《铁路路堑高边坡危岩整治施工技术》-工学论文，工程论文-论文范文参考-科学狗论文网

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铁路路堑高边坡危岩整治施工技术

范文

郭萍

摘要：既有铁路增建复线高路堑施工过程中，由于堑顶扩宽后部分山体形成多处不规则潜在危石，对既有铁路运营安全和新建路堑结构施工安全具有很大威胁。由于危岩的隐蔽性、复杂性特点，在实践中往往需要在保证主体结构稳定性为前提的基础上主动对危岩进行加固处理。本案遂渝铁路增建二线YDK113+940～YDK114+040段路堑右侧边坡危岩整治施工，重点介绍了对危岩体的控爆清方、嵌补支顶、原位锚索锚固，路堑支挡锚固桩及桩间混凝土挡土墙施工。同时加设永久性主动柔性防护网包裹危岩、堑顶设置钢轨栅栏等措施进行防护。消灭了危岩对动车路径的危害风险，极大地保证了路基结构的安全稳定性。该施工方法工期短、质量可靠、对危岩扰动小、安全风险小、应用范围广，對类似工程施工，具有一定的借鉴意义。

Abstract： In the process of high cutting construction of existing railways， there are many irregular potential dangerous rocks formed in part of the mountain after the widening of the cutting roof， which pose a great threat to the safety of existing railways and the construction of new cutting structures. Because of the concealment and complexity of dangerous rock， in practice， it is often necessary to reinforce dangerous rock on the basis of ensuring the stability of the main structure. In this case， the second line of Suiyu Railway was built to renovate the dangerous rock on the right side slope of the cut in the section YDK113+940-YDK114+040. The construction of explosion-controlled clearing， reinforcing supporting roof， in-situ anchoring cable， cutting supporting anchoring pile and concrete retaining wall between piles were mainly introduced. At the same time， permanent active flexible protective net is added to encapsulate dangerous rock and railroad fence is set on the top of cutting to protect against dangerous rock. The dangerous rock hazards to railway are eliminated， and the safety and stability of subgrade structure are greatly guaranteed. The construction method has the advantages of short construction period， reliable quality， small disturbance to dangerous rock， small safety risk and wide application scope. It has certain reference significance for similar projects.

关键词：铁路;路堑;危岩;整治;施工技术

Key words： railway;cutting;dangerous rock;renovation;construction technology

中图分类号：U416.1+4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文献标识码：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章编号：1006-4311（2019）10-0090-04

1 ?工程概况

遂渝线增建第二线工程路堑危石位于合川至石子山区间，危岩体范围YDK113+940～YDK114+040。该段岩层产状平缓，发育有N28°W/90°，另外N59°E/90°、 N11°E/90°、E-W/90° 及N40°E/60°NW等多组节理形成X型状，将陡崖巨厚层砂岩切割成块体而形成100多个潜在危石，尺寸1m×2m×2m、2m×2m×2m、 2m×2m×3m、3m×4m×4m、 5m×4m×6m，5m×5m×6m不等（见图1），危岩体距既有线多为15～80m。原既有遂渝一线已经对右侧边坡上的危石基础进行了浆砌片石支顶处理，但由于遂渝二线路堑堑顶扩宽后，坡顶距危石脚安全距离偏小，在路堑施工过程中可能会对危石稳定性造成影响。一旦发生病害，对既有铁路运营安全和新建路堑结构施工安全具有很大威胁。因此必须对该段危岩进行整治处理后，方可进行其他路基构造物施工。

2 ?设计方案

根据现场实际施工情况，危岩整治需按“先防护，后施工，再加固”的原则实施。总体方案为：先施工路堑顶的排水系统、在堑顶设置钢轨防护排架，再对边坡上突出的危石及孤石进行浅孔控爆清方、嵌补支顶，原位进行锚索锚固。最后进行路堑边坡开挖、坡面防护和锚固桩、混凝土挡墙施工。并在边坡挡墙顶设置永久防护钢轨栅栏，以保证铁路运营设备安全。危岩整治典型断面如图2所示。

3 ?施工技术

3.1 施工工序安排

①危岩体边坡搭设钢轨桩防护;

②对需要清方的岩体表面施工主动柔性防护网;

③对危岩体进行浅孔控制爆破清方;

④對危岩体进行原位锚固;

⑤路堑边坡及防护结构物施工;

⑥设置挡墙顶钢轨栅栏。

3.2 搭设防护排架

为了在施工中保证既有线的运行安全，沿危石体坡脚及既有线路右侧水沟平台架设“钢轨排架防护体系”爆破作业前，于K113+970～K114+030段危石陡坡坡脚设置双排临时钢轨桩防护，于K113+940～K113+970及K114+030～K114+040段危石陡坡坡脚下设置单排临时钢轨桩防护。钢轨纵向间距2.0m，双排排距1.0m，单根钢轨长12.5m，悬臂段6.5m，锚固段6.0m，每根钢轨桩沿纵向及两排钢轨桩之间用角钢连接，形成整体桁架结构，外侧角钢间安装Φ20钢筋网格（间距30cm×30cm）和Φ3.0注塑铁丝网（间距3cm×3cm）。具体构造见图3。

在既有线右侧水沟平台上搭设单层钢轨排架。排架用P50旧轨，竖轨间距3.0m，钢轨埋入深度1.5m，悬臂段高4.75m，在钢轨上焊接Φ20HRB335钢筋格栅（30cm×30cm），横联采用2排L75×75×6角钢焊接。对既有运营线进行安全隔离。

3.3 对危岩体进行爆破清方

3.3.1 爆破方法——浅孔控制爆破

对YDK113+980～YDK114+010段的危岩体采用浅孔控制爆破方法清除，清方坡度为1：0.5;爆破后的坡面两侧与原危石坡面顺接，为减少对既有线运营安全的影响和对母岩的损伤，爆破设计以“浅孔、密孔、少装药”为爆破原则。危岩体应逐个爆破清除，按照竖向分层、纵向分段的原则清除。

3.3.2 爆破参数选择

施工前在现场进行爆破试验，施工现场采用同列同段孔外等间隔控制微差起爆，确定合理的爆破参数，使岩体碎裂，控制碎块直径30～50cm为宜，并通过机械或人工清除，同时保证清除坡度和坡面平整度以满足锚固与挂网的要求。

试爆单位耗药量q值取0.2～0.3kg/m3范围内，在山脚合适的地方打10～20个爆眼排进行试爆，以确定飞石炸飞距离及爆破后的岩面光面效果等情况来选择合理的爆破参数。

此危石清爆后形成的边坡坡率为1：0.5，共一个台阶，根据工程特点，采取按台阶高度分层分段自上而下进行控制爆破开挖，以危石外露面作为爆破的临空面，施工中起爆网路选用非电毫秒微差起爆网路。光面爆后的坡面半孔率要求达90%以上，以确保坡面的平顺整齐美观。最终确定的爆破参数如表1。

3.3.3 爆破安全措施

爆破施工现场紧邻既有线，安全是路堑控制爆破的核心。为了确保既有运营线路安全，计算装药量的依据是爆破后的危岩坡面岩体松动、破碎，便于小型机具和人工清理，碎石不飞散。爆破单个危岩体时，先用主动柔性防护网（菱形钢绳网）将危岩体包裹，待锚杆水泥砂浆达到设计强度后，钻孔，装药后安装钢丝格栅网。为防治小粒径爆破飞石影响既有线运营安全，应在危岩体上覆盖厚草席等进行遮挡。

主动柔性防护网防护系统由纵横交错的Φ16纵横向支撑绳与4.5m正方形模式布置的锚杆相联结，支撑绳构成的每个4.5m×4.5m网格内铺设一张4m×4m的钢绳网与四周支撑绳间用缝合绳联结并进行预张拉，来施加压力提高危岩体的稳定性，阻止爆破作业时崩塌落石。上沿钢绳锚杆长度2.5m，下沿及中部锚杆长度2.0m，锚孔到位后必须清孔，孔深需要比锚杆长度长5cm以上，孔径不小于Φ45mm。锚杆采用Φ16mm砂浆锚杆。注浆插入锚杆，采用标号不低于M30的水泥砂浆，确保浆液饱满，进行安装纵横向支撑绳前注浆体养护不少于3天以上。

主动柔性防护网设置见图4。

3.3.4 爆破监控措施

实行现场24小时防护监控，区间两端车站设驻站联络员，现场防护员实行三班倒进行安全防护，并在危石体上设置位移观测点，每6小时进行监测数据，并对数据进行分析，指导安全防护。

在危岩体段设置视频监控系统，监控室实行24小时监控，保持全天候通信畅通，使危险体受控。

3.4 对危岩体进行原位锚固

3.4.1 锚索的布置及技术要求

对YDK113+940～YDK114+040段危岩采用在原位以锚固方法为主以嵌补支顶方法为辅的综合方法治理。YDK113+940～YDK113+980段和YDK114+010～YDK114+040段危石进行局部嵌补支顶平顺后沿坡面进行原位锚索加固;YDK113+980～YDK114+010段危石进行爆破清方后沿坡面进行锚索加固。根据坡面走向大致分为3个工作区分别进行施工。

锚索节点沿坡面横向间距4m，沿坡面纵向间距4m，矩形布置，坡面单孔锚索为4束，？准15.2mm高强度、低松弛无粘结钢绞线制作，其抗拉强度不得低于1860MPa，锚索设计锚固力为600kN、预应力为100kN，坡面锚索下倾角均与水平面呈18°。每孔锚索设计锚固段长8m，且全部锚入基岩中，自由段长8m（详见图5），自由段采用塑料套管隔离防护，裸露部分需作防腐处理，锚孔全范围内采用M30水泥砂浆孔底注浆，注浆压力为0.6～0.8MPa，锚头采用C30砼封闭。钢垫板四个角点分别插入2m长的？准20HRB235的锚杆用于固定锚垫板。

锚索施工完毕后，视现场情况采用主动柔性网进行二次防护。

3.4.2 锚索施工工艺要求

①测放孔位。危岩清方段必须分层分台阶进行，开挖一个台除，满足锚点位置后，技术人员测放锚孔点位，以坡脚线为准，第一层高度2m处设节点，余上各节点采用4m×4m布置。孔位误差不得超过±50mm。

②锚位钻进。根据地质围岩情况选择潜孔冲击钻，开钻前，搭设钻孔平台，平台采用脚手架搭设，然后安装固定钻机，并调整开孔位置，保证沿坡面横向、纵向、倾角和方向误差不大于允许偏差。钻孔时使用的钻进方式为干钻，在钻进时，钻进速度不宜过大，防止钻杆扭曲，造成孔位偏差。钻孔的孔径要求为115mm，孔的深度为16m，因此使用的实际钻孔钻头要大于115mm。另外实际孔深则确保大于要求孔深。

③钻孔检测。当钻孔到要求深度后，用风压为0.2～0.4MPa的高压风枪深入孔内，利用风压清孔，将孔内的剩余渣土和岩粉清除。经现场监理工程师对孔深、孔径检验合格。

④锚索制安。锚索采用高强度、低松弛、无粘结钢绞线制作，钢绞线强度为1860MPa，钢绞线采用4束？准15.2mm制作，结点间距4.0m与水平下倾角18°。锚索体分张拉段、自由段和锚固段。在制作锚索体时保证钢绞线没有油污、顺直没有死弯;按1.5m的距离均匀设置一道架线环，保证锚索的保护层。安装时必须保证清孔完成，人工动作清缓，持续放入。以外露的钢绞线长度来控制锚索体就位。

⑤锚固注浆。锚索体就位后，采用经试验确定的M30施工配合比水泥砂浆，使用经标定合格的注浆机，注浆压力选用0.6～0.8MPa，在注浆终止时要以注浆排气孔溢出标准砂浆为准。也可以以实际施工注浆量大于理论计算量为参考，若注浆后有回降或沉降现象，则要继续补浆。

⑥锚索张拉、锁定、封锚。锚索张拉前，要在施工现场进行张拉试验，确定张拉工艺和锁定工艺。其中特别需要注意的是张拉和锁定要分阶段进行，达到张拉应力后，临时锁定6～10天，再进行补偿张拉，最后锁定。钢绞线最终外留5～10cm，其他超出部分用砂轮切割完成。用M30水泥浆注满锚头、锚垫板的空隙部分。最后使用C30混凝土对锚头进行封闭。

3.4.3 预应力锚索施工图示如图5

3.5 路堑边坡及防护结构物施工

3.5.1 路堑土石方施工

路堑土石方开挖采用分层、分段开挖。在既有线旁开挖土石方有碍路基稳定时，采用挖马口的方式，分段开挖随挖随施作防护工程，不得长距离连续开挖或长期不砌。有坍塌可能时，及时采用钢轨桩支护。在既有铁路营业线边设置防护排架。石方爆破时，采用浅孔松动爆破为主，炮眼的布置及装药量的确定要先期进行试爆调整，以合理的参数指导施工。由专人检查起爆网络。电气化铁路旁严禁使用电雷管起爆。

3.5.2 施作坡面防护工程

路基边坡防护坡面采用锚杆框架梁。框架梁采用C30钢筋混凝土现场立模浇注，框架梁必须按要求嵌入坡面0.4m，框架梁每隔14～22m设置一道伸缩缝，缝宽2cm，采用沥青麻筋填塞，伸缩缝应置于两排节点中间。锚杆设置在4m×4m布置的框架梁上，与坡面垂直施作，锚点钻孔直径？准91mm，孔内灌注M30水泥砂浆，注浆压力大于0.4MPa。锚杆采用单根？准32HRB335螺纹钢筋制作，锚杆长8m。框架内采用喷混植生防护。

3.5.3 路堑支挡结构施工

路堑坡脚设锚固桩，共11根，桩截面1.5m×2.25m、桩间距（中-中）为7m，桩长18m，采用C30钢筋砼灌注，锚固桩施工时应跳槽开挖，隔桩混凝土浇筑完成达到70%强度后，方可开挖相临桩孔。

路堑坡脚设重力式路堑挡土墙，墙高为10m，墙身采用C25片石混凝土浇筑，墙身沿线路方向每隔10～15m并在地层变化处设置一道伸缩缝，缝宽0.02m，缝内填塞沥青木板。墙身高出路肩高程部分，每隔2～3m上下左右交错设置泄水孔，墙背连续设置0.3m厚砂砾石反滤层。

防护结构物布置如图2所示。

3.6 设置挡墙顶钢轨栅栏

锚固桩及片石混凝土挡墙施工完毕后，于挡墙顶部及锚固桩桩顶设置钢轨栅栏。纵联采用P43旧轨，钢轨埋入深度1.5m，悬臂段高4.75m，在设锚固桩的桩间墙段落钢轨分别布置于桩顶及墙顶，桩间于墙顶等间距布置3根钢轨。在钢轨上焊接Φ20HRB335钢筋格栅（30cm×30cm）并在其上挂一层钢丝格栅网（S0/2.2/50）。横联采用2～3排L75×75×6角钢焊接。具体布置见附图6。

4 ?施工期间的安全注意要点

①根据既有线列车运行计划合理安排爆破作业时间，需要在封锁点内施工时必须请点施工，严格执行路局相关请点规定，满足铁路工务安全规则相关条款。爆破时组建相关负责机构，由施工负责人统一指挥，建立畅通的通讯网络。

②施工期间应沿堑顶布设位移观测点，加强安全防护，监测坡面节理，裂隙发生、发展情况及坡面岩体稳定情况，发现不稳定岩体应即时清除，以免影响行车及施工人员的安全。

③计划爆破作业时，应在经计算的安全距离以外设置警示标志，在各个路口和各方向安排足额警戒人员，并且统一约定预警、起爆、解除警戒对讲信号和警示信号，防止行人进入危险区域。

5 ?方案效果分析

本案为既有运营铁路线路增建二线整治路堑堑顶危岩整治工程施工技术方案。为减少对运营线路的干扰，保证运营、施工安全，采用对危岩原位加固为主，加强防护为辅的整治办法，有效地保证了岩体的稳定性，消除了运营安全隐患，避免了大面积扩挖清方而加大的施工费用。通过一系列的施工措施，有效地缩短了工期，施工科学、简单，施工安全质量又得以保证，可为我国特别是西南地区铁路沿线高边坡危岩整治提供施工参考。

参考文献：

[1]Q/CR9602-2015，高速铁路路基工程施工技术规程[S].中国铁道出版社.

[2]TG/GW121-2014，高速鐵路工务安全规则[S].中国铁道出版社.

[3]卢治松.路基高边坡预应力锚索跟管施工技术探讨[J].交通科技与经济，2015（03）.

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