路基边坡拱架基槽铣挖施工工法.pdf

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1、1 路基边坡拱架基槽铣挖施工工法路基边坡拱架基槽铣挖施工工法 1 1、前言、前言 路基边坡防护形式多样。其中，拱形钢筋混凝土骨架+预留核心土+植被防护为常见防护形式之一。目前在施工拱形骨架基槽时，常用方法为人工开挖或者人工辅助挖掘机铲斗开挖两种形式。传统人工开挖基槽，槽壁形状规整，但存在施工效率低，人工成本高的问题；人工辅助挖掘机铲斗开挖方法，尽管降低了人工成本，提高了工效，但存在铲斗刮蹭槽壁及核心土易被破坏的问题。为此，中铁三局集团有限公司及二公司针对拱形骨架结构形式及成槽特点，设计开发了专用的铣挖、夯实等施工机具，安装于挖掘机前臂，完成拱形基槽的开挖、夯实作业。该工艺有效克服了上述两种传统

2、基槽开挖工艺的不足，并能快速、高效完成基槽的开挖作业。该工艺经过在京张高铁六标、郑济高铁 1 标路基边坡骨架防护工程中应用，取得了良好的经济效益，总结形成本工法。该工法中应用的横向铣挖头、竖向铣挖头、平板夯实机等均申请了国家专利。2 2、工法特点、工法特点 2.1 机械化程度高。采用本工法只需一台挖掘机即可完成直槽、弧槽的开挖、清土、夯实等工序施工，大大减少人工和设备的投入，省人省力，规矩高效，安全可靠。2.2 施工速度快。挖掘机安装快换接头，可实现快速更换铣挖、夯实等机具设备，相比传统人工更换，节省大量时间和人力；通过专用铣挖设备进行沟槽开挖，相比人工开挖也大大提高了工效。2.3 施工质量好

3、。采用本工法施工，只对开挖范围内土体进行铣挖，对邻近土体无扰动，保证了沟槽周边土体及拱架核心土的完整性、稳定性。2 2.4 施工成本低。经测算，采用机械化施工路基边坡防护拱架基槽开挖费用为 29.12 元/m3，相比传统人工开挖节省了人力，提高了工效。3 3、适用范围、适用范围 本工法适用于公路、铁路路基边坡采用拱形骨架进行防护的工程。特别适用于土质较硬、土夹石质等路基边坡的开槽施工，土质越硬，越适合铣刨，槽型越规整，工效越高，土质铣刨后的离散性越好，清土、排土越容易。4 4、工艺原理、工艺原理 本工法通过在传统挖掘机设备上安装经过设计的专用液压铣挖设备、液压夯实设备来实现路基边坡骨架基槽的快

4、速、高效机械化开挖。采用横向铣挖机实现竖向沟槽的铣挖，在铣刨头表面分布有合金铣牙，用于铣削土体；同时，横向铣刨头表面上设计有螺旋叶片，以便于将铣削下来的碎土在旋转的同时离心甩出槽外。采用竖向铣挖机实现弧形沟槽的铣挖，在铣刨头表面分布有合金铣牙，用于铣削土体；同时，横向铣刨头表面上设计有螺旋叶片，以便于将铣削下来的碎土在旋转的同时离心甩出槽外。采用平板夯实机对开挖的沟槽底部进行整平、夯实，平板夯实机底板采用四边形，在边缘处设计为 45 度斜面，可使夯实机夯土时对前方土屑形成挤压，避免呛土现象。图 4-1 竖向铣挖机、横向铣挖机、平板夯实机、铲斗 3 5 5、施工工艺流程及操作要点、施工工艺流程及

5、操作要点 5.1 工艺流程图 图 5.1 工艺流程图 5.2 操作要点 5.2.1 测量放线 利用全站仪、水准仪等测量仪器，按照骨架开槽设计图纸的尺寸对骨架开挖边坡部位进行放线，并用白灰画出轮廓，提高沟槽开挖精度。图 5.2-1 测量放线 5.2.2 竖槽开挖 竖槽分上、下两部分开挖，挖掘机安装横向铣刨头进行竖槽铣挖。下部开挖：先由挖机在坡底进行下部竖槽铣挖，分 3 层进行，每层深度 15-20cm，表层沿白灰轮廓自下而上开挖，中、下层自上而下铣挖竖槽。每铣刨一层，用铣挖头向下搂槽内虚土，清出槽外，往复 3 次即可开挖出符合要求的竖槽。上部开挖：挖机位于坡顶，自上而下分 3 层开挖，工艺标准与

6、下部开挖相同。测量放线竖槽开挖上弧槽和护肩开挖中间弧槽开挖第一次清土下弧槽开挖第二次清土槽底夯实骨架开槽完成4 图 5.2-2 竖槽下部开挖 图 5.2-3 竖槽上部开挖 5.2.3 上弧槽和护肩开挖 按白灰线轮廓安装固定上下拱形导向架。上弧槽及护肩洗挖深度分 3 层进行，基本均分，每层厚度为 15cm-20cm。洗挖作业前，确保竖洗头与开挖面垂直，以避免洗挖时碰撞槽壁。每层洗挖时，沿上拱边缘洗出上拱轮廓，再逐次洗挖至护肩设计边缘线。在铣挖头上标识刻度线可进行深度控制。图 5.2-4 安装弧形导向架 图 5.2-5 铣挖弧形槽 5.2.4 中部弧槽开挖 按白灰线轮廓安装固定上下拱形导向架。弧槽

7、铣挖深度分 2 层进行，每层厚度为 15cm-20cm。铣挖作业前，确保竖铣挖头与开挖面垂直，以避免铣挖时碰撞槽壁。每次从左端往中间铣至弧槽 2/3 行程时，调头从右端再往中间铣至接通；铣完一层后，人工进行清土。清土完成后，依次进行第二层铣挖。5 图 5.2-6 中部弧槽开挖 图 5.2-7 弧槽开挖完成图 5.2.5 第一次清土 挖机通过快换接头换上铲斗，利用铲斗将上部竖槽中虚土沿竖槽向下清理。图 5.2-8 快换接头安装铲斗 图 5.2-9 铲斗清土 5.2.6 下部弧槽开挖 挖机安装竖向铣挖头在坡底作业。弧槽铣挖深度分 2 层进行，每层厚度为 15cm-20cm。工艺标准与中部弧槽开挖相

8、同。图 5.2-10 下部弧槽铣挖 图 5.2-11 下部弧槽铣挖完成 5.2.7 第二次清土6 挖机通过快换接头换上铲斗，利用铲斗将下部竖槽中积土沿竖槽向下清理。5.2.8 槽底夯实 挖掘机通过快换接头安装平板夯实机，将平板夯的底板平放于竖槽底，操作挖机臂拖动平板夯底板延槽底坡面从上而下夯实压平；圆弧槽底夯实，先从左侧方向进入槽底向右拖动底板夯实压至三分之二处，提出平板夯，再从右侧进入槽底向左拖动夯实剩余的部分。注意平板夯底板总是平行于槽底面，且与槽底面保持接触。夯实作业时平板夯的振幅、振频调节到较小的量值，否则可能对槽壁、槽口的槽型造成破坏。图 5.2-12 竖槽夯实 图 5.2-13 弧

9、槽夯实 6 6 材料和设备材料和设备 本工法无需特别说明的材料，采用的机具设备见表 6-1。表 6-1 机具设备表 序号 名称 规格 单位 数量 用途 1 挖掘机 HD225 型 台 1 铣挖、清土、核实 2 快换接头 HD225 型 套 1 快速连接各机具设备 3 横向铣挖机 HDCE180-横 套 1 铣挖竖槽 4 竖向铣挖机 HDCE180-纵 套 1 铣挖横槽 5 铲斗 75cm 宽 套 1 清土 6 平板夯实机 TRB150 套 1 夯实槽底 7 弧形导向架 R1400，R2100 套 1 导向 7 7 7 质量质量控制控制 7.1 挖掘机竖槽作业前，应使挖掘机正对竖槽，以保证竖槽垂

10、直坡底；弧形槽作业前，应使挖掘机位于两道竖槽中间，以便于弧槽铣挖时线形控制。7.2 弧槽铣挖作业前，应确保竖铣头与开挖面垂直，以避免铣挖作业时铣挖头碰撞槽壁或拱形导向架。7.3 竖槽和弧形槽铣挖作业时，应在横向、竖向铣挖头上标记深度刻度线，以便于司机控制铣挖深度。7.4 横向铣挖头中间部位壳体上无“铣牙”，铣挖头向下铣挖时，中间部位形成约 8cm 的方形台，不利于第二次铣挖。在铣刨头中间的壳体上用三截钢筋焊接成一个三角形，尖朝向前下方焊于壳体上，刺破方形台，效果很好。7.4 使用夯实机压实槽底时，应控制振动力度及平板夯移动速度，保证槽底全面压实，且不对槽壁进行过大扰动。7.5 拱形导向架应固定

11、紧固，防止挖掘机铣挖头碰撞导向架进而破坏槽壁或核心土。8 8 安全措施安全措施 8.1 挖掘机操作人员和车辆驾驶员，必须取得操作合格证，不准操作与证件不相符的机械，不准将机械设备交给无本机操作证的人员操作。8.2 操作司机必须进行岗前培训，持证上岗，必须按施工技术交底作业；严格执行挖机安全技术操作规程、挖机定期维修保养规程、挖机巡回检查制度。8.3 挖机和机具设备要妥善停放、保管；更换机具设备时保持液压管接头的干净，防止砂土、杂物进入，污染液压系统。防止液压油洒出污染环境。8.4 挖掘机现场作业时，其他工作人员应在挖机作业半径之外，防止挖掘机臂伸缩、摆动，行走履带等碰伤人员。8.5 拱形导向架

12、应固定坚固，防止挖掘机作业时，竖向铣挖头碰撞导向架进而勾起甩出造成人员伤亡，设备受损。8 9 9 环保环保、节能、节能措措施施 9.1 对工人进行环保教育，不得随地乱扔垃圾，特别是废弃的塑料袋、保养后的废弃物等。9.2 在更换机具设备的液压管接头时，拆下来的接头要及时用堵头堵塞，防止液压油洒出来污染环境，管接头要用塑料袋包裹，防止污染液压系统。9.3 对于机具设备更换、维修、保养中废弃的配件、材料、油品、用具、边角料等要及时收集统一处理，搞好场地清理、恢复等现场卫生，保护自然环境，严谨物品抛入周边江水、河水中。9.4 基槽中铣挖出的虚土，应就近放置，待模板支架完毕后，可作为模板后回填用土。10

13、10 技术经济效益等技术经济效益等分析分析 10.1 经济效益 本工法机械化程度高，施工组织科学合理，施工工效高。以下为工效分析：10.1.1 竖槽开挖，沟槽规格：长 7m、宽 0.8m、深 0.6m,计土方量为：7*0.8*0.6=3.36m3,用横铣挖机开挖、清土成形平均用时为 12 分钟，槽底用液压平板夯夯实平整用时为 1.5 分钟。10.1.2 圆弧槽开挖规格：槽长约为 3.44m（圆弧槽下缘半径为 1.5m、上缘半径为 2.0m，圆弧槽中心线半径为 1.75m,圆弧槽槽长计算：106/360*2*3.14*1.75=3.24m），宽 0.8m、深 0.6m,计土方量为：3.24*0.

14、8*0.6=1.56m3；用横铣挖机开挖、清土成形用时为 15 分钟，槽底用液压平板夯夯实平整用时为 1 分钟。10.1.3 在路基边坡（高 4.5m,坡长 8.1m）纵 3.6m 长（一个循环段）范围内需开挖一道竖槽、两道圆弧槽，小计开挖土方量为 3.36+1.56*2=6.48m3。一个循环段总用时为12+1.5+15*2+1*2=45.5 分钟，即骨架槽开挖土方量的产量为 8.55m3/h。10.1.4 HD225 型现代挖掘机月租费为 31000 元/月，每天工作 10 小时，月计 28 天出勤，计算出每小时机械租费为 310000/28/10=110 元/h；HD225 挖机耗油率为

15、：18L/h，柴油市场价为6.05 元/L，挖机小时油费为 18*6.05=108.9 元/h；如果是月租的话则每天挖机小时费用为 2199 元/h;如果按零租 HD225 挖机的话，则台时租赁费为 300 元/h。我们按月租计费。每天有两名劳务配合作业，工费计算为：150 元/天/10h=15 元/h;所以每天骨架槽开挖总成本费用为219+30=249 元/h。实际骨架沟槽土方开挖工艺费约为 249 元/8.55m3=29.12 元/m3.10.2 社会效益 路基边坡拱形骨架基槽开挖机械化施工工艺研究及相关机具设备的设计研发，为后续在路基边坡骨架防护结构施工积累了经验，并为将来在路基边坡防护

16、工程中大面积推广机械化施工奠定了基础。此工法施工的运用赢得了建设、监理单位的好评，取得了良好的社会效益。1111 工程实例工程实例 11.1 京张高铁六标一分部位于河北省怀来县境内，起讫里程为 DK106+907.95DK118+472.96，正线长度 11.5 公里，其中路基 9.4km，占线路全长 81.7%。路基边坡防护结构采用拱形钢筋混凝土骨架+预留核心土+植被防护的形式。该项目骨架基槽开挖时采用了新型机械化高效施工工法，确保了边坡防护工程的质量，并按时完成了施工任务，取得了良好的经济效益。11.2 郑济客专 I 标位于河南省濮阳市境内，标段内工作量主要有 3km 路基工程，15km 桥梁工程。其中，路基边坡防护结构采用拱形钢筋混凝土骨架+预留核心土+植被防护的形式。该项目骨架基槽开挖时采用了新型机械化高效施工工法，确保了边坡防护工程的质量，并保证了施工进度，取得了良好的经济效益。该工法通过在京张高铁和郑济客专路基边坡防护工程中的成功应用，均保证了工程质量，并均取得了良好的经济效益，说明工法已经成熟，可在类似工程中推广应用。