巖溶地區(qū)反坡陡峭巖質(zhì)高邊坡施工技術(shù)

李柯

摘要：環(huán)江下南至車河公路存在開(kāi)挖原狀山體為反坡陡峭狀、控制爆破難度大、施工過(guò)程及工后危石處理風(fēng)險(xiǎn)大等施工技術(shù)難題，對(duì)此，文章分析了該工程的地質(zhì)條件、高邊坡開(kāi)挖斷面及施工周邊環(huán)境情況，提出了控制爆破、深孔爆破及危石卸載等技術(shù)方案。經(jīng)工程驗(yàn)證，開(kāi)挖后的高邊坡邊坡順直，山體巖層穩(wěn)定，周邊生態(tài)環(huán)境可控，總體成效良好，可為巖溶峰叢地區(qū)公路建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū)；反坡；控制爆破；巖質(zhì)高邊坡；危石卸載

中圖分類號(hào)：U416.1+4? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1673-4874（2024）04-0049-03

0 引言

隨著交通建設(shè)不斷向大石山區(qū)推進(jìn)，公路建設(shè)不可避免地出現(xiàn)各類高填深挖路段。本文闡述的環(huán)江下南至車河公路穿過(guò)巖溶峰叢地貌，其中一段面臨著巖溶地區(qū)反坡陡峭巖質(zhì)高邊坡施工的幾個(gè)技術(shù)難題：（1）開(kāi)挖原狀山體為反坡陡峭狀，施工難度極大；（2）控制爆破難度大，若爆破藥量過(guò)大，造成山體擾動(dòng)，易擴(kuò)大爆破范圍，破壞生態(tài)，若藥量不足，邊坡形成設(shè)計(jì)薄層且山體陡峭，難以補(bǔ)炮處理［1］；（3）施工過(guò)程及工后危石處理風(fēng)險(xiǎn)大，因山體實(shí)際邊坡和設(shè)計(jì)高邊坡都十分陡峭，無(wú)法使用大型設(shè)備處理危石，只能人工結(jié)合爆破清理危石，作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)大。目前該項(xiàng)目已成功完成高邊坡施工并順利建成通車，施工過(guò)程未發(fā)生人員傷亡事故，且開(kāi)挖邊坡滿足設(shè)計(jì)要求，本文對(duì)此形成技術(shù)成果總結(jié)，以供參考。

1 工程概況

環(huán)江下南至車河公路是廣西“十三五”規(guī)劃普通國(guó)省道建設(shè)的前期工作任務(wù)之一。№1標(biāo)段起訖樁號(hào)為K0+000～K23+100，路線全長(zhǎng)23.1 km，項(xiàng)目線路起點(diǎn)位于環(huán)江毛南族自治縣下南鄉(xiāng)，之后沿舊路向南布設(shè)至中南村，后經(jīng)南昌村向西沿舊路布線至干坤，于干坤北側(cè)山展線至江豐村，終點(diǎn)位于拔貢鎮(zhèn)上田屯附近，終點(diǎn)樁號(hào)K23+100，路線全部為新建。公路等級(jí)為二級(jí)，№1標(biāo)段設(shè)計(jì)速度為40 km/h。

環(huán)江下南至車河公路№1標(biāo)段在路基施工過(guò)程中需對(duì)K10+340～K10+540段高邊坡進(jìn)行爆破作業(yè)，待爆破高邊坡高約56.3～62.2 m（以南側(cè)S303省道路面為基準(zhǔn)面），爆破方量約為6×104 m3。

2 高邊坡施工特點(diǎn)分析

2.1 地質(zhì)條件

K10+340～K10+540施工段地形地貌：巖溶峰叢地貌，自然邊坡陡峭，植被不發(fā)育。地層巖性：基巖出露，基巖為石灰系大唐階灰?guī)r，灰白色、青灰色，巨厚層狀、切層，中風(fēng)化；巖層產(chǎn)狀：S0356∠21°，節(jié)理J1：320∠67°，為切層邊坡，表面局部為0～0.3 m殘坡積黏性土，黑色，含少量砂，硬塑。

2.2 高邊坡開(kāi)挖斷面分析

K10+340～K10+540施工段原狀山體大部分為反坡陡峭狀，路基橫斷面設(shè)計(jì)邊坡坡率為1∶0.1，該段典型路基橫斷面設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1，開(kāi)挖后的邊坡近乎垂直，最大挖深達(dá)77.8 m，需要分層爆破挖除，且一次爆破量不能過(guò)大，防止對(duì)山體擾動(dòng)；需要嚴(yán)格控制爆破，才能形成設(shè)計(jì)斷面［2］。

2.3 施工周邊環(huán)境

K10+340～K10+540段待爆破高邊坡高為56.3～66.2 m（以南側(cè)S303省道路面為基準(zhǔn)面），東北向225 m處有民房，南側(cè)有一條高壓線，與邊坡坡腳最近距離為137 m。爆破區(qū)域周邊環(huán)境見(jiàn)圖2。

3 高邊坡施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 高邊坡施工方案設(shè)計(jì)

K10+340～K10+540段高邊坡整體呈反坡?tīng)睿笮驮O(shè)備無(wú)法上到邊坡坡頂，綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)、人員設(shè)備條件，采用人工操作輕型鉆機(jī)設(shè)備，從上到下進(jìn)行鉆孔作業(yè)，整體設(shè)計(jì)采用深孔臺(tái)階爆破。設(shè)計(jì)采用數(shù)碼電子雷管毫秒延時(shí)爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制單響最大藥量和一次爆破規(guī)模。

該段高邊坡選用深孔臺(tái)階爆破，分6層進(jìn)行（見(jiàn)下頁(yè)圖3），頂層炮孔深6.2～25 m、孔距2～3.0 m、排距2.8～3.5 m。頂層爆破形成臺(tái)階后，以下幾層選用每層10 m的臺(tái)階爆破，孔深11 m、孔距3.2 m、排距3.0 m。為實(shí)現(xiàn)爆破后坡面有良好的平整度，設(shè)計(jì)邊坡控制線，適當(dāng)加密炮孔孔徑（1.5～2.0 m），通過(guò)微差爆破控制邊坡平順度［3］。

3.2 高邊坡施工要點(diǎn)

利用挖掘機(jī)清表，從K10+560段修建施工便道至懸崖坡腳K10+480段，對(duì)K10+350～K10+480懸崖段機(jī)械無(wú)法到達(dá)的地方，利用人工清除懸崖頂爆破區(qū)域的表面浮石、孤石，為爆破鉆孔提供工作面，往下每層爆破深度為10 m，采用機(jī)械排險(xiǎn)。人工清表、排險(xiǎn)過(guò)程須系好安全帶，保證施工過(guò)程人身安全。

3.3 高邊坡開(kāi)挖質(zhì)量控制

必須按照設(shè)計(jì)圖紙分級(jí)施工，一次成形；在挖掘機(jī)作業(yè)高度范圍內(nèi)應(yīng)對(duì)開(kāi)挖坡面進(jìn)行一次排險(xiǎn)修整；對(duì)有可能產(chǎn)生病害的邊坡還應(yīng)先按設(shè)計(jì)施作錨固防護(hù)后再進(jìn)行下級(jí)邊坡開(kāi)挖。根據(jù)高邊坡的開(kāi)挖高度，采用分層分段開(kāi)挖的方式，除第一層外，往下每層爆破開(kāi)挖深度控制在10 m以內(nèi)。支護(hù)施作須控制在預(yù)定時(shí)間內(nèi)，確保高邊坡及時(shí)封閉。施工中動(dòng)態(tài)坡度控制在設(shè)計(jì)坡度內(nèi)，層間留設(shè)臺(tái)階，平臺(tái)寬度為4～6 m，使總開(kāi)挖坡度控制在設(shè)計(jì)允許的坡度內(nèi)，并嚴(yán)格按照“開(kāi)挖一級(jí)、防護(hù)一級(jí)”的要求施工，逐級(jí)進(jìn)行工程防護(hù)，防止邊坡孤石碎落。

3.4 爆破施工方案

3.4.1 爆破設(shè)計(jì)原則

爆破以松動(dòng)為主，爆破后的大塊碎石再采用機(jī)械解小。爆破危害主要是飛石、振動(dòng)、滾石等，應(yīng)采取必要的防范措施，控制爆破方向，避開(kāi)周邊民房、高壓線等，嚴(yán)格控制最大單段藥量，保護(hù)對(duì)象一側(cè)應(yīng)加大抵抗線。

3.4.2 爆破安全驗(yàn)算

3.4.2.1 爆破振動(dòng)驗(yàn)算

按《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）要求，爆破振動(dòng)安全距離按式（1）計(jì)算：

R=KV1αQ13（1）

深孔爆破f在10～100 Hz，一般民用建筑爆破安全振動(dòng)速度為1.5～3.0 cm/s，但考慮周邊民房新舊、結(jié)構(gòu)等條件，該路段周邊民房的爆破安全振動(dòng)速度按V=2.0 cm/s進(jìn)行驗(yàn)算［5］。

高壓線鐵塔按工業(yè)建筑爆破安全振動(dòng)速度為3.5～5.0 cm/s，按最小值3.5 cm/s進(jìn)行驗(yàn)算。

根據(jù)爆破點(diǎn)至保護(hù)對(duì)象的距離，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)控制最大單段藥量，可確保爆破振動(dòng)不對(duì)周邊高壓線塔、民房等造成損傷。

3.4.2.2 爆破飛石

根據(jù)《爆破安全規(guī)程》（GB6722-2014）規(guī)定，深孔臺(tái)階爆破安全允許距離應(yīng)≥200 m，淺孔臺(tái)階爆破安全允許距離應(yīng)≥200 m（復(fù)雜地質(zhì)條件下或未形成臺(tái)階工作面時(shí)≥300 m）。因周邊300 m范圍內(nèi)有村莊民房、高壓線等保護(hù)對(duì)象，必須做好安全防護(hù)措施。

3.4.3 爆破施工準(zhǔn)備

因待爆破高邊坡坡腳緊貼S303省道，為防止?jié)L石破壞路面，爆破前需對(duì)路面進(jìn)行防護(hù)。由于南側(cè)山腳有高壓線經(jīng)過(guò)，因此應(yīng)開(kāi)挖一道防護(hù)溝，溝深≥2 m，開(kāi)挖的渣土堆排在外側(cè)，修筑成一道防護(hù)墻，以防止?jié)L石危害。同時(shí)，該段落施工前已到當(dāng)?shù)毓╇姴块T報(bào)備，爆破前通知供電所人員到場(chǎng)，并臨時(shí)停電，如有高壓電桿損壞就及時(shí)搶修。防護(hù)溝內(nèi)的滾石應(yīng)及時(shí)清理，避免大量堆積。邊坡頂部表層有易落碎石，打孔前需清理。

3.5 危石卸載技術(shù)

懸崖段（樁號(hào)：K10+340～K10+540）在第一輪及第二輪爆破后，在樁號(hào)K10+400～K10+460段的邊坡頂出現(xiàn)邊坡線外巖石開(kāi)裂情況，開(kāi)裂裂縫距離開(kāi)挖線5～6 m；在K10+340～K10+400段邊坡有破碎帶，有碎石掉落風(fēng)險(xiǎn)，嚴(yán)重影響在下方施工的工人人身安全。針對(duì)該段目前所暴露的隱患問(wèn)題，為了下步施工及后期運(yùn)營(yíng)安全，提出以下處理方案。

3.5.1 總體施工工序

對(duì)最高處K10+400～K10+450邊坡段（圖4，2號(hào)位置）進(jìn)行爆破清除，接著清除K10+350～K10+460段（圖4，1號(hào)位置）的危石，并施工主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，主動(dòng)網(wǎng)施工完成后再次對(duì)該段邊坡排險(xiǎn)處理，確認(rèn)安全后爆破施工（圖4，4號(hào)位置）；最后研判是否需要卸載（圖4，3號(hào)位置）。

3.5.2 具體施工技術(shù)方案

卸載K10+400～K10+450段開(kāi)裂部分，開(kāi)挖坡口線5～6 m位置靠山一側(cè)出現(xiàn)5～15 cm不等的裂縫。從裂縫形狀上分析，該區(qū)域與下部已爆破山體為一整體，裂縫是由于爆破后下部失去支撐產(chǎn)生滑動(dòng)而出現(xiàn)，需要進(jìn)行爆破清除，采用鉆眼爆破方式對(duì)該部分巖體卸載，爆破厚度為5～6 m（爆破到裂縫位置），爆破深度為8 m?？紤]到該段落巖石較為破碎，為了爆破后盡量減少對(duì)裂縫外山體的擾動(dòng)，豎向分兩層，厚度方向分三排，第一次爆破第一層第一排，第二次爆破第一層第二排及第二層第一排，第三次爆破第一層第三排及第二層第二排，第四次爆破第二層第三排，分為4次爆破，采用淺孔爆破的弱爆破方式。炮孔孔徑為40 mm，孔間距1～1.5 m，孔深4 m，分層爆破并排除危石，炸藥規(guī)格為32 mm乳化炸藥。同時(shí)，為了使爆破時(shí)處理的危石能盡量被炸飛，減少下一層鉆孔工作面的人工清理工作量，每層爆破清除的危石在厚度方向距離臨邊邊緣應(yīng)≤2 m，分層交替鉆孔爆破。

3.5.3 爆破清除危石處理工序（圖5～7）

3.6 防護(hù)及排水方案

開(kāi)挖完成后，掛主動(dòng)網(wǎng)并噴射混凝土防護(hù)，防護(hù)范圍為所有開(kāi)挖裸露面及沿開(kāi)挖線至垂直巖壁坡腳處，避免雨水下滲到邊坡，造成邊坡及防護(hù)系統(tǒng)水破壞，并在開(kāi)挖線位置設(shè)置攔水帶，攔截地表水，同時(shí)采用PVC管集中排向路基邊溝，避免雨天時(shí)邊坡水直接沖刷邊坡。

3.7 邊坡永久監(jiān)測(cè)方案

3.7.1 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

根據(jù)邊坡實(shí)際情況，在邊坡坡頂支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部選擇具有代表性的地方埋設(shè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)（中部4個(gè)測(cè)點(diǎn)，左側(cè)和右側(cè)各2個(gè)測(cè)點(diǎn)，埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁號(hào)為1～8，共8個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)）。在第1、2次爆破區(qū)域的中部各設(shè)置一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面布置3個(gè)測(cè)點(diǎn)（埋設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)樁號(hào)為9～14，共6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)），同時(shí)在坡頂設(shè)置雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)1處［6］。

3.7.2 監(jiān)測(cè)方法

根據(jù)該工程實(shí)際情況，位移監(jiān)測(cè)采用高精度無(wú)線2D單點(diǎn)傾斜位移傳感器進(jìn)行長(zhǎng)期實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，雨量采用一體式雨量站監(jiān)測(cè)。

4 安全措施

因該段為陡峭懸崖段，鉆孔機(jī)械及炸藥只能依靠人工攀爬懸崖上下搬運(yùn)，危險(xiǎn)性大，需在懸崖上設(shè)置鋼管爬梯。鉆孔爆破前，先在施工面以外整體性好的巖石上鉆錨固孔，植入26 mm圓鋼作為鉆孔工人安全繩錨固點(diǎn)，鋼筋植入巖石0.5 m。錨固鋼筋用植筋膠錨固牢靠，外露端頭要彎成彎鉤，防止脫鉤。人工清除危石及鉆孔施工時(shí)，每人要同時(shí)掛設(shè)兩根安全繩形成雙保險(xiǎn)，每條安全繩均要保證固定在兩處牢靠的錨固鋼筋上。同時(shí)為了保證鉆孔過(guò)程安全，需在邊坡頂設(shè)置鋼管護(hù)欄，護(hù)欄上掛設(shè)安全網(wǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際項(xiàng)目的特點(diǎn)進(jìn)行分析，選用了適宜的施工方法，通過(guò)分層深孔爆破、控制爆破、危石卸載等技術(shù)，克服了巖溶地區(qū)反坡陡峭巖質(zhì)高邊坡施工技術(shù)難題。施工過(guò)程中保障了作業(yè)人員的安全，開(kāi)挖后的高邊坡順直，山體巖層穩(wěn)定，周邊生態(tài)環(huán)境可控，總體成效良好。

但從生態(tài)保護(hù)角度來(lái)看，此類大方量的爆破還是對(duì)生態(tài)造成一定影響，特別是大量的石頭堆積在下邊坡，無(wú)法得到有效處理。若經(jīng)濟(jì)條件允許，此類反坡陡峭巖質(zhì)高邊坡可考慮減少大規(guī)模石方爆破，而是從路線外擴(kuò)建橋梁或貫穿隧道等通過(guò)山體。

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作者簡(jiǎn)介：李 柯（1987—），工程師，主要從事道路橋梁現(xiàn)場(chǎng)施工管理工作。