杭州市交通设施建设处 杭州 310024
摘要：针对杭新景高速公路刺轱山高边坡的地质水文状况，提出了刺轱山高边坡截水沟浇筑、盘山路修筑、边坡开挖与爆破、边坡防护、监测监控等施工工艺和方法，同时，提出了施工中的技术措施。
关键词：高边坡；施工技术；探讨
高边坡施工在高速公路建设中是经常遇到的，因其各种风险因素较多，故被高速公路建设者们普遍关注。笔者负责了杭新景高速公路建德段的建设，对高边坡施工做了一些研究，现针对该高速公路的刺轱山高边坡施工作一技术探讨，供同行参考。
1 工程简介
刺轱山高边坡位于杭新景高速公路K145+875～K146+020左侧，长145M，采用阶梯型4级路堑边坡，最大边坡开挖高度37.1m；挖方28978m3， C20片石砼挡墙2142m3，TBS生态植被防护1300m2；边坡坡率按高度不同，由下而上坡率依次为1：0.25、1：1、1：1、1:1.25；高度每10米设一级碎落台，碎落台宽2米；第一级防护为C20片石砼仰斜式路堑挡墙，第二、三级防护为方形锚杆框格防护，第四级防护为方格骨架植草防护。高边坡横剖面图和正面图分别见图1。
图1 刺轱山高边坡正面图（单位：m）
2 地质水文状况
2.1 地形地貌
该路段属于丘陵区，自然地形坡度约为30～40°，地势起伏较大，植被较发育。
2.2 岩土工程地质条件
场地内基岩岩性为粉砂质泥岩和泥灰岩。山脚平地下伏击岩为粉砂质泥岩，山体为泥灰岩，两者在坡脚以断层形式接触。在粉砂质泥岩中，存在着强风化粉砂质泥岩和中风化粉砂质泥岩，其中强风化粉砂质泥岩呈灰黄色，风化强烈，岩芯破碎，碎石状，锤击易碎，节理裂隙发育，为软石（Ⅳ）；中风化粉砂质泥岩呈灰绿色，中薄层状结构，岩石致密坚硬，为次坚石（Ⅴ）。在泥灰岩中，存在着强风化泥灰岩和中风化泥灰岩，其中强风化泥灰岩呈灰黄色，碎块状，厚约1～2米，有轻微的溶蚀现象，为软石（Ⅳ）；中风化泥灰岩呈青灰色，中薄层状，泥质结构，致密坚硬，见贝壳状断口，为次坚石（Ⅴ）。岩层节理产状350°∠69°，对边坡稳定不利；下部中风化基岩岩质坚硬，饱和抗压强度RC=56MPA。
2.3 水文状况
山坡开挖区地表水不发育，山坡上没发现明显基岩裂隙水。
3 施工方法
3.1 施工总体流程
准备工作→截水沟浇筑→修筑盘山路→坡面树根、表土剥离并弃除至路基范围以外→自上而下逐级开挖、刷坡、清理浮石→路堑挡墙施工→自下而上施工支架平台搭设→自上而下逐层进行框格骨架施工→自上而下逐级进行TBS防护施工。
3.2 截水沟浇筑
截水沟应先施工,与其他排水设施应衔接平顺[1]。本工程汇水面积较小，在高边坡开挖线5m外设V型截水沟，沟顶宽60cm，沟壁高60cm，沟底及沟壁采用厚25cm混凝土浇筑。施工方法：
（1）截水沟基坑开挖：考虑到挖机就位安全，同时为不破坏坡顶树木草灌，拟人工开挖截水沟基坑，基坑土堆在截水沟下坡侧，人工修整夯实。
（2）片石、砂浆等运输采用人工挑运。
3.3盘山路修筑
根据挖机爬坡的机械参数，挖机盘山路最大爬坡角度为25°，挖机所需盘山路宽为4m（不含拼宽部分，以防失稳），横坡内倾斜，以防侧滑。每次挖便道时，都要先停稳挖掘机，再进行施工作业[２]。挖掘机停稳后，用铲斗先剥离掉前方树木、松动的土石等，然后朝着预定所设便道的方向进行挖掘[3]。在挖掘一段之后，注意控制坡道坡度，在不确定坡面缓急的情况下挖机手可以下车探路，在目标高度位置找一个参照物，并朝着预定位置进行挖掘，这样可以确保挖掘后不会偏离目标坡度太多。挖机在行走过程中应选择慢速档位，切记不要盲目后退操作，在挖掘过程中应时刻注意观察挖掘机的回转半径，避免出现磕碰现象，确保施工安全。
3.4 边坡开挖与爆破
施工工艺：施工放样→挖除土方→施工放样→钻孔爆破或机械凿除→施工放样→刷坡。
（1）开挖施工：挖掘机自上而下分层作业，每层高度以挖机能够勾得着刷坡为宜，不宜超过4m。
（2）爆破施工：采用光面爆破与松动爆破结合爆破，用毫秒微差雷管引爆。
（3）刷坡：石质边坡最后以挖机镐头修坡。
（4）出渣：所有的渣土都翻到坡脚后装车运走，挖机从翻土坡积体两侧向中部自上而下进行装车。
3.5 边坡防护
3.5.1 路堑片石砼挡墙
第一级边坡防护采用墙身高H=4m的片石砼挡墙。片石砼挡墙横剖面见图2。
图2 片石砼挡墙横剖面（单位:m）
施工工艺流程：施工放样与墙背坡面修整等准备工作→基坑开挖→基础浇筑施工→墙身立模→浇筑施工。
（1）基坑开挖：基坑开挖前要做好挡墙施工准备，尤其是坡脚地质不是很稳定的情况下，更要做好各项施工准备，尽快完成基础浇筑。基坑开挖前要注意天气预报，避开雨天施工；基坑有地下水要及时引排，以防基坑泡软；严禁超挖回填土现象发生，超挖部分与基础一道用片石砼浇筑[4]。
（2）基础浇筑：基础不立模，满基坑浇筑，每10m设置一道变形缝。浇筑时先在基坑中浇筑砼，再掺入片石，砼中片石掺入量控制在25%范围以内，片石用人工摆放，石块分布均匀，要求片石间净距不小于15cm，距结构侧面不小于25cm，距基底不小于10cm。掺入片石后采用振动棒振捣砼，直至片石全部埋入砼中；基础顶面突出许多片石，起到墙身与基础连接卯榫的作用；基础顶面施工成内倾，对墙身起到抗滑作用；基础顶面外缘标高与平整度要控制好，以方便墙身立模施工。
（3）墙身施工
路堑挡墙为仰斜式挡墙，墙身高为4m，面坡坡率为1：0.25，采用C20浇筑片石砼，墙身采用一次立模两次浇筑完成，每次浇筑2.0m，施工缝接茬采用片石链接。
模板采用竹胶板现场加工组拼。内侧不立模，外侧模板安装必须稳固牢靠。施工时模板纵向设两排φ50mm钢管，钢管与模板之间设置间距20cm的一排杉方木，外侧采用φ50mm钢管支撑固，内侧上口用钢管支撑，里面用方木临时支撑，浇筑过程中影响施工不得已时拆除。外侧模板要平整光滑、接缝严密、不得漏浆。
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混凝土用汽车泵输送，片石用挖机临时放在碎落台上，用人工摆放入模。片石摆放要特别注意不要触碰到模板与临时支撑方木，石块分布均匀，要求片石间净距不小于15cm，距结构侧面不小于25cm。掺入片石后，采用振动棒振捣砼，直至片石全部埋入砼中。
3.5.2 砼框格骨架施工
第二级与第三级边坡均设置了锚杆格构生态防护，方格尺寸（内侧尺寸）为2.15m×2.15m，锚杆横纵间距均为2.5m，见图3；第四级边坡采用C20方格骨架生态防护，见图4。
图3 方形锚杆框格防护（单位：cm）
图4 方格骨架植草防护（单位：cm）
工艺流程：施工测量放样→逐层搭设施工脚手架→施工测量放样→进行顶层方格骨架施工→拆除施工脚手架→施工测量放样→进行下一层方格骨架施工→拆除施工脚手架→施工测量放样→进行下一层方格骨架施工→进行最后一层方格骨架施工。
（1）施工脚手架搭设
清去坡面浮石或孤石，对凹陷处采取人工补平，使坡面大体平整。利用钢管搭设刚性施工平台，支架层高1.5m，横向间距1.0m。内侧钢管间隔用锚杆固定在坡面上，碎落台位置的水平杆也用锚杆固定在碎落台上，每级脚手架钢管脚支撑在碎落台上，最下层脚手架钢管脚支撑在片石混凝土挡墙上。在对应最高边坡位置搭设施工上下通道，并设置好临边防护。搭设钢管时，保险绳系在已完成搭设的钢管上。
（2）方格骨架施工
施工工艺流程：施工放样→护脚开挖及砼浇筑→上下襟边基槽开挖及砼浇筑→坡面修整、骨架基槽开挖及砼浇筑→养生。
①施工放样，全站仪放出坡脚与坡顶线，放出坡面尺寸，对采用人工边坡修整。
②护脚开挖及砼浇筑，按测量放样的控制桩人工开挖护脚护，脚断面尺寸为54cm×20cm，开挖时注意使开挖断面垂直与边坡破面，采用C20砼浇筑，护脚5～10m设置一道沉降缝；如施工边坡为多级边坡，则在护脚旁开挖一条槽，用C20砼浇筑浇筑底板跟侧墙，与护脚形成边沟。
③上下襟边基槽开挖及砼浇筑，待护脚施工完后，按测量放出的坡面尺寸、标高，在周边开挖襟边基槽，采用C20砼浇筑，对应护脚设置沉降缝，将骨架浇筑控制在同一个面或同一曲面上。
④坡面修整、骨架基槽开挖及砼浇筑。
以襟边平面控制，人工修整破面，清凸填凹，将多余的土清除坡面以外并运走，使坡面大体平整。采用人工按方格尺寸挂双向线开挖基槽，开挖时注意使开挖断面垂直与边坡破面，基槽嵌入坡面15cm，宽度为25cm。模板制作与安装，模板采用钢模板与木模板相结合，在制作厂加工和拼装好后运至现场安装。混泥土在拌合站集中拌合，混泥土输送车运至现场，自下而上浇筑，采用插入式振动棒进行振捣。砼养护视天气温度而定，在12～24小时之后进行，养护时间不少于7天。
3.5.3 TBS生态防护
二、三、四级边坡都采用TBS生态防护。
施工工艺流程：边坡修整及清理危石浮土→挂网锚杆钻孔及安装、镀锌铁丝网安装→喷射植被基材→覆盖无纺布→养护管理。
TBS生态防护时，保险绳固定在坡顶大树根部（2棵），如果没有合适的大树根，可在坡顶牢固的位置浇筑混凝土地锚用于保险绳固定。
3.6 监测监控
（1）为了确保施工期的安全施工，应对施工地段边坡进行安全监测。监测的部位为第四级坡顶以上山体，在第四级坡顶开挖面沿口均匀布设5个观测点，用混凝土预埋钢筋设置观测点。原则上，边坡开挖施工阶段每周观测一次，边坡防护施工阶段每两周观测一次，每次大雨后增加一次观测。观测指标包括：坐标、标高，并通过人工巡视检查和对观测数据进行整理、分析，掌握边坡岩体内部作用力和外部变形情况，评估和判断高边坡的稳定状况。
（2）施工期间加强人员流动巡视监控。每周一次（大雨后增加一次）进行边坡的巡视检查工作，检查内容包括边坡是否出现裂缝以及裂缝的变化情况（裂缝的深度及宽度）；是否出现掉渣或掉块现象；坡表有无隆起或下陷；排、截水沟是否通畅；渗水量及水质是否正常等等，并做好巡视记录。高边坡数据监测表见表1。
表1 高边坡数据监测表
监测项目监测仪器备注
地表沉降全站仪观测固定点当监测点有沉降或沉降不稳定时，都是坍方预兆
裂缝观测标桩、直尺当出现新裂缝或裂缝增大时，都是坍方预兆
位移监测全站仪观测固定点当监测点有沉降或沉降不稳定时，都是坍方预兆
4 技术保障措施
为确保施工质量和施工安全，应做好以下技术保障措施：
（1）严格按照设计方案进行施工，自上而下分层开挖，认真测量，避免超挖亏坡。
（2）宜选择在干旱季节进行边坡开挖，尽早进行防护施工，避免开挖边坡暴露时间过长。
（3）采用光面爆破与松动爆破，避免飞石与强震动。
（4）委托专业爆破公司由专业的爆破人员实施爆破施工，同时做好爆破过程中的警戒工作。
（5）边坡开挖施工过程中，应加强地表水、地下水的疏排[5]。
（6）所有的渣土都翻到坡脚后装车运走，挖机从翻土坡积体两侧向中部自上而下装车。
（7）采用汽车泵输送混凝土、吊机吊送模板、机具，以尽量减少材料、设备搬运过程中产生危险。
（8）支架要搭设施工人员上下通道，并有效设置临边防护，避免高空坠落危险。
（9）有序组织施工，减少交叉作业，避免上下重叠施工。
（10）单个重量超过50Kg的机具都要放置在碎落台上，不能放在脚手架上。
5 结束语
高边坡施工的安全风险较大，质量要求较高，一不注意，就会发生安全和质量事故，因此，必须严格按照规范、流程和专项方案施工。只有这样，才能保证施工安全和施工质量。当前，在大力提倡美丽公路建设的新形势下，高边坡施工时，还应考虑生态和美观问题，尽量不损坏周围树木，尽量做到格构外观美观，与周围自然环境相协调。
参考文献
[1]JTG F10-2006公路路基施工技术规范[S].北京：人民交通出版社，2006.
[2]JGJ33-2012建筑机械使用安全技术规程[S].北京：中国建筑出版社，2012.
[3] JTG F90-2015，公路工程施工安全技术规范[S].北京：人民交通出版社，2015.
[4] JTG F80/1-2004公路工程质量检验评定标准[S].北京：人民交通出版社，2004.
[5]尹红梅，石谦.某高边坡变形机制及治理措施研究[J].交通科技，2014（3）：96-99.
论文作者:王常金
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/22
标签：挡墙论文; 基坑论文; 防护论文; 骨架论文; 泥灰岩论文; 方格论文; 泥岩论文; 《防护工程》2017年第18期论文;