高速公路改擴建石質高邊坡爆破方案比選

史 軍 鋒

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000)

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高速公路改擴建石質高邊坡爆破方案比選

史 軍 鋒

(中交二航局第四工程有限公司，安徽 蕪湖 241000)

結合某高速公路改擴建項目——石質高邊坡的現場實況，提出了液壓劈裂法、膨脹劑法、火工材料法等幾種爆破方案，并對不同爆破方法進行了優劣分析，最終選取了液壓劈裂法爆破施工方案，同時根據方案確定了安全控制措施，保證了工程的順利進行。

高速公路，改擴建工程，石質邊坡，爆破方案

0 引言

該段高速公路為雙向四車道，是國家高速公路網的重要組成部分。隨著國內經濟的高速發展，現有高速公路車流量急劇增加。據統計全年平均交通量達16 000輛/d，車輛擁堵日益顯現，愈來愈不能滿足高速公路新的發展需求，制約了當地及國家的高速發展?，F有高速公路的擴建勢在必行。鑒于該高速公路在公路網中的重要地位，高速公路擴建要求邊運營邊施工?？拷咚俟肥|高邊坡施工，必須在無任何石塊掉落在高速公路的前提下，保證交通通暢和行車安全，快速高效的完成施工任務。因此石質高邊坡爆破施工是高速公路改擴建施工控制的難點，項目進度控制的重點。選用科學合理的施工方案顯得十分重要。

1 工程概況

本段高速路采用兩側拼寬的形式，以雙向八車道高速公路標準建設。高速公路區域主要表現為溶蝕峰叢地貌，高山峰連綿起伏，高聳、陡峻，山體大部分基巖裸露，坡度較陡，多為懸崖絕壁。巖體溶蝕現象比較嚴重，多發育溶洞，局部出露基巖有滲水現象。該地貌單元內植被多為生長于石縫中的雜草、灌木等，山體頂部或表層覆蓋層微薄。

該段邊坡為巖質邊坡，邊坡長約165 m，高約35 m，地層巖性為中風化～強風化白云質灰巖，巖層產狀為121°∠38°，巖體完整性較差，節理比較發育，主要節理有兩組：121°∠80°，72°∠84°，結構面為硬性結構面，主要為碎屑充填(見圖1)。坡體表面覆蓋薄層殘坡積物，植被覆蓋較好。坡腳高速公路走向為25°，與路塹邊坡走向基本一致。該邊坡坡腳開挖形成高約12 m的高陡臨空面，坡面采用噴混凝土加固。邊坡附近有村莊、工廠、加油站、民用軍用地下管線分布區、高壓鐵塔等，施工場地周邊環境復雜。

依照公路擴建邊坡施工設計斷面圖(見圖2)，工后邊坡為三級削坡，一級和二級坡率為1∶0.5，三級坡率為1∶0.75，平臺寬度為0.6 m，平臺設排水溝。

該段邊坡主要受控于硬性結構面，受結構面控制施工過程中易發生臨空側局部巖體墜落、崩塌，邊坡施工安全總體風險評估為等級Ⅲ(高度風險)。

2 施工方案比選

2.1 修建施工臨時便道及施工作業面

高邊坡施工必須從上而下，逐層施工。首先需要修建一條便道通往山頂，滿足施工設備進入施工點，清理山表植被、樹木以及山表松動巖體，同時為人員設備提供施工作業面。根據現場實地勘察，可從山腳，沿山體修建一條施工便道(見圖1)。便道寬度不小于4 m，保證車輛運輸安全。

2.2 常用石質邊坡爆破優缺點

1)普通火工用品材料爆破。普通火工材料爆破即傳統的利用雷管和炸藥進行爆破施工。我們國家對炸藥、雷管的使用有嚴格的審批程序和使用、儲存管理制度。爆破施工時產生飛石、飛渣嚴重威脅到高速行車安全，有時甚至對周圍建筑物產生震裂等破壞。爆破過程還會伴有震動、噪聲、揚塵以及沖擊波，對周圍環境和山體穩定性影響大。

2)靜態爆破。

a.膨脹劑法。膨脹劑法就是在需要破碎的巖層上鉆孔，鉆孔排距應根據巖層的強度設置。然后在鉆孔中灌入膨脹劑材料，經產生的膨脹力使巖體產生裂紋，最終使巖體破裂。膨脹劑法施工不會產生震動、飛石、噪聲、毒氣等，相對施工安全，對周圍環境影響小。爆破材料運輸、儲存方便安全，無需辦理審批手續。但膨脹劑施工鉆孔時，要有一凌空面，鉆孔應與凌空面平行設置，以便膨脹劑膨脹后膨脹力釋放將巖層脹裂。

膨脹劑法施工一般將膨脹劑灌入鉆孔中后經過3 h～24 h以上產生的膨脹力才可能將巖層產生裂紋，施工效率低。

b.液壓劈裂法。液壓劈裂法是針對巖石抗壓強度大，但抗拉強度小的特性，利用楔塊劈裂巖體的原理作業。其主要設備分兩部分：高壓液壓站和劈裂槍。根據巖石的凌空面，合理設置劈裂點、鉆孔、插入劈裂槍，將輸油管接入各劈裂槍的油缸，啟動高壓油站推動活塞使劈裂器向外擴張，將巖石劈裂。

液壓劈裂法的工作原理簡單，施工設備便宜、易于操作。設備循環利用，施工成本低。一般數十秒就可將巖石劈裂，施工效率較高。液壓劈裂法施工不會產生飛石、粉塵、沖擊波等，無需設置復雜的安全防護措施，同時不會產生很大震動和噪聲，相對施工安全、對周圍環境影響小。液壓劈裂施工，也必須預先處理出一凌空面，給劈裂施工時劈裂力一釋放地，才容易將巖石劈裂分離。

c.二氧化碳爆破。二氧化碳爆破即是利用液態的二氧化碳向氣態轉換，體積迅速膨脹起爆的物理膨脹技術。我們都知道氣態的二氧化碳經過高壓、低溫壓縮后轉變成液態的二氧化碳。利用高壓泵將液態的二氧化碳壓入一種專用設備——高壓爆破筒。爆破筒內裝有導熱棒、破裂片、密封圈、點火電路組件等裝置。現場實施爆破時將裝有液態二氧化碳的爆破筒放入預先鉆好的孔中固定，接通電源后，微電流通過導熱棒，瞬間將液態二氧化碳氣化，釋放高壓氣體能量，破壞巖石等媒介目標。二氧化碳爆破技術由于二氧化碳的化學性質穩定，有效的控制了爆破火花產生，多用于高瓦斯地下工程的爆破。

二氧化碳爆破筒可回收重復利用，相比炸藥爆破，成本較低。施工效率較靜態爆破中的膨脹劑法高。二氧化碳爆破屬于物理爆破，其運輸、儲存和使用不用審批，施工相對方便安全。爆破飛石、揚塵、噪聲較普通炸藥爆破也要小，且爆破產生的地震波小，對周圍環境及巖體整體性破壞低。但爆破能量有限，現場施工對炮眼的質量要求比較高。

2.3 爆破方案比選

該高速公路改擴建項目在邊營運邊施工的狀態下，石質高邊坡施工，要確保行車的安全、通暢。在施工過程中必須無任何石塊掉落在高速公路上，同時要保證對邊坡原巖石的擾動最小，保證邊坡的穩定。石質高邊坡作為施工控制的重難點，依據現場實際情況對各種爆破方法進行對比(見表1)，有針對性選用最具有操作性、安全可控的方法作為實施方案。

表1 各種方法優劣對比

經以上各種方法對比，結合現場風險控制的重點，選用液壓劈裂法作為高邊坡爆破施工的最終方案。液壓劈裂法一般將巖體、石塊直接劈開一道裂縫，需要炮錘式挖掘機二次解小、破碎后裝車、運出。

3 安全控制措施

該段石質邊坡較高、陡，巖體完整性較差。邊坡巖石液壓爆破、用炮錘式挖機二次解小、裝車過程中，塊石滾落的風險性很大，嚴重危及到路上高速行駛車輛的安全。為防止石塊滾落入車道，必須設置主動防護設施，并納入現場的施工管理。邊坡開挖必須由上而下逐層施工，并采取分級防護。在老路各級平臺上距平臺外邊緣50 cm處上設置高4.5 m的20A型工字鋼立柱，立柱埋深1.5 m，縱向間距為2.0 m，立柱間鋪掛10 cm×10 cm鋼絲防護網；在原高速公路邊溝內靠近硬路肩處設置高3.5 m的20A型工字鋼立柱，立柱埋深1.5 m，縱向間距為2.0 m，立柱外側(靠路基側)采用彩鋼瓦進行圍擋，內側(靠邊坡側)鋪掛10 cm×10 cm鋼絲防護網。在硬路肩上堆碼2 m～3 m高的沙包，攔截碎石滾入車道，充分保證施工過程中行車安全。

4 結語

隨著我國經濟的高速發展，高速公路改擴建項目越來越多，石質高邊坡施工也在所難免。本文根據本段石質高邊坡現場客觀情況，對常用的幾種爆破方法進行對比分析，綜合考慮安全、進度、成本、環保，選定一種切合現場施工實際和作業環境要求的爆破施工方法，并通過現場施工情況驗證其爆破效果。在實踐中總結、積累相關技術經驗，為類似的改擴建工程石質高邊坡施工提供借鑒。

[1] 沙云燕,王慶敏,葉瑜娟.液壓劈裂機在公路工程中的應用[J].城鄉建設,2012(28)：30-32.

[2] 李海斌,溫劍啟,張 瑩.柳南高速公路改擴建石質高邊坡施工方案淺析[J].西部交通科技,2014(6)：21-22.

[3] 王 軍,肖永勝.用二氧化碳爆破開采某石灰石礦的大理石材[J].現代礦業,2015(6)：96-98.

Comparison of rock slope blasting schemes in highway reconstruction and extension

Shi Junfeng

(ChinaCommunication2ndAirlineBureau4thEngineeringCo.,Ltd,Wuhu241000,China)

Combining with the high rock slope field conditions of the highway reconstruction and extension project, puts forward several blasting schemes including hydraulic thunderclap method, expanding agent method and refractory material method, analyzes their merits and defects, selects hydraulic thunderclap construction scheme, finally determines safe control measures, so as to guarantee the engineering operation smooth.

highway, reconstruction and extension project, rock slope, blasting scheme

1009-6825(2016)18-0125-02

2016-04-19

史軍鋒(1980- )，男，工程師

U416.14

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