保通條件下崖壁垂直爆破單壁路塹施工

向軍建

1 工程概況

云南阿海水電站右岸進(jìn)場(chǎng)公路K94+460～K 94+615段路基大部分凌空于石灰?guī)r懸崖峭壁上,石灰?guī)r節(jié)理發(fā)育,風(fēng)化較嚴(yán)重,垂直向有少量夾泥層,伴隨有多級(jí)裂縫,并發(fā)生過(guò)多次坍塌。崖壁自然坡比 1∶0.2,設(shè)計(jì)路基標(biāo)高垂直向下 15m處為原有鄉(xiāng)道,平均約寬 3.5m,鄉(xiāng)道外側(cè)為深谷,約 80m深,路基以上需開挖的高度約 55m,見(jiàn)圖 1。

由于原有鄉(xiāng)道為設(shè)計(jì)路基成型前保證阿海水電站進(jìn)場(chǎng)公路后續(xù)標(biāo)段和場(chǎng)內(nèi)施工右岸的唯一通道,材料、設(shè)備、生活物資的運(yùn)量非常大,新線施工時(shí)必然要保證原有鄉(xiāng)道的通行,保通時(shí)間為周二、周五、周日。施工爆破開挖條件異常艱難,施工干擾多,新舊線上下并行,安全管理和施工難度極大,為電站右岸進(jìn)場(chǎng)公路的“卡脖子”路段。

路基開挖全長(zhǎng) 155m,路基寬 7.5m,坡比 1∶0.1,線路外側(cè)為拉錨式鋼筋混凝土擋土墻。

2 爆破方案的選擇

該路段屬石灰?guī)r,巖石節(jié)理發(fā)育,垂直向有少量夾泥層。石質(zhì)堅(jiān)脆,未發(fā)現(xiàn)有溶洞、溶溝。可供選擇的爆破開挖方式有 3種:硐室爆破;水平半隧道式;垂直劈削式。

1)大爆破。從路段兩端順著路基設(shè)計(jì)線挖水平硐室。硐室爆破一次開挖量、清方和排危量均比較大,設(shè)備、人員投入集中,不利于資源優(yōu)化配置,較難保證爆破后路基邊坡質(zhì)量,且不利于保通要求。

2)水平半隧式。沿路基設(shè)計(jì)線掘進(jìn),寬度同路基寬度,對(duì)頂部的巖石,打扇形分布狀的孔。在水平半隧式爆破施工中頂部的巖石被爆破下來(lái)的只是少部分,多數(shù)是靠爆松后巖體自重塌落。此方法不適用于巖石節(jié)理發(fā)育、地質(zhì)不良的地段,易塌方,安全無(wú)法保障,邊坡修整困難,目前已很少采用。

3)垂直劈削式。鉆孔機(jī)械沿開挖線分布,分臺(tái)階鉆爆。此方法雖然人工勞動(dòng)強(qiáng)度大,人力、機(jī)械設(shè)備投入多,但適于整個(gè)路段全面展開作業(yè),一次爆破開挖的數(shù)量、清方和排危工作量相對(duì)較小,利于保通,且邊坡的質(zhì)量有保證,經(jīng)分析,決定采用垂直劈削式爆破法施工。

3 爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

3.1 布孔

1)孔距 a,排距b:由于本區(qū)段地質(zhì)破碎、節(jié)理發(fā)育,且伴有土夾石現(xiàn)象,孔、排距的施工取值如下:孔深 4.5m～7m時(shí):a=3.0m,b=2.8m;孔深 8m～12m時(shí):a=3.5m,b=3.0m。2)超鉆深度:為使爆破后的塹底不留根坎,鉆孔深度取值h=0.15H,其中,H為爆破開挖臺(tái)階高度。3)鉆孔深度:L=H+h。

3.2 單耗藥量 q

1)單位體積炸藥耗量 q:依據(jù)常規(guī)經(jīng)驗(yàn),炸藥單耗取值 q=0.50 kg/m3～0.55 kg/m3。 2)爆孔裝藥參數(shù)見(jiàn)表 1。

3.3 起爆網(wǎng)絡(luò)

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)采用電遲發(fā)雷管,實(shí)施逐排微差擠壓爆破。網(wǎng)絡(luò)基本模式為:由于本段石質(zhì)節(jié)理發(fā)育、破碎,為防止爆破氣體因雷管延期太長(zhǎng)而過(guò)早泄露,因此孔間微差及各排間微差均取稍小值。網(wǎng)絡(luò)連接時(shí),電遲發(fā)雷管的聚能穴要逆向綁扎,防止聚能流沖斷導(dǎo)爆管造成拒爆現(xiàn)象。

表1 主爆孔裝藥結(jié)構(gòu)參數(shù)表 m

3.4 爆破安全技術(shù)

通常,深孔控制爆破產(chǎn)生的飛石及空氣沖擊波對(duì)周圍環(huán)境危害都能得到有效控制。本工程處于易坍塌地段,故下層采用控制單響藥量來(lái)減輕爆破的震動(dòng)效應(yīng)。

4 施工組織與安全管理

從 10月 5日開工到 11月 16日約 40 d完成開挖石方量約7萬(wàn) m3,分 6臺(tái)階分部開挖到位。

4.1 主要施工組織措施

1)增加施工人員。2)增加施工機(jī)械,投入 22臺(tái)空氣鑿巖機(jī)和 2臺(tái)潛孔鉆機(jī)。3)參照企業(yè)定額核定每臺(tái)鉆機(jī)當(dāng)日工作量。4)結(jié)合保通要保通時(shí)間只鉆不爆。非保通期間進(jìn)行爆破和清方排危工作,并備足清方、排危的設(shè)備人員。5)在路基開挖寬度到第V級(jí)臺(tái)階時(shí),安排設(shè)備人員突擊將原有道路遷改至新線上通行。

4.2 主要安全管理措施

1)進(jìn)入攀崖作業(yè),人員全部系安全繩,并在作業(yè)面外側(cè)系隔離防墜繩欄。2)設(shè)有專職安全員,旁站監(jiān)督。檢查安全規(guī)定落實(shí)情況,排除作業(yè)面附近的易塌方險(xiǎn)石。3)夜班只鉆炮孔不安排爆破作業(yè),加強(qiáng)夜間施工安全監(jiān)督管理,以提高夜間施工的安全性。4)所有爆破后的排險(xiǎn)清方均在白天進(jìn)行。

5 爆破效果與分析

經(jīng) 40 d的連續(xù)施工,在懸崖峭壁上爆破開挖石方量約 7萬(wàn)m3,施工期間保證了原有鄉(xiāng)道的通行,確保了電站進(jìn)場(chǎng)公路和場(chǎng)內(nèi)物資的運(yùn)輸和正常施工,實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的施工計(jì)劃目標(biāo),未發(fā)生任何安全事故。

此段路基采用垂直劈削式爆破開挖高壁懸崖單邊路塹,不僅快速、安全,而且爆破后邊坡完整、平整,為公路運(yùn)營(yíng)期間提供了可靠的安全保障。

[1]廖云龍,潘 健.復(fù)合支護(hù)在高速公路路塹邊坡上的實(shí)際應(yīng)用[J].山西建筑,2009,35(4):286-287.