公路路基开挖施工技术分析及安全性控制

摘要：在路基工程中一种常见的基础施工作业就是公路路基的开挖。为了使路基开挖作业能够安全顺利的进行，应在开挖前做好充分的准备工作；在施工开挖的方法和技术选择上，应根据工程现场条件来确定；在施工开挖的过程中，应积极采用机械化的方式来作业，必要时安排多机联合起来共同作业；同时在整个施工过程中要加强安全性控制，避免质量事故和安全事故的发生。该文介绍了公路路基开挖前的准备工作，分析了开挖施工的方法和机械化施工的技术，提出了加强路基施工安全性控制的相关措施。

关键词：公路路基 开挖技术 施工技术 安全性

作为公路路面下的基础建筑，公路路基是路面行车部分的基础，它通常是由土和石按照一定的尺寸和结构要求构筑建造而成的。它的横断面形式有三种，分别是路堤、路堑和半填半挖，而路基高度、路基宽度和路基边坡决定着公路路基断面的几何形状。在确定路基高度时，是由路线纵断面设计来决定的，公路的等级和交通量决定着公路路基的宽度，而整体路基的稳定性在很大程度上是由路基边坡来决定。在公路路基施工中，路基开挖是最普遍的一项施工内容，同时它的工程量也是最大的。路基开挖有人工挖掘和机械作业两种方式，通常使用较多的是机械作业的方式，而人工作业主要是用于不便于机械施工的路基地段。在公路路基开挖施工前要做好各项前期准备工作，对地形的特点、土层的分布状况等具体情况要进行现场实地考察，以便决定采取何种机具运用哪种开挖施工技术来操作。

1 路基开挖施工的方法分类

在选择路基开挖施工方法时，要根据施工现场路基的具体情况来确定，如路基的纵向长度，路堑的深度等因素。将其进行分类，可归结为以下几种。

1.1 全断面开挖法

当路堑的纵向长度较短而且路堑深度不大时可以采用这种方法。它是按照施工路堑断面的全宽来开挖的，从开挖路堑的一端开始开挖或者两端同时进行开挖，一次性开挖达到设计标高，然后再逐渐向纵深方向挖掘。这种方式挖掘出来的土方一般都是向路基的两侧运送出去。

1.2 分层开挖法

当路堑的纵向长度较短且路堑深度较深时应该使用这种开挖方法。它是按照施工路堑的断面分层来开挖的，从开挖路堑的一端开始开挖或者两端同时进行开挖，开挖至设计的标高高度。由于这种方法的路堑较深，因此应设置每层单独的运土出路，在每层挖掘出来的土方在该层就运送出去，并在每层设置临时排水设施，以便能及时排出该层开挖的地下水。

1.3 分段纵挖法

这种方法适用于路堑的纵向长度较长，而路堑深度并不大的情况。开挖前将施工路堑的横断面进行分段，使其成为几个稍短一点的路堑，开挖时按照纵向条形的方式来进行，挖掘出来的土方同样运送到路堑两侧。如果施工路堑正好傍山而行，选择堑壁不厚的那一侧的一处或几处，将其挖穿来运送土方。

1.4 分层纵挖法

如果开挖路堑的宽度不太大且深度也不大的情况下，一般采用纵向分层的方式来开挖。然后要根据路堑的宽度和坡度的大小来选择不同的施工机具，如果路堑距离较短但是存在较大坡度时，要用推土机来作业；如果是较长的宽路堑则要使用铲运机来施工挖掘。

1.5 通道纵挖法

这种方法在开挖施工时速度较快，它是在整个开挖路基上从一端开始沿路基的纵向全长方向挖掘出一条通道，这条通道必须能够使挖掘的机具顺利通行，包括运送土方车的通行。然后再在这条通道上开挖路基的两侧。

1.6 混合挖掘法

如果路基开挖施工的工程量很大，例如施工路基的纵向距离很长，并且需要挖掘的路基深度很深，在这种情况下，为了保证路基开挖施工工程能顺利完成，就要采取多种挖掘方法相结合的混合挖掘法。如同时使用分层开挖法和通道纵挖法这两种开挖方法，但是对于这两种方法的使用顺序有要求，不能随意进行混乱开挖。首先要用通道纵挖法沿路基全长的纵向方向挖出一条通道，然后再用分层开挖法对横面的路基坡面进行分层挖掘，一个坡面的挖掘、运土和排水工作由一个施工小组和各自单独的机具来负责，这样虽然每个层面的工作在同时进行，但是彼此间又不会互相影响。

2 机械化开挖施工技术分析

由于公路路基开挖施工的工程较大，因此一般采用机械机具作业的方式来进行，人工作业的方式主要是用于机具不便操作的路基区域。根据机具的不同机械的开挖施工技术也是不同的，具体可以分为以下几类。

2.1 推土机作业的开挖施工技术

推土机作业的开挖施工方法有两种：

（1）横向开挖路基。当路基的开挖深度在2 m以内时，用推土机沿路基的横向方向来开挖。具体方法是，首先以施工路基的中心线为界限，推土机用横向穿梭法向路基两侧行进来作业。将施工过程中在路基中挖出的土方向两侧运送，先堆置成弃土堆，在开挖完成的最后环节再来专门清理，将其推开整平。在施工路基的开挖深度大于2m的情况下，要用其他机械配合推土机来共同作业。

（2）山坡路基的纵向开挖。对于傍山的路基的施工开挖，首先采用斜铲推土机来开挖傍山半路堑。具体做法是先沿路基边坡的上部开始施工开挖，然后推土机沿路基线路向下行驶，分段分层的进行开挖，并将挖掘出来的土方推送到坡下，用来填筑路基。在这一过程中要根据路基的土壤性质适当调整推土机的水平回转角，当施工路基土壤为Ⅰ级和Ⅱ级时，将推土机的水平回转角调为600；若施工路基土壤为Ⅲ级和Ⅳ级时，将其调为450。开挖完傍山半路堑后，然后进行深路堑的开挖，在此之前要做好充分的准备工作。深路堑开挖出来的土方是用来填筑路堤的，首先要在开挖路基的顶端挖半小丘，在填挖之间的零点处也要挖出半小丘，这样推土机才能顺利的驶入施工开挖现场。如果推土机能够沿着斜坡一直行驶至路基的最高点的话，那么就在这个最高点开始开挖，沿斜坡逐层向下开挖，直到行至路基的路堤处，在开挖的过程中，推土机可用纵向推填的方式沿路基纵线的平行方向行进。当开挖的深度进行到设计深度的一半时，再另取1到2台推土机来推削路基斜坡，这时时采用横向分层的方式来开挖。在斜坡上开挖出来的土方，由下面的推土机运送到填筑路堤处，用这样的方式来完成路基开挖和路堤填筑。

2.2 铲运机作业的开挖施工技术

铲运机开挖路基有弃土开挖和纵向移挖作填这两种施工方式。在开挖时从路基的两侧开始分层进行，将每层控制在15-20cm的厚度，同时还要在路基两侧设置排水纵坡来引流地面水和地下水，这样不仅能够保持土场的平整，还能有效控制边坡。如果路基存在以下几种情况，那么就要用横向弃土开挖的方式来施工，有明显横坡存在于施工路基顶部的地面上，为了使地面水不流入路基，就要在路基上游的一侧方向上建出弃土堆来阻挡；施工路基的纵向长度太长，不利于铲运机的操作；挖掘出来的土方没有利用价值或者利用不完的；对于纵向较长的路基，由于施工开挖条件等方面的限制，用纵向开挖法只能进行整个路基中的一段，并且路基的两端又不能做到纵向运送土方的情况。当需要用土方来填筑路堑口外相接的路堤时，铲运机就要用纵向移挖作填的方式来作业，从路堑的顶部开始沿路堑纵坡向下坡推削铲土，并逐渐向路堑内部开挖，来延伸开挖土方线路的长度，相应的也要将填筑路堤进行延伸。

2.3 挖掘机作业的开挖施工技术

用挖掘机来开挖路基时，通常要配合运输车辆来共同作业，有以下三种方式进行路基的开挖。

（1）正铲挖掘机开挖技术。正铲挖掘机来进行公路路基的开挖施工时，可以采用全断面开挖的方法，也可以采用分层开挖的方法，具体选用哪种需要根据不同的情况来决定。全断面开挖的方法适用于开挖路基的深度小于5m的情况，在路基的全宽上用挖掘机向前开挖一次性到达设计标高，运输土方的车辆可并列停在与其同一水平面的位置上，也可停在挖掘机后侧的位置。这种作业方法较为简单，但要达到预先设计的标高，就要求挖掘机做横向方向上的移动来开挖。而分层开挖的方式则适用于开挖路基的深度大于5m的情况。用这种方法作业时，先用挖掘机纵向开挖将路堑的一部分开通出来，运送土方的车辆平行停在挖掘机的一侧方向上，并与挖掘机的行进一致，经过这样几个行程的往返来开通整个路基。最后用推土机来修整挖掘机在每次开挖的过程中留在边坡上的土方。

（2）反铲挖掘机开挖技术。反铲挖掘机的自身特殊性决定它只能挖掘停机面下方的土层，因此在使用反铲挖掘机来开挖路基时，路基的开挖深度必须要在它的挖掘范围内才可以，在实际操作时，将其停在路基顶端的两侧来进行开挖，根据施工现场的具体情况，来决定是采用沟端的作业方法还是采用沟侧的作业方法。

（3）拉铲挖掘机开挖技术。用拉铲挖掘机来开挖路基时，如果卸料的半径能够到达路基两旁弃土堆的位置的话，那么可将拉铲挖掘机停在施工路基的中心线位置上，用沟端挖掘的方式来进行路基开挖；如果卸料的半径不能道道两旁弃土堆的位置的话，就要拉铲挖掘机来进行挖道作业。当只有在路基的一侧有弃土堆时，挖掘机需要沿着有弃土堆一侧的路基边缘行进，为了保证行进过程中的安全，应使拉铲挖掘机的内侧履带与该侧路基边缘之间的距离保持在1.0～1.5m的范围。

（4）联合铲运机和推土机的开挖技术。在一些开挖施工工程量较大且单机施工较难完成的公路路基开挖中，要运用多机联合施工的方法。不同机械的机型不同，适用情况和范围也各不相同，在施工过程中的作业效果也不同，在一些大型的公路路基开挖施工中，投入多种机械设备联合作业，能够将复杂的开挖施工工程简单化，有利于工程的顺利和高效完成。一般来说，最为常见的情况是联合不同斗容量的铲运机和不同功率的推土机来共同作业。在路基开挖施工中联合推土机和铲运机共同作业时，应该首先对它们的构造、功效等具体情况进行分析，在此基础上，根据各自的特点来安排其作业的部位，这样有助于充分发挥各自的优势。将不同功率的推土机进行比较，并将不同斗容量的铲运机也进行比较，详细划分清楚各自的使用范围，分析其实际开挖施工中的作业效果。一般来说，推土机行运起来较为灵活，正向行驶时可做推运，空返时可以倒车行驶，如果开挖路基的土壤性质翻松，那么推运的效率就会很高，相比较而言，在运土量和爬坡性能上，大型推土机较小型推土机效果要好；对于中型推土机来说，它的前进和倒退的速度都是很快的。要使推土机的经济运距加大且载土量增多的话，可以再推土机上增设侧挡板，这种效果在推运翻松土壤时最为显著。而铲运机的整形效果较好，在下坡行驶时可以铲土到车斗中，在上坡时可以用斜驶的方式来上料，能够有效减少损失。当进行公路路基的深挖高填且运距较大的开挖施工时，如果路基的土质较干，那么它就有与推土机相当的工效，这样便可以降低施工工程的成本费用。在多机联合作业的情况下，在路基开挖施工段的上层安排中型推土机作业，在路基中层安排大型推土机作业，在路基底层安排铲运机作业。当遇到土质较硬的区段，最好能够再配以翻松机械协同施工，这样能够有效提高开挖的作业效率。

3 加强开挖施工的安全性控制措施

公路路基开挖施工的安全性控制包括路基的防护和路基的质量控制。因此路基在开挖施工前，要做好一系列的相关准备，不仅包括技术准备、施工放样，还要做好安全防护的准备工作。大面积开挖路基会使土体原有的自然平衡遭到破坏，这样路堑的边坡就会失去应有的稳固，导致滑坡、坍塌，不仅会延误工期，更会危及人员和路基本身的安全。因此施工人员应该详细调查路基开挖区域的地质情况，如路基的土质、地质断层、岩石的风化程度和龟裂程度等另外还要路基开挖前预先在路堑顶部开挖截水沟，这样是为了引流影响边坡稳定的地面水和地下水，结合截水沟和边沟或地下盲沟等排水设施做好路基开挖过程中的排水工作。保证沿线排水沟和路基开挖路线在路堑的行进方向上有着一定的纵坡，这样是为了排水能更顺畅的进行。另外，在开挖的过程中，还要随时防护一些土质较为松散的边坡，例如沙、砾类的土质或者有沙砾土质夹层的多土质边坡，来防止路基边坡崩塌的情况出现。一条公路路面质量的好坏关键取决于这条公路路基施工工程的质量，因此在路基的开挖施工过程中，要加强路基的质量管理。要按照国家相关规定和公路质量标准的要求来核查路基的整体刚度和每一层的压实程度，要严格按照施工前的设计要求来操作路床的标高和宽度线性，还要加强路基排水问题的管理，严格控制好路基的积水现象。此外，在路基开挖施工过程中，要采用不同的技术来操作其中的种子施工项目，以保证整体路基的质量。路基每一压实层的填筑材料尽量保证相同，压实的编数和速度要严格按照要求来进行，经试验后得到压实的实际数据，并按照试验落实的方案来控制路基每层和每段的压实厚度，使其精准度符合方案的规定，严格做好路基的压实，还要切实重视路基的加固处理，做到路基质量安全的全面控制。

4 结语

在整个公路建设中，公路路基的开挖施工技术和质量以及安全性的控制是一个非常重要的环节，它是进行公路建设的基础和关键，如果没有做好这一环节的工作，那么后续的施工建设工作将会受到严重的影响。因此，我国的公路路基建设要在全面把握开挖施工技术的同时，还要做好路基开挖施工的安全性控制，全方位保证整个路基建设的质量和安全，促进公路路基建设的发展。