高速公路石方路塹爆破開挖工法探討

甘坤

摘要：石方路塹爆破開挖能夠縮短施工工期，施工效率較高，良好應(yīng)用于當(dāng)前高速公路施工之中，具有廣闊的發(fā)展前景。文章圍繞某高速公路工程實例，闡明了石方路塹爆破開挖的施工準(zhǔn)備工作情況，提出了科學(xué)合理的施工方法，以推進高速公路石方路塹爆破開挖作業(yè)的順利開展。[JP]

關(guān)鍵詞：高速公路;石方路塹;爆破開挖工法

0 引言

高速公路是重要的社會基礎(chǔ)設(shè)施，是交通事業(yè)中的重要組成部分。隨著經(jīng)濟發(fā)展水平的提升，高速公路項目建設(shè)趨近于偏遠山區(qū)，這部分多是山區(qū)高等級公路，容易受到地質(zhì)和地形條件的限制，需要增加設(shè)置多個隧道工程、橋梁工程和深挖高填路基工程等，由此增加大量的石方工程量。爆破方法是開發(fā)石方工程的重要手段，這一作業(yè)環(huán)節(jié)會受到地質(zhì)條件、地形以及爆破技術(shù)力量的影響，影響著達到快速、全面、優(yōu)質(zhì)施工的效果。在當(dāng)前的高速公路施工過程中，采用科學(xué)合理的爆破方法，是有效保證公路石方路塹施工質(zhì)量的重要前提。

1 工程實例分析

某高速公路北側(cè)山體下方是較為密集的住宅區(qū)，而東側(cè)丘陵下方村莊道路與公路橫穿，交叉里程較大，且較為靠近爆破山體，需要注意合理避開居住人群區(qū)域，科學(xué)合理開展爆破開挖工作。本次工程要在K12+390～K13+250段長度為850 m的范圍內(nèi)開展石方路塹爆破開挖作業(yè)，實際需要開挖的石方達到22萬m3，需要在10個月的工期內(nèi)完成。按照《工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)》（GB50218-94）的要求，可以劃分本次工程開挖巖石的等級，便于爆破開挖活動順利開展。

2 施工準(zhǔn)備

在高速公路石方路塹爆破開挖作業(yè)實施之前，需要做好全面充分的準(zhǔn)備工作，這樣能夠保證爆破作業(yè)取得良好實效，促使巖體達到松動和破碎的效果，減少安全事故的發(fā)生幾率[1]。在具體施工準(zhǔn)備工作中，需要科學(xué)編制好爆破施工方案，設(shè)置好試驗炮施工方案，總結(jié)試驗炮爆破開挖的經(jīng)驗，結(jié)合現(xiàn)實作業(yè)要求，合理調(diào)整好爆破的參數(shù)，在得到準(zhǔn)確數(shù)據(jù)之后，才可以開展大方量、長路段的爆破開挖施工。

2.1 確定試驗炮的位置與參數(shù)

在試驗炮爆破作業(yè)的支持下，能夠明確高速公路石方路塹的地質(zhì)條件。施工人員需要針對具體爆破參數(shù)加以驗證，結(jié)合高速公路的實際地質(zhì)條件和爆破效果，適當(dāng)修正好爆破參數(shù)，從技術(shù)數(shù)據(jù)方面支持大方量爆破工作，還可以提供較為準(zhǔn)確的現(xiàn)場管理經(jīng)驗。在本次工程施工作業(yè)進行中，合理選擇試驗炮的位置，要確保試驗炮周圍沒有電力、電信設(shè)備，且沒有居住人口，并擁有廣闊的視野。

2.2 爆破前的操作

（1）徹底清除爆破開挖范圍內(nèi)的植被、覆蓋層和浮渣等雜物，確保鉆機能夠直接到達工作面;

（2）做好邊坡測量放樣工作[2]，從既定設(shè)計方案出發(fā)，完成斷面開挖工作，針對路槽的開口寬度加以準(zhǔn)確計算，并放出開口線，通過使用白灰線清楚標(biāo)示，支持布孔活動順利開展;

（3）布孔活動進行中，以縱向臺階布置好輔助孔，而設(shè)計鉆孔的方向需要平行于邊坡，在主要的爆破孔布孔要沿著其路線進行;

（4）委托當(dāng)?shù)毓膊块T同意運送和管理好爆破器材。

2.3 人員和設(shè)備方面的準(zhǔn)備

在高速公路爆破開挖石方路塹的過程中，要確保每次爆破現(xiàn)場都配備1名技術(shù)負責(zé)人、1名專職安全員和數(shù)名爆破工人。在準(zhǔn)備施工設(shè)備時，要注重配置好2臺12 m3空壓機、2臺50 kW發(fā)電機組以及15個風(fēng)鉆[3]。

3 施工方法

結(jié)合現(xiàn)階段高速公路石方路塹實施的爆破開挖實踐經(jīng)驗，本文在考慮巖性條件和地形條件的基礎(chǔ)上，提出了較為科學(xué)可行的施工方法，支持工程作業(yè)活動的穩(wěn)步實施。

3.1 考慮施工巖性條件

本次工程作業(yè)中遵照隧道圍巖的分級方法，針對開挖工程的巖石等級加以合理劃分。

（1）堅硬巖石路塹方面。實施爆破開挖作業(yè)，需要堅硬巖石路塹的巖石等級處在Ⅰ～Ⅱ級別范圍內(nèi)，應(yīng)重點關(guān)注保護邊坡作業(yè)，控制好支護內(nèi)容，盡可能減少支護環(huán)節(jié)。而在利用開采石料時，要控制好爆破塊度，同時還要注重掌控好爆破產(chǎn)生的影響[4]。為保證爆破效果，需要積極使用深孔梯段實施爆破活動，在預(yù)裂爆破基礎(chǔ)上增加緩沖孔，發(fā)揮綜合控制爆破技術(shù)的優(yōu)勢和作用。具體施工情況如圖1所示。

按照常規(guī)深孔梯段爆破的要求，設(shè)計好實際爆破參數(shù)，排距要控制在2.5～3.5 m范圍內(nèi)，孔距要控制在3.0～3.5 m之間，而孔深則需要達到10 m以上，最深不能超過15 m。在整個起爆網(wǎng)路中，通過毫秒微差V形起爆可以起到良好效果。

（2）軟巖路塹爆破方面。針對于中風(fēng)化到強風(fēng)化的路塹，即巖石堅硬級別處在Ⅲ～Ⅳ之間，這部分爆破作業(yè)實施中，沒有取得良好的預(yù)裂爆破效果，而主爆孔會較大程度上影響到邊坡的超欠挖和穩(wěn)定性[5]。在設(shè)計爆破方案的過程中，通過中深孔毫秒分段微差爆破方式處理好主爆破區(qū)。而在邊坡附近需要做好保護層的預(yù)留工作，采用手風(fēng)鉆淺孔和光面爆破方法，可以達到爆破目的。實際設(shè)置的炮孔位置斷面情況如圖2所示。

在實際設(shè)置保護層厚度時，需要將主爆孔底部和側(cè)向距邊坡線距離確定好，本次施工中將其設(shè)置為3.0 m，這是由主爆孔的直徑所決定的。主爆孔直徑處在70～100 mm范圍內(nèi)，實際可以產(chǎn)生的破裂范圍為2.4～3.0 m。爆破開挖保護層的參數(shù)分別為：排距和孔距都處在1.0～1.5 m范圍內(nèi)，孔深則需要控制在2.0 m以內(nèi)[6]。

3.2 考慮施工地形地貌條件

為促進高速公路石方路塹爆破開挖作業(yè)順利開展并取得良好實效，需要全面考慮到公路項目的具體地形地貌條件。

（1）注重雙側(cè)邊界條件。在開挖作業(yè)中，需要細致分析和研究雙側(cè)邊界條件，這是指施工環(huán)境處在埡口地形中，路塹兩側(cè)邊坡以中間槽為開挖起點。為確保開挖效果，需要使用中間抽槽的方式，向著兩側(cè)實施擴挖作業(yè)，而在臨近邊坡的部分，需要積極使用光面爆破技術(shù)或者預(yù)裂技術(shù)手段，這樣能夠促進爆破的臨空面得以增加，進而增強邊坡的穩(wěn)定性。在雙側(cè)邊界條件下實施爆破開挖活動，具體施工情況圖如圖3所示。

（2）單側(cè)邊界條件。在爆破開挖作業(yè)進行中，面對單側(cè)邊界路塹的施工情況，需要注重加強保護措施。在開挖方法方面，主要選擇一些更為保障主爆區(qū)效果的類型，并能夠從臨近邊坡輪廓線方面入手[7]。從開挖區(qū)域巖性和周邊環(huán)境條件出發(fā)，確定好主爆區(qū)的炮孔參數(shù)，按照傾斜或者垂直的方式設(shè)置好炮孔形式。而在邊坡附近需要注重合理性選擇好相應(yīng)的爆破區(qū)，確保作業(yè)活動謹慎開展。使用光面爆破技術(shù)或者預(yù)裂爆破方法，同樣可以起到積極效果。在開挖區(qū)域上方要分別設(shè)置好需要謹慎爆破作業(yè)區(qū)和主爆孔位置，而在底部需要設(shè)置好緩沖孔，并布置好垂直孔或者傾斜孔的位置，爆破方法則主要應(yīng)用在邊坡一側(cè)[8]。

4 結(jié)語

在高速公路石方路塹爆破開挖作業(yè)進行中，不僅要做好充分全面施工的準(zhǔn)備工作，還要使用科學(xué)合理的施工方法，包含考慮施工巖性條件和考量地形地質(zhì)條件這兩個方面，并積極采用一系列科學(xué)合理的安全技術(shù)措施。首先，要考慮到爆破飛石的影響，這是爆破工程中最為常見的危害，會受到多種因素的影響，而最主要的引發(fā)因素是沒有嚴密堵塞好炮口或者前排抵抗線產(chǎn)生變化。為保證施工安全，需要全面考察并掌握施工地形地質(zhì)條件、爆破材料，并確定好爆破環(huán)節(jié)的實施步驟，嚴格按照既定方案進行。其次，還要考量爆破振動帶來的影響，準(zhǔn)確計算好振動頻率和速度，避免影響周圍居住人群。

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[8]楊福榮，蘆 軍，楊 湘，等.多種勘探測試方法在隧道水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用研究——以云南省宜良至石林高速公路山?jīng)_箐隧道為例[C].2018年全國工程地質(zhì)學(xué)術(shù)年會論文集，2018.

作者簡介：甘 坤（1983—），工程師，主要從事高速公路施工管理。