改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法与流程

1.本发明属于建筑施工工法技术领域，具体涉及一种改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法。

背景技术：

2.改扩建高速公路路基岩石路堑开挖机械凿除施工工法，在要求施工速度快、施工质量高、安全不影响既有高速通行的前提下，首先熟悉整个施工区域内的工程地质和水文资料、邻近建筑物或构筑物的质量和分布情况、开挖和弃渣的要求、施工环境及气候条件等，了解地形地貌、地质构造、地层岩性、水文地质等，检查山坡坡面情况，采取可靠的安全技术措施；对危岩、孤石、崩塌体、古滑坡体等不稳定迹象，妥善处理，同时做好边坡监测监控；对施工区域内存在的各种障碍物，如建筑物、道路、沟渠、管线、防空洞、旧基础、坟墓、树木等，凡影响施工的均应拆除、清理或迁移，并在施工前妥善处理；做好三级防护和既有高速公路应急车道封闭及施工现场警戒。一旦岩石路堑防护不当发生岩石滚落等情况，将带来巨大的安全隐患。

技术实现要素：

3.为解决上述问题，本发明公开了一种改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，采用纵向分层分级台阶多点开挖，开挖过程采用液压劈裂和机械凿除相结合，整个过程连续、高效、安全、可靠。

4.为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

5.改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，该方法包括如下步骤：

6.s1.测量放样：利用在施工现场设置测量控制网，采用全站仪进行测量施工控制，根据设计坡比精确放样出路基边坡开挖轮廓，用白石灰画出轮廓线；

7.s2.上坡道修筑：上坡道修筑是用于运输凿除的砟石，顺着开挖路基左侧边坡修筑，上坡道修筑的过程中上坡道拆除与本层土石方开挖同步进行，拆除时要同时修整路基边坡、满足设计要求；

8.s3.机械凿除开挖：在开挖前，使用gps测量出红线用地界及开挖边坡，清除山体树木，修建上坡道，根据设计要求开挖修建截水沟，并将山顶水汇流到山下自然排水沟中，做好截水沟和新边坡的防护，在截水沟的外侧，清除五米范围内松石和危石；机械凿除时按每层4～5m高度从上向下分层开挖，开挖时由内而外，纵向开挖，由山体内侧向既有高速基边坡顺序开挖；

9.s4.液压破碎锤破碎施工：将液压岩石破碎锤的钎杆压在岩石上，利用破碎锤的冲击力，将岩石破碎；第一级施工平台上的岩层破到位将坡面修正平整后，进行下一施工平台岩体的破碎施工；破碎锤破碎时挖机配合，清除破碎岩体，并将已破碎的岩体打堆装车，运输车辆采用自卸车，运至指定地点，直至该段路基坡面成型并且路基标高达到设计要求；

10.s5.路基边坡稳定性监测：检测项目包括：位移及沉降监测、裂缝观测。

11.进一步地，步骤s2所述上坡道修筑的具体方法包括如下步骤：

12.s21.施工放样：根据现场情况增设导线点、水准点，同时复核设计横断面，再放出便道中线、坡脚、边沟位置；

13.s22.清表：便道路基施工前，清除施工范围内的树木及原地面以下20cm内的草皮和表土；

14.s23.石方开挖：按照方案从上而下、从东而西分层分级开挖；

15.s24.便道填筑：填筑便道采用现场开挖的石方，用挖机装车翻运，分层填筑，装载机整平摊铺，洒水车洒水，压路机碾压密实，对于机械不能到达或使用的地方，使用打夯机进行基底夯实；

16.s25.排水设施：便道两侧排水沟的施工根据实际地形将排水沟导入当地水沟，确保便道不积水，排水沟不存水，对于边坡表面排水，设置边沟集中引到临时排水沟；排水沟采用土沟型式，宽50cm，深50cm，纵坡与路基纵坡一致，内侧与便道紧密衔接。

17.进一步地，步骤s5所述位移及沉降监测的监测对象为边坡坡顶，采用冲击钻孔埋设水平位移沉降一体化监测点，从坡顶向两边按8-10m的间距、纵向从中心往两侧30-50m的间距布置监测点；过埋设沉降板观测沉降情况，通过数据分析指导施工；水平位移观测为地面水平位移，采用位移边桩观测。

18.进一步地，步骤s5所述裂缝观测的观测位置为边坡坡面，根据现场情况设置观测点对其统一编号，设置观测标志，人工巡视，以小钢尺或游标卡尺定期量测，当坡体表面发现裂缝时，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势；坡面的变形观测是指在平台上设置坡面变形观测点，利用全站仪进行观测，采用直角坐标法量测；通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，从而了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息。

19.进一步地，所述裂缝观测的过程中根据现场情况设置观测点是人工巡视中在发现裂缝的位置埋设裂缝监测点，边坡在开挖过程中坡面没有出现裂缝则此类测点无需布置；人工巡视发现裂缝及时埋设，测点间沿裂缝的间距以20～30m为宜，其方向平行滑坡的主滑方向或边坡的位移方向；在裂缝的两边稳定土体内开挖一个a4纸平面大小的洞约50cm深，用混凝土浇注至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处互相搭接约50cm长，在搭接处用红油漆涂色；如果裂缝变形增大，则在搭接处两块铁板的红油漆涂色处就会产生一个缝隙，用游标卡尺测出这条缝隙的宽度数据，该数据作为所测边坡裂缝增加的宽度。

20.进一步地，所述改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法还包括安全防护，所述安全防护供分为三级防护：

21.第1级防护：机械凿除开挖从内侧开始，沿道路行车方向纵向开挖，预留块石挡墙部分，开挖浆砌块石挡墙时机械站在开挖完成的工作面内挖除松石后慢慢凿除，且随开挖逐步挖除；同时安排专人指挥看管；有大块落石危险时安排专人清除，防止小飞石或块石溅落公路、危及行车安全；

22.在凿除块石挡墙时，采取如下措施：

23.用水马封闭既有高速一个车道，进行交通导改，使行车尽可能远离施工区域；

24.首次开挖预留挡墙时，用尼龙网将块石挡墙覆盖，在挖除时，与块石挡墙同时挖

下，防止滚石落下，后续开挖时，若滚石在可控范围，则取消尼龙网覆盖；

25.第2级防护：利用老路边沟防护，缓冲落石，方便落石清理；老路基边沟平均沟高1～1.2m、宽2.5～2.8m、底宽1.2～1.25m，坡脚到边沟路侧一边宽4m，老路侧边沟做为落石缓冲区；

26.第3级防护：利用老路护栏加装防护，在老路波形护栏的外侧波形护栏立柱部位及立柱间安装4m高、φ150镀锌钢管立柱，间距2m，钢管立柱用螺栓固定在波形护栏的立柱及路肩挡墙上，并与既有高速护栏立柱加焊，钢管立柱的上中下部位与长3m宽250mm厚度为50mm的竹篱笆绑扎连接成一体；为保证护栏受滚石冲击后的稳定性，在老路边坡或挡墙上标高为护栏顶部下返1m处打入一根深2m的砂浆锚杆与的拉筋焊接。

27.本发明的有益效果为：

28.本发明的岩石路堑机械凿除开挖施工，在施工条件受限、地形复杂、工期紧的情况下，有力的保证了施工进度，在保障了紧邻高速的安全通行，运用本工法工艺简单，设备配套容易，质量保证，在不影响紧邻高速公路通车运行的要求下施工快速，可广泛应用到其他路基岩石路堑机械凿除开挖工程，社会效益明显，在国内类似施工项目中可推广使用。

具体实施方式

29.本实施例提供一种改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，以某标段为例进行说明，起点桩号k20+230.000，终点桩号：k25+348.966；路线总长度5.119km。既有公路路基宽度23m，双向四车道，拓宽后主线一般路段路基宽度42m。k21+355.230～k21+900双侧过渡到单侧段拼宽，k21+900～k23+215.366为单侧路基段拼宽。岩石路堑集中在k21+531～k21+690.5、k21+790.5～k22+530，位于南京市浦口区老山林场，边坡为左侧开挖，其左幅开挖土方4.4万方、ⅳ级围岩15.1万方、ⅴ级围岩6.7万方、ⅵ级围岩1.6万方，右幅老路降坡开挖ⅳ级围岩0.5万方、ⅴ级围岩4.8万方,合计路基开挖岩石28.7万方；岩层主要为全风化、强风化、中风化页岩及中风化灰岩。其中k21+830～k22+090、k22+270～k22+530为岩质高边坡路基，最大开挖高度37m，5级坡率，最下一级边坡坡率采用1:1，其上边坡采用1:1.25坡率，最上一级坡率采用1:1.5。

30.该方法包括如下步骤：

31.s1.测量放样

32.利用在施工现场设置测量控制网，采用全站仪进行测量施工控制，根据设计坡比精确放样出路基边坡开挖轮廓，用白石灰画出轮廓线。边坡控制放样精度，经监理人员确认后进行下一步工作。

33.s2.上坡道修筑

34.上坡道修筑的目的是运输凿除的砟石，顺着开挖路基左侧边坡修筑。上坡道拆除与本层土石方开挖同步进行，拆除时要注意修整路基边坡、满足设计要求。

35.施工放样：根据现场情况增设必要的导线点、水准点，同时复核设计横断面。再放出便道中线、坡脚、边沟等位置。

36.清表：便道路基施工前，清除施工范围内的树木及原地面以下20cm内的草皮和表土。对妨碍视线、影响行车的树木等，在施工前进行砍伐或移植及清理。清除下来的垃圾、废料及不适用材料和树木等。

37.石方开挖：按照方案从上而下、从东而西分层分级开挖。

38.便道填筑：填筑便道采用现场开挖的石方，用挖机装车翻运，分层填筑，装载机整平摊铺，洒水车洒水，压路机碾压密实，对于机械不能到达或使用的地方，使用打夯机进行基底夯实。

39.排水设施：便道两侧排水沟的施工根据实际地形将排水沟导入当地水沟，确保便道不积水，排水沟不存水，对于边坡表面排水，设置边沟集中引到临时排水沟。排水沟采用土沟型式，宽50cm，深50cm，纵坡与路基纵坡一致，内侧与便道紧密衔接。

40.s3.机械凿除开挖

41.在开挖前，使用gps测量出红线用地界及开挖边坡，清除山体树木，修建上坡道，根据设计要求开挖修建截水沟，并将山顶水汇流到山下自然排水沟中，做好截水沟和新边坡的防护，在截水沟的外侧，清除五米范围内松石和危石。机械凿除开挖方法适用于强风化及中风化、节理发育的围岩使用，自卸汽车运输。

42.机械凿除时按每层4～5m高度从上向下分层开挖，开挖时由内而外，纵向开挖，由山体内侧向既有高速基边坡顺序开挖。

43.s4.液压破碎锤破碎施工

44.液压岩石破碎锤破碎施工时，将液压岩石破碎锤的钎杆压在岩石上，并保持一定压力后开动破碎锤，利用破碎锤的冲击力，将岩石破碎。

45.破碎锤破碎岩体时必须严格按照坡比进行破碎，不允许出现亏坡或坡比过大的情况出现，第一级施工平台上的岩层破到位将坡面修正平整后，进行下一施工平台岩体的破碎施工。

46.破碎锤破碎时挖机配合，清除破碎岩体，并将已破碎的岩体打堆装车，运输车辆采用自卸车，运至指定地点，直至该段路基坡面成型并且路基标高达到设计要求。

47.s5.路基边坡稳定性监测

48.对边坡进行稳定性监测监控，实施动态施工，确保安全、快速的施工；评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性，并作出有关预测预报，提供预报数据，合理采用和调整有关施工工艺和步骤，取得最佳经济效益；为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时技术数据支持，预测和预报滑坡的边界条件、规模滑动方向及危害程度等，并及时采取措施，以尽量避免和减轻灾害损失；根据监测的结果检验和评价边坡的稳定性，为边坡支护工程的维护提供依据。

49.监测项目

50.检测项目详见表1：

51.表1监测项目表

[0052][0053]

监测内容

[0054]

监测内容为人工巡视、裂缝观测、坡面观测、沉降观测和水平位移观测。

[0055]

人工巡视和裂缝观测：人工巡视是一项经常性的工作，安排专人坚持每天进行巡视。当坡体表面发现裂缝时，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势。

[0056]

坡面观测：坡面的变形观测是指在平台上设置坡面变形观测点，利用全站仪进行观测，采用直角坐标法量测。通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，从而了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息，它是一种简单，直接的宏观监测方法。

[0057]

沉降观测和水平位移观测：沉降观测主要通过埋设沉降板观测沉降情况，通过数据分析指导施工；水平位移观测主要为地面水平位移，采用位移边桩观测。

[0058]

既有高速公路右幅边坡也按上述内容进行监测。

[0059]

监测技术要求

[0060]

人工巡视

[0061]

巡视检查是边坡监测工作的主要内容，它不仅可以及时发现险情，而且能系统地记录、描述边坡施工和周边环境变化过程，及时发现被揭露的不利地质状况。施工期间项目部每天安排专人进行巡视，施工结束后，每十天巡视一次。巡视的主要内容包括：

[0062]

表2人工巡视内容表

[0063]

序号主要巡视内容1边坡地表有无新裂缝、坍塌发生，原有裂缝有无扩大、延伸2地表有无隆起或下陷，滑坡体后缘有无裂缝，前缘有无剪口出现，局部楔形体有无滑动现象3排水沟、截水沟是否畅通、排水孔是否正常4挡墙基础是否出现架空现象，原有空隙有无扩大5有无新的地下水露头，原有的渗水量和水质是否正常

[0064]

1)裂缝监测

[0065]

表3裂缝监测内容表

[0066][0067][0068]

坡面观测

[0069]

采用方格形网络，从坡顶向两边按约8-10m的间距，布设三行，纵向沿宁合高速方向从中心往两侧30-50m布五列，共15个监测点，对可能形成的滑动带、重点监测部位加深加密布点。当同一边坡上有深层位移观测点时，坡面上其中一条纵向观测线与深层位移观测点在同一直线上，以便观测数据的相互验证和对比分析。

[0070]

监测点在挖除表土后钻孔埋埋设一根钢筋，钢筋头伸出底盘约0.5cm，钢筋顶端设标记作为监测基点。坡体上的监测点同样按照上述方法埋设。观测点埋设完毕后，稳定2-3天之后再进行初测。也可利用利用稳固石块作为观测标记代替观测桩。监测基点设置在稳定的区域并远离监测坡体，避免在松动的表层上设点。测点埋设在边坡开挖前完成。

[0071]

沉降观测和水平位移观测

[0072]

沉降观测采用沉降板，沉降板底槽平整，其下铺设60cm

×

60cm的砂垫层，沉降板的金属测杆套管和接驳的垂直偏差率不大于1.5％，每断面按设计分左中右安置沉降板。水平位移观测采用位移边桩，位移边桩埋设在路堤两侧趾部，每侧2个。50～100米设置一监测断面，在潜在沉降和位移较大地段加密设置监测断面。

[0073]

监测频率：

[0074]

测点埋设后即开始监测，监测过程持续到岩石路基开挖完工后3个月，无明显位移即可结束，监测频率按下表控制，变形量增大和变形速度加快时加大监测频率。

[0075]

表4监测频率表

[0076][0077]

进一步地，本实施例所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，在施工过程中还需要进行安全防护：

[0078]

安全防护是岩石路堑机械凿除开挖的安全管控重点，不但要考虑到机械设备相互之间的安全距离，同时要兼顾紧邻的既有高速安全运行，本施工工法将安全防护共分为三级防护。

[0079]

第1级防护：机械凿除开挖从内侧开始，沿道路行车方向纵向开挖，预留块石挡墙部分。开挖浆砌块石挡墙时机械站在开挖完成的工作面内挖除松石后慢慢凿除，且随开挖逐步挖除。同时安排专人指挥看管，坡上坡下无线对讲机联系，固定人员随时清理；有大块落石危险时安排专人清除，防止小飞石或块石溅落公路、危及行车安全。

[0080]

在凿除块石挡墙时，采取如下措施：

[0081]

用水马封闭既有高速一个车道，进行交通导改，可使行车尽可能远离施工区域；

[0082]

首次开挖预留挡墙时，用尼龙网将块石挡墙覆盖,在挖除时,与块石挡墙同时挖下，防止滚石落下，后续开挖时，若滚石在可控范围，则可取消尼龙网覆盖。

[0083]

第2级防护：利用老路边沟防护，可有效缓冲落石，方便落石清理。

[0084]

利用老路边沟防护，可有效缓冲落石，方便落石清理。老路基边沟平均沟高1～1.2m、宽2.5～2.8m、底宽1.2～1.25m，坡脚到边沟路侧一边宽4m。老路侧边沟即可做为落石缓冲区。

[0085]

第3级防护：利用老路护栏加装防护。

[0086]

在老路波形护栏的外侧(边沟侧)波形护栏立柱部位及立柱间安装4m高、φ150镀锌钢管立柱，间距2m，钢管立柱用螺栓固定在波形护栏的立柱及路肩挡墙上，并与既有高速护栏立柱加焊，钢管立柱的上中下部位与长3m宽250mm厚度为50mm的竹篱笆绑扎连接成一体；为保证护栏受滚石冲击后的稳定性(防止向高速侧倾倒)，在老路边坡或挡墙上(标高为护栏顶部下返1m)处打入一根深2m的砂浆锚杆与的拉筋焊接。防护里程为左幅k21+515～+715、k22+146～+546段两段共计600米，防护护栏在高速公路侧用绿网贴面保证高速行车面美观。

[0087]

其他措施：在凿除块石挡墙时，用水马封闭既有高速一个车道，进行交通导改，可使行车尽可能远离施工区域。

[0088]

既有高速路侧防护验算

[0089]

验算思路

[0090]

松动的岩石从边坡坡面上掉落下来，是修建公路市场遇到的一类工程问题，即常说的边坡滚石问题，而滚石冲击力是滚石防护结构设计的关键荷载,目前国内外尚无合理

的计算公式,影响了滚石防护结构的应用。

[0091]

参阅《工程力学》期刊中“边坡滚石的计算模型”和“滚石对防护结构的冲击力计算”等文章，根据以往的经验，对边坡滚石防护的验算，首先要解决滚石运动的估算，在现场调查的基础上估算滚石的飞落距离、飞行高度以及对防护结构的撞击能量大小等参数，为防护提供可靠的依据。

[0092]

将滚石简化为球体在坡面上运动，其各种运动状态过程均可以用基本的运动学原理给出其运动速度，轨迹等.岩石路基开挖施工方案中，施工中的飞石已有控制措施，滚石在经过前两级的防护后飞落距离、飞行高度和撞击能量都已经得到控制和消耗，利用既有高速路侧护栏加装防护的验算在分析滚石具体运动形式的基础上分析滚石的运动速度、计算撞击能量与防护结构中垫层弹塑体材料竹篱笆的冲击压力值比较，得出验算结论。

[0093]

验算过程

[0094]

滚石的运动速度

[0095]

开挖前边坡的现场调查

[0096]

边坡滚石，首先要滚石运动轨迹的估算，也就是滚石最终的运动速度及对防护结构的撞击能量等参数，从工程角度，忽略次要因素，为防护提供设计依据。

[0097]

1)边坡滚石具体有四种运动形式：

[0098]

滚石的滑动：v＝(2g*s*(sina-μcosα))^0.5

[0099]

式中g为重力加速度，可取9.8m/s2；μ为滑动摩擦系数，可以参考经验取值或现场做摩擦试验取值；s为滑动距离，可根据边坡的具体形状确定，此处简化为一个坡度为a的斜面。

[0100]

滚石与表面为块碎石的平台的滚动摩擦系数的值在0.19～1.05之间，按长条形、方形、球形和薄片状的顺序逐渐减小。边坡为浆砌片石，μ考虑取值0.19，滑动距离s＝8

×

1.414＝11.3(m)。

[0101]

v1＝(2

×

9.8

×

11.3

×

(sin45

°?

0.19

×

cos45

°

))

0.5

＝11.26(m/s)

[0102]

滚石的自由飞落：或略空气阻力，滚石在滑动到截水沟平台上方以后的运动在重力作用下，势能转化为动能，自由飞落，可以看作简单的抛体运动，产生新的入射速度：

[0103]

v2＝((v1sin45

°

)^2+(v1sin45

°

+g((xd-x)/(v1sin45

°

)))^0.5

[0104][0105]

滚石的碰撞弹跳；滚石的自由飞落遇到坡面便发生碰撞弹跳，将滚石的碰撞看作刚体碰撞，用恢复系数考虑碰撞过程中的能量消耗。

[0106]

v3x＝(rt*cosα^2-rn*sinα^2)*v2*sinα+(rt+rn)*sinα*cosα*v2*cosα

[0107]

v3y＝(rt*sinα^2-rn*cosα^2)*v2*cosα+(rt+rn)*sinα*cosαwv2*sinα

[0108]

计算可得：v3＝(v3x^2+v3y^2)^0.5＝39.84(m/s)

[0109]

滚石的滚动：在这里的滚石的滚动是指滚石贴着坡面的连续的小距离的弹跳，由动态平衡可得：

[0110]

n-m*g*cosα＝0

[0111]

m*a＝m*g*sinα*f

[0112][0113]

由上式可得加速度：

[0114]

定义为滚石质量和形状的相关常数b，定义为滚动摩擦系数μr，参阅《工程力学》期刊中多类型的边坡滚石运动的计算模型现场试验结果数据，边坡滚石的滚动摩擦系数μr一般取值在0.3-1.0，此处计算取值0.3；滚石质量和形状的相关常数计算得0.99，则滚石的矢量位移：

[0115][0116]

v4＝((v3*sinα)^2+2b*cosα*(tanα-μr)*s＝39.78(m/s)

[0117]

滚石冲击力

[0118]

滚石冲击力的计算一般与动量定理和能量公式有关，但是其中动量定理的冲击时间和能量定理中的做功位移都无法准确获取。时间或位移是通过撞击物体与被撞物体相互作用的结果，由撞击物体与被撞物体的物理特性决定，因此可以用撞击物体与被撞物体的弹性模量和泊松比表示时间或位移。

[0119]

与冲击力有关的变量因素：

[0120]

滚石冲击力f

[0121]

滚石质量m＝40kg(按40cm见方厚度15cm的片石体积为0.016m3计算)

[0122]

撞击速度v＝39.78m/s(按上述最终撞击速度v4取值)

[0123]

滚石弹性模量e1＝21163(按页岩1.7319～2.1163

×

10^4，取21163)

[0124]

竹篱笆物体弹性模量e2＝6060(无具体参数，参照毛竹基体的抗拉弹性模量取值)

[0125]

撞击方向与平面的夹角α＝45

°

[0126]

参阅《工程力学》期刊中介绍的边坡滚石在近60个的现场试验的基础上建议滚石的滚动动能取为平动能的β＝0.1，在此考虑取β＝0.1。

[0127]

滚石冲击力：

[0128]

f＝(0.261*β)*(e1*e2/(e1+2e2)v4*m2)^(1/3)*sinα^(1/2)＝546.47(kg)

[0129]

验算结论

[0130]

滚石下落对竹篱笆防护形成撞击。若滚石对其冲击力大小超过竹篱笆的强度，则将对竹篱笆防护造成破坏。

[0131]

参照毛竹纤维和毛竹基体的极限抗拉强度分别为547.68mpa和74.60mpa，取极限抗拉强度验算竹篱笆的强度，按简支结构验算竹篱笆的挠度条件。

[0132]

单片竹篱笆宽b＝250mm，高h＝50mm，长度l1＝3000mm，立柱跨度l2＝2000mm，计算得：

[0133]

截面抵抗矩：w＝b*h^2/6＝104.17cm3

[0134]

惯性矩：i＝b*h^3/12

[0135]

弯矩：m＝q*2^2/8＝2.7n/m

[0136]

则有：

[0137]

最不利的情况是滚石撞击在最顶部的一片竹篱笆的中心位置集中荷载引起的挠度：(p*1000/2)*(l2*1000)^3/(48*e*i*10000)＝288.56(mm)。

[0138]

竹材的形变量非常小，弹性和韧性却很高，顺纹抗拉强度高，本方案中立柱间距2m，竹篱笆的长度是3m，每段搭接长度500mm，按经验在最不利情况下的挠度是在可接受的范围，经现场试验证明与验算结果相吻合。

[0139]

需要说明的是，以上内容仅仅说明了本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰均落入本发明权利要求书的保护范围之内。技术特征：

1.一种改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：s1. 测量放样：利用在施工现场设置测量控制网，采用全站仪进行测量施工控制，根据设计坡比精确放样出路基边坡开挖轮廓，用白石灰画出轮廓线；s2. 上坡道修筑：上坡道修筑是用于运输凿除的砟石，顺着开挖路基左侧边坡修筑，上坡道修筑的过程中上坡道拆除与本层土石方开挖同步进行，拆除时要同时修整路基边坡、满足设计要求；s3. 机械凿除开挖：在开挖前，使用gps测量出红线用地界及开挖边坡，清除山体树木，修建上坡道，根据设计要求开挖修建截水沟，并将山顶水汇流到山下自然排水沟中，做好截水沟和新边坡的防护，在截水沟的外侧，清除五米范围内松石和危石；机械凿除时按每层4~5m高度从上向下分层开挖，开挖时由内而外，纵向开挖，由山体内侧向既有高速基边坡顺序开挖；s4. 液压破碎锤破碎施工：将液压岩石破碎锤的钎杆压在岩石上，利用破碎锤的冲击力，将岩石破碎；第一级施工平台上的岩层破到位将坡面修正平整后，进行下一施工平台岩体的破碎施工；破碎锤破碎时挖机配合，清除破碎岩体，并将已破碎的岩体打堆装车，运输车辆采用自卸车，运至指定地点，直至该段路基坡面成型并且路基标高达到设计要求；s5. 路基边坡稳定性监测：检测项目包括：位移及沉降监测、裂缝观测。2.根据权利要求1所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，步骤s2所述上坡道修筑的具体方法包括如下步骤：s21. 施工放样：根据现场情况增设导线点、水准点，同时复核设计横断面，再放出便道中线、坡脚、边沟位置；s22. 清表：便道路基施工前，清除施工范围内的树木及原地面以下20cm内的草皮和表土；s23. 石方开挖：按照方案从上而下、从东而西分层分级开挖；s24. 便道填筑：填筑便道采用现场开挖的石方，用挖机装车翻运，分层填筑，装载机整平摊铺，洒水车洒水，压路机碾压密实，对于机械不能到达或使用的地方，使用打夯机进行基底夯实；s25. 排水设施：便道两侧排水沟的施工根据实际地形将排水沟导入当地水沟，确保便道不积水，排水沟不存水，对于边坡表面排水，设置边沟集中引到临时排水沟；排水沟采用土沟型式，宽50cm，深50cm，纵坡与路基纵坡一致，内侧与便道紧密衔接。3.根据权利要求1所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，步骤s5所述位移及沉降监测的监测对象为边坡坡顶，采用冲击钻孔埋设水平位移沉降一体化监测点，从坡顶向两边按8-10m的间距、纵向从中心往两侧30-50m的间距布置监测点；过埋设沉降板观测沉降情况，通过数据分析指导施工；水平位移观测为地面水平位移，采用位移边桩观测。4.根据权利要求1所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，步骤s5所述裂缝观测的观测位置为边坡坡面，根据现场情况设置观测点对其统一编号，设置观测标志，人工巡视，以小钢尺或游标卡尺定期量测，当坡体表面发现裂缝时，通过观测裂缝的变化过程和变化规律来分析坡体的变形情况和破坏趋势；坡面的变形观测是指在平台

上设置坡面变形观测点，利用全站仪进行观测，采用直角坐标法量测；通过数据处理分析，分析坡面几何外观的变化情况，绘制坡面各点在施工过程中的水平位移变化情况，从而了解边坡滑动范围和滑动情况，提供预警信息。5.根据权利要求4所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，所述裂缝观测的过程中根据现场情况设置观测点是人工巡视中在发现裂缝的位置埋设裂缝监测点，边坡在开挖过程中坡面没有出现裂缝则此类测点无需布置；人工巡视发现裂缝及时埋设，测点间沿裂缝的间距以20~30m为宜，其方向平行滑坡的主滑方向或边坡的位移方向；在裂缝的两边稳定土体内开挖一个a4纸平面大小的洞约50cm深，用混凝土浇注至地面高度，用两块长方形铁片分别埋设在裂缝两边的混凝土内，并使这两块铁片在裂缝处互相搭接约50cm长，在搭接处用红油漆涂色；如果裂缝变形增大，则在搭接处两块铁板的红油漆涂色处就会产生一个缝隙，用游标卡尺测出这条缝隙的宽度数据，该数据作为所测边坡裂缝增加的宽度。6.根据权利要求1或2或3或4或5所述的改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，其特征在于，所述改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法还包括安全防护，所述安全防护供分为三级防护：第1级防护：机械凿除开挖从内侧开始，沿道路行车方向纵向开挖，预留块石挡墙部分，开挖浆砌块石挡墙时机械站在开挖完成的工作面内挖除松石后慢慢凿除，且随开挖逐步挖除；同时安排专人指挥看管；有大块落石危险时安排专人清除，防止小飞石或块石溅落公路、危及行车安全；在凿除块石挡墙时，采取如下措施：用水马封闭既有高速一个车道，进行交通导改，使行车尽可能远离施工区域；首次开挖预留挡墙时，用尼龙网将块石挡墙覆盖，在挖除时，与块石挡墙同时挖下，防止滚石落下，后续开挖时，若滚石在可控范围，则取消尼龙网覆盖；第2级防护：利用老路边沟防护，缓冲落石，方便落石清理；老路基边沟平均沟高1~1.2m、宽2.5~2.8m、底宽1.2~1.25m，坡脚到边沟路侧一边宽4m，老路侧边沟做为落石缓冲区；第3级防护：利用老路护栏加装防护，在老路波形护栏的外侧波形护栏立柱部位及立柱间安装4m高、φ150镀锌钢管立柱，间距2m，钢管立柱用螺栓固定在波形护栏的立柱及路肩挡墙上，并与既有高速护栏立柱加焊，钢管立柱的上中下部位与长3m宽250mm厚度为50mm的竹篱笆绑扎连接成一体；为保证护栏受滚石冲击后的稳定性，在老路边坡或挡墙上标高为护栏顶部下返1m处打入一根

?

22mm、深2m的砂浆锚杆与

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10mm的拉筋焊接。

技术总结

本发明公开一种改扩建高速公路岩石路堑开挖机械凿除方法，该方法包括如下步骤S1.测量放样；S2.上坡道修筑；S3.机械凿除开挖：在开挖前，使用GPS测量出红线用地界及开挖边坡，清除山体树木，修建上坡道，根据设计要求开挖修建截水沟，并将山顶水汇流到山下自然排水沟中，做好截水沟和新边坡的防护，在截水沟的外侧，清除五米范围内松石和危石；机械凿除时按每层4~5m高度从上向下分层开挖，开挖时由内而外，纵向开挖，由山体内侧向既有高速基边坡顺序开挖；S4.液压破碎锤破碎施工；S5.路基边坡稳定性监测。本发明的方法整个过程连续、高效、安全、可靠。可靠。

技术研发人员：荣万疆 郑悍东 薛国辉

受保护的技术使用者：中国化学工程第十四建设有限公司

技术研发日：2022.03.31

技术公布日：2022/6/24