四川成自瀘赤（瀘州段）高速公路施工中石方開挖方案的選擇應用

摘 要：石方開挖是該工程一項重要環節，也是一項工期節點工程。為了確保安全和工期，山東黃河工程集團成自瀘赤項目部根據工地實際情況，因地制宜進行方案比較選擇，取得較好效果。

關鍵詞：石方開挖 方案選擇 控制爆破

中圖分類號：U416文獻標識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0100-03

1 工程概況

成自瀘赤（瀘州段）高速公路工程全長77 km，其中石方開挖13段，長度11.6 km，工程量135.2萬方。該文以仰天窩互通立交A、N匝道為例，介紹幾種開挖方式并比選應用。

仰天窩樞紐互通為成自瀘赤（瀘州段）高速公路與隆納高速公路互通立交，A、N匝道接入隆納高速公路納溪至隆昌方向，里程為NK38+989-NK38+570（NK38+766為隆納高速主線與A匝道分離點）。開挖區域主要為頁巖、砂巖，表層為耕植物，巖層傾斜走向，層理間隙較發育。各爆破施工點施工環境極為復雜，受到附近房屋建筑物、高速公路及鄉道的制約和限制，最近房屋建筑物距施工區僅3 m，開挖段住戶稠密，場地狹窄，居民不了解爆破的可靠性，對爆破存有恐懼感，為此一再阻撓施工。

2 開挖方案選擇

2.1 切割機開挖

此方案成本較高，主要缺點是進度慢，難以滿足工期要求。

2.2 挖掘機配合破碎錘（油錘）

缺點是效率較低，成本偏高，進度慢，難以滿足工期要求。

2.3 靜態爆破（無聲）

特點是破碎劑只在孔眼內作用，與外界無任何關系，結果是無聲息、無振動、無飛石，對周圍無任何不安全影響，不污染環境。其缺點是一次開裂時間較長，膨脹力不高，眼距小，施工效果不理想，進度慢。

2.4 液壓劈裂機

無需采取復雜的安全措施，也不會造成環境污染，但由于項目石方開挖量大，開挖深度深，使用液壓劈裂機開挖效果不理想。

2.5 控制爆破

綜合分析以上幾種方案，結合本開挖點的實際情況，在實際施工中選擇采用預留隔墻縱向拉槽爆破開挖方法，機械配合，采用非電導爆管雷管單孔等間隔爆破方案。

3 爆破方案

3.1 總體方案

將整個開挖區域劃分為A、B、C區（綜合考慮最大單響藥量、起爆網絡而優化的孔網參數區，見圖1），在隆納高速側預留1.5～2 m厚縱向保護隔墻、NK38+800-NK38+860沿開挖輪廓線開挖減震溝，最小抵抗線與高速公路A匝道平行。

總體呈梯段式自上而下開挖，設計邊坡面均采用光面爆破。爆破施工前進行爆破試驗，確定建筑物附近爆區振動衰減規律和各作業區臺階爆破鉆爆參數。

3.2 爆破規模確定

由于爆區附近房屋建筑物、高速公路及鄉道的制約和限制，距爆區3 m內有房屋建筑物，在爆破過程中主要考慮有害效應對施工作業人員、房屋建筑物、居民、高壓線、省道、鄉村道路及高速公路的影響，其主要危險有害因素為爆破地震波、危害性飛石和爆破空氣沖擊波。依據《爆破安全規程》（GB6722—2003）之有關規定，本次爆破不得產生危害性飛石，爆破振動速度嚴格控制在安全允許標準之內，選用乳化炸藥。考慮爆破區域周邊實際情況、現場揭露的巖性及爆破實施可行性，設計計算安全振動允許值一般磚房選用0.5 cm/s（見表1），由薩道夫斯基經驗公式進行推導，計算該條件下允許的最大單響藥量Q（見表2）。根據理論計算對爆破開挖區域進行作業區劃區。

3.3 爆破方案選擇

仰天窩互通A、N匝道路基開挖施工，根據開挖地形地貌和周邊民房、交通路網布置情況，本次控制爆破施工主要解決爆破振動和飛石對A、N匝道開挖區域靠山側民房產生破壞性影響，爆破飛石、滾石對隆納高速公路運營安全的影響。因此本次針對靠山側民房采用預設減震孔（NK38+800-NK38+860）和預裂爆破（NK38+860-NK38+975、NK38+690-NK38+800）減弱爆破振動影響，開挖區采用單孔等間隔爆破方案，對每個炮孔進行覆蓋防護，并與開挖線平行搭設雙排架近體防護房屋，同時開挖自然形成1.5 m寬的隔墻，則對民房構成覆蓋層、隔墻、防護架三體系控制措施；針對隆納高速公路交通運營安全，采用拉槽爆破技術，改變最小抵抗線方向指向開挖A匝道中心線，預留1.5～2 m寬縱向隔墻，利用瀘州至隆昌方向路肩（含排水溝）搭設雙排防護架，山腳設擋土墻，采用多層全封閉、全屏蔽防護方式，可有效控制振動、飛石、滾石對民房、既有道路的危險影響。

3.3.1 拉槽爆破

NK38+800-NK38+860段采用預設減震孔，高程292.661處改變采用預裂爆破技術；NK38+860-NK38+975段、NK38+690-NK38+800段采用預裂爆破技術，減弱爆區與民房間爆破地震波傳播，減少對民房影響。利用縱向隔墻作為安全保護屏障，采取寬孔距、小抵抗線爆破技術，單孔等間隔爆破方案，以改善破碎效果。

①鉆爆參數

NK38+800-NK38+860段開挖區域，炮孔直徑d=40 mm；前排抵抗線w=1.0 m；排距b=0.8 m；孔距a=1.0～1.2 m；孔深l=1.7 m（垂直孔），采用弱松動，配合機械進行開挖作業。

其他爆破作業區炮孔直徑d=50 mm；前排抵抗線w=1.0 m；排距b=1.2 m；孔距a=1.0～1.5 m；孔深l=2.0～2.5 m（垂直孔，到路基面時超深0.2～0.3 m）

②單位用藥量

q=0.28～0.38 kg/m3（兩個自由面），或q=0.38～0.50 kg/m3（一個自由面，靠近隔墻處用小值）。

③裝藥量計算

單孔裝藥量Q=qawl或Q=qbal。

④裝藥結構

靠近民房一側炮孔，為將炸藥均勻分布于巖體中，單響藥量不超過安全應許限制，使用乳化炸藥和增加起爆體進行分段間隔裝藥，根據孔深分為2～3段，藥量自上而下的分配比：2段位0.40∶0.60，3段為0.25∶0.35∶0.40；其余炮孔采用連續孔底裝藥結構。

炮泥堵塞長度取（1.2～1.3）w或（1.2～1.3）b，且不小于1/3孔深。

⑤起爆網絡和起爆順序：

采用2～16段非電毫秒延期塑料導爆管雷管單孔等間隔起爆網絡，根據開挖臺階和臨空面方向，選擇合理的網絡連接方式，拉槽爆破采用v型孔間隔起爆網絡（如）。

3.3.2 縱向隔墻爆破

縱向隔墻采用爆破施工對高速公路和民房影響比較大，若不能機械破除時，必須嚴格按照控制爆破原理，采用“弱松動、少藥量、謹慎施工”的方法，個別巖體龜裂松動便于機械破除。

鉆爆參數

d=40mm；w=b=0.5～0.6 m；a=0.7～1.0 m；l=2.0～3.0 m（垂直孔）；q=0.22～0.27 kg/m3（風化砂巖）。

裝藥量計算

Q=qwal或Q=qbal，具體取值根據現場試驗爆破確定。

裝藥結構

為將炸藥均勻分布于巖體中，采用分段間隔裝藥，根據孔深分為2段，藥量自上而下的分配比位0.40∶0.60。

起爆網路和起爆順序

使用2～16段非電毫秒導爆管雷管實現孔內微差起爆，并利用孔間微差順序起爆原理，使每個炮眼均在3～4個自由面條件下起爆，以提高巖石破碎度和降低爆破震動。孔外采用并聯方式與縱向拉槽爆破起爆系統聯為一體，自下而上逐層起爆。

3.3.3 預裂爆破

為保持開挖邊坡穩定，控制超、欠挖，控制邊坡面均采用淺孔光面爆破

鉆爆參數

d=40 mm；a=45～55 cm；l=3.0～ 3.55 m（鉆孔傾斜度為1∶0.3，比主炮孔超深0.3m）；裝藥集中度Q1=0.25～0.29kg/m。

②裝藥量計算

Q=2Q1l1+Q1l2。式中：l1—孔底加強段長度；l2—中間正常藥段長度。

③裝藥結構

使用φ25乳膠炸藥藥卷和導爆索進行分段間隔裝藥（35～40cm）。為克服炮孔底部的夾制作用，孔底0.5～0.8m范圍的藥量增加一倍。堵塞長度為1.0～1.2m。

④起爆網路和起爆順序

采用并聯方式與隔墻內縱向拉槽爆破及縱向隔墻爆破的起爆系統聯為一體，但預裂孔應在主炮孔起爆前起爆。

3.3.4 裝藥結構

不同作業區，根據爆破振動安全應許速度、單孔裝藥量及起爆網絡綜合選擇各孔裝藥結構。不受限制條件下滿足當孔深與W之比不大于1.6倍時連續集中裝藥；當孔深與W之比大于1.6～2.0倍時采用分層間隔裝藥。

（1）淺孔連續柱狀裝藥（如圖4）：

（2）間隔裝藥（如圖5）：

3.3.5 起爆系統及爆破網路敷設

根據爆破作業環境，本工程采用導爆管ms雷管非電分段起爆網路，嚴格把單響藥量控制在設計范圍要求之內，孔外、孔間、排間接力進行逐孔起爆，預裂孔應采用導爆索網路；與主爆孔同時起爆時，遵循預裂孔先爆，主爆孔后爆的原則。

爆破網路聯網作業，必須按爆破設計提供的網路圖進行聯網；原則上一次爆破總排數不超過3-5排，對于特別路基段按每個臺階進行網絡設計。采用多段別的塑料導爆管非電毫秒延期雷管起爆系統，組成的孔內、外延期相結合或孔外延期的爆破網路，自上而下，分層分區，實施多排微差擠壓深孔松動爆破。

4 結語

通過控制爆破，使爆破的聲響、震動、飛石、傾倒方向、破壞區域以及破碎物的散坍范圍在控制在規定限度以內，有效減少了對附近民居、建筑物、道路的影響，增大了施工安全系數，減少了環境污染，打消了工地附近居民的疑慮，施工進度遠遠快于切割開挖、挖掘機破碎、靜態爆破、液壓劈裂等集中開挖方式，確保了工期。

參考文獻

[1]公路路基施工技術規范（JTGF10-2006）.

[2]爆破安全規程（GB6722-2011）.

[3]劉宏剛，顧毅成.石方控制爆破的設計原則及參數選擇[J].鐵道工程學報，1985 （2）.