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路基工程中路堑开挖施工技术探讨理工论文
【摘要】路堑开挖是路基工程中常见的施工作业，文章介绍了路堑开挖的施工准备工作，阐述了开挖施工方法和机械化施工作业技术。
【关键词】路基工程；路堑开挖；机械化施工
路堑开挖是路基施工中工程量最大、最普遍的施工内容。路堑是指全部在原地面开挖而成的路基或低于原地面的挖方路基，其作用是缓和道路纵坡或越岭线穿越岭口控制标高，但同时也破坏了原地层的天然平衡状态，不利于排水和通风。因此，开挖路堑时要注意保证边坡稳定性，须设置排水沟，必要时还须设置截水沟以利排水。路堑开挖可采用人工或机械作业，其中以机械作业为主，对于不便于采用机械作业的施工地段，采用人工作业。本文对路基工程中路堑开挖准备工作、开挖方法以及机械化施工技术进行探讨。
一、开挖准备工作
路基开挖施工之前，除了做好相关的技术准备、施工放样之外，还应特别做好开挖施工的安全防护准备。因为路基的大面积开挖会破坏土体原有的自然平衡，易引起路堑边坡失稳、滑坍，危机施工安全、延误施工工期。施工人员应对路基工程范围内的地质水文情况作详细调查，如岩石的风化、龟裂程度及地质断层，土质变化、水文稳定等工程条件，其中水的影响是造成路堑病害的主要原因。
为排除一切可能影响边坡稳定的地面水和地下水，须在路堑顶部预先开挖截水沟，并结合路堑永久排水设施（如边沟或地下盲沟）做好开挖期间路堑排水。路堑开挖及沿线排水沟沿路堑行进方向保持一定的纵坡，以利于排水。此外，对于砂、砾类松散土质边坡，或多层土质有松散夹层时，应随挖随防护，预留碎落台，以防止边坡崩塌。
二、开挖施工方法
路堑开挖根据现场施工条件，可采用以下几种基本方法：
1．全断面开挖法。从开挖路堑的一端或两端按断面全宽一次挖到标高，逐渐向纵深挖掘，挖出的土方一般都是向两侧运送。这种方法适用于深度不大，且较短的路堑。
2．分层开挖法。从开挖路堑的一端或两端按断面分层挖至设计标高。每层都有单独的运土出路和临时排水设施，适用于开挖深而短的路堑。
3．分段纵挖法。当路堑较长时，开挖深度不大时，把开挖路堑横断面分成若干段，并纵向条形开挖，一般出土于两侧。若是傍山路堑，一侧堑壁不厚，选择一个或几个地方挖穿堑壁出土。
4．分层纵挖法。如果路堑宽度及深度不大，可以纵向分层挖掘。在短距离及大坡度时，可用推土机施工，较长的宽路堑则宜用铲运机作业。
5.通道纵挖法。在开挖路堑全长上，沿路堑纵向先挖出一通道，然后开挖两旁，这是一种快速施工方法，通道可用于机械通行或运输土料车辆的运土。
三、开挖机械化施工技术
路堑开挖施工根据不同的施工条件，应采用不同的施工机械作业。
（一）推土机作业
推土机具有操纵灵活、运转方便，既可开挖土方，又能短距离运输土料的特点，在路堑开挖中被广为采用。其主要有两种施工作业方法。
1．横向开挖路堑。用推土机横向开挖路堑，其深度在2m以内为宜。开始时推土机以路堑中线为界，向两侧用横向“穿梭”推土作业法进行，将路堑中挖出的土送至两侧弃土堆，最后再做专门的清理和整平，当开挖深度超过2m时，则需与其他机械配合作业。
2．纵向开挖山坡路堑
（1）开挖傍山半路堑。一般多采用斜铲推土机进行。开挖时首先由路堑边坡的上部开始，沿线路行驶，渐次而下，分段、分层将土推送至坡下填筑路堤处。推土机的水平回转角根据土壤的性质来调整，在I、II级轻质土壤上作业时，可调至60°；在III、IV级土壤作业时可调至45°。
（2）开挖深路堑。开挖深路堑运土作为填土路堤作业时，应首先做好准备工作，要在开挖路堑的原地面线顶端各点和填挖之间零点处，设置标记，同时挖半小丘，使推土机能顺利进入作业现场。如果推土机能沿斜坡驶至最高点时，则可以由路堑的所在坡面上顶点处开始，逐层开挖至路堤处，开挖时可用推土机沿线路中线的平行线进行纵向推填。当路堑开挖到设计深度的一半位置时，再用另外1~2台推土机，横向分层推削路堑斜坡。由斜坡上推削下来的土壤，仍由下面的推土机送至填土区段，直至路堑路堤全部完成为止。
（二）铲运机作业
铲运机开挖路堑有两种作业方法，一是横向弃土开挖；二是纵向移挖作填。路堑分层开挖，并从两侧开始，每层后15~20cm，这样做既能控制边坡，又能使取土场保持平整，同时还应沿路堑两侧做出排水纵坡。
路堑在以下情况下，宜采用横向开挖，即：堑顶地面有明显横坡，而上游一侧需设置弃土堆，阻挡地面水流入路堑；路堑中纵向运土距离太长，超过铲运机经济运距，严重影响工效；不需要利用土方或利用有剩余时；长路堑由于施工条件的限制，机械只承担其中一段，两端又无法纵向送土时。
铲运机纵向移挖作填，当路堑须向堑口外相接的路堤处运土填筑时，铲运机应利用纵坡自路堑端部开始作下坡铲土，并逐渐向堑内段延伸挖土长度，而填筑路堤也应相应的延伸。
（三）挖掘机作业
用挖掘机开挖路堑，一般是与运输车辆配合作业的。
1．正铲挖掘机开挖路堑。正铲挖掘机进行路堑开挖作业，可采用全断面开挖和分层开挖两种方法。如路堑深（下转第189页）（上接第197页）度在5m以下时，可采用全断面开挖，挖掘机一次向前开挖路堑全宽至设计标高，运输车辆停在与挖掘机同一平面，且并列布置，或在挖掘机后侧。这种方法施工简单，但挖掘机须横向移动，才能挖到设计标高。
当路堑深度为5m以上时，宜采用分层开挖，即挖掘机在纵向行程中，先把路堑开通一部分，运输车辆在挖掘机一侧布置，并与开挖路线平行，如此往返几个行程，直至将路堑全部开通。挖掘机各次开挖后在边坡上留下的土角，可由推土机修整。
2．反铲挖掘机开挖路堑。由于反铲挖掘机只能挖掘停机面以下的土壤，因此做开挖路堑作业时，是停在路堑顶部两侧进行，一般只适用于开挖深度在挖掘范围内的路堑。可视现场情况采用沟端、沟侧的作业方法。
3．拉铲挖掘机开挖路堑。用拉铲挖掘机开挖路堑作业时，如卸料半径能及至两侧弃土堆位置，则挖掘机可停在路堑中心线上，采用沟端挖掘的方法进行，否则，必须采用双开挖道作业。当弃土堆位于路堑一侧时，挖掘机沿路堑边缘移动，为了保证安全，挖掘机内侧履带应与路堑边沿保持1.0~1.5m的距离。
（四）推土机和铲运机联合施工
在组织大型土方机械开挖路堑作业时，往往投入作业的机型很多，各自又有不同的适用范围和作业效果，为多机联合作业提供了可能，其中，不同功率的推土机和不同斗容量的铲运机联合作业最为常见。在组织推土机与铲运机联合开挖作业时，应根据它们各自的特点将它们安排在最能发挥各自优势的部位作业。
通过比较不同功率的推土机和不同斗容量的铲运机的适用范围和作业效果，可见：推土机动作灵活，可正驶推运、倒驶空返，当推运翻松土壤时效率较高，其中大型推土机载运土量较大、爬坡性能最好；而中型推土机，进退速度较快。当推土机增设侧挡板后推运翻松土壤，可提高经济运距和载土量。而铲运机能下坡铲土入斗，上坡可以斜驶上料损失最小，具有较好的整形性能，在干土地质进行深挖高填的大运距作业时，其工效与推土机相当，工程成本可降低。
在多机联合作业时，可将中型推土机安排在开挖段的上层，大型推土机放在中层，铲运机放在底层。为了便于排除降雨积水，开挖工作应自下而上进行。为了提供推土机作业效率，在较硬土质区段，最好配备翻松机械或机具协同作业。
四、结语
路堑开挖是路基工程一种常见施工作业。为保证路堑开挖作业的顺利进行，首先应充分做好施工准备工作，特别是安全防护工作，以免发生
安全事故，继而影响施工进度和质量。其次，根据工程现场条件选择合适的施工方法，往往会达到事半功倍的效果。最后，大力使用机械化作业，并合理安排多机联合作业，不但可以降低施工作业强度，还可以加快施工进度。
【参考文献】
[1]张京，等.路桥工程施工新技术实用手册路基施工新技术分册[M].北京：长征出版社，2003．
[2]杨永青.浅析路基工程土石方开挖[J].山西建筑，2007，33（3）.
【作者简介】颜云阳（1977—），男，湖南衡南人，湖南省公路与桥梁建设集团公司工程师，研究方向：公路、桥梁、隧道现场施工管理。
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