深究路基工程中路塹開挖動工技巧

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路塹開挖是路基施工中工程量最大、最普遍的施工內容。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高,但同時也破壞了原地層的天然平衡狀態,不利于排水和通風。因此,開挖路塹時要注意保證邊坡穩定性,須設置排水溝,必要時還須設置截水溝以利排水。路塹開挖可采用人工或機械作業,其中以機械作業為主,對于不便于采用機械作業的施工地段,采用人工作業。本文對路基工程中路塹開挖準備工作、開挖方法以及機械化施工技術進行探討。

1開挖準備工作

路基開挖施工之前,除了做好相關的技術準備、施工放樣之外,還應特別做好開挖施工的安全防護準備。因為路基的大面積開挖會破壞土體原有的自然平衡,易引起路塹邊坡失穩、滑坍,危機施工安全、延誤施工工期。施工人員應對路基工程范圍內的地質水文情況作詳細調查,如巖石的風化、龜裂程度及地質斷層,土質變化、水文穩定等工程條件,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定的地面水和地下水,須在路塹頂部預先開挖截水溝,并結合路塹永久排水設施(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、礫類松散土質邊坡,或多層土質有松散夾層時,應隨挖隨防護,預留碎落臺,以防止邊坡崩塌。

2開挖施工方法

路塹開挖根據現場施工條件,可采用以下幾種基本方法:

2.1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高,逐漸向縱深挖掘,挖出的土方一般都是向兩側運送。這種方法適用于深度不大,且較短的路塹。

2.2分層開挖法。從開挖路塹的一端或兩端按斷面分層挖至設計標高。每層都有單獨的運土出路和臨時排水設施,適用于開挖深而短的路塹。

2.3分段縱挖法。當路塹較長時,開挖深度不大時,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。若是傍山路塹,一側塹壁不厚,選擇一個或幾個地方挖穿塹壁出土。

2.4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,可用推土機施工,較長的寬路塹則宜用鏟運機作業。

2.5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,通道可用于機械通行或運輸土料車輛的運土。

3開挖機械化施工技術

路塹開挖施工根據不同的施工條件,應采用不同的施工機械作業。

3.1推土機作業

推土機具有操縱靈活、運轉方便,既可開挖土方,又能短距離運輸土料的特點,在路塹開挖中被廣為采用。其主要有兩種施工作業方法。

3.1.1橫向開挖路塹。用推土機橫向開挖路塹,其深度在2m以內為宜。開始時推土機以路塹中線為界,向兩側用橫向“穿梭“推土作業法進行,將路塹中挖出的土送至兩側棄土堆,最后再做專門的清理和整平,當開挖深度超過2m時,則需與其他機械配合作業。

3.1.2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進行。開挖時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。推土機的水平回轉角根據土壤的性質來調整,在I、II級輕質土壤上作業時,可調至60°;在III、IV級土壤作業時可調至45°。

(2)開挖深路塹。開挖深路塹運土作為填土路堤作業時,應首先做好準備工作,要在開挖路塹的原地面線頂端各點和填挖之間零點處,設置標記,同時挖半小丘,使推土機能順利進入作業現場。如果推土機能沿斜坡駛至最高點時,則可以由路塹的所在坡面上頂點處開始,逐層開挖至路堤處,開挖時可用推土機沿線路中線的平行線進行縱向推填。當路塹開挖到設計深度的一半位置時,再用另外1~2臺推土機,橫向分層推削路塹斜坡。由斜坡上推削下來的土壤,仍由下面的推土機送至填土區段,直至路塹路堤全部完成為止。

3.2鏟運機作業

鏟運機開挖路塹有兩種作業方法,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,同時還應沿路塹兩側做出排水縱坡。

路塹在以下情況下,宜采用橫向開挖,即:塹頂地面有明顯橫坡,而上游一側需設置棄土堆,阻擋地面水流入路塹;路塹中縱向運土距離太長,超過鏟運機經濟運距,嚴重影響工效;不需要利用土方或利用有剩余時;長路塹由于施工條件的限制,機械只承擔其中一段,兩端又無法縱向送土時。

鏟運機縱向移挖作填,當路塹須向塹口外相接的路堤處運土填筑時,鏟運機應利用縱坡自路塹端部開始作下坡鏟土,并逐漸向塹內段延伸挖土長度,而填筑路堤也應相應的延伸。

3.3挖掘機作業

用挖掘機開挖路塹,一般是與運輸車輛配合作業的。

3.3.1正鏟挖掘機開挖路塹。正鏟挖掘機進行路塹開挖作業,可采用全斷面開挖和分層開挖兩種方法。如路塹深度在5m以下時,可采用全斷面開挖,挖掘機一次向前開挖路塹全寬至設計標高,運輸車輛停在與挖掘機同一平面,且并列布置,或在挖掘機后側。這種方法施工簡單,但挖掘機須橫向移動,才能挖到設計標高。

當路塹深度為5m以上時,宜采用分層開挖,即挖掘機在縱向行程中,先把路塹開通一部分,運輸車輛在挖掘機一側布置,并與開挖路線平行,如此往返幾個行程,直至將路塹全部開通。挖掘機各次開挖后在邊坡上留下的土角,可由推土機修整。

3.3.2反鏟挖掘機開挖路塹。由于反鏟挖掘機只能挖掘停機面以下的土壤,因此做開挖路塹作業時,是停在路塹頂部兩側進行,一般只適用于開挖深度在挖掘范圍內的路塹。可視現場情況采用溝端、溝側的作業方法。

3.3.3拉鏟挖掘機開挖路塹。用拉鏟挖掘機開挖路塹作業時,如卸料半徑能及至兩側棄土堆位置,則挖掘機可停在路塹中心線上,采用溝端挖掘的方法進行,否則,必須采用雙開挖道作業。當棄土堆位于路塹一側時,挖掘機沿路塹邊緣移動,為了保證安全,挖掘機內側履帶應與路塹邊沿保持1.0~1.5m的距離。

3.4推土機和鏟運機聯合施工

在組織大型土方機械開挖路塹作業時,往往投入作業的機型很多,各自又有不同的適用范圍和作業效果,為多機聯合作業提供了可能,其中,不同功率的推土機和不同斗容量的鏟運機聯合作業最為常見。在組織推土機與鏟運機聯合開挖作業時,應根據它們各自的特點將它們安排在最能發揮各自優勢的部位作業。

通過比較不同功率的推土機和不同斗容量的鏟運機的適用范圍和作業效果,可見:推土機動作靈活,可正駛推運、倒駛空返,當推運翻松土壤時效率較高,其中大型推土機載運土量較大、爬坡性能最好;而中型推土機,進退速度較快。當推土機增設側擋板后推運翻松土壤,可提高經濟運距和載土量。而鏟運機能下坡鏟土入斗,上坡可以斜駛上料損失最小,具有較好的整形性能,在干土地質進行深挖高填的大運距作業時,其工效與推土機相當,工程成本可降低。

在多機聯合作業時,可將中型推土機安排在開挖段的上層,大型推土機放在中層,鏟運機放在底層。為了便于排除降雨積水,開挖工作應自下而上進行。為了提供推土機作業效率,在較硬土質區段,最好配備翻松機械或機具協同作業。

4結語

路塹開挖是路基工程一種常見施工作業。為保證路塹開挖作業的順利進行,首先應充分做好施工準備工作,特別是安全防護工作,以免發生安全事故,繼而影響施工進度和質量。其次,根據工程現場條件選擇合適的施工方法,往往會達到事半功倍的效果。最后,大力使用機械化作業,并合理安排多機聯合作業,不但可以降低施工作業強度,還可以加快施工進度。