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路基工程中路塹開挖施工技術(shù)探討理工論文
【摘要】路塹開挖是路基工程中常見的施工作業(yè)，文章介紹了路塹開挖的施工準(zhǔn)備工作，闡述了開挖施工方法和機(jī)械化施工作業(yè)技術(shù)。
【關(guān)鍵詞】路基工程；路塹開挖；機(jī)械化施工
路塹開挖是路基施工中工程量最大、最普遍的施工內(nèi)容。路塹是指全部在原地面開挖而成的路基或低于原地面的挖方路基，其作用是緩和道路縱坡或越嶺線穿越嶺口控制標(biāo)高，但同時(shí)也破壞了原地層的天然平衡狀態(tài)，不利于排水和通風(fēng)。因此，開挖路塹時(shí)要注意保證邊坡穩(wěn)定性，須設(shè)置排水溝，必要時(shí)還須設(shè)置截水溝以利排水。路塹開挖可采用人工或機(jī)械作業(yè)，其中以機(jī)械作業(yè)為主，對于不便于采用機(jī)械作業(yè)的施工地段，采用人工作業(yè)。本文對路基工程中路塹開挖準(zhǔn)備工作、開挖方法以及機(jī)械化施工技術(shù)進(jìn)行探討。
一、開挖準(zhǔn)備工作
路基開挖施工之前，除了做好相關(guān)的技術(shù)準(zhǔn)備、施工放樣之外，還應(yīng)特別做好開挖施工的安全防護(hù)準(zhǔn)備。因?yàn)槁坊拇竺娣e開挖會破壞土體原有的自然平衡，易引起路塹邊坡失穩(wěn)、滑坍，危機(jī)施工安全、延誤施工工期。施工人員應(yīng)對路基工程范圍內(nèi)的地質(zhì)水文情況作詳細(xì)調(diào)查，如巖石的風(fēng)化、龜裂程度及地質(zhì)斷層，土質(zhì)變化、水文穩(wěn)定等工程條件，其中水的影響是造成路塹病害的主要原因。
為排除一切可能影響邊坡穩(wěn)定的地面水和地下水，須在路塹頂部預(yù)先開挖截水溝，并結(jié)合路塹永久排水設(shè)施（如邊溝或地下盲溝）做好開挖期間路塹排水。路塹開挖及沿線排水溝沿路塹行進(jìn)方向保持一定的縱坡，以利于排水。此外，對于砂、礫類松散土質(zhì)邊坡，或多層土質(zhì)有松散夾層時(shí)，應(yīng)隨挖隨防護(hù)，預(yù)留碎落臺，以防止邊坡崩塌。
二、開挖施工方法
路塹開挖根據(jù)現(xiàn)場施工條件，可采用以下幾種基本方法：
1．全斷面開挖法。從開挖路塹的一端或兩端按斷面全寬一次挖到標(biāo)高，逐漸向縱深挖掘，挖出的土方一般都是向兩側(cè)運(yùn)送。這種方法適用于深度不大，且較短的路塹。
2．分層開挖法。從開挖路塹的一端或兩端按斷面分層挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高。每層都有單獨(dú)的運(yùn)土出路和臨時(shí)排水設(shè)施，適用于開挖深而短的路塹。
3．分段縱挖法。當(dāng)路塹較長時(shí)，開挖深度不大時(shí)，把開挖路塹橫斷面分成若干段，并縱向條形開挖，一般出土于兩側(cè)。若是傍山路塹，一側(cè)塹壁不厚，選擇一個(gè)或幾個(gè)地方挖穿塹壁出土。
4．分層縱挖法。如果路塹寬度及深度不大，可以縱向分層挖掘。在短距離及大坡度時(shí)，可用推土機(jī)施工，較長的寬路塹則宜用鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)。
5.通道縱挖法。在開挖路塹全長上，沿路塹縱向先挖出一通道，然后開挖兩旁，這是一種快速施工方法，通道可用于機(jī)械通行或運(yùn)輸土料車輛的運(yùn)土。
三、開挖機(jī)械化施工技術(shù)
路塹開挖施工根據(jù)不同的施工條件，應(yīng)采用不同的施工機(jī)械作業(yè)。
（一）推土機(jī)作業(yè)
推土機(jī)具有操縱靈活、運(yùn)轉(zhuǎn)方便，既可開挖土方，又能短距離運(yùn)輸土料的特點(diǎn)，在路塹開挖中被廣為采用。其主要有兩種施工作業(yè)方法。
1．橫向開挖路塹。用推土機(jī)橫向開挖路塹，其深度在2m以內(nèi)為宜。開始時(shí)推土機(jī)以路塹中線為界，向兩側(cè)用橫向“穿梭”推土作業(yè)法進(jìn)行，將路塹中挖出的土送至兩側(cè)棄土堆，最后再做專門的清理和整平，當(dāng)開挖深度超過2m時(shí)，則需與其他機(jī)械配合作業(yè)。
2．縱向開挖山坡路塹
（1）開挖傍山半路塹。一般多采用斜鏟推土機(jī)進(jìn)行。開挖時(shí)首先由路塹邊坡的上部開始，沿線路行駛，漸次而下，分段、分層將土推送至坡下填筑路堤處。推土機(jī)的水平回轉(zhuǎn)角根據(jù)土壤的性質(zhì)來調(diào)整，在I、II級輕質(zhì)土壤上作業(yè)時(shí)，可調(diào)至60°；在III、IV級土壤作業(yè)時(shí)可調(diào)至45°。
（2）開挖深路塹。開挖深路塹運(yùn)土作為填土路堤作業(yè)時(shí)，應(yīng)首先做好準(zhǔn)備工作，要在開挖路塹的原地面線頂端各點(diǎn)和填挖之間零點(diǎn)處，設(shè)置標(biāo)記，同時(shí)挖半小丘，使推土機(jī)能順利進(jìn)入作業(yè)現(xiàn)場。如果推土機(jī)能沿斜坡駛至最高點(diǎn)時(shí)，則可以由路塹的所在坡面上頂點(diǎn)處開始，逐層開挖至路堤處，開挖時(shí)可用推土機(jī)沿線路中線的平行線進(jìn)行縱向推填。當(dāng)路塹開挖到設(shè)計(jì)深度的一半位置時(shí)，再用另外1~2臺推土機(jī)，橫向分層推削路塹斜坡。由斜坡上推削下來的土壤，仍由下面的推土機(jī)送至填土區(qū)段，直至路塹路堤全部完成為止。
（二）鏟運(yùn)機(jī)作業(yè)
鏟運(yùn)機(jī)開挖路塹有兩種作業(yè)方法，一是橫向棄土開挖；二是縱向移挖作填。路塹分層開挖，并從兩側(cè)開始，每層后15~20cm，這樣做既能控制邊坡，又能使取土場保持平整，同時(shí)還應(yīng)沿路塹兩側(cè)做出排水縱坡。
路塹在以下情況下，宜采用橫向開挖，即：塹頂?shù)孛嬗忻黠@橫坡，而上游一側(cè)需設(shè)置棄土堆，阻擋地面水流入路塹；路塹中縱向運(yùn)土距離太長，超過鏟運(yùn)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)距，嚴(yán)重影響工效；不需要利用土方或利用有剩余時(shí)；長路塹由于施工條件的限制，機(jī)械只承擔(dān)其中一段，兩端又無法縱向送土?xí)r。
鏟運(yùn)機(jī)縱向移挖作填，當(dāng)路塹須向塹口外相接的路堤處運(yùn)土填筑時(shí)，鏟運(yùn)機(jī)應(yīng)利用縱坡自路塹端部開始作下坡鏟土，并逐漸向塹內(nèi)段延伸挖土長度，而填筑路堤也應(yīng)相應(yīng)的延伸。
（三）挖掘機(jī)作業(yè)
用挖掘機(jī)開挖路塹，一般是與運(yùn)輸車輛配合作業(yè)的。
1．正鏟挖掘機(jī)開挖路塹。正鏟挖掘機(jī)進(jìn)行路塹開挖作業(yè)，可采用全斷面開挖和分層開挖兩種方法。如路塹深（下轉(zhuǎn)第189頁）（上接第197頁）度在5m以下時(shí)，可采用全斷面開挖，挖掘機(jī)一次向前開挖路塹全寬至設(shè)計(jì)標(biāo)高，運(yùn)輸車輛停在與挖掘機(jī)同一平面，且并列布置，或在挖掘機(jī)后側(cè)。這種方法施工簡單，但挖掘機(jī)須橫向移動(dòng)，才能挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高。
當(dāng)路塹深度為5m以上時(shí)，宜采用分層開挖，即挖掘機(jī)在縱向行程中，先把路塹開通一部分，運(yùn)輸車輛在挖掘機(jī)一側(cè)布置，并與開挖路線平行，如此往返幾個(gè)行程，直至將路塹全部開通。挖掘機(jī)各次開挖后在邊坡上留下的土角，可由推土機(jī)修整。
2．反鏟挖掘機(jī)開挖路塹。由于反鏟挖掘機(jī)只能挖掘停機(jī)面以下的土壤，因此做開挖路塹作業(yè)時(shí)，是停在路塹頂部兩側(cè)進(jìn)行，一般只適用于開挖深度在挖掘范圍內(nèi)的路塹。可視現(xiàn)場情況采用溝端、溝側(cè)的作業(yè)方法。
3．拉鏟挖掘機(jī)開挖路塹。用拉鏟挖掘機(jī)開挖路塹作業(yè)時(shí)，如卸料半徑能及至兩側(cè)棄土堆位置，則挖掘機(jī)可停在路塹中心線上，采用溝端挖掘的方法進(jìn)行，否則，必須采用雙開挖道作業(yè)。當(dāng)棄土堆位于路塹一側(cè)時(shí)，挖掘機(jī)沿路塹邊緣移動(dòng)，為了保證安全，挖掘機(jī)內(nèi)側(cè)履帶應(yīng)與路塹邊沿保持1.0~1.5m的距離。
（四）推土機(jī)和鏟運(yùn)機(jī)聯(lián)合施工
在組織大型土方機(jī)械開挖路塹作業(yè)時(shí)，往往投入作業(yè)的機(jī)型很多，各自又有不同的適用范圍和作業(yè)效果，為多機(jī)聯(lián)合作業(yè)提供了可能，其中，不同功率的推土機(jī)和不同斗容量的鏟運(yùn)機(jī)聯(lián)合作業(yè)最為常見。在組織推土機(jī)與鏟運(yùn)機(jī)聯(lián)合開挖作業(yè)時(shí)，應(yīng)根據(jù)它們各自的特點(diǎn)將它們安排在最能發(fā)揮各自優(yōu)勢的部位作業(yè)。
通過比較不同功率的推土機(jī)和不同斗容量的鏟運(yùn)機(jī)的適用范圍和作業(yè)效果，可見：推土機(jī)動(dòng)作靈活，可正駛推運(yùn)、倒駛空返，當(dāng)推運(yùn)翻松土壤時(shí)效率較高，其中大型推土機(jī)載運(yùn)土量較大、爬坡性能最好；而中型推土機(jī)，進(jìn)退速度較快。當(dāng)推土機(jī)增設(shè)側(cè)擋板后推運(yùn)翻松土壤，可提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)距和載土量。而鏟運(yùn)機(jī)能下坡鏟土入斗，上坡可以斜駛上料損失最小，具有較好的整形性能，在干土地質(zhì)進(jìn)行深挖高填的大運(yùn)距作業(yè)時(shí)，其工效與推土機(jī)相當(dāng)，工程成本可降低。
在多機(jī)聯(lián)合作業(yè)時(shí)，可將中型推土機(jī)安排在開挖段的上層，大型推土機(jī)放在中層，鏟運(yùn)機(jī)放在底層。為了便于排除降雨積水，開挖工作應(yīng)自下而上進(jìn)行。為了提供推土機(jī)作業(yè)效率，在較硬土質(zhì)區(qū)段，最好配備翻松機(jī)械或機(jī)具協(xié)同作業(yè)。
四、結(jié)語
路塹開挖是路基工程一種常見施工作業(yè)。為保證路塹開挖作業(yè)的順利進(jìn)行，首先應(yīng)充分做好施工準(zhǔn)備工作，特別是安全防護(hù)工作，以免發(fā)生
安全事故，繼而影響施工進(jìn)度和質(zhì)量。其次，根據(jù)工程現(xiàn)場條件選擇合適的施工方法，往往會達(dá)到事半功倍的效果。最后，大力使用機(jī)械化作業(yè)，并合理安排多機(jī)聯(lián)合作業(yè)，不但可以降低施工作業(yè)強(qiáng)度，還可以加快施工進(jìn)度。
【參考文獻(xiàn)】
[1]張京，等.路橋工程施工新技術(shù)實(shí)用手冊路基施工新技術(shù)分冊[M].北京：長征出版社，2003．
[2]楊永青.淺析路基工程土石方開挖[J].山西建筑，2007，33（3）.
【作者簡介】顏云陽（1977—），男，湖南衡南人，湖南省公路與橋梁建設(shè)集團(tuán)公司工程師，研究方向：公路、橋梁、隧道現(xiàn)場施工管理。
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