敏感環(huán)境區(qū)域道路石方開挖技術(shù)研究

文｜中交路橋南方工程有限公司 梁玉杰

國道作為國家規(guī)劃在建道路工程，無論從質(zhì)量還是施工進(jìn)度都有著較高要求。尤其在石方開挖施工中所采用的施工技術(shù)更是決定工程質(zhì)量的重要因素。據(jù)此，應(yīng)充分結(jié)合傳統(tǒng)施工經(jīng)驗制定科學(xué)的石方開挖施工方案，以此為位于敏感環(huán)境區(qū)域內(nèi)道路工程的順利施工提供重要參考依據(jù)，保障道路建設(shè)質(zhì)量。

一、敏感環(huán)境區(qū)域的類別

在敏感環(huán)境區(qū)域施工需要始終遵循環(huán)境影響評價結(jié)果落實施工內(nèi)容，以免對環(huán)境原始形態(tài)產(chǎn)生不利影響。通常情況下，敏感環(huán)境區(qū)域主要包含下述四種類別，可結(jié)合不同保護(hù)要求執(zhí)行施工規(guī)劃：

（1）自然保護(hù)區(qū)，在踐行環(huán)保理念過程中我國現(xiàn)已各地設(shè)立多個自然保護(hù)區(qū)。自從在1956年設(shè)立了第一個鼎湖山保護(hù)區(qū)后，我國自然保護(hù)區(qū)規(guī)模日益擴(kuò)張，目前已有2349 個自然保護(hù)區(qū)。若在此地建設(shè)道路工程，應(yīng)避免對原始景觀造成危害。比如國務(wù)院曾發(fā)布黑龍江地區(qū)301 國道擴(kuò)建占用扎龍保護(hù)區(qū)通知，其場景如（圖1）所示。

圖1 扎龍保護(hù)區(qū)濕地場景圖

（2）資源保護(hù)區(qū)，為了保護(hù)草原濕地以及珍稀動植物，我國還設(shè)立了多個資源保護(hù)區(qū)。比如黃土高原水土流失保護(hù)區(qū)等。通過對本土資源予以針對性保護(hù)，以此實現(xiàn)資源的合理化開發(fā)。若在此地修建道路，應(yīng)首先考慮道路工程的建設(shè)是否會對資源帶來破壞。

（3）文物保護(hù)區(qū)，我國現(xiàn)已發(fā)布了68項文件用于保護(hù)文物。而在文物保護(hù)區(qū)建設(shè)道路時，切勿損壞文物遺址。尤其在西安等盛產(chǎn)文物地區(qū)，更應(yīng)注重文物資料的保護(hù)效果。

（4）環(huán)境保護(hù)區(qū)，在不同環(huán)境敏感程度下，各地區(qū)所產(chǎn)生的環(huán)境影響評價等級不同。所以在此區(qū)域內(nèi)建設(shè)國道時，應(yīng)保持原有環(huán)境形態(tài)，從而提升國道施工質(zhì)量。

二、敏感環(huán)境區(qū)域道路石方開挖技術(shù)的注意事項

（一）安全防護(hù)

道路土方開挖作為道路工程建設(shè)中的重要內(nèi)容。在具體施工階段需要加強安全防護(hù)，以免損害自然資源與生態(tài)環(huán)境。尤其在敏感環(huán)境區(qū)域中。

以廣西玉林高速公路項目中，因其在建設(shè)階段是為了實現(xiàn)昆明、海口的互通，故而在應(yīng)用石方開挖技術(shù)時，選擇了常規(guī)炸藥開挖方法，其石方量為40000m3。但在施工階段，由于該國道周邊存在居民區(qū)，一旦使用炸藥予以爆破，將干擾居民生活秩序，甚至?xí)用褡》繋砥茐?。?jù)此，經(jīng)過研究后以靜力爆破為主，從而在消除噪聲污染的同時也保障了施工安全。所以，在道路工程石方開挖技術(shù)實踐中需要高度重視安全防護(hù)效果，以此提升工程施工生態(tài)性。石方開挖技術(shù)中多為人力開挖、機械開挖以及外力爆破三種類型。而在敏感環(huán)境區(qū)域內(nèi)進(jìn)行石方開挖作業(yè)，務(wù)必秉承著安全至上的原則落實施工內(nèi)容，以免產(chǎn)生嚴(yán)重后果破壞原在地資源環(huán)境的穩(wěn)定性。

（二）進(jìn)度保障

與常規(guī)場地不同，敏感環(huán)境區(qū)域內(nèi)的石方開挖施工項目，為了避免工期延誤，應(yīng)在保證施工質(zhì)量的基礎(chǔ)上控制好施工進(jìn)度，以此為道路工程的順利建設(shè)給予助力。比如在大巴山西部地區(qū)修建道路時，因其與G210 國道臨近，故而在匝道橋建設(shè)期間，面對109.89 萬方石方量。由于在該處施工危險系數(shù)較大密切存在交叉施工作業(yè)的可能性。所以，需在該工程中嚴(yán)控施工進(jìn)度，以此在工期允許范圍內(nèi)順利竣工，保障工程質(zhì)量。

三、敏感環(huán)境區(qū)域道路石方開挖技術(shù)的關(guān)鍵點

（一）靜力爆破技術(shù)

敏感環(huán)境區(qū)域道路石方開挖作業(yè)一般而言，難度略大且危險性更高。本文主要以陜西省西鄉(xiāng)至鎮(zhèn)巴高速公路項目為主。由于它與G210 國道相鄰位置較近，這就導(dǎo)致在具體施工階段，務(wù)必做好防護(hù)工作，以免干擾較大，影響周邊環(huán)境的穩(wěn)定性。實際上，在石方開挖施工過程中，常采用爆破方式開挖基坑、破除多余巖石成分。此外，還可運用劈裂棒如（圖2）所示，對傳統(tǒng)炸藥爆破方法予以替代。一般劈裂棒可對深度超過2m，甚至4m 的巖石塊進(jìn)行分裂，并且不易造成散石塊四處分散，由此提升了施工安全性與環(huán)保性。

同時，為了進(jìn)一步提升施工質(zhì)量，還可從靜力爆破技術(shù)上，為該項目中的土石方開挖施工作業(yè)提供可靠的技術(shù)保障。因該地區(qū)以往所選擇的爆破方式嚴(yán)重影響了周邊民眾正常的生活秩序，為了順應(yīng)民意專門組建了靜力爆破隊伍，通過在靜力爆破裝置的炮孔中添加膨脹劑，促使膨脹劑在水化反應(yīng)下形成較大的破壞力。此時若將其對準(zhǔn)道路施工區(qū)域的巖石塊，可達(dá)到破碎目的。其中所使用的膨脹劑無論從環(huán)保性還是實用性上都有著顯著優(yōu)勢，值得在敏感環(huán)境場地道路工程中予以推廣，以免炸藥爆破加劇道路施工風(fēng)險。

由于在臨近國道場地內(nèi)施工很容易受到來往車輛的影響，造成炸藥爆破后的碎石塊損害車身，故而專門選擇了一種靜力爆破劑實現(xiàn)靜力爆破，最終保障了該工程項目的質(zhì)量，最大化控制施工損失。但應(yīng)注意的是：該項目中使用的靜力爆破方式照比炸藥爆破，其效率較低且投入成本偏高，應(yīng)視工程規(guī)模與施工方條件而定。

圖2 劈裂棒巖石開采現(xiàn)場圖

圖3 開挖施工前監(jiān)測場景圖

（二）實時監(jiān)測技術(shù)

為了避免石方開挖作業(yè)對G210 國道的正常通車帶來不良影響。還應(yīng)結(jié)合以往石方開挖作業(yè)經(jīng)驗與施工技術(shù)對當(dāng)前陜西省西鄉(xiāng)至鎮(zhèn)巴高速公路項目中的石方開挖技術(shù)的實踐應(yīng)用提供重要指導(dǎo)。另外，還可充分結(jié)合實時監(jiān)測技術(shù)對整個工程施工進(jìn)度與施工內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化管理，從而突破傳統(tǒng)石方開挖技術(shù)的束縛，獲取可靠的開挖成果。由于在該項目中的巖石類型主要為石灰?guī)r，且存在節(jié)理構(gòu)造、巖石裂隙。

同時，要求邊坡開挖深度為26m，路基開挖深度為17m。所以，為了避免巖石不穩(wěn)而發(fā)生危險事故，應(yīng)采用實時監(jiān)測技術(shù)把控工程進(jìn)度。比如，按照（圖3）所示，可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備對施工人員現(xiàn)場的施工表現(xiàn)加以監(jiān)測，并且可組建現(xiàn)場監(jiān)測小組，配合管理者對每一項施工環(huán)節(jié)進(jìn)行逐步查證，包括在土石方運輸、清槽、基坑清理等方面，都應(yīng)善于運用實時監(jiān)測技術(shù)提升施工質(zhì)量，一旦出現(xiàn)突發(fā)狀況，需立即聯(lián)系現(xiàn)場管理人員予以處理。在敏感環(huán)境區(qū)域施工應(yīng)格外注意環(huán)境污染問題，既不能出現(xiàn)粉塵現(xiàn)象，又不能產(chǎn)生噪聲污染，以免對周邊民眾生活帶來干擾，這也是為了打造良好的施工環(huán)境。之所以要應(yīng)用實時監(jiān)測技術(shù)，還在于提升施工單位經(jīng)濟(jì)效益，以免發(fā)生返工現(xiàn)象，造成施工質(zhì)量受損。只有保證國道工程建設(shè)中車輛能夠正常行駛，才不會破壞原始地形環(huán)境。據(jù)此，應(yīng)注重實時監(jiān)測效果，促使敏感環(huán)境區(qū)域道路石方開挖技術(shù)發(fā)揮出最大效用，為石方開挖作業(yè)的高質(zhì)量施工奠定堅實基礎(chǔ)。

（三）數(shù)據(jù)采集技術(shù)

石方開挖技術(shù)在實踐應(yīng)用中還需要精準(zhǔn)獲取開挖數(shù)據(jù)，即土石方量，以此保證施工作業(yè)的規(guī)范性，避免出現(xiàn)挖穿、超挖現(xiàn)象造成施工質(zhì)量下降，引發(fā)嚴(yán)重的后果。在石方開挖作業(yè)中，若處于敏感環(huán)境區(qū)域，需充分借助數(shù)據(jù)采集技術(shù)核算好石方工程量，進(jìn)而將其作為施工憑證，保證石方開挖施工的準(zhǔn)確性，最終可對施工方經(jīng)濟(jì)效益的提升提供保障。其中在基坑開挖階段，所涉及到的工程量計算公式如下：

圖4 坡比計算方法

平整場地面積：S=S底+2×L外+16

溝槽墊層底部放坡石方量：V=L×（a+2c+kH）×H

溝槽墊層表面放坡工程量：V表=[L×（a+2c+kH1）+（a+2c）×H2]

方形基坑石方 量：V方=（a+2c+kH）×（b+2c+kH）×H+1/3×k2H2

圓形基坑石方量：V圓=1/3×πh×（R2+Rr+r2）

其中a、c、k、h、L、分別代表基礎(chǔ)底寬以及溝槽工作面的實際寬度、放坡系數(shù)以及開挖深度、溝槽長度等。而圓形基坑中的R2、Rr與r2表示基坑上下層半徑，h為標(biāo)高。不規(guī)則基坑中的S 上與S 下指的是基坑頂面與地面表面積，h 則為石方開挖深度。

此外，在準(zhǔn)確計算工程量的基礎(chǔ)上還需要充分借助敏感環(huán)境區(qū)域的相關(guān)資料獲取施工信息，并組建專業(yè)團(tuán)隊對場地進(jìn)行考察，便于嚴(yán)格把控施工進(jìn)度，盡早促使該項目完工，也能為后期國道臨近道路的順利通車提供便捷條件。

（四）邊坡防護(hù)技術(shù)

在國道道路石方工程中，還需借助邊坡防護(hù)的方式落實石方開挖作業(yè)。其中施工人員應(yīng)明確知曉坡比的重要性。一般而言，按照（圖4）所示，可知H 與L 的商值即為坡比，且坡度越大證明坡面愈加陡峭。所以，在設(shè)計道路石方開挖深度時，既要參照施工圖紙制定合理的施工方案，又要精準(zhǔn)計算道路坡度，之后可結(jié)合具體的開挖深度逐步完成道路施工任務(wù)，以免出現(xiàn)開挖深度不達(dá)標(biāo)等問題，造成工程質(zhì)量下降。此外，還應(yīng)在道路石方開挖作業(yè)之后做好邊坡防護(hù)工作，以免開挖階段出現(xiàn)巖石下滑問題，增加施工危險。常見的邊坡防護(hù)方法較為多樣，比如（圖5）所示安裝主動防護(hù)網(wǎng)，以此避免國道兩側(cè)的巖石碎塊滾落，經(jīng)由防護(hù)網(wǎng)一能提升邊坡穩(wěn)定性；二能增加石方開挖安全性，最終促使施工現(xiàn)場符合敏感環(huán)境區(qū)域施工要求。

在石方開挖作業(yè)過程中，還應(yīng)遵從一定施工流程落實施工內(nèi)容。比如在該項目中專門在國道兩側(cè)安裝了防護(hù)網(wǎng)用于阻擋碎石，而且還以“逐級防護(hù)”的理念每開挖一層加強一層防護(hù)，始終保證國道內(nèi)車輛行駛安全。據(jù)此，在敏感環(huán)境區(qū)域道路工程中應(yīng)用石方開挖技術(shù)，應(yīng)以安全施工、高效施工為主要目標(biāo)制定可行性施工方案，確保道路工程建設(shè)質(zhì)量滿足新時代道路通行要求，促進(jìn)道路施工項目的高質(zhì)量發(fā)展。

結(jié)論：綜上所述，敏感環(huán)境區(qū)域道路工程的施工質(zhì)量的確存在難控現(xiàn)象。尤其在石方開挖技術(shù)實踐應(yīng)用中，極易對周邊民眾與地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利影響。據(jù)此，應(yīng)從靜力爆破技術(shù)、實時監(jiān)測技術(shù)、數(shù)據(jù)采集技術(shù)、邊坡防護(hù)技術(shù)等方面著手，確保國道工程建設(shè)期間能夠獲得良好的施工保障，促進(jìn)我國道路工程的興旺發(fā)展。

圖5 國道主動防護(hù)網(wǎng)