不间断下临原有公路交通石方开挖及防护施工工法

不间断下临原有公路交通石方开挖及防护施工工法

杨润生

云南云岭桥隧科技有限公司  674100

摘要：目前云南高速公路事业已经发展至新的阶段，部分交通欠发达地区的高速公路建设也如火如荼地展开，而不少在建高速公路往往毗邻下方当地繁忙的二、三级公路，且由于部分地州交通落后，使得这些正处于使用周期的二、三级公路往往构成所处地州的主要交通网，甚至部分二级公路自竣工以来一直作为当地与外界进行沟通交流的唯一通道，因此，若因所毗邻的高速公路土建工程施工的原因阻断原有公路的通行，将会极大影响当地人民的日常出行及当地生活秩序的正常运转。

关键词：高速公路；石方工程；开挖；安全防护

引言

保泸高速土建S5合同段项目部针对百花岭段石方开挖施工中所面临的特殊情况，探索出了一套针对此类石方工程开挖与安全防护的施工方法，石方开挖方式总体上采用预留隔墙纵向拉槽法进行开挖，且开挖一级防护一级；石方开挖段采取永久防护网和临时防护网、主动防护网和被动防护网相结合的方式进行立体式开挖防护；而保通则主要在石方爆破段进行爆破和清渣作业时对下方二级公路进行短时间地中断交通。

采用此种施工方法进行施工，取得了良好的效果，在尽量减少石方开挖施工对当地生活习惯影响的同时，充分保证了下方通行人员、车辆安全及建筑物正常使用，同时施工进度也基本上达到要求。本施工工法将会为今后云南省公路工程中类似工程施工提供重要的借鉴。

1.工法特点

1.1施工安全性高

此施工工法最重要的特点是在采用控制爆破防范进行的石方开挖的情况下，采取永久防护网和临时防护网、主动防护网和被动防护网相结合的方式进行石方开挖防护，构成石方工程开挖段多道、多层次立体交叉式防护体系，开挖一级防护一级，充分保证石方工程开挖施工时下方原有公路的车辆通行安全。

1.2施工效率相对较高

原有公路上方石方工程开挖采用预留隔墙纵向拉槽法进行施工，以控制爆破为主、机械破碎为辅，部分大型孤石应用液压劈裂机的方法进行石方开挖，基本上保证了本合同段此处石方开挖工程施工进度目标的实现，尽量减少了对下方公路车辆通行的干扰，尽可能地降低了对当地居民已长久形成的生活习惯影响。

2.工艺原理

2.1石方工程开挖方法

此段石方开挖以控制爆破开挖为主，机械破碎开挖为辅的方式进行石方施工，存在的大型孤石采用液压劈裂机进行劈裂。

图1路堑开挖横向示意图

2.2石方工程开挖安全防护

石方工程开挖防护采用永久防护网和临时防护网、主动柔性防护网与被动防护网相结合，而下方公路侧部分路段采用钢筋石笼防护墙的防护方式，同时在特殊情况下对石方开挖工程下方原有公路进行极短时间的交通管制，以此保证下方车辆、人员安全。

根据石方工程开挖工程现场边坡的实际情况，不同石方开挖路段的防护措施有少许区别，见下图中2中所示。

图2坡度较陡段（坡度大于1:1）防护网布置图

3.施工工艺流程及操作要点

3.1施工工艺流程

（1）石方开挖基本流程

1、先在路线范围内，纵向开挖施工通道，争取全线贯通，方便施工；

2、当H小于8m时，在最上面碎落台处开挖出施工通道。H大于8m时，最上面一级边坡分两次开挖，在最上一个碎落台上即可。这个8m可根据挖机实际工作高度而定；

3、边坡每台高度为12m，计划分2次开挖，每次开挖都需设置一排轻轨槽钢钢架防护网，形成全封闭防护体系；

4、边坡开挖采用预留隔墙纵向拉槽法，开挖深度以6.0m为一层，开挖过程中注意坡面线和碎落平台的位置。边坡开挖施工工序：搭设轻轨钢架防护网→开挖防护网上侧土石方→拆除轻轨钢架防护网→进入下一个循环。架设好一道后，开挖一层约6m厚，开挖完成后拆除，继续开挖工序的循环，直至开挖至路基设计路槽标高。

（2）石方爆破流程

图3爆破工艺流程图

（3）防护措施施工流程

根据所选取的防护方案，在道路横向上布设5道主要防护网和1道临时防护。防护工程施工主要流程为：坡顶上方SNS棱形被动防护网安装→主动柔性防护网安装→公路钢筋石笼防护网安装→公路被动轻轨槽钢钢架防护网安装→石方开挖段下方永久被动轻轨槽钢钢架防护网安装→石方开挖阶段临时轻轨槽钢钢架防护网安装与拆除循环。

坡度较陡段（坡比大于1:1.00）石方开挖防护体系，在最上方设置永久SNS菱形被动柔性防护网拦截上方自然脱落石块下落而影响施工，依次而下为：临时被动轻轨槽钢钢架防护网防止石方开挖过程中石块飞出影响下方安全（其石方开挖一级即行拆除，然后往下一级进行安装后再开挖下一级石方）；两道永久被动轻轨槽钢钢架防护网以防上方石方开挖飞石滚落至下方原有公路上或减小上方可能滚落的石块的冲击动能；下方原有公路偏中央处轻轨槽型钢架防护网为最后一道临时防护，构筑最后一道防止上方石块滚落的防线，此道防护待上方工程施工完即行拆除以恢复原有公路正常通行宽度。

坡度较缓段（坡比小于1:1.00）石方开挖防护体系，防护形式和开挖方式与坡度较陡处石方工程开挖防护基本相同，但考虑到下方靠近公路处坡脚坡度较缓，且存在一系列孤石，将下方两道被动轻轨槽型钢架防护网变为主动柔性防护网和钢筋石笼防护，主动柔性防护网主要为稳定孤石防止其在施工过程中松动滚落，而钢筋石笼防护墙主要作用是阻止坡体上方滚石落入车辆通行道路中。

3.2施工工艺操作要点

（1）石方开挖操作要点

1、在初次开挖施工通道时，高边坡最上一级坡率为1:0.75，如施工过程中，开挖横向宽度小于6m的，大型挖掘机无法旋转装运石方，则将坡率变陡一点，超挖边坡，保证挖机的施工操作宽度。采用浅孔薄层剥离和小台阶法开挖相结合的方法进行施工；开挖横向宽度6m以上的，采用预留隔墙纵向拉槽法。

2、石方工程开挖采用预留隔墙纵向拉槽法，深度以6m为一层，开挖过程中注意坡面线和碎落平台的位置。对于超挖部分，需根据实际开挖设备和边坡高度进行超挖。左幅边坡开挖过程中轻轨钢架防护网搭设的数量，根据边坡高度而定，每级12.0m高的边坡搭设2道。

（2）控制爆破操作要点

1、尽量做到“宁裂勿散、宁松勿散、宁散勿飞”，爆裂、松动的岩石由机械甩落至预留隔墙体内的缓冲坑槽内。由于初次扩裂的药量很小，一般仅为最后一次松动爆破药量的3%～5%（0.2～1kg），以后以几何级数逐步增加药量，重复“荷载”，使岩块被切割、断裂，逐步离开原岩。完全避免了因药量过大，发生飞石的可能性。

2、炮孔参数

（1）炮孔最小抵抗线W：选择 W=2～4m

（2）炮孔深度 L：L=（1.2～1.3）W=（1.2～1.3）×（2～4）=（2.4～5）m

（3）炮孔间距

1）对于坚石：a=（0.5～0.6）L

2）对于次坚石：a=（0.6～0.8）L

3）对于松石：a=（0.7～1.0）L

（4）炮孔直径d：d=（40～60）mm

3、药量计算

最后一次松动爆破药量：选取常规松动爆破计算量的40%～50%计算

4、装药结构

按爆破底部装药结构施工，起爆方法：采用毫秒延期电雷管，每次起爆雷管不超过20发，毫秒雷管间隔时间选取50ms。

5、根据国家爆破安全规程（GB6722-2003），对各类需保护的对象爆破震动安全允许震速Va进行选取。

（3）防护工程施工操作要点

1、开挖坡顶SNS被动防护网在边坡开挖线顶左侧3m处，采用RXI-050型SNS环形被动网，高度约为4m，坡顶布设长度约为180m。

2、桥梁右侧轻轨钢架防护网与此道石笼防护网的相错。在空间上交错而不相接，半坡的轻轨防护网与坡脚的石笼防护网相错，搭接长度10m。钢筋石笼防护网横向布置位置可配合保通要求进行调整。

3、轻轨钢架防护网采用重18kg/m的轻轨为立柱，轻轨长度6m，出土4m，埋置深度为2.0m，立柱间距1.5m，用凿岩机钻φ130mm的孔，立柱插入孔中后，填充碎石和5%水泥；然后横向铺设槽钢，槽钢型号为12#，紧密布满，用铁丝绑扎，形成一道密实的钢架防护网。

4、山势坡脚变缓，此处第三道轻轨钢架防护网结束，改为坡脚钢筋石笼防护网。钢筋石笼防护网采用长2m、宽1m、高1m的石笼，按“两顺一丁”的顺序，架设高3m的石笼防护。石笼靠山侧墙背，挖宽2m，深1m的缓冲沟槽，山体滑落的滚石直接掉落至缓冲沟槽内，不破坏钢筋石笼防护网。沟槽要随时检查，有落石后及时清理。

4.质量控制

4.1控爆施工质量控制

（1）装药控制

1、装药原则及用药量核算

装药前要对每个炮孔和孔距、排距和孔深量测核对，逐孔严格计算装药量。

2、装药方法

炮棍装药：炮棍一般用木棍、竹竿或塑料管制作，不许用铁棍，直径比炮孔小10～20毫米，以便给出孔线（电线、导火索、导爆索）留有空隙。

（2）炮孔钻置控制

1、布孔和对位

①布孔由专门的爆破技术人员根据现场布设桩位，并将孔位、钻孔深度、角度和方向进行书面交底。

②对位按先难后易、先边后中、先前后后的顺序避免钻孔挤坏，对位要求必须按桩位，钻孔困难地段对孔误差不超过0.2米，钻孔对正位置保证准确，保证钻机作业平稳。

2、钻进作业

①慢速开孔，当钻进1.0m左右，方可进行正常钻进。

②钻机司机要掌握操作要领，熟悉岩层性质。

③钻孔基本要求：孔口要完整、孔壁要光滑、保证顺利排碴。

④基本钻孔方法：软岩慢打、硬岩快打。

4.2防护工程施工质量控制

部分永久性轻轨防护网需采用加强处理，其工艺如下：

1、使用Φ32mm，且长度为1.00m的螺纹钢筋作为锚杆插入石质边坡，插入深度为0.60m，另外露0.40m长度，钢筋末端弯曲成钩便于绑扎钢丝绳，钢筋锚杆应在钢筋加工场集中制作完毕后运至施工现场后进行施工。

2、采用直径为12.5mm，强度为1770MPa的光面钢丝绳，分别与螺纹钢筋锚杆与轻轨钢架防护网上的竖向槽钢相连接，钢丝绳必须拉直、紧绷；锚杆与钢丝绳以及钢丝绳与轻轨钢架防护网竖向槽钢使用的配套扣环相连接，扣环必须保证其强度满足使用要求。

3、轻轨钢架防护网加强措施每间隔一道竖向槽钢设置一道，且应当保证钢筋锚杆、钢丝绳及防护网上槽钢在同一竖直面上。

5.应用实例

保泸高速公路土建S5合同段全长6.895km，处于怒江境内。怒江地处云南西北部，地势陡峻、山势险要，因此公路工程的整体施工难度极大。而在本合同段百花岭1号大桥石方开挖段下临怒江州州府唯一一条地对滇东方向的交通要道—省道228，因此施工过程中不可能有稍长时间的交通中断，否则有企业将会承受较大的政治风险，而此段石方开挖方量大，短时间很难完成施工，为此合同段项目部制定了此施工方法，保证了工程的正常施工进度目标的实现，更为重要的是在保持下方车辆通行的情况下，在上方石方持续开挖施工中无安全事故发生，因此，此施工方法将会为云南省公路工程中类似工程的施工提供重要的现实参照。参考文献

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[2] 甘坤. 高速公路石方路堑爆破开挖工法探讨[J]. 西部交通科技, 2020(3):3.

[3] 梁玉杰. 敏感环境区域道路石方开挖技术研究[J]. 中国建设信息化, 2021(1):3.

[4] 邵昌晓. 土石方施工方法在公路路基项目中的应用研究[J]. 工程技术研究, 2021, 006(019):P.201-202.

作者简介：杨润生（1984.07），男，白族，云南省丽江市玉龙县人，本科学历，中级职称，从事研究方向或职业：公路工程。