公路路基土石方開挖施工技術

魏 勇

（河北省撫寧縣交通運輸局，河北 撫寧 066300）

1 工程概況

某公路標段開挖土方為210.15萬m3（其中，石方183.17萬m3），路基填方為249.5萬m3，特殊路基處理主要為高填深挖路基、填挖交接路基等。路基防護工程形式主要有干碼片石、擋墻、SNS主動防護和被動防護以及綠化防護。路基排水主要有邊溝、排水溝、截水溝與急流槽及路基盲溝。本標段的總體施工順序為：先施工K67+345～K68+005段和K71+000～K71+900段路基，為30T梁（共計114片）和25T梁（共計108片）預制施工做好充分準備；其余各段路基根據其內的涵洞施工情況進行填筑。

根據路基設計情況、當地氣候條件和招標文件的相關要求，路基試驗段設在K67+345～K68+005段，為大面積施工提供了各種試驗數據。設備進場后，首先開挖路基兩側的臨時排水溝，疏通原有溝渠，確保排水暢通。在對不良地質進行處理后，按設計換填碎石等材料，進行分層填筑碾壓施工。本合同段路塹開挖與路基填筑同時進行，土方開挖采用挖掘機開挖，風化石開挖采用松動爆破，堅硬巖石開挖采用階梯深孔松動爆破，預裂光面爆破刷坡。采用挖掘機或裝載機裝車、大噸位自卸車運輸；短距離本樁利用土方采用推土機作業。路基在填筑前，先做試驗段，以確定壓實參數，填筑采用“三階段、四區段、八流程”施工工藝，推土機進行攤鋪、初平，平地機精平，壓路機碾壓。及時進行路基防護及排水工程施工，防護和排水工程與路基施工交叉進行，協調安排。高邊坡防護采用分層開挖、分層防護的方法施工，路基排水采用機械配合人工挖溝，人工砌筑施工。

2 路基開挖施工技術

2.1 施工準備

正式施工前，應先結合設計文件和施工現場情況進行核對分析，結合復核公路橫斷面情況和公路的挖方路段分析其穩定性情況，對于需要采取路基加固的路段必須及時對其進行加固處理。

2.2 土方開挖施工技術

2.2.1 土方開挖施工順序

為了有效確保本公路路基土方開挖的施工質量，嚴格落實各個施工流程，本工程路基土方開挖施工采取如下施工流程：測量放線→設置截水溝→挖掘機開挖→挖掘機、裝載機裝料→自卸車運輸→人工整修邊坡→施作坡面防護。施工順序流程如圖1所示。

圖1 土方開挖施工順序示意圖

2.2.2 土方開挖施工方法

本工程針對短而淺的地段采取全斷面開挖，對于路塹較深路段則采用橫向分臺階法開挖；對于傍山路塹采用縱向臺階法施工，對于平緩橫坡地段且存在較長較深的路塹則采取縱向分段分層法開挖。施工時，先開挖出一通道，然后對兩側土方開挖，使各層有獨立的出土道路和臨時的排水設施。另外，在土方開挖時采取分層開挖、自上而下逐層開挖方式。

2.3 石方開挖施工技術

本公路存在石方開挖，采取爆破開挖方式，具體采取的開挖流程如下：施工區管線建筑物調查→測量放線→設置截水溝→炮位設計與審批→配備專業施爆人員→清除覆蓋層→布孔鉆眼→爆破器材檢查與試驗→炮孔檢查與廢渣清理→裝藥及引爆器材→炮孔堵塞→布置安全崗和撤離影響區內人畜→起爆→清除瞎炮→解除警戒→挖掘機、裝載機裝料→自卸車運輸→人工整修邊坡→施作坡面防護。

本工程石方開挖涉及半挖半填斷面的開挖和全挖斷面的開挖兩種方式。采用深孔（淺孔）松動爆破為主，在設計邊坡外預留光爆層采用光面爆破，確保邊坡平順，避免擾動和破壞邊坡巖體。采取半挖半填斷面爆破順序如圖2所示。按照圖中所示的編號順序從上至下爆破，其中（2）、（5）、（8）、（11）、（15）、（19）部分需要進行光面爆破。

圖2 半挖半填斷面爆破順序示意圖

對本工程采用的深孔松動爆破法采取梯段爆破，施工時采用9m3潛孔鉆機鉆孔，孔徑為90mm，炮孔按梅花型布置，炸藥選用2號巖石硝銨炸藥，一般臺階高度H為8.0m，其中炸藥換算系數采取表1方式取值。爆破順序如圖3所示，爆破時首先開挖行第（1）、（2）部分，為石料運輸挖建施工平臺，然后再開挖 （3）、（4）、（5）、（6）部分，再開挖（7）、（8）部分，為石料運輸開出第二級施工平臺，再從上至下開挖（9）、（10）、（11）、（12）部分，其中 （4）、（6）、（10）、（12）部分需要進行光面爆破。

表1 炸藥換算系數

圖3 深挖路塹爆破順序示意圖

（1）以YK15+629～YK15+685段為例，該段70%屬于Ⅳ類/石方爆破，爆破開挖時采取9m3潛孔鉆機鉆孔，鉆孔時傾角為75°，孔徑為90mm，臺階高度H為8.0m。巖層為次堅石，用2＃巖石硝銨炸藥，各參數計算如下：

假定鉆根長h=0.5m，預計炮孔深度l=8+0.5=8.5m。取Δ＝900kg/m3，τ＝0.6，m=1.1，e=1.0，次堅石為六類土，查表得q取1.7kg/m3，計算得出每孔需用藥量為5.13kg。根據爆破震速控制測算，確定最大一段安全用藥量。測算公式如下：

式中：V為質點垂直震動安全速度，此處取2cm/s；R為爆破中心距被保護目標距離（m）；K、α為爆破區地形、地質、爆破方法等條件有關的系數和震波傳播衰減系數，此處K取200，α取1.6。

（2）淺孔松動爆破法。對于本工程存在的較淺石方路塹，由于深孔爆破難度大加上開挖規模較小，故采取梯段爆破，炮孔采取梅花型布置方式，炸藥選用2號巖石硝銨炸藥，一般臺階高度H=2.0m。對于堅硬巖石h=(1.1～1.15)H；對于硬巖石h=H；對于松軟巖石h=(0.85～0.95)H，每個炮孔的裝藥量大致為炮孔深度的1/3～1/2左右。

（3）光面爆破法。對于本工程的路塹邊坡整修，采取光面爆破方式。在主藥包起爆后起爆光面爆破，而且控制炮孔在同一平面內。本工程的光面爆破炮孔間距a≤0.8W；或a=16d=16×0.09=1.392m；炮孔直徑d為90mm，如果采用其他潛孔鉆機鉆孔，炮孔直徑d隨潛孔鉆直徑變化，即范圍為50～200mm。

（4）石方開挖施工方法。對于可直接開挖的石方采取機械方式開挖，但針對較堅硬路段則采用縱向梯段法松動爆破開挖。深路塹利用潛孔鉆機鉆孔，淺路塹使用風鉆打眼，毫秒微差松動爆破。開挖時預留邊坡保護層，最后采用光面爆破刷坡。

（5）石塊粒徑控制。鑒于爆破后的石方可以用于填方，因此本工程控制石塊粒徑在20cm以內。爆破時為了有效達到適宜的粒徑，本工程采取如下措施：①針對較大的石塊首先采取碎石碾壓機軋制成未篩分碎石，然后用于分層填筑；鋪筑時，首先鋪筑15～25cm厚的較大粒徑石料，然后填筑較小粒徑的石料10～15cm厚，再采取填平壓實，使之形成一個級配均勻、密實、空隙較小、易壓實的結構層；②在石方爆破過程中，不斷結合實地巖石情況，對炮孔參數進行優化處理；③為了有效促進巖石在爆破中充分破碎，采取壓渣擠壓爆破，即在施爆巖體前面依次留下2～4m厚的前次爆破的巖渣，可有效地阻止施爆巖體前移；④工作面開闊地帶，采用格式布孔以及采取對角微差起爆。

（6）石方爆破施工安全管理措施。嚴格執行有關炸藥裝卸、運輸、儲存及人身和財產安全的法令、規章和條令。修建合適的炸藥庫，嚴格按照要求保管允許數量的爆破材料。記錄好爆破使用的全部炸藥，以備檢查。爆破時，應當疏散人員，起爆炸藥、處理瞎炮。每茬炮爆破完成后，及時清理石渣，放線測量，在坡頂邊坡及平臺設置好觀測點，并將邊坡按設計坡度刷好。

3 結語

公路工程在施工中，路基土石方施工工程量占據比例較大，對路基土石方施工的有效控制決定著對路基工程整體施工的調控。本文總結工程實踐經驗，結合工程案例，對工程路基土石方工程施工技術實施進行了系統總結，提出了切實可行的施工技術措施，為同類工程提供了參考借鑒。

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