.2.1 石方开挖方法

（1）开挖遵循“逐级开挖、逐级修坡、逐级支护、逐级绿化”的原则，开挖分区分层进行，每层开挖深度控制在1.5～2 m。

（2）边坡石方开挖采用机械破碎施工，采用钩机或炮机松动后，直接用挖机装车外运。结合现场工况，采用红油漆画圈布点，再按照点位布设情况，利用破碎锤的冲击作用，将边坡石方破碎。

（3）根据工程特点，边坡开挖采用分层纵挖法，高边坡石方分区分层开挖示意图见图2。

（4）在同一开挖层面实施边坡开挖施工时，应先进行土方开挖作业，依次进行土方开挖、石方开挖和边坡修整施工，使开挖面同步下降，开挖土料翻落至施工平台直接装车[5]。

（5）石方破碎施工期间，破碎锤应与挖机协调施工，以及时清除破碎处理后的碎石，并采用自卸车运至指定地点。

3.2.2 石方边坡开挖控制要点

（1）边坡开挖施工前，应结合现场工况和施工设计图纸制定合理的施工方案和质量控制措施，严禁超、欠挖，避免出现边坡失稳或倒坡。

（2）边坡开挖后，应及时清理坡面，避免后续施工期间因天气或施工扰动，从而形成危石、土方松动等安全隐患。

（3）开挖施工期间，严禁开挖工作面上、下交叉作业，避免滚石、倒坡等造成施工安全隐患。

（4）台阶开挖时，可在施工台阶上预留一定坡度，以提高台阶排水性能，减少降水对台阶的不利影响[6]。

（5）严格遵循逐层开挖，逐层支护的开挖原则，及时进行开挖面的支护处理，以防日晒雨淋、冲蚀等。

（6）做好开挖和支护作业的现场协调，避免下层开挖影响上层支护。

3.3 边坡整修及防护绿化

（1）根据边坡设计方案中的边坡坡比数据，提前制作一个相同坡比的角尺，削坡时每隔3 m高差，进行一次检查整修，以防止偏离设计开挖线。

（2）路堑边坡防护遵循“分级开挖、分级刷坡、分级防护、分级绿化”的循环施工原则，该项目工程防护及绿化后效果见图3。

4 材料与设备

（1）所需材料情况见表1。

（2）所需设备情况见表2。

5 质量、安全控制主要措施

（1）构建完善的质量管理制度，制定行之有效的质量监督措施，严把质量关;开工前，按照施工要求对现场施工人员进行详细的安全、技术交底;加强施工现场的管理，严格按照工序要求和设计方案施工，做好过程控制，确保施工现场规范、干净、整齐。

（2）边坡开挖期间应准确测定埋设边线桩坡度，及时根据测定坡度刷边坡;在整个施工期间，应确保施工现场排水通畅性，避免因降水、积水等环境水害造成路基侵泡[7]。

（3）安全生产负责人应做好各项监督检查工作，确保安全生产制度落实落地，同时严格遵守验收、重大事项报告等各项规章制度;施工现场配专职安全员，专责做好安全监督工作，安全员应履职尽责，于一线了解现场施工情况，一旦发现存在安全问题应及时上报和解决;现场负责生产的管理人员要协调技术员、安全员、施工员及相应班组仔细检查安全网、脚手架、施工机械等，经检查合格后方可开展施工活动。

（4）成立安全管控小组。在项目内成立专职安全管理工作的小组，各管理部门、各管理人员肩负管理范围内的安全管理“一岗双责”，构建“大安全”工作格局。同时，全面提升项目管理人员安全意识，多措并举提升安全管理水平，实现齐抓共管安全的工作局面;做好三级安全教育[8]。目前一些项目三级安全教育流于形式，针对性不强，效果不佳。因此，该项目应加强三级安全教育，根据各工序、各工种的不同，差异化开展安全教育，提升安全教育的针对性、实效性，凸显安全教育效果;加强安全培训，因一些专职安全管理人员，受限于工作经历，对项目安全风险源辨识不足，风险源动态管理不佳。后续工作中，应强化培训工作，提升项目管理人员的安全理念，树立安全就是效益的思想，根据项目生产活动实际，动态管理风险源[9]。

（5）强化制度执行。根据项目施工特点，制定并持续完善安全生产管理制度，强化制度执行力，提升制度执行的刚性，将安全生产管理制度落实落地，凸显制度权威，提升制度思维，确保生产施工中按章操作，有效规避各项风险。

6 经济效益分析

（1）经济效益分析：采用机械破碎石与爆破工艺施工成本比较如表3、表4。

（2）经济效益评价：通过以上单价表，可以看出采用破碎机代替传统爆破法进行石方开挖，在保证施工质量的前提下，施工直接单价有所增加，但考虑到改扩建项目需边通车边施工的特性，可避免因施工爆破引起的飞石影响行车导致安全成本增加，综合施工成本相应总体降低[10]。

7 结论

（1）质量可靠：施工时可根据边坡开挖面进行控制性破碎，能有效地避免超挖、少挖等现象，且最大限度保证边坡的稳定性。

（2）安全环保：采用液压锤式破碎机机械破碎，可提高施工的安全性，岩石破碎基本上不产生飞石，符合安全环保的规范要求。

（3）便捷高效、节约成本：机械破碎施工特别是开挖的断面工程量大时，每天可多个断面同时配备多台破碎机配合挖机连续进行联合作业，可显著提升施工效率，大幅缩短施工工期，降低综合施工成本，节约管理费用。

（4）简化工序，周期短、效果好：较常规爆破方法施工，破碎效果更符施工规范要求，机械破碎分解后可直接装运;相比爆破施工先将破裂面预裂，再将较大块岩石分解与坡面整修，解决了爆破前期的钻孔、后期整修工作量大等工序造成施工周期长的问题。

参考文献

[1]段绍如. 公路工程高边坡机械破碎成型施工技术要点[J]. 智能城市， 2021（10）： 157-158.

[2]雷泽明. 公路工程高边坡机械破碎成型施工的技术要点[J]. 四川建材， 2020（12）： 129-130.

[3]彭军. 多边介条件下爆破技术在工程石方开挖中的应用[J]. 中国新技术新产品， 2012（8）： 72.

[4]闫大洋， 胡坤伦， 胡鑫， 等. 矿区路基石方开挖控制爆破技术[J]. 现代矿业， 2014（5）： 177-178+199.

[5]王顺， 王小升. 700 m级高陡边坡及堆积体开挖与锚固施工技术[C]//. 水利水电工程建设与运行管理技术新进展——中国大坝工程学会2016学术年会论文集， 2016： 686-692.

[6]陈振华， 杨人河， 徐孝模， 等.  厚坡残积土的高陡边坡和全风化层调压井开挖的简易安全分析[C]//. 2012年度碾压混凝土筑坝技术交流研讨会论文集， 2012： 340-344.

[7]璩社群， 史传利， 吕志栋. 论水利水电工程山区岩质高陡边坡稳定性与锚固技术[C]//. 2020年9月建筑科技与管理学术交流会论文集， 2020： 38-40.

[8]方美平， 董梅， Rafig Azzam. 基于高频高精监测技术的施工期高速公路高陡边坡安全防控技术研究[C]//. 2020年工业建筑学术交流会论文集（下册）， 2020： 1757-1763.

[9]王波， 闫文博， 文臣. 高边坡快速开挖支护施工技术在金寨抽水蓄能电站的应用[C]//. 土石坝技术2018年論文集， 2019： 106-115.

[10]马科研， 夏友辉， 杨碧辉， 等. 山岭重丘区陡峭高边坡坍塌处治研究及应用[C]//. 2021年全国土木工程施工技术交流会论文集（中册）， 2021： 176-178.