路堑高边坡工程施工技术及施工管理研究

2024-04-07安文富罗云发祁富辉代冬梅吴超

工程建设与设计 2024年4期

安文富，罗云发，祁富辉，代冬梅，吴超

（西南交通建设集团股份有限公司，昆明650000）

1 工程简介

景谷至宁洱高速公路项目K91+801～K91+935 左侧边坡位于云南省景谷县上昔朗境内，为路线横切一西南向单向坡面坡脚而建设，路线走向方位角180°，略呈弧线形展布。根据设计提供的1∶2 000 地形图及路线纵断面图，K91+670～K91+940属左侧挖方、右侧填方路段，全长约270 m，主要形成左侧边坡，轴线最大挖方高度32.9 m，位于K91+860 处，左边线最大坡高约47.0 m。设计为7 级边坡，第1 级设计防护为2 m 路堑矮墙支护，第2～4 级设计防护为混凝土框架系统锚杆支护，第5～6 级设计防护为φ25 mm 精轧螺纹钢预应力锚杆框架支护，第7 级设计防护为拱形骨架植草护坡支护。

根据地质调绘、钻孔揭露表明，此段路堑段存在顺层，地勘没有发现任何不利的地质条件，如滑坡、崩塌或泥石流，也没有特殊的岩土分布，但风化砂岩表层风化强烈，对边坡稳定不利。根据K91+801～K91+935 左侧边坡评估指标选取11 项，该边坡施工安全总体风险值为F=51.47 分，风险等级为Ⅲ级，属高度风险边坡。本文以此路堑高边坡工程施工管理与风险控制展开研究。

2 路堑高边坡工程施工管理措施

2.1 施工计划与进度管理

在制订施工计划时，施工单位应严格执行以下准则：（1）施工单位要严格遵守安全第一的施工建设原则，在制订路堑高边坡工程施工计划之前，要对施工环境进行科学的勘测，并根据实际工程特点和环境影响因素划定施工重点和难点，在坚持安全施工、稳定施工的前提下，制订科学的施工计划。（2）为了能够有效提高路堑高边坡工程的施工进度，对于重点施工环节要制订多套施工方案，并且给予人力、物力方面的支持，重点突破重大施工环节的施工建设工作，保证整个工程各个施工环节的紧密配合，保证施工进度能够按照要求推进[1]。

2.2 施工人员与资源协调

路堑高边坡工程与其他建设工程有很大区别，其不仅需要更多的专业技术人才，同时还需要大量的专业机械设备的支持。从路堑高边坡工程施工技术角度分析，路堑高边坡工程的施工需要进行机械开挖、定点爆破、整体边坡支护与加固等工作，工程施工建设单位在施工人员配备上要根据施工工作特点进行专项配备，保证工程建设有足够的专业技术人员的支持，其中包括专业大型机械操作人员、爆破专业人才，以及工程支架保护人才等。

3 路堑高边坡工程施工工艺与方法

3.1 高边坡开挖技术

在实际情况中，路堑高边坡工程的开挖主要包含两种施工工艺：机械化开挖与爆破技术，以及逐层开挖与阶梯状边坡技术。这两种路堑高边坡开挖技术各自有不同的施工特点。

3.1.1 机械化开挖与爆破技术

在路堑高边坡工程实际施工过程中，机械化开挖与爆破技术是最常用的施工技术之一。在使用机械化开挖与爆破技术进行施工时，施工单位要高度重视以下工作内容。

1）在使用机械化开挖与爆破技术之前，要对施工环境进行科学严谨的勘测，确定土质土层以及岩石结构的特点和结构构成，并制订科学的施工计划。

2）开挖时要重视防水工作的控制，按照施工计划进行排水沟的设计与施工，并且将排水机械设备与排水沟紧密连接，以保证开挖工作的顺利开展。对于挖出的土方，要用机械运输设备第一时间进行运输清理，严禁在开挖施工环境周围堆放土方。

3）进行爆破施工时，要根据土质土层以及岩石构造制订严谨的爆破计划，要在开挖路堑中设置爆破主槽，并留出2 m左右的岩石层不能进行爆破，要使该岩石层作为爆破隔离墙，以保证整体爆破施工不会对周围岩体和土层结构造大面积的破坏[2]。

3.1.2 逐层开挖与阶梯状边坡

除了机械化开挖与爆破技术之外，逐层开挖与阶梯状边坡施工技术也是常用的施工工艺。与机械化开挖与爆破技术的应用不同，逐层开挖与阶梯状边坡施工，主要应用于土质土层与岩石结构复杂且不稳定的施工环境中，施工时间比机械开挖时间要长。在逐层开挖与阶梯状边坡施工时，要尤为注重支护工作的开展，保证在逐级开挖工作进行时每一级路堑开挖的施工安全。通常情况下，在进行逐层开挖与阶梯状边坡施工时，施工单位应当立即采取措施，对路堑进行一级防护和加固，以确保安全通行，保证整体开挖工作的施工安全。

3.2 边坡支护与加固技术

3.2.1 混凝土拱形骨架支护技术

为了使路堑高边坡工程施工更加安全、稳定，进行路堑高边坡工程施工时，第7 级边坡应采用混凝土拱形骨架支护技术对路堑整体结构进行加固支护。在使用混凝土拱形骨架支护工作时，施工单位应该从多个角度推进工作。路堑高边坡混凝土拱形骨架支护之前，要对整体路堑高边坡工程进行科学勘测。在进行混凝土拱形骨架支护施工之前，还应重点把控拱形骨架线形布置与混凝土浇筑工作。（1）按照路堑高边坡中心位置，从中间向两边按照设计尺寸进行布置，竖肋用白灰标注，采用挖机进行刻槽，预先定制与竖肋同宽挖机斗；坡面应平整、夯实，骨架嵌入坡面，外露10 cm。（2）在支模、混凝土浇筑时，模板应采用塑钢摸，工艺轻便易装、脱模简便，外观质量平整光洁、竖肋顺直、拱肋曲线圆顺。（3）混凝土需根据现场施工条件及原材料，严格控制和易性，确保施工质量。

3.2.2 混凝土预应力锚杆（精轧φ25 mm 螺纹钢）支护技术

预应力锚杆应采用精轧φ25 mm 螺纹钢，长15 m，锚固段8 m，自由段长7 m。安装锚杆的位置需要注意，直径为110 mm，倾斜度为20°。钻进过程中，必须确保空气流通，并使用高压空气进行冲洗。此外，按照2.0 m 的间距安装φ8 mm 的钢筋，作为固定支撑，应保证其位置准确。为了确保锚孔的安全性，还需要对其进行严格的检查，确定其具有足够的抗拉和抗剪能力。根据锚杆体的特殊结构及其所需的固定力，在挑选张拉设备之前，必须仔细审核其通用性，以确保其可靠的使用安全性[3]。为了确保预应力锚杆的有效张拉，需要按照垫板、工作锚螺母、千斤顶等先后步骤，将其精确地放置到相同的位置，套入锚垫板，并拧紧，以确保其固定、牢固。为确保其准确固定，应将其放到锚杆的轴线方向，与锚杆的轴线处于同一条直线，最后再进行预张拉。在“双控法”中，以张拉应力为主，伸长量未付，并对其进行详细的测试和记录。当拉力达到规定的标准时，采用砂轮切割机切除多余的预应力筋，预应力筋的外露距离应大于其直径的1.5 倍，最少30 mm。使用环氧树脂对锚杆进行固定，在固定之前，先对锚杆周边的混凝土进行清理和清洁，确保其完整性和稳定性。采用钢筋网片作为凸起的锚点，并使用微膨胀的细石混凝土进行密实。

3.2.3 混凝土锚杆框格梁支护技术

普通锚杆采用φ28 mm 的螺纹钢，长9 m，框格梁由C30钢筋混凝土现浇，框格梁宽30 cm，高35 cm，横向中心距取3.0 m，垂向中心距取2.5 m。框架梁以3 根纵梁为1 片，施工时应一次浇筑完成，每片预留2 cm 伸缩缝。施工前应进行检查，确保坡面表面坚固，没有任何滑动、滚动和松动的岩石或碎屑。为了确保安装锚固支撑，应对整个区域的构造进行放样，严格控制每个部分的位置误差。使用干式钻机完成这项任务。可以避免对边坡岩石的影响，提高孔洞的密封效果。锚固件的末尾必须和支撑结构的柱钢筋相连。在注浆过程中，压力应在1～2 MPa，且注浆量必须符合设计要求，充盈系数应设置在1.1～1.3。将框架嵌入坡面20 cm 深，在开挖沟槽或原地面时，如果发现局部空隙，应立即使用M10 浆砌片石进行修补，以保证平整度。为了确保锚杆的稳定性，在现场必须进行严格的抗拔力测试，测试的根数不少于3 根。

4 路堑高边坡工程风险控制与应急预案

4.1 应急预案与响应机制

为了进一步保证路堑高边坡工程的施工安全，切实有效加强整体工程风险工作质量，施工建设单位应建立科学严格的风险控制措施，制订严格的应急预案和工作风险响应机制，全面提升整体工程的安全性与稳定性。（1）控制措施与应急预案相关要求，当路堑高边坡工程处在低级别施工风险时，可以根据施工计划进行路堑的逐级开挖。（2）施工单位要做好风险监测和预警工作，当路堑高边坡工程施工的稳定性出现不确定因素时，施工单位要及时进行预警响应，启动严格的风险监测措施，完善风险预警和预报系统，防止重大安全施工事故的发生。（3）在路堑高边坡工程施工进行的过程中，要根据实际施工特点与风险响应，及时调整设计方案以及相应施工参数，加强各类型支护工作质量，以确保整体施工工程能够安全稳定的进行。在此工作中，适当修改设计方案和施工参数尤为重要，施工单位要在保证施工安全的前提下，尽可能地保证整体工程施工进度的推进，不能一味为了施工安全而耽误施工进度。（4）施工单位要制定科学严谨的风险响应机制，建立专业的风险控制管理工作团队，一旦出现高风险施工工作预警，管理团队要第一时间启动预警响应机制，并且根据实际施工情况及时做出调整，尽量降低安全事故发生的风险。

4.2 技术措施与防范手段

1）施工单位要高度重视边坡支护技术的科学应用。路堑开挖过程中，在利用好混凝土拱形骨架支护技术以及锚杆稳固技术的同时，还要重视锚杆的加固处理，通过混凝土注浆、增加锚杆数量的方式，提高整体路堑高边坡工程的稳定性。

2）要高度重视排水工作的落实与执行。在路堑高边坡工程施工过程中，由于施工工艺复杂、施工周期长，常出现雨天作业的情况，这就需要在施工过程中高度重视排水工作的落实与执行，尤其是在水量大时，要采用更为高效的排水措施。为了进一步提高排水工作的效果，在进行路堑高边坡工程施工时，要尽量减少弯道的设计，以保证积水能够更为顺畅地排出。

3）施工建设单位要加强施工过程的监督管理工作。在路堑高边坡工程施工过程中，施工单位要进一步加强对施工工作过程的监督与管理，充分掌握施工环境的实际特点，保证整体工程在安全稳定的前提下能够顺利开展。同时，在此工作过程中，施工建设单位还要清楚每一个施工重点，做好重点施工工作的检查工作，并且对重点工作的检查做好相应的检查记录，为后期工作的开展打好基础。