摘要：石质路堑施工过程中，必须要综合考虑线路设计、地质条件、施工环境、工程造价等因素，配备合适的机械，并根据各种机械的特点选择合理的开挖方式。采用挖掘机对路堑进行开挖时，需要将其和运输的车辆配合在一起开展施工作业。路堑开挖的主要施工方法包括：全断面开挖法、通道纵挖法、分层纵挖法和分段纵挖法。面对开挖深度比较大、土质比较特殊、施工较为复杂的情况，尤其需要注重机械的合理配备，高效完成路堑施工任务。
(资料图片)
在特定区域内根据实际需求开挖路堑，形成一种低于原地面标高的路基，主要是用来缓和道路纵坡的控制性标高，以及越岭线和越岭口，同时也会破坏原地层的天然平衡状态，对排水和通风极为不便。在石质路基施工过程中，路堑开挖是一项施工量庞大且难度较大的施工内容，对施工机械的类型和性能以及施工过程中各种机械的合理运用有较高的要求。基于此，本文结合某工程实例，进行石质路堑开挖过程中施工机械优选及施工工艺流程研究，以保证路堑施工质量和施工进度。
1工程概况
博罗县双龙大道K1+120～K1+780段设计为路堑开挖路段，路基主要为石质地层，沿线最大的开挖深度达到87m。路堑两侧的边坡等级设计为：路堑左侧设计为8级，路堑右侧设计为7级，开挖沿线的总长度设计为660m。根据设计情况可知，该项中的硬石料大概为88万方，实际开挖作业存在较大的难度，会对施工进度造成较大的影响。
2石质路堑施工机械优选
2.1土石方施工机械的类型及特点
（1）铲运机：利用铲斗铲土、挖土、运土，具备良好的综合应用性。（2）挖掘机：第一种是反铲挖掘机，这种类型的机械设备比较常见，可以向下、向后切土，能够使用在作业面下侧的开挖活动中，比较适合应用在开挖深度在挖掘范围以内的路堑场景中。第二种是正铲挖掘机，这种类型的机械设备主要是应用在向上切土开挖施工中，开挖作业的效率非常高，挖机的容量比较大，适合应用在大规模土方开挖作业活动中。不但可以实现全断面开挖，同时还可以进行分层开挖。第三种是抓铲挖掘机，利用设备自身的重量切土，可以垂直开挖，比较适合应用在一、二类土开挖活动中，开挖方式有沟侧开挖和定位开挖[1-2]。（3）装载机：具备较强的适应性，施工效率比较高，同时具备推土机与挖掘机的工作能力。（4）平地机：比较适合应用在场地平整活动中，可以对土壤进行切削、平整。（5）凿岩机：主要是分为四种不同类型：电动式、液压式、内燃式、风动式。
2.2不同施工方法机械选择
石质路堑施工过程中，岩石破碎方法主要有两种，一种是机械破碎法，这种方法是利用机械锤开挖石方，面对软石或是强风化岩石，可以直接使用机械锤开挖。另一种是水力机械开凿石方的施工方法。施工技术人员先根据开挖的深度，根据道路设计放线，确定边线，以便进行开挖作业；根据岩体纹路方向，用挖掘机清除表层土；破碎凿岩施工采用液压破碎锤，破碎时采用由上往下、由外往内的施工程序，随开挖高程降低边挖边修的边坡，在分层开挖过程中，由挖机装运至指定的填土路段，在此施工中严格按照测量放线开挖范围施工，避免因超欠挖而造成返工现象的发生[3]。图1为液压机械凿除石方施工现场图。
2.3工程土石方机械优选
本工程利用爆破方式配合破碎锤分解土石方，使用挖掘机将土石方装车，施工现场设计配备6台潜孔钻，8台挖机分解土石方，12台挖机将土石方装车，50台自卸汽车运输土石方。具体的机械设备数量配备可以结合施工现场当日的实际作业量灵活调整。
3石质路垫施工流程
3.1施工准备
施工组织设计、施工工艺、工序质量控制措施必须根据工程特点和进度要求进行编制，合理安排施工，从技术、材料、人力、组织等方面创造条件，做好路基建设。施工图审查接到施工图后组织审查，对地形地貌、施工断面等进行全面了解和设计意图的检查。核查弃土堆放现场。
3.2现场调查
施工前要对施工范围内的水文地质进行勘察，对建筑物、障碍物、池塘、坑洞等进行勘察；要详细了解阻碍施工的建(构)筑物、地面和地下相关管线(含电力、通讯线路、供排水管线等)、树木和墓穴等相关情况。并做好拆迁或搬迁的安排。经现场调查红线外有220KVA电力线路，施工中需引起高度重视。
3.3测量放样
施工测量放样应先进行，确定开挖线路、开挖深度等指标后就要进行测量放样。
3.4设置排水沟
开挖前，首先要做好堑顶截流设施，当堑顶为土质或排水夹层较弱的岩石时，要及时铺设天沟或采取其他措施进行防渗。
3.5挖掘机开挖施工
3.5.1开挖施工方法
采用挖掘机对路堑进行开挖时，需要将其和运输的车辆配合在一起开展施工作业[4]。路堑开挖的主要施工方法包括：（1）全断面开挖法。由路堑的一端向另一端按照开挖断面的整体宽度一次性开挖至设计标高，逐步向纵向深度进行开挖，该区域内开挖出来的土方通常都是向两侧进行运输。这种开挖方法通常应用在开挖深度不是很大，且长度比较短的路堑开挖工程中。（2）通道纵挖法。沿着路堑开挖的全长，沿着路堑的纵向方向开挖出一个作业通道，而后向路堑的两侧进行开挖，这种开挖方法的作业效率相对比较高，作业通道可以用于运土通道。（3）分层纵挖法。如若路堑的开挖深度、开挖宽度不是很大，可以沿着路堑的纵向方向分层进行开挖。面对短距离、大坡度的路堑时，可以使用推土机进行作业；面对长距离、宽路堑时，应该选择使用铲运机进行作业。（4）分段纵挖法。如若路堑的长度比较长，但是开挖的深度比较小时，可以将路堑的横断面划分为不同路段，沿着路堑的纵向方向进行开挖作业，通常都是沿着路堑的两侧运土。如若面对傍山路堑时，可设置一个或是多个运土点。通过对比以上各种作业方法的优缺点以后，根据项目施工的具体情况，在实际施工过程中，可以使用分层开挖的方式进行施工。简单而言，面对垂直方向使用分层开挖法进行施工，面对水平方向使用通道纵向开挖法。现场管理人员合理的分配施工班组及机械设备，提高施工效率。
3.5.2施工机械开挖要点
（1）正铲挖土机开挖天堑。一般正铲式挖机在开挖切槽时，需要将深度控制在5米以下，并且需要整个切面开挖，另外挖机每次向前掘进的切槽全高要达到施工设计的标高，并且要将运输车辆与挖机停留在同一平面上，也要并列排列，或者在挖机后方停靠。虽然这样的施工方式比较简单，但在实际开挖时还是需要进行横向移动的，否则施工设计中所要求的高度是很难被挖掘出来的。如果切槽深度超过5m，则需分层开挖，即挖掘机在纵向开挖时，需先将部分切槽打通，再在挖掘机一侧布置运输车，如此反复施工，直至与开挖路线平行后，才能将切槽全部打通。每挖完一次，挖掘机都需要在边坡上方留出一定的土角，再用推土机将其固定好。（2）采用反铲挖土机开挖切削。一般反铲挖土机比较适用于停机下方的泥土挖掘，在进行切削作业时，需要将机械停留在切削上方两端的位置，这样的切削一般都保持在开挖深度之内。在可视的工地上施工的工人，也要采取沟头作业的办法，也要采取沟边施工的办法。（3）开凿天堑，采用铲挖机。当施工人员采取铲土机开挖切槽时，如果卸料半径能达到弃土堆位置，就需要将挖土机停在切槽中心线上方，采用挖沟分段的方式进行挖掘，否则就需要进行双挖施工作业；如果弃土堆在切口一侧，挖机将沿切口移动，施工人员需将挖机内侧履带与切口边缘距离控制在1.0~1.5m，以防发生安全事故。（4）多机型联合施工。使用大型机械设备进行施工过程中，一般都需要配备多种不同规格型号的设备。进一步而言，不同型号的设备，其作业范围及作业效率存在一定的差异性，可保证不同型号的机械设备能够协调作业。实际施工过程中，将不同功率的推土机、不同容量的铲运机进行匹配是一种比较常见的施工方式。在组织施工设备联合作业过程中，应该根据设备的性能及作业效率合理进行分配，保证机械设备发挥出最大的功效。在多机联合作业过程中，为保证路堑内的积水顺利排出，应该由下向上进行开挖作业。开挖硬土质路段时，需要配备翻松机械或机具进行施工。
3.6铲运机施工作业
采用铲车开挖时的施工作业方式主要有两种，一种是从横向挖出弃土；另一种是纵向调动。所有的切槽都会分层开挖，需要从两侧开始，每层厚度控制在15~20cm左右，这样便于控制边坡和保持弃土场的平整度，同时也需要沿切槽两侧各设一条纵坡进行排水。有些条件路堑适合采用横向掘进的方式，一般有如下3种情况：（1）堑顶地面会有一条明显的斜面，也需要在上游一侧设置弃土堆，这样就可以很好地避免水流从地面流入堑壕内部；（2）天堑内部纵向运土距离相对较长，一般超过铲车规定的经济距离，严重影响施工效率；（3）长堑施工时往往受施工条件的制约，只能在机械施工时将其中一端的土输送完毕，而纵向输送则不能将两端的土输送完毕。铲车在进行纵向移挖作业填土时，需严格按照施工作业规范进行，一般由切面端部向下坡借助纵坡进行铲土作业，待挖土长度由一步一步向切面内段延长后，再进行相应的延伸填筑堤岸作业。
3.7路堑全断面开挖
3.7.1机械开挖准备
（1）测量精确按每5m放样出路堑开挖上坡口线，并按放样点划线标识开挖线，必要时可用插小红旗进行标识；（2）根据原地面的地形条件，选择地势较平坦，并易就地平整施工作业平台，并易形成破除作业的临空面；（3）从开挖线较低点向控制线最高点推进的方向作业；（4）机械破碎作业易分层开挖，逐步推进；（5）受开挖工作面的限制，机械破碎后达到一定程数量时，应配置装载机或者挖掘机装运破碎土、石方；（6）机械破碎开挖原则是“自上而下、分段逐层”推进。
3.7.2边坡开挖
（1）同样精确确按每5m放样出路堑上坡口线，并按放样点划线标识开挖线，必要时可用插小红旗进行标识；（2）岩体破碎且爆破不易控制边坡坡率地段，或者直接采用破碎锤开挖边坡路段，应预留给破碎锤开挖作业凿除宽度不宜大于2m，开挖临空面高度不宜大于2.5m；（3）先从路堑开挖线最低处开始，向路堑最高处推进；（4）加工简易的坡度检查尺，专人指挥，跟机作业，随时检查，确保边坡坡率符合设计要求；（5）刷完一级边坡后，应及时复测坡脚线及平台标高，并放样平台开挖线。
3.7.3机械操作要求
（1）液压破碎锤安装符合设计安装要求，各液压管路连结紧密，管接头无松动、无漏油现象；（2）液压油管布置符合原设计要求，若作业时液压软管出现激烈振动时，应立即停止作业检查；（3）液压破碎锤及钎杆应垂直于作业工作面，以不产生径向力为原则；（4）液压破碎锤工作最佳油温为50℃~60℃，最高不超过80℃，否则应减轻负荷；（5）液压活塞杆在全伸或者全缩状态下不得进行作业。
3.8开挖后作业
结合实际情况来看，经过爆破处理以后，岩层虽然破碎，但是破碎块中的大粒径石块占比过高，所以应该使用机械设备对大粒径的石块进行破碎处理，使用推土机将大石块集中堆置，使用破碎锤对大石块进行破碎。因爆破作业与土石方转运工作是同步进行，所以施工单位应该对临时道路进行合理的规划，临时道路可设置为循环路形式，避免出现运输车辆堵塞现象。在施工至最后一层时，预留30cm，将其作为找平层，爆破作业完成以后，将基底清理至设计标高部位，如若基底低于设计标高则应该回填水泥稳定碎石。路基的底部需要设置渗水沟，将石层内的缝隙水引排至外部边沟内。
4结束语
综上所述，石质路堑施工过程中，必须要综合考虑线路设计、地质条件、施工环境、工程造价等因素，配备合适的机械，并根据各种机械的特点选择合理的开挖方式，加快施工进度、确保施工质量、提升经济效益。面对开挖深度比较大、土质比较特殊、施工较为复杂的情况，尤其需要注重机械的合理配备，高效完成路堑施工任务。
参考文献
[1]罗海松.石质路堑边坡防护技术研究[J].工程建设与设计,2022(20):70-73.
[2]吴韶辉.石质路堑边坡防护技术应用研究[J].工程建设与设计,2019(5):239-241.
[3]赵庆仙.浅谈石质工程施工中的路基挖方技术[J].黑龙江交通科技,2016(10):63-65.
[4]袁帮义.路堑开挖施工技术在路基工程中的应用[J].黑龙江交通科技,2016(10):37-38.
作者：胡鑫 单位：中国铁建港航局集团有限公司总承包分公司
