論公路項(xiàng)目石方路塹邊坡的光面爆破施工技術(shù)

粟杰

摘要 文章以某高速公路A2標(biāo)石質(zhì)路塹邊坡光面爆破施工實(shí)踐為依托，基于爆破區(qū)域地形和地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)了光面爆破作業(yè)的具體方案，包括鉆孔設(shè)計(jì)和炮孔裝藥量計(jì)算、起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)、爆破安全校核與防護(hù)措施，總結(jié)了光面爆破施工操作要點(diǎn)。實(shí)踐證明，光面爆破施工方案在石方路塹邊坡中的應(yīng)用效果良好，在提高邊坡穩(wěn)定性的同時(shí)有效保障邊坡平整度，具備經(jīng)濟(jì)、安全和可靠的特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 公路工程項(xiàng)目；石質(zhì)路塹邊坡；爆破作業(yè)方案；光面爆破施工

中圖分類號(hào) U417.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 2096-8949（2023）11-0082-03

0 引言

高速公路項(xiàng)目邊坡施工中爆破工藝多破壞邊坡巖石，導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性下降?；谑┕?shí)踐，為提高預(yù)留邊坡巖石巖面完整性，提高巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性并確保路塹邊坡光滑，該文以某高速公路項(xiàng)目工程實(shí)踐為基礎(chǔ)，全線實(shí)施光面爆破工藝，有效避免了松石和塌坡現(xiàn)象，提高了施工效果。

1 工程概況

某高速公路項(xiàng)目A2標(biāo)段全長(zhǎng)6.6 km，開挖石方約2.70×106 m3，填方量約2.80×106 m3，項(xiàng)目施工中爆破量約1.7×105 m3。路基以中風(fēng)化石為基礎(chǔ)，內(nèi)部可見裂隙，巖石結(jié)構(gòu)完整，最大挖深18 m，開挖土方量1.0×105 m3。項(xiàng)目所在區(qū)域偏僻，人煙稀少，爆破環(huán)境好，山地平坦，易于爆破施工作業(yè)。

2 光面爆破方案設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)計(jì)方案選擇

光面爆破施工方案即邊坡施工中，主炮孔爆破前于開挖邊坡處設(shè)置一排光面孔，通過爆破使相鄰炮孔之間形成裂縫間隔相連，使光面孔構(gòu)成相對(duì)連續(xù)且平整的斷裂面，構(gòu)成超挖量小的光滑邊坡，提高爆破效果。

（1）施工現(xiàn)場(chǎng)需嚴(yán)格執(zhí)行方案設(shè)計(jì)，遵循爆破方案現(xiàn)場(chǎng)鉆孔以達(dá)到光面爆破的目標(biāo)。

（2）爆破施工前需充分考量爆破區(qū)域周邊可能存在的安全隱患，并積極采取措施加以防范。

（3）光面爆破前，操作區(qū)域前端預(yù)留3排主爆孔，并使巖體寬度大于6 m，從而確保爆破完整性，提高爆破效果[1]。

2.2 設(shè)計(jì)依據(jù)

根據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行爆破施工，嚴(yán)格執(zhí)行爆破操作規(guī)范，認(rèn)真執(zhí)行安全規(guī)程，有效落實(shí)相關(guān)爆破安全管理制度[2]。

2.3 項(xiàng)目特點(diǎn)

光面爆破施工特點(diǎn)如下：部分巖石質(zhì)地堅(jiān)硬，鉆孔施工難度大；路塹邊坡坡度多為1∶0.75，需嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，確保鉆孔施工精度值，提高施工質(zhì)量。

2.4 機(jī)械選擇

鉆孔作業(yè)精度值會(huì)直接對(duì)邊坡爆破施工效果產(chǎn)生影響，重要表現(xiàn)在坡面平整度方面，故鉆孔施工前需合理選擇鉆孔機(jī)械以提高鉆孔質(zhì)量。結(jié)合該施工段石方邊坡特點(diǎn)和施工環(huán)境，技術(shù)優(yōu)化后選定了QL-KC120型高效履帶式全液壓潛孔鉆機(jī)作為鉆孔設(shè)備，既往施工經(jīng)驗(yàn)證實(shí)該設(shè)備在不同類型礦山開采爆破孔穿鑿作業(yè)和爆破孔與非爆破孔開挖中應(yīng)用效果較為理想[3]。

QL-KC120型高效履帶式全液壓潛孔鉆機(jī)借助液壓系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)鉆架翻轉(zhuǎn)、鉆臂擺幅、鉆桿接卸行走等不同動(dòng)作，施工操作便捷，設(shè)備體積小，應(yīng)用該設(shè)備可明顯提升施工效率[4]。

3 鉆孔設(shè)計(jì)和炮孔裝藥量計(jì)算

3.1 鉆孔設(shè)計(jì)

（1）選用90 mm直徑潛孔鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔作業(yè)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的高速公路邊坡坡度值進(jìn)行鉆孔斜度水平的精準(zhǔn)控制。

（2）孔深值應(yīng)當(dāng)以現(xiàn)場(chǎng)坡度值為基礎(chǔ)進(jìn)行嚴(yán)格控制，一般情況下最大孔深需小于18 m。該施工段第二級(jí)邊坡已經(jīng)開挖，一級(jí)邊坡最大高度約11 m，采用一次到底的方案進(jìn)行爆破，為提高爆破后底板平整性，需控制孔深大于設(shè)計(jì)地板深度1 m[5]。

（3）光面爆破作業(yè)時(shí)，光面爆破抵抗線的選擇直接影響其施工效果。抵抗線W光的計(jì)算公式如下：

W光=KD（m） （1）

式中，K——常數(shù)值，一般情況下取值為15～20，以該項(xiàng)目實(shí)際情況為參考，選定K值為15～20；D——鉆孔直徑，該方案中取值為100 m，故結(jié)合相關(guān)參數(shù)確定抵抗線取值為1.5～2 m。

（4）爆孔間距在光面爆破施工中十分關(guān)鍵，其計(jì)算公式如下：

a光=mω光 （2）

式中，m——比例系數(shù)值，取值在0.6～0.8之間，結(jié)合該項(xiàng)目施工特點(diǎn)，選定ω光為1.5 m，故a光取值在0.9～

1.2 m之間。

以直徑d取值100為標(biāo)準(zhǔn)，控制該項(xiàng)目施工點(diǎn)的孔距為1 m，結(jié)合項(xiàng)目光面爆破路基基本長(zhǎng)度約50 m，故該項(xiàng)目光面炮孔數(shù)量為50個(gè)。

（5）以既往施工經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，光面爆破坡面應(yīng)與最近前排主炮孔1 m，并在光面爆破施工區(qū)域前端預(yù)留3排主炮孔，各主炮孔間間距約2 m，抵抗線水平約2 m。

（6）結(jié)合項(xiàng)目需求，光面爆孔起爆時(shí)間應(yīng)當(dāng)比主炮孔早，確保爆破可以斷面為基礎(chǔ)形成裂縫，從而減弱主爆區(qū)爆破過程中地震波隨巖體傳播導(dǎo)致裂縫持續(xù)進(jìn)展，從而有效保障巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[6]。

3.2 裝藥量計(jì)算

嚴(yán)格控制裝藥量并使用導(dǎo)爆索精準(zhǔn)控制藥卷，利用麻繩將藥卷置入炮孔內(nèi)固定，按照500～600 g/m的指標(biāo)進(jìn)行裝藥。為提高爆破質(zhì)量，應(yīng)于孔底1 m范圍內(nèi)加強(qiáng)裝藥，裝藥量約為正常水平2.5倍，以確保爆破后底板平整度，根據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)按照孔深15 m的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行裝藥確定裝藥量為9.3 kg[7]。

為避免巖石對(duì)光面炮孔孔口的影響，爆破應(yīng)預(yù)留1 m空孔，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況使用細(xì)土進(jìn)行填充，裝藥情況如圖1所示。

4 起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)

光面爆破孔內(nèi)以導(dǎo)爆管雷管引爆，將孔外導(dǎo)爆管簇聯(lián)以增強(qiáng)光面爆破的效果，按照20根導(dǎo)爆管與二發(fā)導(dǎo)爆雷管相連接的方案進(jìn)行引爆。導(dǎo)爆雷管引爆的最后端頭采用二發(fā)雷管加以引爆，從而將光面爆破孔同步引爆[8]。

5 爆破安全防護(hù)措施

光面爆破作業(yè)中，主要存在爆破沖擊、爆破飛石和爆破地震等危害，為提高爆破施工安全性，需嚴(yán)格執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，認(rèn)真執(zhí)行爆破參數(shù)并積極采取有效安全防護(hù)措施。

5.1 爆破地震危害安全校核

光面爆破施工區(qū)域與炸藥庫最近距離約200 m，其他建筑物為項(xiàng)目?jī)?nèi)部臨時(shí)設(shè)施距離起爆區(qū)域約300 m，起爆中若出現(xiàn)震裂現(xiàn)象，可由項(xiàng)目部自行維修處置。炸藥庫為危險(xiǎn)品建筑，若爆炸振動(dòng)對(duì)其影響不大，爆破施工對(duì)其他建筑物的震動(dòng)影響可忽略不計(jì)[9]。為控制施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)爆炸震動(dòng)安全允許最大起爆藥量進(jìn)行計(jì)算，詳情如下：

Q=R3（υ/k）3/a （3）

式中，Q——單次最大允許藥量；R——起爆區(qū)域保護(hù)建筑物最近距離；υ——被保護(hù)炸藥庫抗震安全允許震速值，取值為3 cm/s；k——常數(shù)值，取值150；a——常數(shù)值，1.5。

結(jié)合上述公式，計(jì)算出安全距離下單段最大允許爆炸藥量如下：

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

結(jié)合該項(xiàng)目特點(diǎn)，實(shí)際光面爆破施工炮孔共50個(gè)，按照孔深15 m計(jì)算，單孔藥量約9.3 kg，該項(xiàng)目總裝藥量為465 kg，結(jié)合計(jì)算結(jié)果可知單段最大允許起爆炸藥量為7 030 kg，故該項(xiàng)目爆破震動(dòng)不會(huì)影響爆破區(qū)域的炸藥庫及其他建筑物。

5.2 爆破飛石危害安全校核

光面爆破孔孔口堵塞1 m，長(zhǎng)度較短，需將50個(gè)炮孔段同時(shí)起爆以達(dá)到最佳的起爆效果，但是由于爆破過程中孔口飛石上沖范圍大，需注重對(duì)200 m以內(nèi)區(qū)域保護(hù)物的防護(hù)。

（1）起爆區(qū)100 m內(nèi)分布380 V高壓線，起爆施工過程中易被損壞，故采用沙包、土包壓蓋炮孔的方式減少爆破飛石數(shù)量，通過安全防護(hù)保護(hù)項(xiàng)目設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況每個(gè)炮孔壓蓋5～6袋土沙包，并于爆破過程中搭設(shè)警戒線并暫時(shí)斷電，起爆結(jié)束后檢查無明顯損壞后方可恢復(fù)供電。

（2）爆破警戒范圍設(shè)定為300 m，并及時(shí)將周邊勞作的村民疏散以降低施工風(fēng)險(xiǎn)，確保人員和設(shè)備的安全性。

5.3 爆破沖擊波危害安全校核

堵塞較短的光面爆破炮孔孔口為爆破沖擊波的主要來源，爆破沖擊波的危害范圍為孔徑90～100 mm時(shí)，爆破施工時(shí)將人員和設(shè)備移動(dòng)至300 m外可有效避免爆破沖擊波的危害。

6 光面爆破施工操作要點(diǎn)

6.1 鉆孔

（1）平整場(chǎng)地。爆破施工前需將開挖松散的土層及周邊浮渣徹底清理干凈。

（2）邊坡測(cè)量放線。路基兩側(cè)準(zhǔn)確開挖邊樁時(shí)，將兩側(cè)邊樁開挖線連接，有效控制測(cè)量誤差在50 mm以內(nèi)。

（3）準(zhǔn)確定位。邊線垂直方向采用垂球吊線控制其垂直度，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)并調(diào)整鉆桿傾斜率，使其與橫斷面坡度保持一致，縱斷面垂線水平達(dá)標(biāo)后方可進(jìn)行鉆進(jìn)。保持較慢的鉆進(jìn)速度，鉆孔至特定深度后再次核對(duì)鉆孔斜率是否達(dá)標(biāo)，相關(guān)指標(biāo)無誤后方可加快鉆進(jìn)速度。

（4）鉆進(jìn)過程中需對(duì)鉆桿斜率、巖層狀態(tài)進(jìn)行嚴(yán)密觀察，若施工中發(fā)現(xiàn)巖層軟硬不均或鉆桿傾斜度偏移，及時(shí)將鉆桿提起并重新裝填。

（5）巖層破碎時(shí)，降低鉆進(jìn)速度并對(duì)鉆孔反復(fù)清洗，及時(shí)將雜物清除避免卡鉆或引發(fā)孔眼不圓現(xiàn)象。

（6）炮孔鉆進(jìn)施工完畢后，做好孔深和孔距的數(shù)據(jù)記錄并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行數(shù)據(jù)校正，以編織袋封堵鉆好的炮孔，避免雜物落入孔內(nèi)[10]。

6.2 裝藥及堵塞

（1）裝藥前以竹簽或木棍對(duì)炮孔內(nèi)有無雜質(zhì)成分進(jìn)行檢查。

（2）將裝有藥串的繩子緩慢置入炮孔內(nèi)，妥善處理孔壁后重新裝藥并將裝有藥串的繩子下放至孔底，不得使用竹簽或木棍等搗壓。

（3）完成裝藥后將繩子固定在木樁防止藥串下墜使導(dǎo)爆索拉入孔內(nèi)，可于藥串頂部提前塞入紙團(tuán)并以木棍搗實(shí)后堵塞孔口以達(dá)到不耦合裝藥的目的，多以混有沙子或石屑的黏土填堵。

6.3 安全管理措施

明確組織機(jī)構(gòu)，執(zhí)行崗位責(zé)任制為安全生產(chǎn)提供保障。項(xiàng)目施工安全管理部門，應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目特點(diǎn)協(xié)調(diào)項(xiàng)目進(jìn)度，落實(shí)安全防護(hù)措施，確保安全管理科學(xué)到位，切實(shí)提升安全管理水平，保障施工質(zhì)量。

施工現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控，通過安全管控工作的有效落實(shí)確保項(xiàng)目順利開展。施工人員在施工過程中嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程，切實(shí)實(shí)行安全防護(hù)細(xì)則，有效降低工程風(fēng)險(xiǎn)。施工作業(yè)過程，通過安全生產(chǎn)責(zé)任制的落實(shí)和執(zhí)法力度的加強(qiáng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而提高施工安全性。

7 結(jié)論

綜上所述，該項(xiàng)目邊坡光面爆破施工作業(yè)于2021年6月至7月份3次3區(qū)進(jìn)行，項(xiàng)目施工達(dá)到了預(yù)期效果?，F(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果顯示，光面爆破施工后，路段路塹邊坡較為平順，邊坡無明顯碎石散落，爆眼痕跡率為95%，坡面僅有自然節(jié)理、無明顯爆破裂縫，施工經(jīng)濟(jì)效益突出，技術(shù)指標(biāo)合規(guī)，社會(huì)效益明顯，但該項(xiàng)目施工過程中仍然存在一定的不足，詳情如下：

（1）2臺(tái)履帶式全液壓潛孔鉆機(jī)鉆孔作業(yè)同步進(jìn)行，但操作人員不一致可能導(dǎo)致邊坡鉆孔角度存在差異，雖坡面平整度較高，但仍然存在局部超出10 cm的坡面凹凸，故在后續(xù)施工中須由操作人員對(duì)鉆機(jī)鉆孔角度進(jìn)行嚴(yán)格控制，以有效保障施工精度值，確保設(shè)計(jì)角度合規(guī)，方可持續(xù)施工。

（2）實(shí)踐驗(yàn)證，光面爆破炮眼數(shù)量明顯多于其他爆破方案，鉆爆作業(yè)工序復(fù)雜且時(shí)間長(zhǎng)，需有導(dǎo)爆索、毫秒雷管、專用炸藥等特殊設(shè)備及器材方可施工。

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