公路工程路塹邊坡開(kāi)挖的光面爆破技術(shù)探討

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摘要 光面爆破技術(shù)是控制爆破方案之一，在高速公路工程邊坡開(kāi)挖中應(yīng)用廣泛。文章基于光面爆破技術(shù)應(yīng)用于緩傾角邊坡效果不佳的現(xiàn)狀，對(duì)其成因進(jìn)行詳細(xì)分析，并以某高速公路程K390+050～K390+450段緩傾角路塹邊坡開(kāi)挖工程為例，進(jìn)行工藝優(yōu)化和參數(shù)控制，最終該邊坡開(kāi)挖光面爆破技術(shù)的運(yùn)用，取得了理想效果，期望該案例能夠?yàn)橥?lèi)路塹邊坡工程開(kāi)挖施工提供技術(shù)參考。

關(guān)鍵詞 公路工程項(xiàng)目；路塹邊坡；緩傾角；光面爆破

中圖分類(lèi)號(hào) U416.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）10-0108-03

0 引言

光面爆破技術(shù)是路塹邊坡爆破開(kāi)挖的工藝，施工需基于地質(zhì)地形條件，進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化，從而確保邊坡坡巖穩(wěn)定光滑，確保新開(kāi)挖邊坡符合設(shè)計(jì)要求。該文基于某高速公路緩傾角路塹邊坡開(kāi)挖實(shí)例，對(duì)光面爆破技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，期望可為同類(lèi)項(xiàng)目施工提供參考。

1 工程概況

某公路項(xiàng)目沿線(xiàn)有大量深挖巖質(zhì)路塹邊坡，最深處30 m，預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)邊坡坡率1∶1.5和1∶1.0，均為典型的緩傾角邊坡。路塹巖體結(jié)構(gòu)類(lèi)型為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖或全風(fēng)化片麻巖，夾層松散軟弱，且節(jié)理裂隙發(fā)育，顯著影響了邊坡穩(wěn)定性。項(xiàng)目路塹邊坡施工為確保邊坡穩(wěn)定，保障坡面平滑，結(jié)合實(shí)際情況擬選擇光面爆破技術(shù)。某高速公路程K390+050～K390+450段緩傾角路塹邊坡開(kāi)挖工程邊坡坡度為1∶1.5，施工中分為一級(jí)坡和二級(jí)坡，臺(tái)階高度最大值為10 m。典型緩傾角路塹邊坡設(shè)計(jì)橫斷面情況如圖1所示。

2 緩傾角邊坡光面爆破設(shè)計(jì)

緩傾角邊坡光面爆破設(shè)計(jì)需合理控制的參數(shù)包括最小抵抗線(xiàn)、線(xiàn)裝藥密度、炮孔深度、炮孔直徑、裝藥結(jié)構(gòu)等?；陧?xiàng)目實(shí)際情況對(duì)該路段緩傾角邊坡光面爆破工藝設(shè)計(jì)總結(jié)如下：

2.1 光面爆破炮孔直徑d

根據(jù)項(xiàng)目所在區(qū)域地形特征，結(jié)合工地鉆機(jī)條件、光面爆破質(zhì)量要求、路塹邊坡巖性等指標(biāo)初步評(píng)估炮孔直徑，并考慮光面爆破鉆孔深度和工程特殊需求，最終確定鉆孔直徑30～100 mm。結(jié)合該項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，選用AirROC D45履帶式汽動(dòng)鉆機(jī)作為鉆孔設(shè)備，確定鉆孔執(zhí)行d為120 mm[1]。

2.2 光面爆破鉆孔超深h

確定光面爆破鉆孔超深的經(jīng)驗(yàn)公式：

h=CH （1）

式中，C——影響系數(shù)，一般情況下C的取值為0.1～0.25；H——臺(tái)階高度，H的取值結(jié)合巖石堅(jiān)硬程度取舍，取值多在0.2～1 m之間。由于該文光面爆破區(qū)域地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖體且設(shè)計(jì)臺(tái)階高度值為10 m，故確定鉆孔超深h=0.5 m[2]。

2.3 光面爆破鉆孔深度l

光面爆破孔深度l取值與鉆孔超深h和邊坡臺(tái)階蓋度H有關(guān)，可由下列公式計(jì)算：

l=（H+h）/sina （2）

式中，H——邊坡臺(tái)階高度；h——鉆孔超深；a——邊坡坡角，即鉆孔傾斜角度。以所得邊坡坡角與臺(tái)階高度值為基礎(chǔ)，最終確定該研究中的光面爆破鉆孔深度為19 m。鉆孔布設(shè)情況如圖2所示。

2.4 光面爆破炮孔間距a

炸藥性質(zhì)與鉆孔直徑，會(huì)對(duì)光面爆孔間距產(chǎn)生直接作用，鉆孔間距會(huì)對(duì)爆破開(kāi)裂形成貫穿裂縫產(chǎn)生影響，而炸藥特性則影響路塹邊坡的光滑性及平整性。一般情況下，光面爆孔間距a=（8～12）d。結(jié)合實(shí)際情況，考慮爆器材、鉆孔設(shè)備、巖性等因素，確定該項(xiàng)目的最終光面爆破孔間距a取值為1 m[3]。

2.5 光面爆破最小抵抗線(xiàn)W光

光面爆破最小抵抗線(xiàn)用W光來(lái)表示，即主爆區(qū)內(nèi)光面爆孔相鄰巖體厚度值，W光值過(guò)大，表明光面爆孔周?chē)噜徟诳讕r體阻力大，需應(yīng)用更多的炸藥量，從而影響周邊巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。基于此，需對(duì)光面爆破最小抵抗線(xiàn)W光值進(jìn)行合理控制[4]。結(jié)合該項(xiàng)目實(shí)際情況，分析計(jì)算后確定W光=1.5 m。

2.6 光面爆破不耦合系數(shù)K

光面爆破耦合系數(shù)K表示炮孔直徑d與藥包直徑d0之間的比值，即K=d/d0，結(jié)合項(xiàng)目實(shí)踐可知，該系數(shù)取值在2～5之間，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)情況最終確定K值為2.4。

2.7 光面爆破線(xiàn)裝藥密度q線(xiàn)

想要取得理想的爆破效果，確保光面爆破的質(zhì)量需要對(duì)裝藥量進(jìn)行精確控制。

光面爆破的線(xiàn)裝藥密度q線(xiàn)可用如下公式計(jì)算

q線(xiàn)=q單αW光 （3）

式中，q單——單位體積消耗的炸藥量。q單的取值應(yīng)結(jié)合操作區(qū)域的地質(zhì)情況，結(jié)合該文項(xiàng)目所在區(qū)域路塹邊坡為強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，故其取值在150～300 g/m3范圍內(nèi)[5]。結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，對(duì)相關(guān)參數(shù)計(jì)算后，獲得該項(xiàng)目光面爆破線(xiàn)裝藥密度值q線(xiàn)=450 g/m。

2.8 光面爆破起爆時(shí)間間隔

光面爆破炮孔的起炮與主爆孔之間存在起爆時(shí)間間隔Δt，其取值多為50～150 ms，結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)要求，最終確定光面爆破起爆時(shí)間間隔為Δt≥100 ms。

2.9 炮孔加強(qiáng)藥段長(zhǎng)度

光面爆破中，炮孔底部巖體存在較大的抵抗阻力，為達(dá)到最佳的爆破效果，需于炮孔底部2 m范圍內(nèi)增大線(xiàn)裝藥密度值達(dá)到正常值的2～5倍，結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)和工程設(shè)計(jì)，計(jì)算后確定該路塹邊坡光面爆破底部線(xiàn)裝藥密度長(zhǎng)度為1.2 m[6]。

3 光面爆破施工過(guò)程控制

測(cè)量操作人員結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)和施工區(qū)域地形特征，準(zhǔn)確進(jìn)行邊線(xiàn)開(kāi)口，并對(duì)鉆孔定位編號(hào)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)獲得孔口高程值，以鉆孔傾斜角度為基礎(chǔ)確定鉆孔深度。鉆孔操作人員根據(jù)獲取的鉆孔傾斜角度和鉆孔深度數(shù)據(jù)，嚴(yán)格作業(yè)流程，對(duì)鉆孔傾角加強(qiáng)控制，確保精度值，使其符合邊坡坡度要求和方案設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.1 光面爆破孔施工工藝

結(jié)合實(shí)際情況分析，導(dǎo)致光面爆破孔施工誤差的誘因包括軌跡誤差、開(kāi)孔誤差、對(duì)中誤差三種常見(jiàn)類(lèi)型。在實(shí)踐中可采取“對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精”要求嚴(yán)格修正鉆孔設(shè)備，確保光面爆破鉆孔取位精準(zhǔn)，降低施工誤差導(dǎo)致的后續(xù)不變。該項(xiàng)目鉆孔施工應(yīng)用的鉆孔設(shè)備為AirROC D45履帶式汽動(dòng)鉆機(jī)。鉆孔施工時(shí)通過(guò)以下措施確保光面爆破鉆孔精度值：①以角鋼制作1∶1.5的直角三角形，并以細(xì)線(xiàn)將三角點(diǎn)聯(lián)成籠狀。②按照直角三角形鉆孔，確保光面爆破鉆孔施工符合要求，使鉆桿和直角三角形的斜邊之間保持平行關(guān)系。③對(duì)鉆孔位置精準(zhǔn)判斷，確保操作系統(tǒng)穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，采用坡度尺校準(zhǔn)鉆桿鉆進(jìn)角度。④加強(qiáng)施工檢測(cè)，確保鉆桿鉆進(jìn)角度合規(guī)，對(duì)施工區(qū)域巖性狀況嚴(yán)密檢測(cè)[7]。

3.2 光面爆破裝藥工藝

光面爆破裝藥工藝采用加強(qiáng)裝藥段、正常裝藥段、減弱裝藥段組合的不耦合間隔裝藥結(jié)構(gòu)，相比于普通爆破在裝藥方式方面工藝更復(fù)雜，要求裝藥結(jié)構(gòu)必須嚴(yán)格參照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，確保填藥量準(zhǔn)確。

（1）技術(shù)人員結(jié)合炮孔實(shí)測(cè)成果圖對(duì)炮孔驗(yàn)收，檢測(cè)炮孔孔深是否符合設(shè)計(jì)規(guī)范，結(jié)合實(shí)測(cè)孔深計(jì)算裝藥量并根據(jù)不同炮孔編號(hào)填充，確保裝藥量大于1 d，爆破前檢查有誤錯(cuò)位和孔內(nèi)脫落現(xiàn)象。裝藥結(jié)構(gòu)如圖3所示。

（2）裝藥前檢查，以木桿或塑料棒對(duì)爆孔內(nèi)有無(wú)雜質(zhì)殘留進(jìn)行檢查，確定有無(wú)炮孔壁變形，雜物未徹底清理或孔壁變形塌陷情況下不可裝藥。

（3）將藥串上塑料片緩慢抬起，并把藥串填入炮孔內(nèi)，若發(fā)現(xiàn)中途卡頓可將藥串上提30 cm后繼續(xù)下落，仍然存在卡頓，將藥串提起后對(duì)炮孔壁處理，確認(rèn)無(wú)誤后重新裝藥[8]。

3.3 光面爆破起爆網(wǎng)路

采用導(dǎo)爆索對(duì)該項(xiàng)目施工中的光面爆破起爆網(wǎng)進(jìn)行連接，導(dǎo)爆索為閉合起爆裝置，毫秒級(jí)延遲，詳情如圖4所示。

3.4 光面爆破炮孔堵塞

確定該項(xiàng)目所用光面爆破孔堵塞長(zhǎng)度值為1.5 m，堵塞物選用黏土，含水量控制在10%～15%，控制堵塞泥團(tuán)直徑小于30 mm，不可以石渣或鉆孔巖粉堵塞爆破孔。

3.5 光面爆破安全距離控制

該項(xiàng)目施工作業(yè)區(qū)域位于荒山，人煙稀少，無(wú)歷史古跡和重要建筑物等，將爆破飛石范圍控制在300 m，爆破震動(dòng)范圍控制在500 m以提高爆破安全性，操作嚴(yán)格執(zhí)行爆破安全規(guī)程[9]。

3.6 光面爆破施工工藝流程

該項(xiàng)目光面爆破施工工藝流程如圖5所示。

4 光面爆破效果分析

該項(xiàng)目路塹邊坡共715個(gè)主爆孔和412個(gè)光面爆破孔，分三次爆孔，爆破石方約43 000 m3。對(duì)該項(xiàng)目光面爆破結(jié)果進(jìn)行分析，強(qiáng)風(fēng)化片麻巖段和弱風(fēng)化片麻巖段炮眼痕率分別為51%和86%，超、欠挖量控制在20 cm內(nèi)，兩項(xiàng)指標(biāo)均符合設(shè)計(jì)規(guī)范。光面爆破后路塹邊坡巖石表面、半孔孔壁無(wú)爆破裂紋，爆破效果好[10]。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，光面爆破效果與地質(zhì)特征、炸藥性能、爆破參數(shù)等相關(guān)，施工單位在選擇光面爆破工藝時(shí)，應(yīng)對(duì)相關(guān)因素嚴(yán)格控制以提高施工質(zhì)量。該文對(duì)某公路項(xiàng)目K390+050～K390+450段緩傾角路塹應(yīng)用光面爆破施工工藝進(jìn)行邊坡開(kāi)挖工程，進(jìn)行了案例分析，結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行了緩傾角路塹邊坡開(kāi)挖光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)和工藝優(yōu)化，結(jié)果證實(shí)應(yīng)用光面爆破施工工藝后路塹邊坡平整度提升，路塹邊坡穩(wěn)定性改善，超、欠挖量減少，光面爆破技術(shù)與傳統(tǒng)爆破方案相比，爆破次數(shù)少、開(kāi)挖成本低、爆破安全性高。

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