傅重陽

（中鐵三局集團第五工程有限公司，山西 晉中 030600）

近年來，中國鐵路工程集團有限公司全力推行“機械化、工廠化、專業(yè)化、信息化”管理模式下，采用新設備、新工藝已然成為工程建設項目標準化管理的一大發(fā)展方向。目前，路基邊坡拱形截水骨架護坡施工中存在拱形骨架溝槽采用傳統(tǒng)人工開挖工藝，施工效率低、溝槽開挖質量難控制；骨架溝槽底及內部核心土采用傳統(tǒng)人工鐵鍬拍打夯實不密實，質量控制難度大；空心六棱磚采用傳統(tǒng)人工掛線定位工藝，安裝工效低、線形精度差等一系列問題。隨著路基邊坡防護機械化水平的不斷提高，骨架基槽逐漸采用人工輔助挖掘機鏟斗開挖的方法，盡管降低了人工成本，提高了工效，但存在鏟斗剮蹭槽壁及核心土易被破壞等問題，工程質量過程控制主要依靠工人的實際操作經(jīng)驗和簡單的測量工具而定，質量控制難度極大。同時，在穿越城市鐵路沿線的路基邊坡綠化景觀帶在城市中既起著防護作用，同時起到美化城市環(huán)境的作用，骨架護坡內嵌空心六棱磚的鋪設質量及內部客土值草存活率，嚴重影響了道路沿線景觀。

本文通過介紹骨架基槽高效銑挖設備、骨架基槽銑挖深度精確控制及預警裝置、拱形骨架基槽底及骨架內預留土機械夯實設備、空心六棱磚精確鋪設裝置等內嵌空心磚拱形骨架護坡施工所需關鍵工裝及設備，同時結合相關工裝及設備的使用方法，對嵌空心六棱磚骨架護坡機械化高效施工技術進行總結，進一步完善我國路基邊坡防護機械化施工配套裝備及工藝，對路基邊坡防護機械化綠色施工起到了良好的示范作用。

1 內嵌空心六棱磚骨架護坡施工設備

1.1 路基邊坡骨架基槽銑挖及夯實設備

路基邊坡骨架基槽銑挖及夯實設備，主要包括橫向（豎向）銑挖頭、精確控制及預警裝置、液壓平板夯實實機、鏟斗和快速接頭（圖1）。

圖1 路基邊坡骨架基槽銑挖及夯實設備

1）橫向（豎向）銑挖頭 銑刨頭上設置橫向或縱向輥軸，輥軸外圓面設有螺旋葉片和溝槽挖掘鉆頭，通過銑刨頭內部傳動機構驅動輥軸轉動，傳動機構通過快速接頭與挖掘機動力系統(tǒng)連接，銑刨頭末端殼體中間設銑牙，具體結構如圖2 所示。通過挖掘機動力系統(tǒng)驅動銑刨頭內部機構驅動帶動橫向或縱向輥軸及其表面鉆頭轉動，對溝槽土體進行挖掘，利用鉆頭及銑牙松散土層，借助螺旋葉片控制開挖面的平整度。

圖2 橫向銑挖頭、豎向銑挖頭設計圖

2）銑挖深度預警裝置 在銑刨頭外圓面上設置調整支架，在調整支架上裝設距離傳感器，通過距離傳感器檢測其到預置在核心土表面的成型板之間的距離，并將檢測到的距離信號發(fā)送至槽深監(jiān)控器，接收到距離信號后發(fā)出預警警報，實現(xiàn)洗挖深度精確控制，避免超挖和欠挖，具體結構如圖3 所示。

圖3 銑挖機挖槽深度預警裝置

3）平板夯實設備 夯實設備基座一端設置快速接口，與快換接頭匹配，另一端安裝激振裝置和夯實板，夯實板采用四邊形，在邊緣處設計為45°斜面，可使夯實機夯土時對前方土屑形成擠壓，避免嗆土現(xiàn)象，具體結構如圖4 所示。

圖4 一種液壓平板夯實機

4）快換接頭（圖5）安裝與挖機臂前端，可實現(xiàn)橫向銑挖頭、豎向銑挖頭、鏟斗、液壓平板夯實機的快速更換。

圖5 快換接頭

1.2 骨架內嵌空心六棱磚精確高效鋪裝設備

圖6 為空心六棱磚鋪設快速精確定位裝置，使用時將定位裝置兩端平行扣在左右兩側擋水沿上并固定牢固，通過定位凹槽對相鄰空心六棱磚限位，確保空心六棱磚鋪設縫隙均勻、線形順直，減少二次返工。

圖6 空心六棱磚鋪設快速精確定位裝置

2 施工技術原理

1）采用橫向銑挖頭實現(xiàn)豎向溝槽的銑挖（圖7），豎向銑挖頭實現(xiàn)弧形溝槽的銑挖（圖8），在銑刨頭表面分布有合金銑牙，用于銑削土體；同時，橫向銑刨頭表面上設計有螺旋葉片，以便于將銑削下來的碎土在旋轉的同時離心甩出槽外。

圖7 采用橫向銑挖頭實現(xiàn)豎向溝槽的銑挖

圖8 采用豎向銑挖頭實現(xiàn)弧形溝槽的銑挖

2）弧形溝槽開挖時，按照開挖輪廓安裝上下弧形導向架，確保開挖線型圓順。

3）采用專用的平板夯實機具，通過快速接頭安裝于挖掘機前臂，對開挖的溝槽底部進行整平、夯實。

4）空心六棱磚鋪設前，采用平板夯實機具對骨架內開挖預留土進行夯擊，圓弧邊角位置采用電錘夯輔助夯實，保證了開挖預留土夯實質量，有效防止了因夯實不密實導致的局部出現(xiàn)不均勻沉陷等問題。

5）采用空心六棱磚鋪設定位裝置進行精確定位，減少二次返工。

3 關鍵施工工藝

1）測量放線 利用全站儀、水準儀等測量儀器，按照骨架開槽設計圖紙的尺寸對骨架開挖邊坡部位進行放線，并用白灰畫出輪廓，提高溝槽開挖精度。

2）豎槽開挖 ①豎槽分上、下兩部分開挖，挖掘機安裝橫向銑刨頭進行豎槽銑挖；②下部開挖：先由挖機在坡底進行下部豎槽銑挖，分3 層進行，每層深度15～20cm，表層沿白灰輪廓自下而上開挖，中、下層自上而下銑挖豎槽，每銑刨1 層，用銑挖頭將槽內虛土清出槽外，往復3 次即可開挖出符合要求的豎槽；③上部開挖：挖機位于坡頂，自上而下分3 層開挖，工藝標準與下部開挖相同。

3）上弧槽和護肩開挖 按白灰線輪廓安裝固定上下拱形導向架。上弧槽及護肩銑挖深度分3層進行，基本均分，每層厚度為15～20cm。銑挖作業(yè)前，確保豎銑頭與開挖面垂直，以避免銑挖時碰撞槽壁。每層銑挖時，沿上拱邊緣銑出上拱輪廓，再逐層銑挖至護肩設計邊緣線。在銑挖頭上標識刻度線可進行深度控制。

4）中部弧槽開挖 按白灰線輪廓安裝固定上下拱形導向架?；〔坫娡谏疃确? 層進行，每層厚度為15～20cm。銑挖作業(yè)前，確保豎銑挖頭與開挖面垂直，以避免銑挖時碰撞槽壁。每次從左端往中間銑至弧槽2/3 行程時，調頭從右端再往中間銑至接通，清土完成后，依次進行下一層銑挖。

5）第一次清土 挖機通過快換接頭換上鏟斗，利用鏟斗將上部豎槽中虛土沿豎槽向下清理。

6）下部弧槽開挖 挖機安裝豎向銑挖頭在坡底作業(yè)?；〔坫娡谏疃确? 層進行，每層厚度為15～20cm。工藝標準與中部弧槽開挖相同。

7）第二次清土 挖機通過快換接頭換上鏟斗，利用鏟斗將下部豎槽中積土沿豎槽向下清理。

8）槽底夯實 ①挖掘機通過快換接頭安裝平板夯實機，將其底板平放于豎槽底，操作挖機臂拖動平板夯底板延槽底坡面從上而下夯實壓平；圓弧槽底夯實，先從左側方向進入槽底向右拖動底板夯實壓至2/3 處，提出平板夯，再從右側進入槽底向左拖動夯實剩余的部分；②平板夯底板總是平行于槽底面，且與槽底面保持接觸。夯實作業(yè)時平板夯的振幅、振頻調節(jié)到較小的量值，否則可能對槽壁、槽口的槽型造成破壞。

9）骨架模板安裝固定 拱形骨架基槽驗收合格后，進行帶蓋組合拱形截水骨架鋼模板安裝。

10）拱形截水骨架混凝土澆筑 ①采用混凝土輸送泵車對拱形截水骨架混凝土進行澆筑，通過帶蓋模板上預留的混凝土澆筑窗口自上而下完成混凝土分層澆筑（每層澆筑約30cm）；②每層澆筑完成后，通過預留澆筑窗口，人工采用振搗棒對混凝土進行振搗。

11）安裝自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)并拆模 ①模板拆除前，提前安裝自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)，待混凝土強度達到2.5MPa 后，進行帶蓋組合鋼模板拆除；②拆模后，在拱形截水骨架混凝土表面覆蓋土工布，設置自動噴淋養(yǎng)護系統(tǒng)進行自動噴淋養(yǎng)護。

12）空心六棱磚鋪砌 ①挖掘機通過快換接頭安裝平板夯實機，將其底板平放于拱形骨架內開挖預留土上，操作挖機臂拖動平板夯底板延槽底坡面從上而下夯實壓平；骨架內圓弧邊角位置采用電錘夯輔助夯實；②將空心六棱磚鋪設快速精確定位裝置固定在兩段骨架擋水沿上，在固定凹槽中依次放置空心六棱磚，全部鋪設完成后，在空心磚內進行培土。

13）草籽種植，自動噴淋綠化養(yǎng)護 草籽種植完成成后，按照草籽灌注周期設定自動噴淋系統(tǒng)養(yǎng)護時間，更換360°霧化噴頭進行自動噴淋綠化養(yǎng)護。

4 施工質量控制措施

1）挖掘機豎槽作業(yè)前，應使挖掘機正對豎槽，以保證豎槽垂直坡底；弧形槽作業(yè)前，應使挖掘機位于兩道豎槽中間，以便于弧槽銑挖時線形控制。

2）弧槽銑挖作業(yè)前，應確保豎銑頭與開挖面垂直，以避免銑挖作業(yè)時銑挖頭碰撞槽壁或拱形導向架。

3）豎槽和弧形槽銑挖作業(yè)時，應在橫向、豎向銑挖頭上標記深度刻度線，以便于司機控制銑挖深度。

4）使用夯實機壓實槽底時，應控制振動力度及平板夯移動速度，保證槽底全面壓實，且不對槽壁進行過大擾動。

5）拱形導向架應固定緊固，防止挖掘機銑挖頭碰撞導向架進而破壞槽壁或核心土。

5 經(jīng)濟效益及技術先進性

新舊施工工藝工效指標、成本對照如表1 所示。與現(xiàn)有技術對比創(chuàng)新如表2 所示。

表1 新舊施工工藝工效指標、成本對照表

表2 與現(xiàn)有技術對比表

6 結語

內嵌空心六棱磚骨架護坡機械化高效施工技術，解決了傳統(tǒng)施工工藝工效低、工序繁瑣、質量難控制、資源投入大等問題，保證了關鍵工序施工質量及線路沿線路基邊坡綠化美觀，對內嵌空心六棱磚骨架護坡機械化施工起到了良好的示范作用。

該技術2016 年～2020 年期間，先后在濟青高鐵、京張鐵路、鄭濟客專等項目中成功應用，在路基邊坡防護新技術、新設備應用等方面綜合效益顯著，適用于鐵路、公路、市政內嵌空心六棱磚骨架護坡施工，具有廣闊的推廣應用價值。