钢板围挡在丰宁电站路基边坡挂渣防护施工中的应用

时间：2024-07-28

鲁运河

(中国葛洲坝集团第二工程有限公司，成都，610091)

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本文详细介绍了河北丰宁抽水蓄能电站道路施工工程上下库连接公路施工过程中，成功利用自行设计可拆移钢板围挡预防路基边坡挂渣，取得良好效果。钢板围挡具有施工简单、可周转次数多、节约施工成本等诸多优点，与人工(机械)清理方式比较，节省工期且经济效益显著。

钢板围挡边坡挂渣防护施工丰宁电站

1 工程概述

丰宁抽水蓄能电站1号道路为电站上下库连接公路，也是电站运行期的对外交通通道，起点位于永利村东侧的黄(旗)永(利)公路终点，终点与上水库堆石坝坝顶相接，起点和终点相对高差490m。道路设计按照三级标准，采用水泥混凝土路面，路基横断面设计为整体式断面，设计速度30km/h，路基宽7.5m，行车道宽2×3.25m，路肩每侧宽0.5m。该路全长约12.3km，大部分为半填半挖路基及全挖方路基，约8km，占全路段的65%。公路沿线地区山势陡峻，坡面一般在20°～60°之间，且工程永久征地限界距离挖方路基路堑边坡开口线和填方路基路堤边坡坡脚线均为2m。在路基爆破开挖过程中，将有部分爆破残渣和石块滚落造成边坡大面积挂渣现象。加之该地区气候全年干旱少雨，植被生态较为脆弱，为了避免路基边坡挂渣和保护该地区生态植被，拟在路基爆破开挖前，对道路边坡进行钢板围挡防护施工试验。

2 钢板围挡设计与制作

2.1 钢板围挡设计

本工程项目自行设计钢板围挡为组合式结构，一道钢板围挡由若干个单块围挡拼装，单块围挡主要由基础连接件、围挡框架、外侧斜支撑和内侧挡护面三部分组成。基础连接件采用φ28mm钢筋地锚，土质边坡采用大锤敲击入土，入土深度大于2.5m；岩质边坡采用手风钻钻孔后入岩50cm。地锚钢筋包括围挡侧面地锚、围挡正面地锚和斜拉地锚三部分。围挡侧面和正面地锚钢筋外露15cm～20cm，外露部焊接1.2cm厚连接钢板，钢板上钻孔与围挡框架螺栓连接。围挡正面地锚每50cm设置一道，与架立横杆螺栓连接。斜拉地锚外露部分加工为卡环状，每1.27m设置一道。围挡框架采用18#工字钢立杆和[14b槽钢横杆组成，外侧采用钢管设置一道斜撑，以∠45°为宜。斜撑下部与地锚连接板螺栓连接，上部与工字钢立杆螺栓连接。斜坡内侧采用直径16mm地锚钢丝绳斜拉，分别连接立杆顶部卡环和地锚钢筋卡环，采用花兰螺栓紧固。围挡立杆高2m，每1.27m间距设置一道，立杆与横杆采用M18螺栓连接。围挡横杆设置上中下三道，上部槽钢横杆距离立杆顶部约50cm，下部槽钢横杆距离立杆底部20cm～30cm，下部槽钢横杆上钻孔，通过M18螺栓与围挡正面侧地锚钢筋连接。围挡内侧挡护面采用3mm厚钢板，每块尺寸为2m×1m，以便运输与拆卸，挡护钢板与工字钢立杆点焊连接，以保证其稳定。钢板围挡结构尺寸见图1。

图1 钢板围挡结构尺寸

根据施工安排，钢板围挡在一段路基边坡爆破前，在路基征地界限内约0.5m处安装可拆移式钢板围挡防护装置；在路基爆破料清理干净后，再移动至下一段路基进行挡护施工，以100m为一个基本单元循环使用。

2.2 钢板围挡制作

钢板围挡基本零构件由外委金结厂按照设计尺寸以100m为基本单元进行加工，一个基本单元所需材料详见表2。待零构件运至工地现场需防护部位后，由组装工人人工搬移、拼装和加固。

3 钢板围挡施工

3.1 施工工艺流程

前期准备→施工测量→地锚布置→围挡架立和加固(该环节后可同步进行下一单元前期准备、施工测量及地锚布置工作)→完工验收→围挡拆除及转运→下一单元围挡架立和加固。

3.2 施工工艺说明

3.2.1 前期准备

清除坡面防护区域内威胁施工安全的浮土及浮石，对局部影响施工的地形进行修整。根据围挡设计图准备好以下各项材料：

(1)根据设计图在工字钢上焊接槽钢支架并钻孔；

(2)对[14a槽钢进行切割并钻孔；

(3)按设计图和地形变化对φ28mm钢筋进行加工，切割连接板并焊接，同时在连接板上钻孔。

3.2.2 施工测量

本工程主要测量任务是确定征地边线，确保挡护装置在征地红线以内；控制地锚钢筋连接板高程。之后人工铺洒白灰标示出围挡边线以及地锚加固点位。

3.2.3 地锚布置

根据测量放线，布置地锚钢筋(地锚钢筋提前焊接连接板)。对于土质边坡采用大锤敲击，至少埋深2.5m布置；对于石质边坡采用YT-28手风钻钻孔，入岩深度50cm。并结合实际地形坡度情况确定槽钢斜撑尺寸，再用平板车将所需工字钢、槽钢、钢丝绳及连接螺栓拖运至施工现场附近。

3.2.4 围挡架立及加固

材料运输至施工现场后，人工卸料进行围挡架立。具体架立步骤如下：

(1)根据所布置的地锚钢筋架立底部横杆，并用M18螺栓连接紧固；

(2)架立立杆和上部横杆以及拉锚绳，并连接紧固；

(3)架立外侧斜撑杆，下部与地锚螺栓连接，上部与立杆焊接牢固；

(4)检查各螺栓紧固完全后，立杆内侧立靠3mm厚钢板挡护，并与工字钢立杆点焊连接。

3.2.5 围挡验收

在围挡各项工序施工完毕后，报请监理工程师现场验收，验收通过后进行后续爆破作业。

3.2.6 围挡拆除及转运

在爆破开挖后进行路基清理，再按照顺序依次拆卸各连接螺栓，并将材料归类转运至下一工作单元。

4 效果评价

4.1 技术分析

本工程采用自制钢板围挡预防边坡挂渣，与形成了边坡挂渣再安排专门设备清理相比较(以100m为基本单元)(见表1)。

表1 边坡挂渣清理方式对比分析

综上，采用自制钢板围挡预防边坡挂渣，与形成了边坡挂渣再安排专门设备清理相比，节约工期显著。

4.2 经济分析

4.2.1 自制钢板围挡防护费用

4.2.1.1 材料费用计算(见表2)。

表2 材料费计算

考虑管理费、税金及其他不可预测的费用占20%，合计每个基本单元(100m)边坡围挡总价：(12001.6+15400+6500)×(1+0.2)=4.07万元。

4.2.2 坡面挂渣临时占地费用

考虑绝大部分边坡根本无路可走，重新修路清除挂渣需要重新征地，将会造成新的边坡挂渣和生态破坏，边坡已挂渣面积短期内需临时占地留待后期复耕处理。现以一个基本单元占地面积进行比较，坡面挂渣拟以100m长、35m宽计，坡度按照30°计算，则挂渣面积为(100×30)/667=4.49亩。根据当地政府提供的临时占地(2年)费用标准，按每亩1.4万元计，合计每个基本单元占地费用为4.49×1.4=6.29万元。

4.2.3 对比分析

根据一套自制钢板围挡循环15次计算，可预计防护1500m路基边坡。则1号道路采用自制钢板围挡防护，一套自制钢板围挡较传统先挂渣后处理可节约6.29×15-4.07=90.28万元，经济效益显著。

4.3 环保分析

采用钢板围挡，周转利用率高，且避免了边坡挂渣造成的环境污染，即使后期恢复原状，也要耗费大量资源。毫无疑问，采用钢板围挡防护属于一种节能降耗、低碳的绿色施工。