路基石方邊坡的光面爆破施工分析

摘要 光面爆破具有精度高、成型效果高、爆震影響小等優(yōu)點(diǎn)，能有效提升圍巖穩(wěn)定性，減少后續(xù)開(kāi)挖作業(yè)量，在公路隧道工程土石方施工中得到了大規(guī)模應(yīng)用。文章結(jié)合某高速公路石質(zhì)邊坡施工案例，針對(duì)路基石方邊坡光面爆破施工技術(shù)展開(kāi)綜合探究，根據(jù)工程實(shí)際情況，確定了爆破施工方案，主要內(nèi)容包括施工機(jī)具選擇、鉆孔布置、填藥量計(jì)算、引爆方式確定、爆破危害與防護(hù)等，并總結(jié)了光面爆破施工技術(shù)要點(diǎn)。工程實(shí)踐表明，該技術(shù)施工效果顯著，具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞 公路工程；路基石質(zhì)邊坡；爆破施工；光面爆破技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào) U416.113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2023）13-0087-03

0 引言

高速公路線(xiàn)長(zhǎng)面廣、環(huán)境復(fù)雜，路基施工中普遍存在堅(jiān)硬石質(zhì)邊坡，需采取爆破施工。傳統(tǒng)爆破施工方式對(duì)周邊巖體影響較大，容易造成巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、垮塌，嚴(yán)重威脅施工安全。因此，為有效提升預(yù)留巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性和完整性，保證公路施工安全，該文依托具體工程實(shí)踐，提出了光面爆破施工技術(shù)，總結(jié)了施工工藝要點(diǎn)，具有十分重要的意義[1]。

1 工程概況

某高速公路工程，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度9.54 km，土石方作業(yè)量較大，挖、填方量分別為1 329 000 m3和1 355 000 m3。選取該公路左半幅K116+970～K117+060路段為試驗(yàn)段，對(duì)路塹石質(zhì)邊坡實(shí)施光面爆破作業(yè)，設(shè)置四級(jí)邊坡，其坡比為1∶0.75～1∶1，路基為中風(fēng)化巖，巖體存在少量裂隙，整體構(gòu)造較為完整，邊坡最大高度處達(dá)36.63 m，挖方量約127 000 m3。施工區(qū)域位于山區(qū)地帶，人類(lèi)活動(dòng)較少，具有良好的爆破條件。

2 方案設(shè)計(jì)及基本依據(jù)

2.1 爆破方案設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)計(jì)爆破方案。路塹邊坡開(kāi)挖時(shí)，先在開(kāi)挖位置布設(shè)光面孔，利用爆破形成裂隙，使各炮孔連接在一起，構(gòu)成較為平整的斷面，從而形成完整的光滑邊坡，增強(qiáng)爆破效果。

（1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)布置，鉆孔設(shè)置需滿(mǎn)足爆破要求。

（2）爆破前對(duì)施工區(qū)域內(nèi)各種安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施綜合評(píng)估，并制定科學(xué)有效的應(yīng)急預(yù)案，以有效應(yīng)對(duì)各種突發(fā)狀況。

（3）爆破作業(yè)前，在作業(yè)區(qū)前方設(shè)置3排主爆孔，且預(yù)留邊坡寬度不小于6 m，以有效提升爆破效果，保證邊坡穩(wěn)定性[2]。

2.2 基本依據(jù)

爆破作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照審批通過(guò)的設(shè)計(jì)方案執(zhí)行，遵守施工操作規(guī)程，全面落實(shí)安全管理規(guī)定，科學(xué)執(zhí)行公安部門(mén)針對(duì)爆破安全管控的有關(guān)制度。

2.3 施工特征

爆破作業(yè)基本特征：局部位置巖體硬度較大、鉆孔困難；邊坡坡度為1∶0.75～1∶1，應(yīng)合理設(shè)定爆破參數(shù)，保證鉆孔位置、孔徑、深度等各項(xiàng)指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以有效提升爆破效果[3]。

2.4 施工機(jī)具

鉆孔質(zhì)量直接影響爆破成型效果，尤其對(duì)于邊坡平整度影響最為顯著。因此，鉆孔作業(yè)前，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，科學(xué)選擇鉆孔機(jī)具，以有效確保鉆孔精度。根據(jù)邊坡巖性特征及環(huán)境條件，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面因素，確定采用QL-KC120型履帶式液壓潛孔鉆機(jī)，相關(guān)工程實(shí)踐表明此鉆機(jī)在各類(lèi)礦山爆破中效果顯著[4]。

該鉆機(jī)利用液壓裝置可有效完成鉆架旋轉(zhuǎn)、鉆臂自由擺動(dòng)、鉆桿拆裝等各種動(dòng)作，具有操作簡(jiǎn)便、高效快捷、小巧靈活等優(yōu)點(diǎn)，能顯著提升施工效率。

3 鉆孔布置及填藥量計(jì)算

3.1 鉆孔布置

（1）采用規(guī)格為φ90 mm鉆桿實(shí)施鉆孔施工，根據(jù)邊坡設(shè)計(jì)坡度科學(xué)控制鉆桿傾斜角度，確保鉆孔斜度水平符合要求。

（2）根據(jù)邊坡坡度科學(xué)確定鉆孔深度，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，一級(jí)邊坡高度為10 m，鉆孔深度一般不超過(guò)10 m，爆破作業(yè)采用一次性爆破方式，為提升爆破效果，最大限度地保證底面平整度，鉆孔深度應(yīng)至少伸入邊坡底面1 m。

（3）爆破抵抗線(xiàn)對(duì)爆破效果具有重要影響，爆破作業(yè)時(shí)，應(yīng)合理選用。其計(jì)算公式如下：

W光=KD（m） （1）

式中，K——常數(shù)，通常取15～20，結(jié)合該工程具體情況，確定k取15～20；D——孔徑，該工程取100 mm；因此，通過(guò)計(jì)算得到該工程光面爆破抵抗線(xiàn)為1.5～

2 m[5]。

（4）爆破孔間距是影響爆破質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，通常采用如下公式確定：

a光=mω光 （2）

式中，m——比例系數(shù)，通常取0.6～0.8，根據(jù)該工程實(shí)際情況，確定ω光取值為1.5 m；因此a光位于0.9～

1.2 m范圍內(nèi)。

按照孔徑d=100 mm，鉆孔間距a光=1 m，爆破長(zhǎng)度l=90 m，確定爆破孔數(shù)量為90個(gè)。

（5）根據(jù)以往工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，光面爆破坡面距離主炮孔為1 m，同時(shí)在爆破作業(yè)區(qū)留置3排主炮孔，炮孔間距為2 m，抵抗線(xiàn)為2 m。

（6）根據(jù)工程實(shí)際需要，光面爆破應(yīng)先于主炮孔，保證斷面貫穿路基基礎(chǔ)，以有效降低主炮孔爆破產(chǎn)生的震動(dòng)對(duì)周邊巖體造成影響，確保巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[6]。

3.2 填藥量計(jì)算

爆孔填藥時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制填藥量，并通過(guò)導(dǎo)爆索對(duì)藥卷實(shí)施準(zhǔn)確控制，采用繩索將藥卷送入爆孔指定位置，依據(jù)500～600 g/m標(biāo)準(zhǔn)填藥。

為最大限度地保證爆破效果，應(yīng)在爆孔底部1 m區(qū)域內(nèi)適當(dāng)增加填藥量，通常為標(biāo)準(zhǔn)填藥量的2.5倍，以有效提升底部平整度，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，并以爆孔深度為15 m計(jì)算，單孔填藥量為6.3 kg。為防止光面爆破對(duì)孔口周邊巖體造成破壞，填藥時(shí)應(yīng)保留1 m空孔，采用細(xì)沙裝填封口[7]。

4 引爆方式

爆破孔內(nèi)采用導(dǎo)爆雷管引爆，并通過(guò)簇聯(lián)裝置將爆孔外導(dǎo)爆管連接在一起，以有效提升爆破效果，采用20根導(dǎo)爆管與2發(fā)雷管相連的方式的實(shí)施引爆，并在端頭位置設(shè)置2發(fā)雷管進(jìn)行引爆，實(shí)現(xiàn)光面爆孔同步引爆，從而使爆孔形成較為規(guī)則、完整的斷面，保證爆破成型效果。

5 爆破危害及安全防護(hù)措施

該工程路塹邊坡爆破存在的危害包括爆破振動(dòng)危害、飛石危害、沖擊危害，為有效確保爆破作業(yè)安全，應(yīng)根據(jù)《爆破作業(yè)安全操作技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行，科學(xué)設(shè)定相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施[8]。具體內(nèi)容如下：

5.1 爆破震動(dòng)防護(hù)

該工程位于山區(qū)偏僻地帶，現(xiàn)場(chǎng)主要建筑結(jié)構(gòu)為項(xiàng)目部臨時(shí)炸藥庫(kù)，爆破位置距離炸藥庫(kù)為200 m，爆破作業(yè)時(shí)若產(chǎn)生震動(dòng)破壞狀況，由項(xiàng)目部自行處理。炸藥庫(kù)作為危險(xiǎn)性較大的基礎(chǔ)設(shè)施，若震動(dòng)作用較小，可忽略不利影響。為有效確保施工安全，保證爆破質(zhì)量，需科學(xué)確定爆破震動(dòng)安全爆破藥量，如具體計(jì)算公式如下：

Q=R3（υ/K）3/a （3）

式中：Q——單次最大藥量；R——爆破區(qū)建筑結(jié)構(gòu)最小距離；υ——炸藥庫(kù)抗震安全允許震速，其值為3 cm/s；K——常數(shù)，此處為150；a——常數(shù)，此處為1.5；因此，根據(jù)公式得到安全范圍內(nèi)的最大起爆藥量為：

Q=R3（υ/K）3/a=2603×（3/150）3/1.5=7 030 kg

根據(jù)該工程具體情況，光面爆破共設(shè)置爆孔90個(gè)，以爆孔深度為10 m，孔徑100 mm進(jìn)行計(jì)算，得到單孔填藥量為6.3 kg，總計(jì)填藥量為567 kg，而實(shí)際計(jì)算出的單段最大允許起爆藥量為7 030 kg，因此該工程光面爆破震動(dòng)不會(huì)對(duì)炸藥庫(kù)造成破壞[9]。

5.2 爆破飛石防護(hù)

爆孔孔口位置封堵長(zhǎng)度為1 m，實(shí)際爆破作業(yè)時(shí)，所有爆孔需同步起爆，以有效提升爆破效果，但因爆破時(shí)爆孔口飛石影響區(qū)域較大，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)爆破區(qū)域周邊200 m范圍內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施采取必要的防護(hù)措施。

（1）爆破現(xiàn)場(chǎng)200 m范圍內(nèi)不存在敏感建（構(gòu)）筑物，但為了防止爆破作業(yè)產(chǎn)生的飛石安全事故，采取在爆孔上方設(shè)置沙包、土袋的方式控制飛石數(shù)量，結(jié)合實(shí)際情況，各爆孔放置5～6個(gè)沙包，并在爆破施工期間設(shè)置警戒線(xiàn)。

（2）警戒區(qū)域?yàn)?00 m，爆破前對(duì)周邊區(qū)域進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無(wú)人員和牲畜活動(dòng)，最大限度地保證施工安全，減小損失。

5.3 爆破沖擊波防護(hù)

爆孔孔口封堵長(zhǎng)度不足是導(dǎo)致爆破沖擊的主要因素，當(dāng)爆破孔徑為90～100 mm時(shí)，應(yīng)將人員、設(shè)備移至距離爆破區(qū)域300 m以外的地帶，以有效防止沖擊破壞，保證人員和設(shè)備安全。

6 光面爆破施工技術(shù)要點(diǎn)

6.1 鉆孔

（1）場(chǎng)地清理。該工程施工現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)較為平坦，具有良好的鉆孔施工條件。爆破作業(yè)前，需對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施全面清理，徹底清除松軟土層、石屑、浮渣等。

（2）測(cè)量放線(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，準(zhǔn)確測(cè)出路基中線(xiàn)、縱橫斷面，并在路基兩邊設(shè)置邊樁，嚴(yán)格控制測(cè)量精度，位置偏差不得超過(guò)50 mm。

（3）精準(zhǔn)定位鉆孔位置，并設(shè)置好鉆桿，防止產(chǎn)生滑動(dòng)，采用坡度尺對(duì)鉆桿傾斜度實(shí)施檢核。邊線(xiàn)豎直方向通過(guò)線(xiàn)墜控制垂直度，科學(xué)檢測(cè)并調(diào)節(jié)鉆桿傾斜度，保證與邊坡坡度相同，待各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足要求后方可實(shí)施鉆孔作業(yè)。起鉆時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔速率，保持勻速、緩慢鉆進(jìn)，到鉆至指定深度后，對(duì)鉆孔傾斜度實(shí)施檢測(cè)，確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)符合要求后，再適當(dāng)提升鉆進(jìn)速率[10]。

（4）鉆孔時(shí)，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視鉆桿傾斜度、鉆進(jìn)狀態(tài)等，若出現(xiàn)鉆桿偏移或鉆進(jìn)困難等狀況，應(yīng)立即暫停鉆進(jìn)，并退出鉆桿，若偏差過(guò)大，則應(yīng)廢棄此孔，重新選孔進(jìn)行鉆進(jìn)。

（5）當(dāng)巖層較為松散時(shí)，應(yīng)適當(dāng)減慢鉆進(jìn)速率，并反復(fù)清洗鉆孔，全面清除孔內(nèi)碎石，防止造成卡鉆現(xiàn)象，影響成孔效果。

（6）鉆孔完成后，應(yīng)對(duì)鉆孔深度、直徑、間距等相關(guān)指標(biāo)實(shí)施全面檢測(cè)，并詳細(xì)記錄檢測(cè)數(shù)據(jù)，按照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行校正，并及時(shí)封堵孔口，防止雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

6.2 填藥及封堵

（1）填藥前采用竹竿等設(shè)施對(duì)爆孔實(shí)施檢查，確認(rèn)孔內(nèi)無(wú)雜質(zhì)、坍塌現(xiàn)象，檢查合格后，方可進(jìn)行填藥。

（2）將藥卷固定在繩子一端，并緩慢下放至孔內(nèi)，若中途出現(xiàn)阻擋難以下放時(shí)，應(yīng)上提藥卷重新下放，如依舊無(wú)法下落時(shí)，將藥卷完全提出爆孔，對(duì)異常部位進(jìn)行全面處理，處治完成后再次下放藥卷，直至達(dá)到爆孔底部，填藥過(guò)程中嚴(yán)禁插搗。

（3）填藥完成后，將繩子牢固固定，避免落入孔內(nèi)，同時(shí)可預(yù)先在藥卷頂端設(shè)置紙團(tuán)，并采用竹竿將其插搗密實(shí)，然后采用黏土封閉孔口。

6.3 安全管控措施

（1）建立科學(xué)完善的項(xiàng)目組織架構(gòu)，科學(xué)分工，明確崗位職責(zé)，責(zé)任到人，以有效保證施工安全，同時(shí)，堅(jiān)持“政府監(jiān)管、業(yè)主主導(dǎo)、監(jiān)理督導(dǎo)、施工方負(fù)責(zé)”的安全管控原則，科學(xué)開(kāi)展安全管理工作。

（2）為有效提升安全監(jiān)管效果，施工安全管控部門(mén)應(yīng)科學(xué)組織安全管理工作，實(shí)施定崗定責(zé)制，有效提升安全管控質(zhì)量。建立以項(xiàng)目經(jīng)理為安全負(fù)責(zé)人、項(xiàng)目部全體人員共同參與的安全管控小組，結(jié)合工程實(shí)際情況，科學(xué)配置安全管理人員，確保現(xiàn)場(chǎng)各環(huán)節(jié)、各區(qū)域均由專(zhuān)人負(fù)責(zé)安全管控工作，切實(shí)保證安全管控效果。

（3）加強(qiáng)安全管控，科學(xué)做好安全防護(hù)工作。嚴(yán)格執(zhí)行各級(jí)安全責(zé)任制，科學(xué)實(shí)施安全管理，確保責(zé)任落實(shí)到人；加大安全管理處罰力度，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在的違規(guī)操作等不安全行為進(jìn)行嚴(yán)厲處罰，有效降低安全隱患。

（4）科學(xué)實(shí)施安全教育及培訓(xùn)工作，定期組織安全人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)知識(shí)及技能培訓(xùn)，全面提升安全管理能力，保證安全管理質(zhì)量。

（5）實(shí)施施工質(zhì)量、成本控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)安全文明施工控制，有效提升項(xiàng)目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

7 結(jié)論

綜上所述，該工程路塹石質(zhì)邊坡于2020年12月—2021年5月份開(kāi)展光面爆破施工，取得了較為理想的效果。通過(guò)實(shí)際檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，爆破完成后，邊坡斷面較為平整，坡面無(wú)松散碎石，爆孔痕跡率為95%，邊坡表面未見(jiàn)爆破裂縫，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但由于各方面因素限制，實(shí)際爆破作業(yè)時(shí)仍存在諸多缺陷，具體歸納如下：

（1）采用2臺(tái)履帶式全液壓潛孔鉆機(jī)同時(shí)實(shí)施鉆孔施工，由于施工人員技術(shù)差異極易造成鉆孔傾斜度偏差，盡管邊坡表面較為平整，但局部位置依舊存在大于10 cm的坑槽與凸起，因此后期施工時(shí)，必須對(duì)鉆孔傾斜度實(shí)施科學(xué)把控，以有效提升鉆孔精度，保證施工質(zhì)量。

（2）工程實(shí)踐表明，相較于傳統(tǒng)爆破方式，光面爆破爆孔數(shù)量較多，鉆孔工序復(fù)雜，施工難度較大，且施工中需用到引爆雷管、導(dǎo)爆索等設(shè)施，施工成本較高。

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