四川成自瀘赤（瀘州段）高速公路施工中石方開挖方案的選擇應(yīng)用

摘 要：石方開挖是該工程一項(xiàng)重要環(huán)節(jié)，也是一項(xiàng)工期節(jié)點(diǎn)工程。為了確保安全和工期，山東黃河工程集團(tuán)成自瀘赤項(xiàng)目部根據(jù)工地實(shí)際情況，因地制宜進(jìn)行方案比較選擇，取得較好效果。

關(guān)鍵詞：石方開挖 方案選擇 控制爆破

中圖分類號：U416文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0100-03

1 工程概況

成自瀘赤（瀘州段）高速公路工程全長77 km，其中石方開挖13段，長度11.6 km，工程量135.2萬方。該文以仰天窩互通立交A、N匝道為例，介紹幾種開挖方式并比選應(yīng)用。

仰天窩樞紐互通為成自瀘赤（瀘州段）高速公路與隆納高速公路互通立交，A、N匝道接入隆納高速公路納溪至隆昌方向，里程為NK38+989-NK38+570（NK38+766為隆納高速主線與A匝道分離點(diǎn)）。開挖區(qū)域主要為頁巖、砂巖，表層為耕植物，巖層傾斜走向，層理間隙較發(fā)育。各爆破施工點(diǎn)施工環(huán)境極為復(fù)雜，受到附近房屋建筑物、高速公路及鄉(xiāng)道的制約和限制，最近房屋建筑物距施工區(qū)僅3 m，開挖段住戶稠密，場地狹窄，居民不了解爆破的可靠性，對爆破存有恐懼感，為此一再阻撓施工。

2 開挖方案選擇

2.1 切割機(jī)開挖

此方案成本較高，主要缺點(diǎn)是進(jìn)度慢，難以滿足工期要求。

2.2 挖掘機(jī)配合破碎錘（油錘）

缺點(diǎn)是效率較低，成本偏高，進(jìn)度慢，難以滿足工期要求。

2.3 靜態(tài)爆破（無聲）

特點(diǎn)是破碎劑只在孔眼內(nèi)作用，與外界無任何關(guān)系，結(jié)果是無聲息、無振動、無飛石，對周圍無任何不安全影響，不污染環(huán)境。其缺點(diǎn)是一次開裂時間較長，膨脹力不高，眼距小，施工效果不理想，進(jìn)度慢。

2.4 液壓劈裂機(jī)

無需采取復(fù)雜的安全措施，也不會造成環(huán)境污染，但由于項(xiàng)目石方開挖量大，開挖深度深，使用液壓劈裂機(jī)開挖效果不理想。

2.5 控制爆破

綜合分析以上幾種方案，結(jié)合本開挖點(diǎn)的實(shí)際情況，在實(shí)際施工中選擇采用預(yù)留隔墻縱向拉槽爆破開挖方法，機(jī)械配合，采用非電導(dǎo)爆管雷管單孔等間隔爆破方案。

3 爆破方案

3.1 總體方案

將整個開挖區(qū)域劃分為A、B、C區(qū)（綜合考慮最大單響藥量、起爆網(wǎng)絡(luò)而優(yōu)化的孔網(wǎng)參數(shù)區(qū)，見圖1），在隆納高速側(cè)預(yù)留1.5～2 m厚縱向保護(hù)隔墻、NK38+800-NK38+860沿開挖輪廓線開挖減震溝，最小抵抗線與高速公路A匝道平行。

總體呈梯段式自上而下開挖，設(shè)計邊坡面均采用光面爆破。爆破施工前進(jìn)行爆破試驗(yàn)，確定建筑物附近爆區(qū)振動衰減規(guī)律和各作業(yè)區(qū)臺階爆破鉆爆參數(shù)。

3.2 爆破規(guī)模確定

由于爆區(qū)附近房屋建筑物、高速公路及鄉(xiāng)道的制約和限制，距爆區(qū)3 m內(nèi)有房屋建筑物，在爆破過程中主要考慮有害效應(yīng)對施工作業(yè)人員、房屋建筑物、居民、高壓線、省道、鄉(xiāng)村道路及高速公路的影響，其主要危險有害因素為爆破地震波、危害性飛石和爆破空氣沖擊波。依據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722—2003）之有關(guān)規(guī)定，本次爆破不得產(chǎn)生危害性飛石，爆破振動速度嚴(yán)格控制在安全允許標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，選用乳化炸藥?？紤]爆破區(qū)域周邊實(shí)際情況、現(xiàn)場揭露的巖性及爆破實(shí)施可行性，設(shè)計計算安全振動允許值一般磚房選用0.5 cm/s（見表1），由薩道夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行推導(dǎo)，計算該條件下允許的最大單響藥量Q（見表2）。根據(jù)理論計算對爆破開挖區(qū)域進(jìn)行作業(yè)區(qū)劃區(qū)。

3.3 爆破方案選擇

仰天窩互通A、N匝道路基開挖施工，根據(jù)開挖地形地貌和周邊民房、交通路網(wǎng)布置情況，本次控制爆破施工主要解決爆破振動和飛石對A、N匝道開挖區(qū)域靠山側(cè)民房產(chǎn)生破壞性影響，爆破飛石、滾石對隆納高速公路運(yùn)營安全的影響。因此本次針對靠山側(cè)民房采用預(yù)設(shè)減震孔（NK38+800-NK38+860）和預(yù)裂爆破（NK38+860-NK38+975、NK38+690-NK38+800）減弱爆破振動影響，開挖區(qū)采用單孔等間隔爆破方案，對每個炮孔進(jìn)行覆蓋防護(hù)，并與開挖線平行搭設(shè)雙排架近體防護(hù)房屋，同時開挖自然形成1.5 m寬的隔墻，則對民房構(gòu)成覆蓋層、隔墻、防護(hù)架三體系控制措施；針對隆納高速公路交通運(yùn)營安全，采用拉槽爆破技術(shù)，改變最小抵抗線方向指向開挖A匝道中心線，預(yù)留1.5～2 m寬縱向隔墻，利用瀘州至隆昌方向路肩（含排水溝）搭設(shè)雙排防護(hù)架，山腳設(shè)擋土墻，采用多層全封閉、全屏蔽防護(hù)方式，可有效控制振動、飛石、滾石對民房、既有道路的危險影響。

3.3.1 拉槽爆破

NK38+800-NK38+860段采用預(yù)設(shè)減震孔，高程292.661處改變采用預(yù)裂爆破技術(shù)；NK38+860-NK38+975段、NK38+690-NK38+800段采用預(yù)裂爆破技術(shù)，減弱爆區(qū)與民房間爆破地震波傳播，減少對民房影響。利用縱向隔墻作為安全保護(hù)屏障，采取寬孔距、小抵抗線爆破技術(shù)，單孔等間隔爆破方案，以改善破碎效果。

①鉆爆參數(shù)

NK38+800-NK38+860段開挖區(qū)域，炮孔直徑d=40 mm；前排抵抗線w=1.0 m；排距b=0.8 m；孔距a=1.0～1.2 m；孔深l=1.7 m（垂直孔），采用弱松動，配合機(jī)械進(jìn)行開挖作業(yè)。

其他爆破作業(yè)區(qū)炮孔直徑d=50 mm；前排抵抗線w=1.0 m；排距b=1.2 m；孔距a=1.0～1.5 m；孔深l=2.0～2.5 m（垂直孔，到路基面時超深0.2～0.3 m）

②單位用藥量

q=0.28～0.38 kg/m3（兩個自由面），或q=0.38～0.50 kg/m3（一個自由面，靠近隔墻處用小值）。

③裝藥量計算

單孔裝藥量Q=qawl或Q=qbal。

④裝藥結(jié)構(gòu)

靠近民房一側(cè)炮孔，為將炸藥均勻分布于巖體中，單響藥量不超過安全應(yīng)許限制，使用乳化炸藥和增加起爆體進(jìn)行分段間隔裝藥，根據(jù)孔深分為2～3段，藥量自上而下的分配比：2段位0.40∶0.60，3段為0.25∶0.35∶0.40；其余炮孔采用連續(xù)孔底裝藥結(jié)構(gòu)。

炮泥堵塞長度?。?.2～1.3）w或（1.2～1.3）b，且不小于1/3孔深。

⑤起爆網(wǎng)絡(luò)和起爆順序：

采用2～16段非電毫秒延期塑料導(dǎo)爆管雷管單孔等間隔起爆網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)開挖臺階和臨空面方向，選擇合理的網(wǎng)絡(luò)連接方式，拉槽爆破采用v型孔間隔起爆網(wǎng)絡(luò)（如）。

3.3.2 縱向隔墻爆破

縱向隔墻采用爆破施工對高速公路和民房影響比較大，若不能機(jī)械破除時，必須嚴(yán)格按照控制爆破原理，采用“弱松動、少藥量、謹(jǐn)慎施工”的方法，個別巖體龜裂松動便于機(jī)械破除。

鉆爆參數(shù)

d=40mm；w=b=0.5～0.6 m；a=0.7～1.0 m；l=2.0～3.0 m（垂直孔）；q=0.22～0.27 kg/m3（風(fēng)化砂巖）。

裝藥量計算

Q=qwal或Q=qbal，具體取值根據(jù)現(xiàn)場試驗(yàn)爆破確定。

裝藥結(jié)構(gòu)

為將炸藥均勻分布于巖體中，采用分段間隔裝藥，根據(jù)孔深分為2段，藥量自上而下的分配比位0.40∶0.60。

起爆網(wǎng)路和起爆順序

使用2～16段非電毫秒導(dǎo)爆管雷管實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)微差起爆，并利用孔間微差順序起爆原理，使每個炮眼均在3～4個自由面條件下起爆，以提高巖石破碎度和降低爆破震動。孔外采用并聯(lián)方式與縱向拉槽爆破起爆系統(tǒng)聯(lián)為一體，自下而上逐層起爆。

3.3.3 預(yù)裂爆破

為保持開挖邊坡穩(wěn)定，控制超、欠挖，控制邊坡面均采用淺孔光面爆破

鉆爆參數(shù)

d=40 mm；a=45～55 cm；l=3.0～ 3.55 m（鉆孔傾斜度為1∶0.3，比主炮孔超深0.3m）；裝藥集中度Q1=0.25～0.29kg/m。

②裝藥量計算

Q=2Q1l1+Q1l2。式中：l1—孔底加強(qiáng)段長度；l2—中間正常藥段長度。

③裝藥結(jié)構(gòu)

使用φ25乳膠炸藥藥卷和導(dǎo)爆索進(jìn)行分段間隔裝藥（35～40cm）。為克服炮孔底部的夾制作用，孔底0.5～0.8m范圍的藥量增加一倍。堵塞長度為1.0～1.2m。

④起爆網(wǎng)路和起爆順序

采用并聯(lián)方式與隔墻內(nèi)縱向拉槽爆破及縱向隔墻爆破的起爆系統(tǒng)聯(lián)為一體，但預(yù)裂孔應(yīng)在主炮孔起爆前起爆。

3.3.4 裝藥結(jié)構(gòu)

不同作業(yè)區(qū)，根據(jù)爆破振動安全應(yīng)許速度、單孔裝藥量及起爆網(wǎng)絡(luò)綜合選擇各孔裝藥結(jié)構(gòu)。不受限制條件下滿足當(dāng)孔深與W之比不大于1.6倍時連續(xù)集中裝藥；當(dāng)孔深與W之比大于1.6～2.0倍時采用分層間隔裝藥。

（1）淺孔連續(xù)柱狀裝藥（如圖4）：

（2）間隔裝藥（如圖5）：

3.3.5 起爆系統(tǒng)及爆破網(wǎng)路敷設(shè)

根據(jù)爆破作業(yè)環(huán)境，本工程采用導(dǎo)爆管ms雷管非電分段起爆網(wǎng)路，嚴(yán)格把單響藥量控制在設(shè)計范圍要求之內(nèi)，孔外、孔間、排間接力進(jìn)行逐孔起爆，預(yù)裂孔應(yīng)采用導(dǎo)爆索網(wǎng)路；與主爆孔同時起爆時，遵循預(yù)裂孔先爆，主爆孔后爆的原則。

爆破網(wǎng)路聯(lián)網(wǎng)作業(yè)，必須按爆破設(shè)計提供的網(wǎng)路圖進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)；原則上一次爆破總排數(shù)不超過3-5排，對于特別路基段按每個臺階進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。采用多段別的塑料導(dǎo)爆管非電毫秒延期雷管起爆系統(tǒng)，組成的孔內(nèi)、外延期相結(jié)合或孔外延期的爆破網(wǎng)路，自上而下，分層分區(qū)，實(shí)施多排微差擠壓深孔松動爆破。

4 結(jié)語

通過控制爆破，使爆破的聲響、震動、飛石、傾倒方向、破壞區(qū)域以及破碎物的散坍范圍在控制在規(guī)定限度以內(nèi)，有效減少了對附近民居、建筑物、道路的影響，增大了施工安全系數(shù)，減少了環(huán)境污染，打消了工地附近居民的疑慮，施工進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于切割開挖、挖掘機(jī)破碎、靜態(tài)爆破、液壓劈裂等集中開挖方式，確保了工期。

參考文獻(xiàn)

[1]公路路基施工技術(shù)規(guī)范（JTGF10-2006）.

[2]爆破安全規(guī)程（GB6722-2011）.

[3]劉宏剛，顧毅成.石方控制爆破的設(shè)計原則及參數(shù)選擇[J].鐵道工程學(xué)報，1985 （2）.