談路基土石方開(kāi)挖施工

張志杰

(河南城際鐵路有限公司，河南鄭州 450046)

0 引言

路基土方開(kāi)挖采用機(jī)械進(jìn)行橫向全寬挖掘法和分段、分層通道縱挖法方案，挖掘機(jī)或裝載機(jī)配合自卸車(chē)裝運(yùn)，推土機(jī)初平，平地機(jī)終平，壓路機(jī)碾壓的一條龍作業(yè)。石方地段開(kāi)挖采用自上而下分級(jí)光面爆破成形，即每開(kāi)挖一級(jí)后，及時(shí)清刷坡面，再開(kāi)挖下一級(jí)的方案。開(kāi)挖時(shí)應(yīng)自上而下進(jìn)行，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙坡度和分級(jí)進(jìn)行，開(kāi)挖坡面應(yīng)一次性成形，嚴(yán)禁超挖或欠挖。開(kāi)挖的土石方用于路基填筑或棄于指定棄渣場(chǎng)。

1 開(kāi)挖前準(zhǔn)備工作

1.1 測(cè)量準(zhǔn)備

采用GPS定位、貫通，施工過(guò)程中根據(jù)復(fù)測(cè)導(dǎo)線點(diǎn)坐標(biāo)，用全站儀測(cè)設(shè)出路線中樁及兩個(gè)邊樁，每20 m一個(gè)斷面，在必要的地方增設(shè)護(hù)樁，并根據(jù)已測(cè)的地面高程在三樁中掛線施工，確保符合要求。

1.2 擬定開(kāi)挖方法

對(duì)全線土石按開(kāi)挖方法進(jìn)行分類(lèi)，合理布置施工機(jī)械，并對(duì)路塹邊線、中線進(jìn)行測(cè)設(shè)。根據(jù)測(cè)設(shè)路線中樁，設(shè)計(jì)圖表定出路塹塹頂邊線、邊溝位置樁。在距路線中心一定安全距離設(shè)置控制樁。對(duì)于深挖地段，每挖深5 m，復(fù)測(cè)中心樁一次，測(cè)定其標(biāo)高及寬度，以控制邊坡的大小，并依據(jù)設(shè)計(jì)挖深及邊坡坡率推算測(cè)出開(kāi)挖邊界。

2 挖方路基施工工藝流程

挖方路基施工工藝流程見(jiàn)圖1。

圖1 挖方路基施工工藝流程圖

3 土石方開(kāi)挖施工各方法要點(diǎn)

3.1 土方開(kāi)挖

根據(jù)路塹的深度、長(zhǎng)度和開(kāi)挖方的運(yùn)輸距離選擇施工機(jī)械及開(kāi)挖方法。

3.1.1 橫向開(kāi)挖法

短而深的地段采用分層橫向開(kāi)挖法(分層橫向開(kāi)挖法示意圖如圖2所示)，每層3 m～4 m。若以挖作填，運(yùn)距較近時(shí)(20 m～80 m)，用推土機(jī)進(jìn)行，運(yùn)距較遠(yuǎn)時(shí)用推土機(jī)堆積，采用裝載機(jī)配合自卸汽車(chē)運(yùn)土，邊開(kāi)挖邊修邊坡、邊填土邊攤鋪碾壓。

圖2 分層橫向開(kāi)挖法示意圖

3.1.2 縱向開(kāi)挖法

長(zhǎng)而深的路塹采用縱挖法，先沿路塹縱向挖掘通道，然后將通道向兩側(cè)拓寬，上層通道拓寬至路塹邊坡后，再開(kāi)挖下層通道，如此縱向開(kāi)挖至路基標(biāo)高(見(jiàn)圖3)。

圖3 縱向開(kāi)挖法示意圖

3.1.3 單層橫向全寬掘進(jìn)法

路基開(kāi)挖較淺時(shí)，對(duì)路塹整個(gè)寬度，沿路線縱向一端或兩端向前開(kāi)挖。單層的掘進(jìn)深度，即等于路基設(shè)計(jì)高度，所以向前掘進(jìn)一段，就完成該路塹路基的一段。

3.1.4 雙層二次橫向全寬掘進(jìn)法

人工挖掘時(shí)每層高度一般為1.5m～2.0m(最大)，當(dāng)路塹較深，同時(shí)也為了擴(kuò)大施工操作面時(shí)，橫向全寬掘進(jìn)亦可分為兩個(gè)或兩個(gè)以上的階梯，同時(shí)分層進(jìn)行開(kāi)挖，如圖4所示為雙層挖掘示意圖。每層階梯留有運(yùn)土路線，并注意臨時(shí)排水，及防止上下層干擾(Ⅰ，Ⅱ?yàn)殚_(kāi)挖層次)。

圖4 雙層二次橫向開(kāi)挖法示意圖

3.1.5 雙層縱向通道掘進(jìn)法

對(duì)于土方量比較集中的深路塹，可采取雙層縱向通道掘進(jìn)法。即先沿路塹縱向挖掘出一條通道，然后再沿此通道兩側(cè)進(jìn)行拓寬，既可避免單層深度過(guò)大，又可擴(kuò)大作業(yè)面，同時(shí)對(duì)施工臨時(shí)排水可用作導(dǎo)溝(如圖5所示，圖5中數(shù)字為挖掘順序)。

圖5 雙層縱向通道開(kāi)挖示意圖

3.1.6 混合式開(kāi)挖法

若路線縱向長(zhǎng)度和挖深超過(guò)20 m的路塹，宜采用混合式開(kāi)挖法。

3.1.7 機(jī)械化作業(yè)要點(diǎn)

1)推土機(jī)推鏟作業(yè):當(dāng)采用分層縱挖法挖掘路塹長(zhǎng)度不大于100 m，掘深不大于3 m，地面坡度較陡時(shí)宜采用推土機(jī)作業(yè)，其適當(dāng)運(yùn)距可從20 m到80 m，最遠(yuǎn)在100 m左右。如地面橫坡平緩，表面宜橫向鏟土，下層的土宜縱向推運(yùn)。當(dāng)路塹橫向?qū)挾容^大時(shí)，宜采用兩臺(tái)或多臺(tái)推土機(jī)橫向聯(lián)合作業(yè);當(dāng)路塹系傍陡峻山坡時(shí)宜用斜鏟推土。

2)推土機(jī)鏟挖坡道:推土機(jī)作業(yè)每一鏟挖地段的長(zhǎng)度須能滿(mǎn)足一次鏟切達(dá)到滿(mǎn)載的要求，一般為5 m～10 m，鏟挖宜在下坡道進(jìn)行，對(duì)普通土為10%～18%，下坡最大不得大于30%;對(duì)于松土不宜大于10%;下坡推土縱坡不宜大于15%。地形困難時(shí)不得大于18%。

3.2 石方開(kāi)挖

石方路塹開(kāi)挖，以小型及松動(dòng)爆破為主，嚴(yán)禁過(guò)量爆破，特別對(duì)邊坡開(kāi)挖盡可能采用光面爆破，降低爆破對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響，開(kāi)挖后邊坡上不得留有松石、危石，凹凸尺寸不大于100 mm，確保巖體穩(wěn)定。對(duì)風(fēng)化破碎的巖體采用預(yù)裂爆破，再用人工修鑿，開(kāi)挖后邊坡防護(hù)及時(shí)跟上，避免巖體長(zhǎng)期暴露而塌方。

3.2.1 爆破作業(yè)要求

1)爆破之前清理山體表層植被和覆蓋層。

2)布孔前對(duì)爆區(qū)進(jìn)行詳細(xì)檢查，并對(duì)清理后的地表標(biāo)高進(jìn)行測(cè)量，根據(jù)設(shè)計(jì)孔網(wǎng)參數(shù)和挖深進(jìn)行布孔和確定各鉆孔深度。

3)鉆孔時(shí)選擇技術(shù)熟練的鑿巖工人施工，在鉆進(jìn)到一半孔深時(shí)，提起鉆頭，用專(zhuān)用的炮孔探測(cè)儀和角度測(cè)試儀進(jìn)行檢查，根據(jù)鉆孔實(shí)際情況決定是否調(diào)整鉆桿傾角和鉆機(jī)位置，以便進(jìn)行糾偏，確保邊坡孔角度誤差不大于±1°、深度誤差不大于±5%;當(dāng)孔口位置偏差超過(guò)2倍孔徑時(shí)，重新鉆孔。

4)鉆孔完畢后，技術(shù)人員對(duì)各孔實(shí)際孔深、孔距、排距、最小抵抗線和孔傾角進(jìn)行測(cè)量記錄，并根據(jù)實(shí)際孔網(wǎng)參數(shù)進(jìn)行藥量計(jì)算和裝藥，爆破實(shí)施之前進(jìn)行一次試爆，根據(jù)試爆結(jié)果對(duì)爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化，最終選擇適合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的爆破參數(shù)和炸藥單耗進(jìn)行爆破施工。

5)石質(zhì)路塹路床頂面宜使用密集小型排炮施工，炮眼底標(biāo)高宜低于設(shè)計(jì)標(biāo)高10 cm～15 cm，裝藥時(shí)宜在孔底留5 cm～10 cm孔眼，裝藥按松動(dòng)爆破計(jì)算。

6)起爆采用非電雷管毫秒延期起爆，對(duì)起爆系統(tǒng)各連接點(diǎn)認(rèn)真檢查，爆破時(shí)進(jìn)行震動(dòng)安全監(jiān)測(cè)。

7)爆破施工時(shí)嚴(yán)禁過(guò)量爆破，邊坡輪廓爆破半孔率要求達(dá)到90%以上，確保邊坡平順、穩(wěn)定，以利于邊坡防護(hù)工程施工。

8)石質(zhì)路床有裂隙水時(shí)，應(yīng)采用滲溝連通，滲溝寬不宜小于30 cm，滲溝底略低于坑洼底，坡底不宜小于6%，使水由淺坑洼滲入深坑洼，并與邊溝連接。滲溝應(yīng)填碎石，并與路床同時(shí)碾壓到規(guī)定的要求。

3.2.2 排孔預(yù)裂爆破施工

1)先鉆鑿預(yù)裂孔。鉆孔孔徑在64 mm～76 mm之間取值，孔距在380～610間取值，孔距依據(jù)鉆孔孔徑大小修改變化。一般情況下，孔距約為孔徑的6倍～8倍，此時(shí)爆破效果較為理想。預(yù)裂鉆孔沿要求分裂方向和要求的分裂面所設(shè)計(jì)的角度鉆孔，即在路基邊坡位置，沿路基邊坡開(kāi)挖面鉆孔。預(yù)裂孔在主爆孔爆破前先鉆鑿?fù)瓿伞?/p>

2)預(yù)爆預(yù)裂孔。預(yù)裂孔采用空氣柱間隔裝藥，低密度炸藥起爆。炸藥爆破的合并擴(kuò)孔能力與瞬時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)波會(huì)分裂相鄰各孔間的聯(lián)結(jié)巖體，使鉆孔所在面開(kāi)裂成預(yù)裂縫。采用預(yù)裂孔爆破具有以下優(yōu)點(diǎn):減少超爆量，使鉆爆后的爆破面形成較為平整光潔的巖體分割面。減少超爆面的深度，減小爆破震動(dòng)波對(duì)未爆巖體的震動(dòng)，有利于巖體邊坡的穩(wěn)定。減少對(duì)爆破后巖面的修鑿鏟平，清理危巖的工作量。對(duì)施工人員提供較大的安全施工環(huán)境，減少巖體塌落事故(如圖6所示)。

圖6 預(yù)裂孔爆破示意圖

3)鉆鑿主爆孔。使用常規(guī)孔徑與孔距鉆進(jìn)主爆孔。主爆孔相距于預(yù)裂面間距不小于914 mm。主爆孔依據(jù)開(kāi)挖巖體的面積及體積，確定爆破孔的排數(shù)及鉆深。多排炮孔的布局采用三角體形式。第一排孔距的距離以前后排孔距的1.25倍為試鉆基準(zhǔn)，單排孔間距為孔距的1.8倍;為確保鉆爆深度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，超鉆深度取孔深的1/10。為保證路塹路基面開(kāi)挖的平整度，可采用貼地鉆孔取代超鉆方案。需注意的是:主爆孔的空間及排距、鉆深等需通過(guò)多次計(jì)算和試爆確定。

4)起爆主爆孔。使用正常炸藥量爆破主爆孔，此時(shí)爆破后的巖體會(huì)在預(yù)裂面前分體破碎，剩余一個(gè)順直的光潔面。主爆孔采用延時(shí)爆破，每孔與相鄰孔的引爆時(shí)間先后不同，內(nèi)區(qū)孔間或每排的端孔必須晚于鄰孔前孔引爆。

3.2.3 安全防護(hù)

1)火工品運(yùn)輸、領(lǐng)取和使用嚴(yán)格按照國(guó)家公安部頒發(fā)的《爆破器材管理辦法》及《爆破安全規(guī)程》執(zhí)行，爆破員和安全員檢查爆區(qū)和警戒范圍，確認(rèn)無(wú)誤后起爆。

2)施工前劃定爆破危險(xiǎn)區(qū)，在危險(xiǎn)區(qū)的邊界設(shè)置警戒標(biāo)志，顯示爆破時(shí)間和警戒信號(hào)，爆破時(shí)，無(wú)關(guān)人員撤離危險(xiǎn)區(qū)，在危險(xiǎn)區(qū)的四周入口或附近道路設(shè)置標(biāo)志和安全員，相鄰兩安全員之間能夠相互對(duì)視，防止人員和牲畜進(jìn)入警戒線以?xún)?nèi)。

3)在開(kāi)工前，結(jié)合當(dāng)?shù)厥┕きh(huán)境和地質(zhì)情況進(jìn)行專(zhuān)題培訓(xùn)，使施工操作人員進(jìn)一步熟悉作業(yè)環(huán)境。參與爆破施工的人員，必須通過(guò)培訓(xùn)考試，持證上崗。每次爆破設(shè)計(jì)前，認(rèn)真進(jìn)行地形測(cè)量和地質(zhì)觀察，依據(jù)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行爆破設(shè)計(jì)。施工中嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行鉆孔施工，爆破結(jié)束后對(duì)爆破效果作出評(píng)價(jià)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，以便指導(dǎo)下一步施工。

4)配備對(duì)講機(jī)向施工負(fù)責(zé)人匯報(bào)，由負(fù)責(zé)人向爆破員下令起爆后方施爆，爆后15 min方準(zhǔn)爆破員進(jìn)入爆區(qū)檢查，安全員同時(shí)檢查各自警戒范圍，確認(rèn)無(wú)異常情況后向施工負(fù)責(zé)人匯報(bào)，由施工負(fù)責(zé)人下令解除警戒，人員和機(jī)械方可進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)施工，否則，任何人不準(zhǔn)離開(kāi)自己的工作崗位和進(jìn)入爆區(qū)。

5)起爆后如果發(fā)現(xiàn)盲炮，立即報(bào)告施工負(fù)責(zé)人和技術(shù)人員，確定盲炮處理辦法，及時(shí)排除。解除警戒后，及時(shí)清除邊坡危石。

6)大雨天、夜晚嚴(yán)禁進(jìn)行爆破作業(yè)，夜間鉆孔作業(yè)必須有足夠的照明和可靠的安全措施。

4 結(jié)語(yǔ)

路基土石方開(kāi)挖是路基施工中常見(jiàn)的施工形式，不同的地質(zhì)狀況，不同的設(shè)計(jì)要求，都將是決定何種開(kāi)挖方式的關(guān)鍵因素，必須做到因地制宜，選擇科學(xué)合理的施工方式，才能正確地組織人員機(jī)械，達(dá)到節(jié)約成本、節(jié)省工期的目的。

［1］陳忠達(dá).路基路面工程［M］.北京:人民教育出版社，2009.