宜遂高速路基石方開挖中控制爆破技術(shù)的應(yīng)用

張凱 張學(xué)峰

（1.江西省交通工程集團(tuán)有限公司，江西 南昌 330038；2.江西省交通工程集團(tuán)建設(shè)有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

本文針對宜遂高速公路陡邊坡、厚堆積的實(shí)際情況，提出小型梯段松動(dòng)爆破法的路基石方開挖施工工藝，并對施工過程及應(yīng)用效果展開分析，為控制爆破技術(shù)在公路路基邊坡開挖施工中的推廣應(yīng)用提供了借鑒參考。

1 工程概況

宜遂高速宜春至安福段起訖樁號為k1+200～k75+120，主線長73.92km，路線整體走向?yàn)橛杀蓖?。其中，k0+420～k16+222路段采用雙向六車道標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)，路基寬33.5m；其余路段則按雙向四車道建設(shè)，路基寬26m。受地形地貌的影響，橋隧比為48.83%，橋梁總長18.445km，在路線總長度中占比24.80%；隧道總長度17.61km，在路線總長度中占比23.67%。

項(xiàng)目工程地質(zhì)條件復(fù)雜，建設(shè)難度大。高液限粉土或紅黏土、軟土、白泥土（瓷土）、殘坡積土、全風(fēng)化混合巖土、變質(zhì)巖土、煤系地層、巖溶、順向坡、古滑坡體，滑坡和潛在工程邊坡失穩(wěn)等不良地質(zhì)路段分布廣泛，特別是高邊坡失穩(wěn)的可能性大，易產(chǎn)生坍塌、溜坡和滑坡危險(xiǎn)。部分填方路段處于溝谷軟基地段，軟基處理難度較大。

2 爆破施工方案

根據(jù)施工規(guī)范及要求，為避免對周圍山體及居民區(qū)造成不利擾動(dòng)及安全隱患，石質(zhì)路塹不得采用大中型爆破方案，故提出小型梯段松動(dòng)爆破法施工工藝，由上至下采用逐級臺(tái)階分層開挖的方案。該方案的特點(diǎn)是密打孔、少裝藥、強(qiáng)堵塞、孔排間隔微差，逐層爆破剝離[1]。

具體而言，采用深孔爆破、潛孔鋼釬炮（眼炮）爆破及表面爆破等方法。其中，深孔爆破為孔徑在75mm以上、孔深在5m左右，并使用延長藥包的爆破方法，爆破石方量大，用于大塊巖石爆破及路塹開挖方面；潛孔鋼釬炮（眼炮）爆破則為炮孔直徑在75mm以下、孔深在5m以下的爆破方法，用于工作量較小的石質(zhì)路塹開挖或其余炮型的輔助；表面爆破開挖效率低，僅適用于少量分散巖石爆破開挖。

當(dāng)石方開挖至臨近邊坡0.5m～1m的段落，則應(yīng)改用光面爆破技術(shù)，以確保邊坡的穩(wěn)定平順，并有效避免對邊坡巖體的擾動(dòng)與破壞。與此同時(shí)，為減少爆破轟波的沖擊影響并充分延長爆破氣體膨脹時(shí)間，提升爆破開挖效果，還應(yīng)使用高體積、低爆速、低密度的國產(chǎn)巖石爆破專用炸藥。對于節(jié)理裂隙發(fā)育等特殊地段，則應(yīng)采用預(yù)裂爆破開挖工藝。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 深孔爆破參數(shù)

根據(jù)爆破點(diǎn)深度確定的臺(tái)階高度為3m～5m。爆破孔采用梅花形布置；根據(jù)施工目的及機(jī)械設(shè)備配置情況，炮孔直徑初步確定為φ42mm；孔距系數(shù)是衡量預(yù)裂爆破開挖效果受孔距影響程度的關(guān)鍵因素[2]，該公路路基巖石偏硬，故孔距系數(shù)取12，據(jù)此得到爆破孔間距為0.51m，實(shí)際抵抗線高度為1.5m～2.5m。按照超鉆深度與實(shí)際抵抗線之和確定的爆破孔鉆深為3.4m～5.6m。

3.2 零星孤石潛孔爆破參數(shù)

3.3 溝槽淺孔爆破參數(shù)

3.4 臺(tái)階淺孔爆破參數(shù)

3.5 光面爆破參數(shù)

3.6 預(yù)裂爆破參數(shù)

4 爆破施工技術(shù)要點(diǎn)

該公路路基石方段開挖主要遵循以下施工次序：待爆破區(qū)既有地下管線和構(gòu)造物的全面調(diào)查→爆破炮孔孔位設(shè)計(jì)、報(bào)批→專業(yè)爆破施工人員的配置→待爆破區(qū)域覆蓋層以及強(qiáng)風(fēng)化巖石的徹底清理→按照爆破施工方案布孔、鉆孔→全面檢查并試驗(yàn)爆破器材性能及效果→鉆孔結(jié)束后檢查炮孔并清除廢碴→按施工方案裝藥并安裝引爆裝置、堵塞炮孔→設(shè)置安全崗及安全員→通知并確保爆破影響區(qū)域內(nèi)人、畜全部撤離→按照施工方案正式起爆→初步檢查起爆效果并清除盲炮、解除警戒→檢測爆破開挖效果。

4.1 鉆孔

預(yù)裂爆破炮孔深度根據(jù)邊坡高度設(shè)定。該公路段邊坡高度在8m～30m之間，左右側(cè)分臺(tái)階開挖；不足4m處一次開挖到位，并預(yù)留碎落臺(tái)；超出4m處設(shè)置兩臺(tái)階鉆孔開挖，并在分層處預(yù)留寬度為2m的工作平臺(tái)。

在開鉆前應(yīng)徹底清除孔口四周松散覆蓋層，同時(shí)開辟出鉆機(jī)工作面；測放孔位后加強(qiáng)孔距與路基中線距離誤差的控制，必須將誤差控制在30mm以內(nèi)。預(yù)裂爆破孔為斜鉆孔形式，鉆孔方向必須垂直于邊坡走向；橫向角度應(yīng)同邊坡角；孔底中心與設(shè)計(jì)坡面的偏差不應(yīng)超出孔底距離的1%，并應(yīng)保證孔底全部設(shè)置于同一底板平面。

4.2 起爆

為保證鉆爆開挖效果，應(yīng)同時(shí)起爆主炮孔和預(yù)裂孔，但應(yīng)將主炮孔延時(shí)80ms～100ms。直爆網(wǎng)絡(luò)和起爆順序具體如圖1所示，該公路路基石方爆破開挖應(yīng)遵循①～⑤的起爆次序，根據(jù)實(shí)際需要可適時(shí)增加排數(shù)；預(yù)裂爆破孔應(yīng)同時(shí)起爆，其余孔則通過微差起爆。淺孔松動(dòng)爆破使用性能安全的塑料導(dǎo)管非電起爆網(wǎng)絡(luò)，并配合使用毫秒延期雷管實(shí)施控制，以確保爆破震動(dòng)安全及效果，使塊石粒徑滿足路基石方開挖要求。

圖1 直爆網(wǎng)絡(luò)與起爆順序圖

在圖1中①為第一響，在預(yù)裂孔中埋設(shè)瞬發(fā)雷管，臨孔間通過導(dǎo)爆索連接，以便能同時(shí)起爆；②為第二響，炮孔中安裝有3段毫秒級延期雷管；③為第三響，炮孔中埋設(shè)5段毫秒級延期雷管；④為第四響，安裝5段毫秒級延期雷管；⑤為第五響，埋設(shè)7段毫秒級延期雷管。以上延時(shí)雷管之間均通過塑料導(dǎo)爆管連接。

4.3 爆破安全控制

對于臨近居民區(qū)的開挖爆破，必須于爆破前在靠近炮孔2m處設(shè)置竹笆屏障以形成防護(hù)墻體，竹籬笆必須編織緊密，無空隙，能完全攔截爆破飛石。此外，在右側(cè)邊坡施工時(shí)，必須通過搭設(shè)3排鋼拱架加高左側(cè)防護(hù)墻高度，鋼管間距不得超出1m，以避免爆破飛石飛越防護(hù)墻。爆破安全控制完全滿足《爆破安全規(guī)程》（GB 6722-2014）。

5 松動(dòng)爆破施工效果

宜遂高速宜春至安福段路基邊坡石方開挖采用小型梯段松動(dòng)爆破工藝，施工過程嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)實(shí)施，爆破效果良好，邊坡安全性及后邊坡穩(wěn)定性等均有保證。此次爆破共設(shè)置106個(gè)主爆孔，總裝藥量達(dá)到1536kg，爆破開挖方量5800m3，炸藥單耗為0.25kg/m3，基本與工程設(shè)計(jì)要求相吻合。爆破完成后無拒爆盲炮，預(yù)裂面也無明顯的爆破裂隙，飛石、粉塵量完全處于受控范圍內(nèi)。與原定破碎錘靜態(tài)開挖方案相比，松動(dòng)爆破開挖工期僅為靜態(tài)開挖的1/5，施工成本也比靜態(tài)開挖節(jié)省135.4萬元。雖然爆破后巖石大塊率比破碎錘靜態(tài)開挖高，但并未超出裝車上限，具備較好的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

該公路路基石方開挖松動(dòng)爆破振動(dòng)監(jiān)測峰值如表1所示，監(jiān)測結(jié)果遠(yuǎn)小于安全允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度，爆破振動(dòng)波形圖分布也較為聚集[4]；邊坡錨索測力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等監(jiān)測值均無異常起伏，邊坡安全穩(wěn)定。

6 結(jié)束語

通過調(diào)查分析宜遂高速路基石方控制爆破開挖結(jié)果，小型梯段松動(dòng)爆破法開挖施工巖石破碎效果好，爆破安全系數(shù)高，路基邊坡線型控制也取得了較好效果，雖然松動(dòng)爆破開挖施工工序略微復(fù)雜，但施工時(shí)間顯著縮短，大塊巖石開挖破碎難題也得到較好解決；監(jiān)測結(jié)果顯示，監(jiān)測值無任何異常，邊坡巖石安全穩(wěn)定。該公路路基石方開挖所采用的小型梯段松動(dòng)爆破工藝可在挖方量大的工程中推廣應(yīng)用。