中铁十四局集团有限公司 山东济南 250002
摘 要: 高边坡路堑紧邻南昆铁路，展开边坡开挖防护施工具有不可预测的安全风险，受现场地形限制，在操作空间有限的情况下通过制定可行的方案，逐步展开各项防护施工，保证了既有线列车安全正常运行。
关键词:高边坡;既有线 ;路堑;开挖防护
1 工程概况
云（昆明）桂（南宁）线设计为Ⅰ级双线有砟高速铁路，DK139+150～DK139+375段为缓丘地貌，地形起伏较小，表层覆盖一层粉质粘土，呈黄褐色、灰褐色。线路右侧设计为深路堑边坡，左侧为南昆铁路。两线间距约为14.05m，最大边坡高度约23m。右侧路堑坡脚设一排锚固桩和锚索桩，桩间距（中－中）6m，桩截面为2×1.5m～2.5×2.5m，桩长13m～24m，路堑坡脚处设重力式挡土墙，桩间设置土钉墙，路堑边坡设置锚杆框架梁内灌草护坡，节点间距3.0m，既有线在此处设置了两级浆砌片石护坡，如图1所示。
2 重难点分析
（1）本段路堑边坡紧邻南昆铁路，坡顶外为居住区，只有线路两端修便道通行，开挖坡面的平台最宽处只有3.8m，大型机械开挖转运土方困难。
（2）南昆线为单线铁路，过往列车密集，约12分钟一趟，施工时要对既有线增设防护措施，防止施工过程中碎渣、石块滚落到既有线上。
（3）坡面防护工作量较大，要完成框架锚杆打设、混凝土浇筑、抗滑桩开挖及灌筑，所需物料运输、存放、加工、安装的操作空间受到限制。
（4）受当地气候影响，降雨量较多，开挖后的坡面要及时防护，防止坡顶地表开裂。
（5）拆除既有线浆砌片石风险较大，容易滚落入坡脚砸伤水沟，或落入既有线内。
3 方案确定
（1）在既有线两端各安排一名防护员，作业点处安排一名防护员，从站内收到列车运行信号时通知作业点防护员暂停施工。
（2）在既有线排水沟外侧沿整个坡体施工范围内设置防护设施，防止碎渣、石块落入既有线内影响列车运行。
（3）坡面分段分部开挖，打设锚杆，分段浇筑混凝土。当坡面防护完成后，再开挖下级边坡，到桩顶标高时开始挖桩。
4 既有线防护措施
根据现有地形条件和施工操作空间，按分析后确定的方案展开现场施工，确保在安全可控的状态下完成开挖与坡面施工任务。
4.1 配备防护员
既有线施工必须要有经培训过的专人盯控，当列车通过时所有临近既有线的作业暂停，做好接送车准备。在本段路堑施工作业点上，分别在大小里程侧通视良好的位置各安排一名防护员，坡面施工点处安排一名防护员，三者均以对讲机保持联系，接到列车运行通过的信号后立即通知到作业点处，机械保持暂停状态。列车通过后，防护员要来回检查线路上有无掉落的碎渣、石块，坡面上的防护员巡查坡面稳定情况和机械施工，防止地表开裂和大块土石滚落坡下，检查沿线搭设的工棚状态，防止杂物或覆盖物被风刮入既有线接触网线上，并宣传既有线施工要领，负责对进入既有线施工范围内的作业人员进行培训，提高既有线施工安全意识，做好日常的工序安全检查工作。
4.2 安装防护竹排
在既有线排水沟外侧靠近坡脚处，用钢管架搭设一列竹排，竹排宽度20cm，长度2.3m，主要预防坡面落物掉入既有线内。在地面上钻孔打入Φ22钢筋，钢筋长度1.0m，外露长度50cm，钢管直接套入钢筋桩。以2.5m为间距设置三角支撑，固定上下两排纵向钢管，钢管与钢管间采用活动扣件固定，竹排与钢管采用铁丝固定，沿钢管纵向排列，与地面约成80°夹角。
5 边坡防护施工工艺
坡体开挖对既有线影响较大，每道工序的施工都将受到限制，必须认真分析当前面临的重难点事项进一步完善优化施工工艺，做到严密组织施工，进场作业人员加强既有线施工安全培训和工序操作要领，排除干扰施工的因素。
5.1 边坡测量放样
坡顶地表清理完杂草植被后，由测量班组织人员按施工图纸断面放出截水沟位置和坡口开挖线，在开挖线外及两侧引出控制点，供技术人员在开挖过程中复核边坡的开挖线型，同时在坡顶外设监控位移观测点，并取得初始观测数据，时刻观测边坡地表变化情况。
5.2 边坡开挖
根据坡面的现场地形情况及机械操作空间要求，先由小里程侧修便道通往开挖线处，考虑施工物资运输及开挖后坡面稳定性，将16.5m长坡面分两次开挖，框架梁分两次浇筑完成。开挖时平台最宽处只有3.8m，第一循环用小松220挖掘机顺着边坡开挖出土石方，运输车辆倒进作业点装车运到弃土场，整段坡面挖完后接着再挖下一层边坡，直到上半坡面挖完。在开挖过程中技术人员用坡度尺测量坡比，及时测量标高，随时调整开挖的尺度。开挖后边坡如图2所示。
5.3 锚杆施工
测量人员根据施工图纸用全站仪定出框架梁上下左右起点、终点控制点位置，中间节点由技术人员按框架梁节点间距拉纵向、横向施工线定出锚杆钻孔位置，保证施工后的框架梁线型符合要求。本段边坡锚杆采用单根φ32HRB400螺纹钢筋制作，每隔1.5m在锚杆体上设支撑架，支架与锚杆采用焊接，尾端设弯钩，锚杆长度为10m，钻孔直径φ110mm，与水平面成25°施作，如图3所示，孔内灌注M30水泥砂浆，注浆压力不小于0.2MPa。
5.3.1 配合比设计
为保证注浆后锚杆抗拔力达到设计要求，水泥选用广西东泥右江牌P.O42.5普通硅酸盐水泥，砂选用当地的人工砂，减水剂选用北京冶建JG-2H聚羧酸，膨胀剂选用北京冶建UEA型混凝土膨胀剂，经试验室试配M30水泥砂浆，水泥：膨胀剂：砂：水：减水剂 =1：0.11:1.26:0.59:0.00556。
5.3.2 试验锚杆
在坡脚相同的粉质粘土地层钻三个孔位用于验证锚杆的各项设计指标，选用锚杆长4m，采用φ32HRB400钢筋制作，试验锚杆的抗拔力要求土质边坡不得小于80kN。注浆时采用自孔底向上一次有压注浆，中途不停浆，在初凝前再进行二次补浆，28天后进行拉拔试验达92KN以上，满足设计要求。
5.3.3 钻孔
锚杆钻孔从坡面顶部第一排开始，由作业人员利用6m长φ48钢管配合活动扣件在坡面上搭设作业平台，平台上满铺竹胶板，将钻机吊装至作业平台，并在坡顶外设锚固装置通过钢丝绳与钻机连接，另外钻机再加装安全绳，防止钻孔过程中钻机失稳。调整钻杆与水平面的夹角，采用干钻法钻进，成孔后用高压风吹出孔内碎渣，安装加工制作的成品锚杆。
5.3.4 注浆
在坡脚平台上摆放注浆设备，根据每盘拌合需用量投料，制成的浆液要搅拌均匀，石块、杂物不得混入浆液，按注浆需用量随搅随用。从坡面底排孔开始逐孔有压注浆，将注浆管伸入到孔底，浆液从孔底反浆到孔口时停止注浆，注浆管缓缓拔出，按试验锚杆要求再补注浆。锚杆孔灌浆后，至少养护7天，养护期间严禁敲击、摇动锚杆或在杆体上悬挂物体。待锚杆孔内砂浆强度达到设计强度的70%后，进行框架梁施工。
5.4 框架梁施工
按测量放出的控制点和锚杆节点尺量定出框架梁的位置，沿框架结构尺寸拉通长施工线，考虑安装木模板要求，组织作业人员开挖基坑时两侧各加宽10cm，开挖深度保证框架梁完全嵌入坡面内。挖出的土方落入坡脚平台上，由装载机清理出平台。钢筋加工场设在小里程侧，由作业人员将钢筋搬至坡面安装，先安装竖梁、横梁底层钢筋，箍筋按间距布设，再安装竖梁、横梁顶层钢筋，在节点处锚杆头弯钩与框架梁主筋焊接牢固。利用加工的木模板沿施工线安装定位，加固牢靠后浇筑混凝土。拌合站搅拌出混凝土，由灌车运至施工现场，作业人员用施工桶接混凝土传递至坡面倒入框架梁内，及时振捣，在初凝前安装挡水缘模板，与框架梁混凝土浇筑成整体，终凝后加强混凝土养护。
5.5 抗滑桩施工
上半坡面框架梁完成后，接着开挖下半坡面，坡脚处抗滑桩的作业面具备了施工条件。为避免坡面施工与挖孔桩施工相互干扰，先完成坡面锚杆施工，再隔桩开挖抗滑桩。在抗滑桩顶下3m位置处，开挖后平台宽度5.9m，机械车辆可以倒进开出。测量班放出抗滑桩位置，作业人员施工完锁口后在桩的三边用钢管围护，并挂防护网。挖出的土石直接倒在平台上堆积，如图4所示，由挖掘机装车后运至弃渣场，抗滑桩护壁所需砂石料由小里程侧沿平台运至作业点，再转入两开挖桩间的平台上堆放使用，根据需用量随堆随用，不得长时间堆放。
5.5.1 桩井开挖
井口上部2m范围为锁口，锁口在地面以上厚度为50cm，在地面以下厚度为30cm。锁口下每2m一节为护壁，护壁厚度为20cm。桩位锁口测量定位后，在桩外侧安装提升设备，用于输送物料。作业人员直接用铁锹按锁口结构尺寸开挖，将渣倒入桩外下方平台，挖深1m后清理周围松散体，绑扎锁口钢筋，预留上下节钢筋搭接长度，安装内侧木模板，浇筑锁口C20混凝土，强度达到要求后拆除模板开挖下一节。在两节搭接处上下节钢筋采用绑扎，预留接缝高度约20cm，用于浇筑下一节护壁混凝土，接缝处安装模板预留孔洞灌入混凝土。在开挖过程中侧壁岩层出现渗水，周围岩层主要为土夹砂卵石，局部有松散体滑落，开挖后此处护壁钢筋加强，护壁厚度达到30cm，护壁上预留泄水孔，在桩底设集水井，及时抽出排入既有线排水沟内。在遇到泥岩夹泥质粉砂岩风镐凿除困难时采取爆破方法，按开挖截面打设炮眼，炮眼深度约1m，炮眼间距50cm，采用电雷管起爆。起爆前井口上覆盖钢筋网绑扎的橡胶制品，防止飞石冲出桩外。
5.5.2 钢筋绑扎
桩体钢筋在大里程侧钢筋加工场内加工，近处由人工抬至作业点安装绑扎，远处由机械拖运至作业点，再由人工安装绑扎。通长主筋由线路方向沿滑槽放入桩内，定位主筋与箍筋固定后，其它钢筋可按顺序放入绑扎，保护层垫块采用混凝土预制按要求放入支垫。
5.5.3 声测管安装
声测管采用金属管，壁厚不小于3mm，在桩身钢筋四角内侧安装4根Φ40mm声测管。声测管下端封闭，上端采用木塞封闭，管内无异物，管与管接头处车丝后采用外套管连接。管口高出桩顶100mm以上，且各声测管管口高度一致。声测管安装完毕后，将管内灌满清水，检测声测管密闭情况并保证管内不得堵塞。
5.5.4 混凝土浇筑
分别在大小里程端布置地泵，按抗滑桩离两端头的远近布设泵管，接头软管引入抗滑桩内，安装串筒至距离桩底2m之内。由灌车运混凝土至地泵投料口处，将混凝土泵至抗滑桩内，作业人员根据泵送混凝土量及时分层振捣，保证混凝土密实。
6 路堑开挖
经两循环抗滑桩的施工，确保了桩顶以上的坡面对既有线不在具有风险性。拆除防护竹排，直接从一端按路堑开挖方法全断面开挖，开挖出的渣土直接装车运至弃土场，防护员做好接送列车前后指挥机械施工的信息传递工作，保证列车通过时暂停施工。在拆除既有线浆砌片石护坡时，留一道80cm厚土体，在既有线“天窗”时间内挖除，避免片石落入既有线内。在开挖过程中碰到风化岩层时，使用炮机凿除。
7 结论
在邻近既有线处开挖路堑边坡，存在的风险因素较多，必须采取有效适用的施工方法，严密的组织机械、设备、人员按制定的操作方法展开施工，在过程当中面临着场地狭小，施工受限的困境情况下，根据现场实际情况逐步展开了施工。通过现场实践证明，这种施工方法在今后类似工程中具有借鉴意义。
论文作者:程振
论文发表刊物:《防护工程》2017年第14期
论文发表时间:2017/10/30
标签：作业论文; 钢筋论文; 防护论文; 锚杆论文; 混凝土论文; 框架论文; 里程论文; 《防护工程》2017年第14期论文;