高速公路改扩建路堑高边坡施工安全防护技术要点研究

邓雷

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511450）

1 改扩建工程高边坡开挖稳定性影响因素分析

1.1 高边坡研究对象主要信息

本文案例工程的深挖路堑边坡（边坡高度H≥30 m）有4 处，其中，2 处为石质边坡。考虑本项目为高速公路改扩建项目，为减少对高速公路车辆通行的影响，邻近通车路段的石方开挖无法采用爆破工艺，只能采用机械凿岩（含静力爆破）等不影响通车的工艺及措施进行施工。

1.2 高边坡开挖稳定性影响因素及控制措施

1.2.1 边坡失稳

边坡失稳主要是施工工序不对或设计方案不合理，边坡开挖后与加固工程施工时间间隔太长，雨季开挖施工前没有采取有效的防排水控制措施等造成的，其控制措施如下：（1）因部分边坡施工邻近主线，施工时不能影响现有高速公路通行，因此，施工前必须做好临时防护工程，根据边坡高度，可设置多道防护。（2）施工前进行实地调查，及早发现滑坡、潜在滑坡等问题，进行设计方案变更或完善工程措施。（3）土质边坡或岩性不稳定边坡开挖应安排在枯水季节施工，避开雨季。（4）需要加固的土质边坡，开挖后应立即完成加固；其他类型的边坡，开挖后也应尽快完成加固工程；不能及时完成加固的边坡应暂停开挖[1]；（5）完善并细化突发灾害应急处理预案。

1.2.2 大变形

大变形主要是由于降雨、临时措施不当或施工次序不对造成的，其控制措施如下：（1）开挖前做好截水沟、临时排水沟等工程，坡顶和各级平台不得有积水；开挖中遇到地下水出露时，必须先做好排水工程；（2）完成边坡以外水体的隔离、防漏、防垮工程；（3）避开雨季开挖施工，并对坡面进行防雨遮盖。

1.2.3 机械伤害

机械伤害主要是由于机械设备带故障运转或司机违规作业造成的，其控制措施如下：（1）人员不能在机械作业范围内交叉施工；（2）施工车辆养护及时得当，保证车况良好；合理确定土方装运顺序和行驶路线，人车不能混行，维修和加固运土便道；大雨、大雾等恶劣气候条件下暂停施工。

1.2.4 触电

触点主要是由于违章操作、用电线路设施不合格等造成的，其控制措施如下：（1）因主线高边坡施工时，主线车辆正在运行，因此，建议在主线高边坡施工中不采用抛掷爆破的手段。（2）加强教育，掌握用电常识，加强自我保护意识，对用电操作人员做好安全交底；电工持证上岗。（3）做好用电设计，合理选配电缆、开关等设施，并安装正确；使用中的电缆应架空或按规定埋地，不得随意埋在地面或浸水；施工人员、施工道路、设备机械等与架设线距离应符合有关规定。

2 改扩建工程高边坡开挖施工安全措施及控制要点

本项目施工期间持续通车，边坡施工时，为减缓滚落土、石块的俯冲势能，同时防止土、石块冲向公路，给过往车辆造成伤害，危害交通安全，采取了如下安全措施。

2.1 施工防护

2.1.1 路堑段设置新泽西护栏，封闭应急车道

在路堑施工范围内，全线设置新泽西护栏，封闭高边坡施工范围内应急车道，以引导车流，拦截车辆，并作为边坡临时防护的最后一道防线。新泽西护栏主要功能在于区隔、引导车流，防止冲撞。

2.1.2 坡脚设置防护钢管排架

为防止坡面防护墙未能拦截的土、石块滚落，对下方公路过往车辆及行人造成伤害，影响道路行车安全，在路堑开挖施工前，先在原山体坡面碎落台到原坡体下部，以及坡脚位置采用φ48 mm 的钢管搭设高出一级坡2 m 的一道钢管排架，结合硬路肩所设置的新泽西护栏，对上部防护网未能拦截的土、石块进行最终拦截。

钢管排架由直径φ48 mm 的钢管+竹胶板+钢网+安全网组拼而成。钢管排架侧面绑扎竹胶板及铁丝网。支撑挡墙采用C20 混凝土现浇，尺寸为0.8 m（宽）×1 m（高）×坡脚长度，φ48 mm 钢管塔立于支撑挡墙上，φ48 mm 钢管柱纵横向间距为1.0 m×1.0 m；钢管排架纵向平行钢管要与山体用锚杆（φ25 mm 钢筋，2 m 深）锁牢，往上高度每上升3 m，间距5 m，依次将钢管排架与锚杆焊锁牢固。

2.1.3 边坡平台设置工字钢+钢板防护网

每个边坡上每级平台设置1 道16#工字钢及钢板组成的防护网，16#工字钢总长4 m，埋深1.5 m，间距按3 m 布置，每块钢板规格为240 cm×120 cm×1 cm（高×宽×厚），16#工字钢加设3 道[10 mm 槽钢横向连接，且根据现场实际情况采用斜支撑或斜拉杆形式固定，平台工字钢钢防护可周转使用，如图1 所示。

图1 高边坡逐级防护设施示意图

2.1.4 分级开挖，分级防护

由于边坡较高，且山坡上有裸露的孤石，施工时随时可能会出现落石，给高速公路行车带来安全隐患，故临时边坡防护除上述钢管排架防护外，在每一级边坡开挖前需要使用被动防护网将开挖山体进行全覆盖，坚持分级开挖，分级防护，自上而下，开挖一级，防护一级，严禁一挖到底。

2.2 改扩建道路路堑高边坡开挖控制要点

2.2.1 开挖原则

路堑开挖前，应对中桩和开挖线桩进行防线测量，以指导开挖。采用挖掘机开挖装车，必要时用装载机配合装车，用自卸汽车运输至填方地段或弃土场。土方开挖自上而下进行，应因地制宜，根据不同开挖条件，采取横挖法、纵挖法或混合式开挖法，边坡不稳定地段采取间隔分段、分层的施工方法。无论开挖高度多高，所有路堑开挖顺序均按自高向低分级开挖的顺序进行，严禁掏洞取土。开挖时，边坡均按设计要求一次成型，并及时进行人工修整，及时进行防护，严格做到开挖一级，验收一级，防护一级，防止边坡被雨水冲刷。

2.2.2 开挖顺序

对同一层土体施工，按照先开挖中间土体，再开挖设计坡面线侧土体，最后挖除邻路侧的防滚石土体，分层高度不超过2.5 m，开挖出一级并及时按设计做好防护后，再继续向下开挖，如图2 所示。高边坡先施工好钢管排架及安全防护后再按如下开挖顺序施工。

图2 高边坡分层开挖示意图

2.2.3 开挖方法

1）山体危险孤石及浮石处理

施工前仔细排查山体及坡面上存在的孤石及浮石情况，并完全将其清除。

2)表层土方开挖

堑顶截水沟做好后，再按照测量放出的开挖边线清除表层土。

3)原有锚索预应力释放

K3266+100～K3266+270 路堑左侧高边坡原旧边坡一至五级均设置有预应力锚索，为保障施工安全，每级边坡开挖前，先将该级边坡的锚索预应力释放后再刷坡。

先在锚头位置设置1 cm 厚钢板做防护罩，并用铁链与脚手架固定，人工沿锚头周边位置下挖，挖出锚索后，将水泥浆敲掉，将锚索从中段割断，锚索逐根采用该方式割断。防护罩设置应牢靠，避免夹片飞出危及操作人员安全及高速公路行车安全。

4）机械破碎石方

机械破碎设备：土石方采用机械破碎时，机械设备根据岩石硬度情况选用，以安全、经济、满足施工进度需要为原则。

机械破碎主要采用炮机对强风化以上强度的花岗岩进行破除，对靠近边坡外侧预留的少部分岩石采用人工用手提电锤破碎，以防止石块滚落。

机械破碎方法：根据测量放样出开挖控制线，用挖掘机清除表土后，观察确定采用何种方式开挖，若挖掘机可以挖动的土石方，直接采用挖机开挖，否则采用松土器或炮机破碎岩石后，在将松散土石方装车运至指定区域。

绳锯切割及圆盘锯切割：为加快施工进度，项目部引进绳锯切割工艺及圆盘锯切割（圆盘直径约为3.6 m）工艺，对石质边坡施工取得了良好效果。

5）静力爆破

部分较坚硬的岩石，机械破碎难度大，施工效率低，且临近高速公路时，无法采用常规装药爆破方式，可采用静力爆破，以确保施工安全及高速公路行车安全。

3 改扩建工程高边坡监测

开阳扩建项目由原双向4 车道扩建为双向8 车道，施工过程中必须保证原有高速的通行能力。面对如何高标准实现“边通车、边施工、高质量、高效率”的要求，高边坡监测工作面临巨大挑战。本项目结合开阳项目特点、难点勇于开拓创新，大面积采用了以“电测法为主、光学监测为辅”的监测方式顺利完成了本项目的监测工作。

综合上述，针对本扩建项目施工特点和监测工作难点，本项目决定采用以电测法为主，光学监测为辅的方式，既解决了监测工作和现场施工存在严重交叉、监测仪器难以保护的问题，又提高了监测工作效率、确保测量的连续性和测量精度。本项目高边坡监测工作中，高边坡的水平位移采用位移桩进行光学监测，深层水平位移监测采用传统测斜管进行监测。

4 结语

本文以开阳高速改扩建工程高边坡防护施工为例，讲述了改扩建施工中高边坡安全防护的若干技术要点。在现场施工实践中，通过对高边坡拓宽开挖、边坡防护方式不断优化、比选和分析，确定了在工程造价、安全可靠度等方面综合效益较好的防护方案，进一步提升了边坡防护的施工质量和品质。本防护方案在本项目施工中取得了良好效果，为后续高速公路改扩建工程高边坡防护施工提供了借鉴。