鐵路路塹高邊坡危巖整治施工技術

郭萍

摘要：既有鐵路增建復線高路塹施工過程中，由于塹頂擴寬后部分山體形成多處不規則潛在危石，對既有鐵路運營安全和新建路塹結構施工安全具有很大威脅。由于危巖的隱蔽性、復雜性特點，在實踐中往往需要在保證主體結構穩定性為前提的基礎上主動對危巖進行加固處理。本案遂渝鐵路增建二線YDK113+940～YDK114+040段路塹右側邊坡危巖整治施工，重點介紹了對危巖體的控爆清方、嵌補支頂、原位錨索錨固，路塹支擋錨固樁及樁間混凝土擋土墻施工。同時加設永久性主動柔性防護網包裹危巖、塹頂設置鋼軌柵欄等措施進行防護。消滅了危巖對動車路徑的危害風險，極大地保證了路基結構的安全穩定性。該施工方法工期短、質量可靠、對危巖擾動小、安全風險小、應用范圍廣，對類似工程施工，具有一定的借鑒意義。

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.

關鍵詞：鐵路;路塹;危巖;整治;施工技術

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

中圖分類號：U416.1+4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）10-0090-04

1 ?工程概況

遂渝線增建第二線工程路塹危石位于合川至石子山區間，危巖體范圍YDK113+940～YDK114+040。該段巖層產狀平緩，發育有N28°W/90°，另外N59°E/90°、 N11°E/90°、E-W/90° 及N40°E/60°NW等多組節理形成X型狀，將陡崖巨厚層砂巖切割成塊體而形成100多個潛在危石，尺寸1m×2m×2m、2m×2m×2m、 2m×2m×3m、3m×4m×4m、 5m×4m×6m，5m×5m×6m不等（見圖1），危巖體距既有線多為15～80m。原既有遂渝一線已經對右側邊坡上的危石基礎進行了漿砌片石支頂處理，但由于遂渝二線路塹塹頂擴寬后，坡頂距危石腳安全距離偏小，在路塹施工過程中可能會對危石穩定性造成影響。一旦發生病害，對既有鐵路運營安全和新建路塹結構施工安全具有很大威脅。因此必須對該段危巖進行整治處理后，方可進行其他路基構造物施工。

2 ?設計方案

根據現場實際施工情況，危巖整治需按“先防護，后施工，再加固”的原則實施。總體方案為：先施工路塹頂的排水系統、在塹頂設置鋼軌防護排架，再對邊坡上突出的危石及孤石進行淺孔控爆清方、嵌補支頂，原位進行錨索錨固。最后進行路塹邊坡開挖、坡面防護和錨固樁、混凝土擋墻施工。并在邊坡擋墻頂設置永久防護鋼軌柵欄，以保證鐵路運營設備安全。危巖整治典型斷面如圖2所示。

3 ?施工技術

3.1 施工工序安排

①危巖體邊坡搭設鋼軌樁防護;

②對需要清方的巖體表面施工主動柔性防護網;

③對危巖體進行淺孔控制爆破清方;

④對危巖體進行原位錨固;

⑤路塹邊坡及防護結構物施工;

⑥設置擋墻頂鋼軌柵欄。

3.2 搭設防護排架

為了在施工中保證既有線的運行安全，沿危石體坡腳及既有線路右側水溝平臺架設“鋼軌排架防護體系”爆破作業前，于K113+970～K114+030段危石陡坡坡腳設置雙排臨時鋼軌樁防護，于K113+940～K113+970及K114+030～K114+040段危石陡坡坡腳下設置單排臨時鋼軌樁防護。鋼軌縱向間距2.0m，雙排排距1.0m，單根鋼軌長12.5m，懸臂段6.5m，錨固段6.0m，每根鋼軌樁沿縱向及兩排鋼軌樁之間用角鋼連接，形成整體桁架結構，外側角鋼間安裝Φ20鋼筋網格（間距30cm×30cm）和Φ3.0注塑鐵絲網（間距3cm×3cm）。具體構造見圖3。

在既有線右側水溝平臺上搭設單層鋼軌排架。排架用P50舊軌，豎軌間距3.0m，鋼軌埋入深度1.5m，懸臂段高4.75m，在鋼軌上焊接Φ20HRB335鋼筋格柵（30cm×30cm），橫聯采用2排L75×75×6角鋼焊接。對既有運營線進行安全隔離。

3.3 對危巖體進行爆破清方

3.3.1 爆破方法——淺孔控制爆破

對YDK113+980～YDK114+010段的危巖體采用淺孔控制爆破方法清除，清方坡度為1：0.5;爆破后的坡面兩側與原危石坡面順接，為減少對既有線運營安全的影響和對母巖的損傷，爆破設計以“淺孔、密孔、少裝藥”為爆破原則。危巖體應逐個爆破清除，按照豎向分層、縱向分段的原則清除。

3.3.2 爆破參數選擇

施工前在現場進行爆破試驗，施工現場采用同列同段孔外等間隔控制微差起爆，確定合理的爆破參數，使巖體碎裂，控制碎塊直徑30～50cm為宜，并通過機械或人工清除，同時保證清除坡度和坡面平整度以滿足錨固與掛網的要求。

試爆單位耗藥量q值取0.2～0.3kg/m3范圍內，在山腳合適的地方打10～20個爆眼排進行試爆，以確定飛石炸飛距離及爆破后的巖面光面效果等情況來選擇合理的爆破參數。

此危石清爆后形成的邊坡坡率為1：0.5，共一個臺階，根據工程特點，采取按臺階高度分層分段自上而下進行控制爆破開挖，以危石外露面作為爆破的臨空面，施工中起爆網路選用非電毫秒微差起爆網路。光面爆后的坡面半孔率要求達90%以上，以確保坡面的平順整齊美觀。最終確定的爆破參數如表1。

3.3.3 爆破安全措施

爆破施工現場緊鄰既有線，安全是路塹控制爆破的核心。為了確保既有運營線路安全，計算裝藥量的依據是爆破后的危巖坡面巖體松動、破碎，便于小型機具和人工清理，碎石不飛散。爆破單個危巖體時，先用主動柔性防護網（菱形鋼繩網）將危巖體包裹，待錨桿水泥砂漿達到設計強度后，鉆孔，裝藥后安裝鋼絲格柵網。為防治小粒徑爆破飛石影響既有線運營安全，應在危巖體上覆蓋厚草席等進行遮擋。

主動柔性防護網防護系統由縱橫交錯的Φ16縱橫向支撐繩與4.5m正方形模式布置的錨桿相聯結，支撐繩構成的每個4.5m×4.5m網格內鋪設一張4m×4m的鋼繩網與四周支撐繩間用縫合繩聯結并進行預張拉，來施加壓力提高危巖體的穩定性，阻止爆破作業時崩塌落石。上沿鋼繩錨桿長度2.5m，下沿及中部錨桿長度2.0m，錨孔到位后必須清孔，孔深需要比錨桿長度長5cm以上，孔徑不小于Φ45mm。錨桿采用Φ16mm砂漿錨桿。注漿插入錨桿，采用標號不低于M30的水泥砂漿，確保漿液飽滿，進行安裝縱橫向支撐繩前注漿體養護不少于3天以上。

主動柔性防護網設置見圖4。

3.3.4 爆破監控措施

實行現場24小時防護監控，區間兩端車站設駐站聯絡員，現場防護員實行三班倒進行安全防護，并在危石體上設置位移觀測點，每6小時進行監測數據，并對數據進行分析，指導安全防護。

在危巖體段設置視頻監控系統，監控室實行24小時監控，保持全天候通信暢通，使危險體受控。

3.4 對危巖體進行原位錨固

3.4.1 錨索的布置及技術要求

對YDK113+940～YDK114+040段危巖采用在原位以錨固方法為主以嵌補支頂方法為輔的綜合方法治理。YDK113+940～YDK113+980段和YDK114+010～YDK114+040段危石進行局部嵌補支頂平順后沿坡面進行原位錨索加固;YDK113+980～YDK114+010段危石進行爆破清方后沿坡面進行錨索加固。根據坡面走向大致分為3個工作區分別進行施工。

錨索節點沿坡面橫向間距4m，沿坡面縱向間距4m，矩形布置，坡面單孔錨索為4束，？準15.2mm高強度、低松弛無粘結鋼絞線制作，其抗拉強度不得低于1860MPa，錨索設計錨固力為600kN、預應力為100kN，坡面錨索下傾角均與水平面呈18°。每孔錨索設計錨固段長8m，且全部錨入基巖中，自由段長8m（詳見圖5），自由段采用塑料套管隔離防護，裸露部分需作防腐處理，錨孔全范圍內采用M30水泥砂漿孔底注漿，注漿壓力為0.6～0.8MPa，錨頭采用C30砼封閉。鋼墊板四個角點分別插入2m長的？準20HRB235的錨桿用于固定錨墊板。

錨索施工完畢后，視現場情況采用主動柔性網進行二次防護。

3.4.2 錨索施工工藝要求

①測放孔位。危巖清方段必須分層分臺階進行，開挖一個臺除，滿足錨點位置后，技術人員測放錨孔點位，以坡腳線為準，第一層高度2m處設節點，余上各節點采用4m×4m布置。孔位誤差不得超過±50mm。

②錨位鉆進。根據地質圍巖情況選擇潛孔沖擊鉆，開鉆前，搭設鉆孔平臺，平臺采用腳手架搭設，然后安裝固定鉆機，并調整開孔位置，保證沿坡面橫向、縱向、傾角和方向誤差不大于允許偏差。鉆孔時使用的鉆進方式為干鉆，在鉆進時，鉆進速度不宜過大，防止鉆桿扭曲，造成孔位偏差。鉆孔的孔徑要求為115mm，孔的深度為16m，因此使用的實際鉆孔鉆頭要大于115mm。另外實際孔深則確保大于要求孔深。

③鉆孔檢測。當鉆孔到要求深度后，用風壓為0.2～0.4MPa的高壓風槍深入孔內，利用風壓清孔，將孔內的剩余渣土和巖粉清除。經現場監理工程師對孔深、孔徑檢驗合格。

④錨索制安。錨索采用高強度、低松弛、無粘結鋼絞線制作，鋼絞線強度為1860MPa，鋼絞線采用4束？準15.2mm制作，結點間距4.0m與水平下傾角18°。錨索體分張拉段、自由段和錨固段。在制作錨索體時保證鋼絞線沒有油污、順直沒有死彎;按1.5m的距離均勻設置一道架線環，保證錨索的保護層。安裝時必須保證清孔完成，人工動作清緩，持續放入。以外露的鋼絞線長度來控制錨索體就位。

⑤錨固注漿。錨索體就位后，采用經試驗確定的M30施工配合比水泥砂漿，使用經標定合格的注漿機，注漿壓力選用0.6～0.8MPa，在注漿終止時要以注漿排氣孔溢出標準砂漿為準。也可以以實際施工注漿量大于理論計算量為參考，若注漿后有回降或沉降現象，則要繼續補漿。

⑥錨索張拉、鎖定、封錨。錨索張拉前，要在施工現場進行張拉試驗，確定張拉工藝和鎖定工藝。其中特別需要注意的是張拉和鎖定要分階段進行，達到張拉應力后，臨時鎖定6～10天，再進行補償張拉，最后鎖定。鋼絞線最終外留5～10cm，其他超出部分用砂輪切割完成。用M30水泥漿注滿錨頭、錨墊板的空隙部分。最后使用C30混凝土對錨頭進行封閉。

3.4.3 預應力錨索施工圖示如圖5

3.5 路塹邊坡及防護結構物施工

3.5.1 路塹土石方施工

路塹土石方開挖采用分層、分段開挖。在既有線旁開挖土石方有礙路基穩定時，采用挖馬口的方式，分段開挖隨挖隨施作防護工程，不得長距離連續開挖或長期不砌。有坍塌可能時，及時采用鋼軌樁支護。在既有鐵路營業線邊設置防護排架。石方爆破時，采用淺孔松動爆破為主，炮眼的布置及裝藥量的確定要先期進行試爆調整，以合理的參數指導施工。由專人檢查起爆網絡。電氣化鐵路旁嚴禁使用電雷管起爆。

3.5.2 施作坡面防護工程

路基邊坡防護坡面采用錨桿框架梁。框架梁采用C30鋼筋混凝土現場立模澆注，框架梁必須按要求嵌入坡面0.4m，框架梁每隔14～22m設置一道伸縮縫，縫寬2cm，采用瀝青麻筋填塞，伸縮縫應置于兩排節點中間。錨桿設置在4m×4m布置的框架梁上，與坡面垂直施作，錨點鉆孔直徑？準91mm，孔內灌注M30水泥砂漿，注漿壓力大于0.4MPa。錨桿采用單根？準32HRB335螺紋鋼筋制作，錨桿長8m。框架內采用噴混植生防護。

3.5.3 路塹支擋結構施工

路塹坡腳設錨固樁，共11根，樁截面1.5m×2.25m、樁間距（中-中）為7m，樁長18m，采用C30鋼筋砼灌注，錨固樁施工時應跳槽開挖，隔樁混凝土澆筑完成達到70%強度后，方可開挖相臨樁孔。

路塹坡腳設重力式路塹擋土墻，墻高為10m，墻身采用C25片石混凝土澆筑，墻身沿線路方向每隔10～15m并在地層變化處設置一道伸縮縫，縫寬0.02m，縫內填塞瀝青木板。墻身高出路肩高程部分，每隔2～3m上下左右交錯設置泄水孔，墻背連續設置0.3m厚砂礫石反濾層。

防護結構物布置如圖2所示。

3.6 設置擋墻頂鋼軌柵欄

錨固樁及片石混凝土擋墻施工完畢后，于擋墻頂部及錨固樁樁頂設置鋼軌柵欄。縱聯采用P43舊軌，鋼軌埋入深度1.5m，懸臂段高4.75m，在設錨固樁的樁間墻段落鋼軌分別布置于樁頂及墻頂，樁間于墻頂等間距布置3根鋼軌。在鋼軌上焊接Φ20HRB335鋼筋格柵（30cm×30cm）并在其上掛一層鋼絲格柵網（S0/2.2/50）。橫聯采用2～3排L75×75×6角鋼焊接。具體布置見附圖6。

4 ?施工期間的安全注意要點

①根據既有線列車運行計劃合理安排爆破作業時間，需要在封鎖點內施工時必須請點施工，嚴格執行路局相關請點規定，滿足鐵路工務安全規則相關條款。爆破時組建相關負責機構，由施工負責人統一指揮，建立暢通的通訊網絡。

②施工期間應沿塹頂布設位移觀測點，加強安全防護，監測坡面節理，裂隙發生、發展情況及坡面巖體穩定情況，發現不穩定巖體應即時清除，以免影響行車及施工人員的安全。

③計劃爆破作業時，應在經計算的安全距離以外設置警示標志，在各個路口和各方向安排足額警戒人員，并且統一約定預警、起爆、解除警戒對講信號和警示信號，防止行人進入危險區域。

5 ?方案效果分析

本案為既有運營鐵路線路增建二線整治路塹塹頂危巖整治工程施工技術方案。為減少對運營線路的干擾，保證運營、施工安全，采用對危巖原位加固為主，加強防護為輔的整治辦法，有效地保證了巖體的穩定性，消除了運營安全隱患，避免了大面積擴挖清方而加大的施工費用。通過一系列的施工措施，有效地縮短了工期，施工科學、簡單，施工安全質量又得以保證，可為我國特別是西南地區鐵路沿線高邊坡危巖整治提供施工參考。

參考文獻：

[1]Q/CR9602-2015，高速鐵路路基工程施工技術規程[S].中國鐵道出版社.

[2]TG/GW121-2014，高速鐵路工務安全規則[S].中國鐵道出版社.

[3]盧治松.路基高邊坡預應力錨索跟管施工技術探討[J].交通科技與經濟，2015（03）.