临近既有线70m超高石质边坡开挖安全技术研究

殷雪坤

中铁十七局集团电气化工程有限公司京通铁路电化改造指挥部 山西 太原 030000

近些年中，山区高速公路建设数目、规模均明显增多，对区域社会经济发展起到了极大的促进作用。山区地质地形；地貌条件复杂多变，传统的边坡开挖和防护技术很难满足项目实际建设需求，尤其是在面对那些破碎、稳定性差的高边坡时，挖掘与防护施工难度进一步增加，参建方一定要综合多方面因素，运用合理有效的施工和安防技术，保证公路建设活动顺利推进，提升项目使用安全性。对于临近既有线超高边坡来说，地形地貌会直接影响现场开挖效率、效果，不便于建设便道，且开挖施工会给既有线行车埋下隐患因素，施工方要正视现状，积极运用有效的安防措施，提升工程质量安全目标的达成率。

1 工程概况

A高速第九合同段处于A县境内，现拟定于路线终点处理布置双T型枢纽互通，和既有S17高速相互连接，施工路段共计设置了7条匝道。其中II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左侧挖方边坡高度达到72.451 m，与既有S17高速公路最小距离7.5m。强风化层是边坡岩体的主体，局部基岩岩体出现破碎，实测风化深度5m～10m，质软。共计布置了七级边坡，六级平台，其中三级平台宽度值为4m，其他平台宽2m，台阶高10m。一级边坡坡率1：0.5，其他级边坡坡率1：0.75。

IIK0+331～v2cK0+418.120左侧边坡下方是既有S17高速，其当前处于运营状态，行车流量偏大。挖掘施工该段边坡时一定会出现局部危石和碎石滚到既有公路上的情况，怎样减少或规避边坡开挖行为给既有公路带来的隐患，这是本项目建设时迫切需处理的施工安全性问题。

2 工程施工设计

2.1 S17高速交通疏导、整改

第九合同段对应的S17高速都是桥梁段，这就意味着无法对既有公路采用单幅全封闭办法，经反复研究后，决定运用渠化车道行驶导改S17高速交通。IIK0+331～v2cK0+418.120边坡开工建设前，要封闭S17高速右线应急车道及1/2行车道，运用单车道通行方式，并依规范布置反光锥、警示标示等。

2.2 防护棚架的设计

高边坡现场开挖施工时，S17高速上方可能会滚落下一些危岩、碎石，为规避以上情况，决定在S17高速正上方建造防护棚架。棚架下端结构运用的是钢管柱，预制混凝土基础，使用工字钢配合钢板作为上部构造，在棚架顶面布设缓冲网，行车方向两侧安装踢脚板设施。

2.3 高速侧向防护栅设计

边坡开挖时，一些危岩、碎岩可能由S17高速右线右侧脱落，滚到S17高速公路表面，决定在公路右线1/2行车道处设置防护栅。工字钢底座及竖梁，满挂竹胶板等是防护栅的主要构成，于防护栅内侧S17路面上满铺沙袋。

2.4 被动防护网的设计

在开挖各级边坡前要将被动防护网安装在下一集坡顶上，这是一种临时性防护手段，以免开挖时部分滚石掉落在S17高速公路上。

2.5 光面爆破的设计

（1）炮眼直径

工程对爆破施工质量提出的要求、现场钻机配置、岩石属性均影响炮眼直径的选择情况，也要考虑到设计的开挖深度。本工程施工运用的光面爆破钻孔直径d=50mm。

（4）线装药密度

可以按照下式计算[1]：

3 边坡开挖安全技术及施工过程的控制

3.1 既有线交通导改

结合有关部门下达的指示、要求，项目施工方在开工前就对外发布交通信息，在确定全部交通组织工作真正落实到位以后，才可以组织边坡施工活动。具体是在公路段施工前一周，在获得本地交通主管部门审批通过以后，在本县的部分收费站入口位置张贴了交通管制路段指示图，创设了数目适宜的限高限宽提示牌；将道路施工信息上传到高德、百度、腾讯等地图上，便于社会公众搜索、查阅，及时调整出行计划；也可以采用广播、电台、电视、网站等途径发布道路施工信息，告知来往车辆注意施工时段，减少或规避发生交通拥堵的不良情景。

提前准备好用在交通组织工作中的标志标牌、隔离装置、上路车辆等，严格按照标准要求创设标志牌，依照道路交通标志与标线情况，在作业区适当位置组装行导改标识。集中组织上路人员参与培训活动，帮助他们全面了解上路安全注意事宜，只有通过考核以后才可以上路驾驶。做好交通协管员和安全员的培训工作，明确要求他们穿戴统一的反光背心上岗，加强和交警协作力度以高效率的完成现场指挥、疏导交通工作内容。在安全区中设立巡视员，始终确保标志结构完整且齐全。交通协管员主要职责是帮助交警指挥车辆行进过程，及时正确的疏导交通。安全员全面巡检整个场区施工情况，及时排查、处置潜在隐患。

3.2 防护棚架施工

（1）基础

指派测量人员依照设计图对基础开展放样工作，将基础中心线偏差控制在5㎝之内。基础采用C30混凝土，棚架基础底部安置在桥面上。结合现场放样点把预制混凝土构件吊装到指定位置，混凝土浇筑前，提前把钢板预埋在预制块内，基础内预埋钢板厚度为20mm，钢板上穿入直径为20mm的高强连接螺栓，螺栓套丝长度为80mm，外露钢板上。

（2）下部结构

（3）上部结构

首先，按照设计图纸铺筑I40c工字钢，把其作为横向分配梁使用，再将其和钢管立柱顶法兰盘周围进行满焊衔接。其次，选择I14d作为纵向分配梁，将其稳妥的安置在横向分配梁以上。再者，确定所有纵向分配梁被安装在指定位置后，焊接纵向分配梁左右两侧和横向分配梁以成一体，这是提升整个纵向分配梁稳固度的可行办法，并将厚5mm钢板铺设在其上，钢板之间运用满焊处理，控制钢板和纵向分配梁焊缝长度≥2㎝。最后，将踢脚板布置在防护棚架面板行车方向左右两侧，这种设置还具备拦水的功能，实际高度≥180mm，将厚10mm钢板立焊在棚架面板之上，满焊处理[2-3]。

（4）排水施工

防护棚架施工完成后，为避免雨水成流影响既有公路，应在防护棚顶部做好排水措施，将顶面做成5‰的排水坡，顶部平铺一层防水卷材及一层塑料布嵌钉在脚手板上，排水坡的形式为北侧高，南侧低，将积水流向既有北侧排水沟内。

3.3 安装警示标志

标志牌及交通锥形标等均采用高强度反光材料制作，制作标准严格按照GB5768《道路交通标志和标线》执行，把反光标志满贴在来车方向防护棚架两侧立柱及顶板侧面，并组装灯带与限高提醒标志，在临时封道区前设置长度不小于150m的斜向缓冲反光隔离锥，设置多个导向标志，夜间增加电子导向牌和暴闪灯，排放在封道区前方，达到充分的警示作用。

3.4 侧向防护栅施工

（1）防护栅制作

在钢筋加工厂集中制造防护栅单个立架，立架竖杆、底撑、斜撑分别运用I14b、I12b、I12 b工字钢，利用满焊技术把立杆、底撑、斜撑焊接成一体，立杆之上统一组装反光装置，制造结束后通过专用运输车江其运到工程场区内。

（2）防护栅安装

首先，运用吊车吊装立架，严格按照间距1.5 m布设，现场焊接处理横杆，横杆选用I12b工字钢，间距设计1 m，运用16螺纹钢焊接相邻两个底撑，增加整个防护栅的稳固度。其次，安装完防护栅架体以后，把竹跳板组装到其侧面，配合运用铁丝去捆绑连接竹跳板和架体。最后，将四层砂带均匀的铺撒在防护栅内侧，底层一定要满铺，上层沙袋在横桥方向的铺撒宽度按照0.75 m递减，不仅对落石过程具有缓冲功能，还能聚集沙袋自重作用在底撑，辅助提升防护栅自重反力。

3.5 被动防护网施工

在精准掌握现场施工顺序的基础上，加强如下几点内容的控制：一是锚杆水泥砂浆一定要由孔底反压注浆，确保注浆密实且饱满；二是沿着高边坡现场开挖等高线走向布置被动防护网，以能实现最大程度拦截石块滚落作为原则。三是对钢柱基座进行放样操作时，尽可能把各钢柱基座部位设置在同一个等高线之上，严格把两个相毗邻的钢柱基座高程差控制在0.5以内。四是安装上下支撑绳减压环过程中，维持减压环与钢柱之间的距离≥1.5m。五是如果测量发现低凹地面之间空洞最低点位和下支撑绳之间的距离＞30㎝，配合运用菱形网与双绞六边形网进行填补；两者距离＜30㎝时，建议运用钢丝绳与双绞六边形网进行填补。六是在环形网内侧悬挂双绞六边形网，确保其叠盖环形网且朝向外部折叠15cm；运用扎丝使六边形网固定在环形网上，要求每1㎡固定位置≥4处；各张六边形网衔接位置均要叠盖5㎝左右。

3.6 光面爆破施工安全控制

（1）装药结构

爆破施工时运用直径35mm的2#岩石炸药。利用机械设备把其拉细到22～25mm，利用不耦合间隔装药法处理光爆孔，控制药卷间距20～40㎝。

装药环节中，先在导爆索上捆绑岩石药卷一形成药串，并稳固在竹片上，随后将其送到炮孔内。把邻近炮孔底部大概1m处作为加强段，其实际装药量是正常装药量的2倍，把竹片安置在邻近边坡的内侧面[3-4]。

（2）起爆网络

为规避现场施工时发生飞石及爆破震动等情况，主炮孔运用了非电起爆网络，边坡孔帮助导爆索传送接力，运用复式交叉网络，导爆索下至孔底，将主炮孔下部雷管逆向布置在底部，规避形成瞎炮或者残留药的情况[5]。

（3）钻孔施工

首先，钻孔施工的技术要求主要有：一是在正式开工前，结合设计图纸利用全站仪准确放线，确定高程及高边坡的光爆孔部位；二是按桩钻孔，为了提升钻孔精准度，本工程施工时采用了附设导轨的方法，加强钻孔操作误差的控制，明确要求将误差控制在0.2m以内；三是严格按照设计方向与角度进行操作，确保炮孔倾斜度和设计坡率完全一致[6-7]，并且所有钻孔都要处于同一个平面上。

其次，做好钻孔的保护工作。钻孔施工结束且经检查确认其合格以后，利用编织袋塞紧孔口，覆盖土堆，以防钻机移动过程中破坏局部钻孔，也规避地表水等渗到孔中或杂物掉落其内引起堵塞问题。

最后，钻孔排水。因为该处理地下水水位相对较高，故而在钻孔施工结束后要着重考虑排水相关问题。本工程排水时将30直接插到钻孔内进行吹水，解除方式把水直接排放到爆破区域之外，确保钻孔内处于无水、干燥状态。

（4）堵塞

光爆孔口、主爆孔口分别预留1～1.5m、2～2.5m，先塞进泡沫塑料或纸团等，利用其控制堵塞段的实际长度，随后使炮泥或岩石粉等材料进行堵塞。填塞要做到实心密实，不可以利用石块进行堵塞[8]。

4 结束语

II匝道IIK0+331～v2cK0+418.120左侧靠近既有线70m超高边坡，这是项目建设中的重难点工程，参建方应给予其高度重视，结合现场实际情况合理预测、判断实际使用中可能出现的问题，虚心采纳专家提出的建议或意见等，通过交通导改、布置防护棚架与被动防护网、加强爆破施工过程安全控制等措施，有效解除了高边坡现场施工中潜在的安全隐患因素，且没有影响既有高速通车，有效落实了工程进度计划，保证了工程的质量安全性，创造了理想效益。