淺孔爆破施工技術(shù)在土石方工程中的應(yīng)用研究

李冰

摘要：在簡要介紹淺孔爆破施工技術(shù)的基礎(chǔ)上，從施工前的準(zhǔn)備工作、淺孔爆破施工流程和邊坡支護(hù)及出渣施工等3個(gè)方面介紹了淺孔爆破施工技術(shù)，并以廣西南玉珠高速公路TJ4標(biāo)段工程為例，驗(yàn)證了采用淺孔爆破施工技術(shù)可提高土石方工程的施工質(zhì)量和施工效率，在土石方工程施工領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：土石方工程；淺孔爆破；施工技術(shù)；應(yīng)用研究

0? ?引言

目前，公路工程土石方開挖以自上而下的施工順序?yàn)橹?。在土石方開挖之前，要通過大量試驗(yàn)確定合適的挖方標(biāo)高，根據(jù)不同的挖方標(biāo)高采取相應(yīng)的施工方法。在土石方開挖時(shí)，要按照地質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異逐層將土石方挖出，每層間距一般為6m左右。

在土石方開挖過程中，為了確保土方開挖過程的安全、穩(wěn)定，大都采用土方機(jī)械進(jìn)行施工，盡量避免采用爆破方法。對(duì)于大型石塊，可以利用專門的破巖設(shè)備進(jìn)行破除。然而對(duì)于工程量較多、硬度較高、體積較大的土石方開挖，應(yīng)當(dāng)采用淺孔爆破技術(shù)進(jìn)行施工。因此淺孔爆破施工技術(shù)是土石方工程施工中必不可少的一個(gè)環(huán)節(jié)。

1? ?淺孔爆破施工特點(diǎn)

淺孔爆破或稱露天淺孔爆破，是指土石方開挖、二次破碎大塊時(shí)采用的炮孔直徑小于或等于50mm、深度小于或等于5m的爆破作業(yè)。

采用引爆方法處理大型石塊，需要對(duì)工程地質(zhì)情況有一個(gè)全面了解，并要控制好炸藥的用量和爆破波及范圍，盡量降低爆炸對(duì)周圍環(huán)境的影響。合理采用爆破施工技術(shù)不僅可以降低土石方工程施工難度，還會(huì)提高工程施工效率。

淺孔爆破施工技術(shù)具有操作簡單、施工便捷等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用到土石方工程中。但是由于對(duì)該項(xiàng)施工技術(shù)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)有限，以及對(duì)于該項(xiàng)技術(shù)的研究不足，在實(shí)際應(yīng)用中存在一定的缺陷，為此開展了土石方工程淺孔爆破施工技術(shù)的應(yīng)用研究。

2? ?淺孔爆破施工技術(shù)

2.1? ?施工前的準(zhǔn)備工作

以道路橋梁土石方工程為例敘述其土石方施工前的準(zhǔn)備工作。施工前，由測(cè)量人員復(fù)測(cè)橋面中心線、路基寬度和路基高程，根據(jù)縱向里程在護(hù)欄內(nèi)側(cè)、向內(nèi)75cm處放出4條標(biāo)準(zhǔn)走行帶線，直線段按10m間距，曲線段按5m間距放樣，然后按2m間距拉鋼尺進(jìn)行加密，測(cè)出路基高程[1]。

為了保證土石方淺孔爆破施工順利進(jìn)行，在施工作業(yè)前，必須進(jìn)行路基表面清理工作。為了保證路基狀態(tài)滿足施工需要，表面的灰塵和雜物必須清除干凈，清理深度不能低于0.3m。清除地表垃圾后，按照要求將其運(yùn)送到相應(yīng)的地點(diǎn)[2]。

為了避免土石方工程施工出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，采用人工挖槽的方式進(jìn)行基槽開挖，確定挖槽的深度和尺寸。為方便模板支設(shè)，可適當(dāng)擴(kuò)大基槽寬度，待完成施工后及時(shí)進(jìn)行基槽土回填?；坶_挖要根據(jù)測(cè)量人員施劃的點(diǎn)位開挖，確?；鄣木€型平直?；坶_挖順序?yàn)橛缮现料?，以此完成施工前?zhǔn)備工作。

2.2? ?淺孔爆破施工流程

該道路橋梁工程路基開挖施工過程中遇到硬度較高、體積較大的巖體。為了保證土石方工程的施工效率，采用淺孔爆破施工技術(shù)開展爆破施工[3]。實(shí)施淺孔爆破施工，對(duì)基坑圍巖影響比較小，可在保證路基土石方施工安全的前提下將難以挖除的巖體進(jìn)行破碎處理。

2.2.1? ?布置炮孔

根據(jù)土石方工程施工需求，采用梅花樁方式布置炮孔。炮孔布置方式如圖1所示。

圖1中：h表示土石方設(shè)計(jì)挖深，H為炮孔附加尺

寸，A為炮孔未裝炸藥部分，W為炮孔間距。通常情況下，炮孔深度要大于土石方設(shè)計(jì)挖深，因此與土石方設(shè)計(jì)挖深之和為炮孔深度[4]。

2.2.2? ?參數(shù)設(shè)計(jì)

采取淺孔爆破施工技術(shù)時(shí)，為了降低爆破施工對(duì)基坑圍巖的影響，施工中并未將炮孔裝滿炸藥。爆破施工參數(shù)的設(shè)計(jì)是否合理，關(guān)系到淺孔爆破施工效果，需要根據(jù)工程實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)[5]。炮孔深度取值需要依據(jù)待爆破巖石的膨脹系數(shù)，其計(jì)算公式為：

（1）

式（1）中：V表示炮孔深度；Kp表示待爆破巖石膨脹系數(shù)。

通常情況下，淺孔爆破施工的炮孔直徑為40～45mm區(qū)間，裝藥深度要超過炮孔深度的1/3，最大裝藥深度不能超過炮孔深度的2/3。相鄰2個(gè)炮孔之間的間距在4.5～5.5m之間[6]。在待爆破區(qū)域內(nèi)標(biāo)記好炮孔位置，根據(jù)預(yù)先設(shè)計(jì)的爆破施工參數(shù)，使用型號(hào)為IHFA-A4FA7鉆機(jī)在鉆孔位置進(jìn)行鉆孔施工。

2.2.3? ?操作要點(diǎn)

在鉆孔過程中，鉆桿要與地面垂直。如果發(fā)現(xiàn)鉆孔垂直度出現(xiàn)偏差，可以通過提桿的方式調(diào)整鉆孔方向，以此保證鉆孔精度。

在炮孔鉆好后，采用木質(zhì)炮棍將藥卷裝入炮孔內(nèi)，并使用封孔器對(duì)炮孔進(jìn)行封孔[7]。以10個(gè)炮孔為一組，在引爆前將現(xiàn)場(chǎng)人員疏散到安全區(qū)域內(nèi)，將10個(gè)炮孔藥卷一起引爆。待引爆了這一組炮孔內(nèi)的藥卷后，再引爆下一組炮孔內(nèi)的藥卷，以此完成土石方淺孔爆破施工作業(yè)。

2.3? ?邊坡支護(hù)及出渣施工

在完成淺孔爆破施工后，考慮到爆破作業(yè)會(huì)對(duì)路基邊坡巖土的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，為了確保工程能夠安全進(jìn)行，避免出現(xiàn)塌方事故，應(yīng)注意建立臨時(shí)邊坡支護(hù)。在這一過程中，必須全面掌握施工區(qū)域的實(shí)際地質(zhì)情況，并根據(jù)實(shí)際情況，確定合適的邊坡支撐方案。

邊坡支護(hù)施工計(jì)劃，必須結(jié)合多種因素進(jìn)行優(yōu)化、調(diào)整，以保證施工質(zhì)量。在土石方施工環(huán)節(jié)，因施工位置的差異，若遇到規(guī)模較大、硬度較高的石塊時(shí)，工作人員需先對(duì)石塊的實(shí)際情況進(jìn)行判斷，再采取合理的支護(hù)方法，以保證施工的順利進(jìn)行。

由于邊坡巖土結(jié)構(gòu)存在差異，應(yīng)根據(jù)邊坡巖質(zhì)的等級(jí)選用相應(yīng)的施工規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。為了確保雨水順暢排放而不會(huì)對(duì)施工區(qū)域造成影響，在淺孔爆破施工后需要結(jié)合施工區(qū)域的具體情況布設(shè)截水溝，進(jìn)行合理截流和引流。邊坡支護(hù)完成后，將爆破后的石渣及時(shí)清運(yùn)出施工區(qū)域，或規(guī)整打堆集中堆放。

出渣采用挖掘機(jī)配合人工進(jìn)行，基坑兩邊比基礎(chǔ)寬0.5～1.0m，基坑邊坡按1：0.5的坡度進(jìn)行放坡。挖出的土石方留足基坑回填量后，多余的土石方使用車輛運(yùn)輸?shù)街付ǖ攸c(diǎn)，以此完成采用淺孔爆破施工技術(shù)實(shí)施的土石方工程施工。

3? ?淺孔爆破施工實(shí)例分析

3.1? ?工程概況

3.1.1? ?工程基本情況

以廣西南玉珠高速公路TJ4標(biāo)段工程為例，驗(yàn)證淺孔爆破施工技術(shù)在土石方工程中的應(yīng)用效果。南玉珠高速公路TJ4標(biāo)段位于玉林市興業(yè)縣境內(nèi)，沿線經(jīng)過葵陽鎮(zhèn)和城隍鎮(zhèn)，越過現(xiàn)有的G324國道。

該標(biāo)段起訖里程為K19+720～K27+800，總長8.08km，采用八車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)，為瀝青混凝土路面，設(shè)計(jì)時(shí)速120km。該標(biāo)段主要結(jié)構(gòu)包括：主線橋梁4座，長度為1.05km；路基挖方446.7萬m3，填方269.4萬m3，棄土方177.3萬m3；各類涵洞35座；預(yù)制箱梁408片；以及多種附屬工程。

3.1.2? ?地質(zhì)情況

施工區(qū)域地處玉林盆地西部地區(qū)，地形平坦開闊，多為農(nóng)田、丘陵。該區(qū)域淺表層為第四系填土，其下為第四系沖洪積層、殘坡積層，基巖分別為二疊系上統(tǒng)上組砂巖、石炭系中統(tǒng)黃龍組灰?guī)r，石炭系下統(tǒng)（硅質(zhì)巖及灰?guī)r，泥盆系上統(tǒng)硅質(zhì)巖，泥盆系中統(tǒng)東崗嶺階灰?guī)r，印支期花崗巖等。

由于地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，土石方工程施工具有較高的難度，路基填挖土石方量大，需合理組織施工作業(yè)，優(yōu)化棄渣調(diào)配方案，減少交叉作業(yè)，保證節(jié)點(diǎn)工期。

3.2? ?施工效果分析

3.2.1? ?土石方工程施工質(zhì)量評(píng)定

按照上述施工流程對(duì)該工程開展土石方施工。根據(jù)該工程實(shí)際情況，確定炮孔間距為4.85m，共布設(shè)156個(gè)炮孔，淺孔爆破后使用15臺(tái)土方車輛將石渣運(yùn)輸?shù)綏壨翀?chǎng)。為了檢驗(yàn)土石方工程的施工質(zhì)量，對(duì)該工程每個(gè)施工路段土石方工程施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。

根據(jù)《土石方工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GBJ46455-2020規(guī)定，土石方工程施工質(zhì)量綜合評(píng)定得分不能低于90分。將該驗(yàn)收規(guī)范作為該工程施工質(zhì)量的檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)工程施工質(zhì)量進(jìn)行評(píng)分，評(píng)分結(jié)果如1表所示。

如表1所示，該工程7個(gè)施工段土石方工程施工質(zhì)量評(píng)分均在95分以上，符合《土石方工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》GBJ46455-2020要求，說明該工程土石方施工質(zhì)量良好，均符合驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。

3.2.2? ?土石方工程施工進(jìn)度

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)土石方工程施工效果，又對(duì)工程施工效率進(jìn)行了檢驗(yàn)。將該工程劃分為7個(gè)階段，使用Excel表格記錄每個(gè)階段施工進(jìn)度情況，如表2所示。

如表2所示，該工程的土石方施工比預(yù)期工期提前32天完成，每個(gè)階段土石方施工均提前完成，早于預(yù)計(jì)工期，土石方施工效率較高。說明本次采取的土石方工程施工技術(shù)具有良好的施工效果，可以有效保證工程質(zhì)量與施工效率，該施工流程適用于土石方工程施工，同時(shí)也驗(yàn)證了淺孔爆破施工技術(shù)適用于該土石方工程。

4? ?結(jié)束語

本文結(jié)合廣西南玉珠高速公路TJ4標(biāo)段工程案例，將淺孔爆破施工技術(shù)應(yīng)用到該工程施工中，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)施工技術(shù)和施工工藝的優(yōu)化與創(chuàng)新，有效縮短了土石方工程施工工期，提高了土石方工程質(zhì)量，為土石方工程施工提供了有力的技術(shù)支撐，同時(shí)也為基于淺孔爆破施工技術(shù)的土石方工程施工研究提供了參考依據(jù)，具有良好的現(xiàn)實(shí)意義與理論價(jià)值。

由于此次研究時(shí)間有限，在內(nèi)容方面或許存在不足，今后應(yīng)在淺孔爆破技術(shù)創(chuàng)新與優(yōu)化方面展開進(jìn)一步研究，促進(jìn)該項(xiàng)施工技術(shù)的創(chuàng)新與發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋宇飛.超深孔弱化爆破技術(shù)在綜放工作面過斷層構(gòu)造中

的研究與應(yīng)用[J].煤，2023，32（6）：81-84.

[2] 王皓永，任曉玲，林日宗，等.“硬軟夾層”條件下深淺結(jié)

合方形布孔爆破技術(shù)試驗(yàn)研究[J].爆破，2023，40（1）：92-99.

[3] 張曉東，劉智敏，李建國，等.淺孔、中深孔聯(lián)合松動(dòng)爆破

過綜采面復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造帶技術(shù)[J].煤礦現(xiàn)代化，2022，31（4）：

1-4.

[4] 周軍偉.新建永興二號(hào)隧道洞口坡體爆破設(shè)計(jì)與加固技術(shù)

研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2022，（5）：188-191+203.

[5] 陳化南，孟凡寶，張亞洲，等. 玉龍露天銅礦高原凍土層大

爆區(qū)精細(xì)化爆破技術(shù)[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2022，38（2）：101-103.

[6] 方金剛，黃佳賓.淺析復(fù)雜多維疊加空間地下隧道數(shù)碼爆破

技術(shù)[J].廣東土木與建筑，2020，27（12）：78-80.

[7] 孫崔源，郭云龍，孟海利，等.復(fù)雜環(huán)境下鐵路復(fù)線路塹爆

破開挖安全控制技術(shù)[J].鐵道建筑，2020，60（4）：155-159.