硬質(zhì)巖深路塹開挖施工技術(shù)

吳馬龍

摘 要：闡述了硬質(zhì)巖深路塹開挖施工技術(shù)的特點(diǎn)，指出應(yīng)采用填挖結(jié)合的方法，利用開挖石方加工路基基床A組填料，這樣可以降低工程施工成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，以期為類似工程提供參考。

關(guān)鍵詞：深路塹開挖；施工技術(shù)；施工成本；經(jīng)濟(jì)效益

中圖分類號：U213.1+2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）03-0075-02

1 概述

近年來，鐵路市場競爭異常激烈，大多都是低價中標(biāo)。在施工過程中，硬質(zhì)巖深路塹開挖施工工藝對項(xiàng)目成本控制的影響比較大，因此，它受到施工單位的高度重視。根據(jù)路基施工藍(lán)圖描述的巖石性質(zhì)指標(biāo)、水文地質(zhì)條件和業(yè)主路基施工強(qiáng)制性規(guī)定，采用挖填結(jié)合和有效加工利用的開挖方法，可以提高經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合山西中南部鐵路通道ZNTJ-20標(biāo)段硬質(zhì)巖深路塹開挖的施工經(jīng)驗(yàn)，對硬質(zhì)巖深路塹開挖施工技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)，以期為類似工程提供參考。

2 工程概況

山西中南部鐵路通道西起山西省呂梁市興縣瓦塘，經(jīng)河南安陽，至山東省日照港南區(qū)，橫貫晉豫魯三省，線路全長1 260 km，是國內(nèi)首條設(shè)計(jì)軸重為30 t的雙線國鐵I級重載鐵路。由中鐵十七局集團(tuán)承建的站前工程ZNTJ-20標(biāo)段，位于山東省臨沂市沂水縣境內(nèi)，線路起止里程為DK1152+300—DK1172+909.67，全長22.31 km。路基挖方石方總量為2.411×105 m3，其中，DK1152+300—DK1152+466為硬質(zhì)巖深路塹地段，全長166 m，設(shè)計(jì)石方量為9.52×104 m3。

3 工藝流程和方法

3.1 施工工藝流程圖

硬質(zhì)巖深路塹開挖施工工藝流程圖如圖1所示。

3.2 施工準(zhǔn)備

按要求編制施工組織設(shè)計(jì)，報(bào)監(jiān)理工程師審批。在爆破開挖前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求在路塹邊坡塹頂外設(shè)置矩形天溝，溝身采用M7.5水泥砂漿砌片石砌筑。根據(jù)排水用地圖和路基橫斷面圖進(jìn)行路基輪廓和中線放樣，并進(jìn)行場地平整，以滿足現(xiàn)場施工需要。

3.3 施工過程和方法

本段路塹巖石為強(qiáng)風(fēng)化—弱風(fēng)化花崗片麻巖，其中，巖石單軸飽和抗壓強(qiáng)度Rc，Ⅳ級為50 MPa，Ⅴ級為80 MPa；硬質(zhì)巖深路塹豎向分層、縱向分段，主體采用松動爆破，臨近邊坡采用光面爆破，并及時完成石方清理。

臺階式淺孔爆破：臺階寬度為路基全幅寬度，長度為3.0～4.0 mm；在本段落沿線路方向合適的地點(diǎn)增加爆破工作面，以便有效地加快施工進(jìn)度。炮眼直徑D為40～42 mm，炮眼深度H為3～4 m。

在剛開始作業(yè)時，由于山體地形不規(guī)則，所以，炮眼深要根據(jù)坡面坡度而定，第一次爆破眼深要做到爆后底部平整。

最小抵抗線W的選擇：因?yàn)槊總€臺階的前排炮眼都有多個臨空面，為了方便清理和運(yùn)輸石方，則必須保證最小抵抗線的方向是沿著線路方向。為確保施工安全以及避免爆破后的石方四處飛散，根據(jù)普通松動爆破和光面爆破的最小抵抗線取值，本工程取 W=16～20D，其中，Ⅴ級巖石取較小值，Ⅳ級巖石取較大值（D為炮眼直徑）。

炮眼間距a和排距b：由于路塹開挖寬度相對較窄，炮眼的布置方式基本為矩形，其中，炮眼間距a和排距b之間的關(guān)系為a=b，且必須滿足排拒b≤H/2（H為炮眼深度）。

單孔裝藥量Q的計(jì)算公式為：

Q=qawH.（第一排炮眼） （1）

Q=qabH.（第二排及后排炮眼） （2）

式中：q——單位巖石耗藥量。

q的取值與巖石性質(zhì)、炮眼臨空面數(shù)目和炮眼位置等多種因素有關(guān)。

根據(jù)巖石的風(fēng)化程度，在本次爆破開挖中，q的取值為：Ⅳ級巖石q取0.6～0.65，Ⅴ級巖石q取0.7～0.75.

裝藥結(jié)構(gòu)形式和封堵長度L：每個爆破孔均采用集中裝藥的結(jié)構(gòu)形式，為了控制爆破效果和飛石距離，炮眼采用炮泥封堵，封堵長度約為最小抵抗線值。

爆破網(wǎng)路：采用非電毫秒雷管起爆系統(tǒng)，每排炮眼導(dǎo)爆管在并聯(lián)捆綁后，再與其他的炮眼導(dǎo)爆管并聯(lián)，最后與起爆用的瞬時電雷管串聯(lián)。相鄰兩排炮眼的起爆時間差控制20～30 ms，采用發(fā)爆器引爆。

在主體爆破完成后，再對邊坡進(jìn)行光面爆破。在光面爆破炮孔沿路塹設(shè)計(jì)的開挖輪廓布置上要注意，使其傾斜角度和邊坡坡度設(shè)計(jì)值一致，并保證炮孔底處在同一高度上，炮孔超深h=0.5～1.0 m，Ⅳ級巖石h取較小值，Ⅴ級巖石h取較大值。

光面爆破的最小抵抗線Wg的取值為：Ⅳ級巖石Wg取25 d，

Ⅴ級巖石Wg取15 d，其中d為炮孔直徑。

光面爆破的炮孔間距a的取值為：Ⅳ級巖石a取15 d，Ⅴ級巖石a取12 d，其中d為炮孔直徑。

光面爆破的炮孔深度公式為：

Lg=（H+h）/sinα. （3）

式中：Lg——炮孔深度；

H——每次的爆破臺階高度；

h——炮孔超深；

α——設(shè)計(jì)邊坡坡度角。

光面爆破的單孔裝藥量Qg的取值為：Ⅳ級巖石Qg取1.4 Lg，Ⅴ級巖石Qg取1.7 Lg，Qg的單位是g。要采用間隔裝藥形式，兩個藥包用段數(shù)相同的非電毫秒雷管串接。

刷坡：根據(jù)測定的邊樁位置，當(dāng)機(jī)械開挖至靠近邊坡0.1～0.2 m時，改為人工刷坡。需設(shè)圬工防護(hù)工程的邊坡，在防護(hù)工程開工前，要留置保護(hù)層，待防護(hù)工程開工時刷坡。不需設(shè)圬工防護(hù)的邊坡，每10 m長邊坡段按設(shè)計(jì)坡度要求插桿掛線，進(jìn)行人工清整。

3.4 爆破開挖出來的石方分類

根據(jù)業(yè)主下發(fā)的“路基施工強(qiáng)制性規(guī)定”，對爆破石方進(jìn)行初步分類：①最大粒徑不大于20 cm，且級配較好的石方，依據(jù)填石路基工藝試驗(yàn)結(jié)果，用于路基填筑；②粒徑較大的，運(yùn)到指定的場地儲存，其中外觀、顏色都比較好的爆破石方，可用于加工防護(hù)工程的塊石或鑲面塊石；③其余的石料，使用顎式破碎機(jī)加工基床表層A組填料。A組填料的指標(biāo)要求是：①級配良好（不均勻系數(shù)Cu≥5，且曲率系數(shù)Cc=1～3）；②細(xì)粒含量（小于0.075 mm的顆粒）宜在2%～15%，大于5 mm的顆粒含量宜大于50%，大于20 mm的顆粒含量宜大于30%；③最大粒徑應(yīng)小于7 cm。

4 勞動力和機(jī)械設(shè)備

4.1 勞動力人員安排

隊(duì)長1人，負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)路塹開挖施工的各工序操作；技術(shù)員1人，負(fù)責(zé)開挖的技術(shù)工作；測量員3人，負(fù)責(zé)開挖的標(biāo)高和平面位置控制；質(zhì)檢員1人，負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查工作；資料員1人，統(tǒng)計(jì)開挖進(jìn)度并檢驗(yàn)批資料編寫；安全員2人，負(fù)責(zé)爆破安全警戒和安全檢查工作；調(diào)度員1人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各工種工作；機(jī)械司機(jī)15人，正確操縱機(jī)械，維護(hù)保養(yǎng)機(jī)械；普工15人，負(fù)責(zé)爆破后現(xiàn)場邊角部位的清理工作；爆破工10人，負(fù)責(zé)選擇炮位、鉆炮眼、安裝炸藥、引爆工作。

4.2 主要的機(jī)械設(shè)備

YT28風(fēng)動鑿巖機(jī)8臺，PC320挖掘機(jī)2臺，ZL50裝載機(jī)2臺，東風(fēng)大力神自卸車10臺，SD32PLUS推土機(jī)1臺，DSZ2水準(zhǔn)儀1臺，徠卡全站儀1臺。

5 安全注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 安全注意事項(xiàng)

5.1.1 開挖作業(yè)

路塹開挖應(yīng)自上而下分層進(jìn)行，嚴(yán)禁掏底開挖。在風(fēng)化嚴(yán)重的地段，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施作加固措施。多臺機(jī)械在同一作業(yè)面作業(yè)時，應(yīng)設(shè)專人指揮，明確指揮信號，相互間要保持安全的距離。挖掘機(jī)作業(yè)時，作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人，不得在超過自身允許坡度的作業(yè)面上工作，保證安全的臨邊距離。嚴(yán)禁在松動的危石下方作業(yè)。

5.1.2 爆破施工

民用爆破公司統(tǒng)一采購爆破器材，并負(fù)責(zé)運(yùn)輸、裝藥和爆破。安排安全員執(zhí)行警戒任務(wù)，防止閑雜人員進(jìn)入爆破現(xiàn)場。

5.1.3 裝運(yùn)和卸料作業(yè)

用挖掘機(jī)裝石方時，卸料高度不應(yīng)過高，防止損壞車輛。作業(yè)范圍內(nèi)禁止通行，以免造成人員傷害。自卸汽車不得人料混裝，而且應(yīng)按要求加蓋防塵罩。自卸車卸料時，必須停穩(wěn)且要確保到臨邊的安全距離。

5.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

工程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)包括：①路塹開挖應(yīng)自上而下縱向、水平分層開挖，縱向坡度不得小于4%. ②路塹邊坡坡面應(yīng)平順，凹凸差應(yīng)小于150 mm。③邊坡坡率不得陡于設(shè)計(jì)坡率，變坡點(diǎn)位置允許偏差±200 mm，平臺位置允許偏差±200 mm，平臺寬度允許偏差±100 mm，側(cè)溝排水坡度為目測不得積水。④路基面應(yīng)平順、無積水，路肩整齊且曲線圓順。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，路基面超爆坑凹超過30 cm時，應(yīng)采用C20混凝土填平。路基面中線高程允許偏差±20 mm，路肩高程允許偏差±20 mm，中線至路肩邊緣距離允許有偏差，寬度不小于設(shè)計(jì)值，橫坡允許偏差±0.5%.

6 結(jié)束語

本工藝在山西中南部鐵路通道ZNTJ-20標(biāo)硬質(zhì)巖深路塹開挖過程中取得了良好效果：通過調(diào)整爆破參數(shù)，使爆破后的石方符合填方路基填料要求，方便用于加工基床表層A組填料；挖、填進(jìn)行有效的結(jié)合，加快了施工進(jìn)度，降低了工程施工成本，為項(xiàng)目贏得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

[1]中國鐵道科學(xué)研究院.TB 10122—2008 鐵路路塹邊坡光面（預(yù)裂）爆破技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2008.

[2]中鐵二十一局集團(tuán)有限公司.TB 10302—2009 鐵路路基工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[3]中鐵二局集團(tuán)有限公司.TB 10414—2003 鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

〔編輯：曹月〕

4 勞動力和機(jī)械設(shè)備

4.1 勞動力人員安排

隊(duì)長1人，負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)路塹開挖施工的各工序操作；技術(shù)員1人，負(fù)責(zé)開挖的技術(shù)工作；測量員3人，負(fù)責(zé)開挖的標(biāo)高和平面位置控制；質(zhì)檢員1人，負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查工作；資料員1人，統(tǒng)計(jì)開挖進(jìn)度并檢驗(yàn)批資料編寫；安全員2人，負(fù)責(zé)爆破安全警戒和安全檢查工作；調(diào)度員1人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各工種工作；機(jī)械司機(jī)15人，正確操縱機(jī)械，維護(hù)保養(yǎng)機(jī)械；普工15人，負(fù)責(zé)爆破后現(xiàn)場邊角部位的清理工作；爆破工10人，負(fù)責(zé)選擇炮位、鉆炮眼、安裝炸藥、引爆工作。

4.2 主要的機(jī)械設(shè)備

YT28風(fēng)動鑿巖機(jī)8臺，PC320挖掘機(jī)2臺，ZL50裝載機(jī)2臺，東風(fēng)大力神自卸車10臺，SD32PLUS推土機(jī)1臺，DSZ2水準(zhǔn)儀1臺，徠卡全站儀1臺。

5 安全注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 安全注意事項(xiàng)

5.1.1 開挖作業(yè)

路塹開挖應(yīng)自上而下分層進(jìn)行，嚴(yán)禁掏底開挖。在風(fēng)化嚴(yán)重的地段，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施作加固措施。多臺機(jī)械在同一作業(yè)面作業(yè)時，應(yīng)設(shè)專人指揮，明確指揮信號，相互間要保持安全的距離。挖掘機(jī)作業(yè)時，作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人，不得在超過自身允許坡度的作業(yè)面上工作，保證安全的臨邊距離。嚴(yán)禁在松動的危石下方作業(yè)。

5.1.2 爆破施工

民用爆破公司統(tǒng)一采購爆破器材，并負(fù)責(zé)運(yùn)輸、裝藥和爆破。安排安全員執(zhí)行警戒任務(wù)，防止閑雜人員進(jìn)入爆破現(xiàn)場。

5.1.3 裝運(yùn)和卸料作業(yè)

用挖掘機(jī)裝石方時，卸料高度不應(yīng)過高，防止損壞車輛。作業(yè)范圍內(nèi)禁止通行，以免造成人員傷害。自卸汽車不得人料混裝，而且應(yīng)按要求加蓋防塵罩。自卸車卸料時，必須停穩(wěn)且要確保到臨邊的安全距離。

5.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

工程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)包括：①路塹開挖應(yīng)自上而下縱向、水平分層開挖，縱向坡度不得小于4%. ②路塹邊坡坡面應(yīng)平順，凹凸差應(yīng)小于150 mm。③邊坡坡率不得陡于設(shè)計(jì)坡率，變坡點(diǎn)位置允許偏差±200 mm，平臺位置允許偏差±200 mm，平臺寬度允許偏差±100 mm，側(cè)溝排水坡度為目測不得積水。④路基面應(yīng)平順、無積水，路肩整齊且曲線圓順。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，路基面超爆坑凹超過30 cm時，應(yīng)采用C20混凝土填平。路基面中線高程允許偏差±20 mm，路肩高程允許偏差±20 mm，中線至路肩邊緣距離允許有偏差，寬度不小于設(shè)計(jì)值，橫坡允許偏差±0.5%.

6 結(jié)束語

本工藝在山西中南部鐵路通道ZNTJ-20標(biāo)硬質(zhì)巖深路塹開挖過程中取得了良好效果：通過調(diào)整爆破參數(shù)，使爆破后的石方符合填方路基填料要求，方便用于加工基床表層A組填料；挖、填進(jìn)行有效的結(jié)合，加快了施工進(jìn)度，降低了工程施工成本，為項(xiàng)目贏得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]中鐵二十一局集團(tuán)有限公司.TB 10302—2009 鐵路路基工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

[3]中鐵二局集團(tuán)有限公司.TB 10414—2003 鐵路路基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

〔編輯：曹月〕

4 勞動力和機(jī)械設(shè)備

4.1 勞動力人員安排

隊(duì)長1人，負(fù)責(zé)指揮協(xié)調(diào)路塹開挖施工的各工序操作；技術(shù)員1人，負(fù)責(zé)開挖的技術(shù)工作；測量員3人，負(fù)責(zé)開挖的標(biāo)高和平面位置控制；質(zhì)檢員1人，負(fù)責(zé)質(zhì)量檢查工作；資料員1人，統(tǒng)計(jì)開挖進(jìn)度并檢驗(yàn)批資料編寫；安全員2人，負(fù)責(zé)爆破安全警戒和安全檢查工作；調(diào)度員1人，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各工種工作；機(jī)械司機(jī)15人，正確操縱機(jī)械，維護(hù)保養(yǎng)機(jī)械；普工15人，負(fù)責(zé)爆破后現(xiàn)場邊角部位的清理工作；爆破工10人，負(fù)責(zé)選擇炮位、鉆炮眼、安裝炸藥、引爆工作。

4.2 主要的機(jī)械設(shè)備

YT28風(fēng)動鑿巖機(jī)8臺，PC320挖掘機(jī)2臺，ZL50裝載機(jī)2臺，東風(fēng)大力神自卸車10臺，SD32PLUS推土機(jī)1臺，DSZ2水準(zhǔn)儀1臺，徠卡全站儀1臺。

5 安全注意事項(xiàng)和質(zhì)量控制要點(diǎn)

5.1 安全注意事項(xiàng)

5.1.1 開挖作業(yè)

路塹開挖應(yīng)自上而下分層進(jìn)行，嚴(yán)禁掏底開挖。在風(fēng)化嚴(yán)重的地段，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求施作加固措施。多臺機(jī)械在同一作業(yè)面作業(yè)時，應(yīng)設(shè)專人指揮，明確指揮信號，相互間要保持安全的距離。挖掘機(jī)作業(yè)時，作業(yè)回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)嚴(yán)禁站人，不得在超過自身允許坡度的作業(yè)面上工作，保證安全的臨邊距離。嚴(yán)禁在松動的危石下方作業(yè)。

5.1.2 爆破施工

民用爆破公司統(tǒng)一采購爆破器材，并負(fù)責(zé)運(yùn)輸、裝藥和爆破。安排安全員執(zhí)行警戒任務(wù)，防止閑雜人員進(jìn)入爆破現(xiàn)場。

5.1.3 裝運(yùn)和卸料作業(yè)

用挖掘機(jī)裝石方時，卸料高度不應(yīng)過高，防止損壞車輛。作業(yè)范圍內(nèi)禁止通行，以免造成人員傷害。自卸汽車不得人料混裝，而且應(yīng)按要求加蓋防塵罩。自卸車卸料時，必須停穩(wěn)且要確保到臨邊的安全距離。

5.2 質(zhì)量控制要點(diǎn)

工程中的質(zhì)量控制要點(diǎn)包括：①路塹開挖應(yīng)自上而下縱向、水平分層開挖，縱向坡度不得小于4%. ②路塹邊坡坡面應(yīng)平順，凹凸差應(yīng)小于150 mm。③邊坡坡率不得陡于設(shè)計(jì)坡率，變坡點(diǎn)位置允許偏差±200 mm，平臺位置允許偏差±200 mm，平臺寬度允許偏差±100 mm，側(cè)溝排水坡度為目測不得積水。④路基面應(yīng)平順、無積水，路肩整齊且曲線圓順。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，路基面超爆坑凹超過30 cm時，應(yīng)采用C20混凝土填平。路基面中線高程允許偏差±20 mm，路肩高程允許偏差±20 mm，中線至路肩邊緣距離允許有偏差，寬度不小于設(shè)計(jì)值，橫坡允許偏差±0.5%.

6 結(jié)束語

本工藝在山西中南部鐵路通道ZNTJ-20標(biāo)硬質(zhì)巖深路塹開挖過程中取得了良好效果：通過調(diào)整爆破參數(shù)，使爆破后的石方符合填方路基填料要求，方便用于加工基床表層A組填料；挖、填進(jìn)行有效的結(jié)合，加快了施工進(jìn)度，降低了工程施工成本，為項(xiàng)目贏得可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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[2]中鐵二十一局集團(tuán)有限公司.TB 10302—2009 鐵路路基工程施工安全技術(shù)規(guī)程[S].北京：中國鐵道出版社，2010.

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〔編輯：曹月〕