敏感環境區域道路石方開挖技術研究

文｜中交路橋南方工程有限公司 梁玉杰

國道作為國家規劃在建道路工程，無論從質量還是施工進度都有著較高要求。尤其在石方開挖施工中所采用的施工技術更是決定工程質量的重要因素。據此，應充分結合傳統施工經驗制定科學的石方開挖施工方案，以此為位于敏感環境區域內道路工程的順利施工提供重要參考依據，保障道路建設質量。

一、敏感環境區域的類別

在敏感環境區域施工需要始終遵循環境影響評價結果落實施工內容，以免對環境原始形態產生不利影響。通常情況下，敏感環境區域主要包含下述四種類別，可結合不同保護要求執行施工規劃：

（1）自然保護區，在踐行環保理念過程中我國現已各地設立多個自然保護區。自從在1956年設立了第一個鼎湖山保護區后，我國自然保護區規模日益擴張，目前已有2349 個自然保護區。若在此地建設道路工程，應避免對原始景觀造成危害。比如國務院曾發布黑龍江地區301 國道擴建占用扎龍保護區通知，其場景如（圖1）所示。

圖1 扎龍保護區濕地場景圖

（2）資源保護區，為了保護草原濕地以及珍稀動植物，我國還設立了多個資源保護區。比如黃土高原水土流失保護區等。通過對本土資源予以針對性保護，以此實現資源的合理化開發。若在此地修建道路，應首先考慮道路工程的建設是否會對資源帶來破壞。

（3）文物保護區，我國現已發布了68項文件用于保護文物。而在文物保護區建設道路時，切勿損壞文物遺址。尤其在西安等盛產文物地區，更應注重文物資料的保護效果。

（4）環境保護區，在不同環境敏感程度下，各地區所產生的環境影響評價等級不同。所以在此區域內建設國道時，應保持原有環境形態，從而提升國道施工質量。

二、敏感環境區域道路石方開挖技術的注意事項

（一）安全防護

道路土方開挖作為道路工程建設中的重要內容。在具體施工階段需要加強安全防護，以免損害自然資源與生態環境。尤其在敏感環境區域中。

以廣西玉林高速公路項目中，因其在建設階段是為了實現昆明、海口的互通，故而在應用石方開挖技術時，選擇了常規炸藥開挖方法，其石方量為40000m3。但在施工階段，由于該國道周邊存在居民區，一旦使用炸藥予以爆破，將干擾居民生活秩序，甚至會對居民住房帶來破壞。據此，經過研究后以靜力爆破為主，從而在消除噪聲污染的同時也保障了施工安全。所以，在道路工程石方開挖技術實踐中需要高度重視安全防護效果，以此提升工程施工生態性。石方開挖技術中多為人力開挖、機械開挖以及外力爆破三種類型。而在敏感環境區域內進行石方開挖作業，務必秉承著安全至上的原則落實施工內容，以免產生嚴重后果破壞原在地資源環境的穩定性。

（二）進度保障

與常規場地不同，敏感環境區域內的石方開挖施工項目，為了避免工期延誤，應在保證施工質量的基礎上控制好施工進度，以此為道路工程的順利建設給予助力。比如在大巴山西部地區修建道路時，因其與G210 國道臨近，故而在匝道橋建設期間，面對109.89 萬方石方量。由于在該處施工危險系數較大密切存在交叉施工作業的可能性。所以，需在該工程中嚴控施工進度，以此在工期允許范圍內順利竣工，保障工程質量。

三、敏感環境區域道路石方開挖技術的關鍵點

（一）靜力爆破技術

敏感環境區域道路石方開挖作業一般而言，難度略大且危險性更高。本文主要以陜西省西鄉至鎮巴高速公路項目為主。由于它與G210 國道相鄰位置較近，這就導致在具體施工階段，務必做好防護工作，以免干擾較大，影響周邊環境的穩定性。實際上，在石方開挖施工過程中，常采用爆破方式開挖基坑、破除多余巖石成分。此外，還可運用劈裂棒如（圖2）所示，對傳統炸藥爆破方法予以替代。一般劈裂棒可對深度超過2m，甚至4m 的巖石塊進行分裂，并且不易造成散石塊四處分散，由此提升了施工安全性與環保性。

同時，為了進一步提升施工質量，還可從靜力爆破技術上，為該項目中的土石方開挖施工作業提供可靠的技術保障。因該地區以往所選擇的爆破方式嚴重影響了周邊民眾正常的生活秩序，為了順應民意專門組建了靜力爆破隊伍，通過在靜力爆破裝置的炮孔中添加膨脹劑，促使膨脹劑在水化反應下形成較大的破壞力。此時若將其對準道路施工區域的巖石塊，可達到破碎目的。其中所使用的膨脹劑無論從環保性還是實用性上都有著顯著優勢，值得在敏感環境場地道路工程中予以推廣，以免炸藥爆破加劇道路施工風險。

由于在臨近國道場地內施工很容易受到來往車輛的影響，造成炸藥爆破后的碎石塊損害車身，故而專門選擇了一種靜力爆破劑實現靜力爆破，最終保障了該工程項目的質量，最大化控制施工損失。但應注意的是：該項目中使用的靜力爆破方式照比炸藥爆破，其效率較低且投入成本偏高，應視工程規模與施工方條件而定。

圖2 劈裂棒巖石開采現場圖

圖3 開挖施工前監測場景圖

（二）實時監測技術

為了避免石方開挖作業對G210 國道的正常通車帶來不良影響。還應結合以往石方開挖作業經驗與施工技術對當前陜西省西鄉至鎮巴高速公路項目中的石方開挖技術的實踐應用提供重要指導。另外，還可充分結合實時監測技術對整個工程施工進度與施工內容進行優化管理，從而突破傳統石方開挖技術的束縛，獲取可靠的開挖成果。由于在該項目中的巖石類型主要為石灰巖，且存在節理構造、巖石裂隙。

同時，要求邊坡開挖深度為26m，路基開挖深度為17m。所以，為了避免巖石不穩而發生危險事故，應采用實時監測技術把控工程進度。比如，按照（圖3）所示，可通過遠程監控設備對施工人員現場的施工表現加以監測，并且可組建現場監測小組，配合管理者對每一項施工環節進行逐步查證，包括在土石方運輸、清槽、基坑清理等方面，都應善于運用實時監測技術提升施工質量，一旦出現突發狀況，需立即聯系現場管理人員予以處理。在敏感環境區域施工應格外注意環境污染問題，既不能出現粉塵現象，又不能產生噪聲污染，以免對周邊民眾生活帶來干擾，這也是為了打造良好的施工環境。之所以要應用實時監測技術，還在于提升施工單位經濟效益，以免發生返工現象，造成施工質量受損。只有保證國道工程建設中車輛能夠正常行駛，才不會破壞原始地形環境。據此，應注重實時監測效果，促使敏感環境區域道路石方開挖技術發揮出最大效用，為石方開挖作業的高質量施工奠定堅實基礎。

（三）數據采集技術

石方開挖技術在實踐應用中還需要精準獲取開挖數據，即土石方量，以此保證施工作業的規范性，避免出現挖穿、超挖現象造成施工質量下降，引發嚴重的后果。在石方開挖作業中，若處于敏感環境區域，需充分借助數據采集技術核算好石方工程量，進而將其作為施工憑證，保證石方開挖施工的準確性，最終可對施工方經濟效益的提升提供保障。其中在基坑開挖階段，所涉及到的工程量計算公式如下：

圖4 坡比計算方法

平整場地面積：S=S底+2×L外+16

溝槽墊層底部放坡石方量：V=L×（a+2c+kH）×H

溝槽墊層表面放坡工程量：V表=[L×（a+2c+kH1）+（a+2c）×H2]

方形基坑石方 量：V方=（a+2c+kH）×（b+2c+kH）×H+1/3×k2H2

圓形基坑石方量：V圓=1/3×πh×（R2+Rr+r2）

其中a、c、k、h、L、分別代表基礎底寬以及溝槽工作面的實際寬度、放坡系數以及開挖深度、溝槽長度等。而圓形基坑中的R2、Rr與r2表示基坑上下層半徑，h為標高。不規則基坑中的S 上與S 下指的是基坑頂面與地面表面積，h 則為石方開挖深度。

此外，在準確計算工程量的基礎上還需要充分借助敏感環境區域的相關資料獲取施工信息，并組建專業團隊對場地進行考察，便于嚴格把控施工進度，盡早促使該項目完工，也能為后期國道臨近道路的順利通車提供便捷條件。

（四）邊坡防護技術

在國道道路石方工程中，還需借助邊坡防護的方式落實石方開挖作業。其中施工人員應明確知曉坡比的重要性。一般而言，按照（圖4）所示，可知H 與L 的商值即為坡比，且坡度越大證明坡面愈加陡峭。所以，在設計道路石方開挖深度時，既要參照施工圖紙制定合理的施工方案，又要精準計算道路坡度，之后可結合具體的開挖深度逐步完成道路施工任務，以免出現開挖深度不達標等問題，造成工程質量下降。此外，還應在道路石方開挖作業之后做好邊坡防護工作，以免開挖階段出現巖石下滑問題，增加施工危險。常見的邊坡防護方法較為多樣，比如（圖5）所示安裝主動防護網，以此避免國道兩側的巖石碎塊滾落，經由防護網一能提升邊坡穩定性；二能增加石方開挖安全性，最終促使施工現場符合敏感環境區域施工要求。

在石方開挖作業過程中，還應遵從一定施工流程落實施工內容。比如在該項目中專門在國道兩側安裝了防護網用于阻擋碎石，而且還以“逐級防護”的理念每開挖一層加強一層防護，始終保證國道內車輛行駛安全。據此，在敏感環境區域道路工程中應用石方開挖技術，應以安全施工、高效施工為主要目標制定可行性施工方案，確保道路工程建設質量滿足新時代道路通行要求，促進道路施工項目的高質量發展。

結論：綜上所述，敏感環境區域道路工程的施工質量的確存在難控現象。尤其在石方開挖技術實踐應用中，極易對周邊民眾與地質結構產生不利影響。據此，應從靜力爆破技術、實時監測技術、數據采集技術、邊坡防護技術等方面著手，確保國道工程建設期間能夠獲得良好的施工保障，促進我國道路工程的興旺發展。

圖5 國道主動防護網