淺孔爆破施工技術在土石方工程中的應用研究

李冰

摘要：在簡要介紹淺孔爆破施工技術的基礎上，從施工前的準備工作、淺孔爆破施工流程和邊坡支護及出渣施工等3個方面介紹了淺孔爆破施工技術，并以廣西南玉珠高速公路TJ4標段工程為例，驗證了采用淺孔爆破施工技術可提高土石方工程的施工質量和施工效率，在土石方工程施工領域具有良好的應用前景。

關鍵詞：土石方工程；淺孔爆破；施工技術；應用研究

0? ?引言

目前，公路工程土石方開挖以自上而下的施工順序為主。在土石方開挖之前，要通過大量試驗確定合適的挖方標高，根據不同的挖方標高采取相應的施工方法。在土石方開挖時，要按照地質結構的差異逐層將土石方挖出，每層間距一般為6m左右。

在土石方開挖過程中，為了確保土方開挖過程的安全、穩定，大都采用土方機械進行施工，盡量避免采用爆破方法。對于大型石塊，可以利用專門的破巖設備進行破除。然而對于工程量較多、硬度較高、體積較大的土石方開挖，應當采用淺孔爆破技術進行施工。因此淺孔爆破施工技術是土石方工程施工中必不可少的一個環節。

1? ?淺孔爆破施工特點

淺孔爆破或稱露天淺孔爆破，是指土石方開挖、二次破碎大塊時采用的炮孔直徑小于或等于50mm、深度小于或等于5m的爆破作業。

采用引爆方法處理大型石塊，需要對工程地質情況有一個全面了解，并要控制好炸藥的用量和爆破波及范圍，盡量降低爆炸對周圍環境的影響。合理采用爆破施工技術不僅可以降低土石方工程施工難度，還會提高工程施工效率。

淺孔爆破施工技術具有操作簡單、施工便捷等優點，已經被廣泛應用到土石方工程中。但是由于對該項施工技術的應用經驗有限，以及對于該項技術的研究不足，在實際應用中存在一定的缺陷，為此開展了土石方工程淺孔爆破施工技術的應用研究。

2? ?淺孔爆破施工技術

2.1? ?施工前的準備工作

以道路橋梁土石方工程為例敘述其土石方施工前的準備工作。施工前，由測量人員復測橋面中心線、路基寬度和路基高程，根據縱向里程在護欄內側、向內75cm處放出4條標準走行帶線，直線段按10m間距，曲線段按5m間距放樣，然后按2m間距拉鋼尺進行加密，測出路基高程[1]。

為了保證土石方淺孔爆破施工順利進行，在施工作業前，必須進行路基表面清理工作。為了保證路基狀態滿足施工需要，表面的灰塵和雜物必須清除干凈，清理深度不能低于0.3m。清除地表垃圾后，按照要求將其運送到相應的地點[2]。

為了避免土石方工程施工出現超挖現象，采用人工挖槽的方式進行基槽開挖，確定挖槽的深度和尺寸。為方便模板支設，可適當擴大基槽寬度，待完成施工后及時進行基槽土回填。基槽開挖要根據測量人員施劃的點位開挖，確保基槽的線型平直。基槽開挖順序為由上至下，以此完成施工前準備工作。

2.2? ?淺孔爆破施工流程

該道路橋梁工程路基開挖施工過程中遇到硬度較高、體積較大的巖體。為了保證土石方工程的施工效率，采用淺孔爆破施工技術開展爆破施工[3]。實施淺孔爆破施工，對基坑圍巖影響比較小，可在保證路基土石方施工安全的前提下將難以挖除的巖體進行破碎處理。

2.2.1? ?布置炮孔

根據土石方工程施工需求，采用梅花樁方式布置炮孔。炮孔布置方式如圖1所示。

圖1中：h表示土石方設計挖深，H為炮孔附加尺

寸，A為炮孔未裝炸藥部分，W為炮孔間距。通常情況下，炮孔深度要大于土石方設計挖深，因此與土石方設計挖深之和為炮孔深度[4]。

2.2.2? ?參數設計

采取淺孔爆破施工技術時，為了降低爆破施工對基坑圍巖的影響，施工中并未將炮孔裝滿炸藥。爆破施工參數的設計是否合理，關系到淺孔爆破施工效果，需要根據工程實際情況對其進行設計[5]。炮孔深度取值需要依據待爆破巖石的膨脹系數，其計算公式為：

（1）

式（1）中：V表示炮孔深度；Kp表示待爆破巖石膨脹系數。

通常情況下，淺孔爆破施工的炮孔直徑為40～45mm區間，裝藥深度要超過炮孔深度的1/3，最大裝藥深度不能超過炮孔深度的2/3。相鄰2個炮孔之間的間距在4.5～5.5m之間[6]。在待爆破區域內標記好炮孔位置，根據預先設計的爆破施工參數，使用型號為IHFA-A4FA7鉆機在鉆孔位置進行鉆孔施工。

2.2.3? ?操作要點

在鉆孔過程中，鉆桿要與地面垂直。如果發現鉆孔垂直度出現偏差，可以通過提桿的方式調整鉆孔方向，以此保證鉆孔精度。

在炮孔鉆好后，采用木質炮棍將藥卷裝入炮孔內，并使用封孔器對炮孔進行封孔[7]。以10個炮孔為一組，在引爆前將現場人員疏散到安全區域內，將10個炮孔藥卷一起引爆。待引爆了這一組炮孔內的藥卷后，再引爆下一組炮孔內的藥卷，以此完成土石方淺孔爆破施工作業。

2.3? ?邊坡支護及出渣施工

在完成淺孔爆破施工后，考慮到爆破作業會對路基邊坡巖土的穩定性產生影響，為了確保工程能夠安全進行，避免出現塌方事故，應注意建立臨時邊坡支護。在這一過程中，必須全面掌握施工區域的實際地質情況，并根據實際情況，確定合適的邊坡支撐方案。

邊坡支護施工計劃，必須結合多種因素進行優化、調整，以保證施工質量。在土石方施工環節，因施工位置的差異，若遇到規模較大、硬度較高的石塊時，工作人員需先對石塊的實際情況進行判斷，再采取合理的支護方法，以保證施工的順利進行。

由于邊坡巖土結構存在差異，應根據邊坡巖質的等級選用相應的施工規范與標準。為了確保雨水順暢排放而不會對施工區域造成影響，在淺孔爆破施工后需要結合施工區域的具體情況布設截水溝，進行合理截流和引流。邊坡支護完成后，將爆破后的石渣及時清運出施工區域，或規整打堆集中堆放。

出渣采用挖掘機配合人工進行，基坑兩邊比基礎寬0.5～1.0m，基坑邊坡按1：0.5的坡度進行放坡。挖出的土石方留足基坑回填量后，多余的土石方使用車輛運輸到指定地點，以此完成采用淺孔爆破施工技術實施的土石方工程施工。

3? ?淺孔爆破施工實例分析

3.1? ?工程概況

3.1.1? ?工程基本情況

以廣西南玉珠高速公路TJ4標段工程為例，驗證淺孔爆破施工技術在土石方工程中的應用效果。南玉珠高速公路TJ4標段位于玉林市興業縣境內，沿線經過葵陽鎮和城隍鎮，越過現有的G324國道。

該標段起訖里程為K19+720～K27+800，總長8.08km，采用八車道高速公路標準，為瀝青混凝土路面，設計時速120km。該標段主要結構包括：主線橋梁4座，長度為1.05km；路基挖方446.7萬m3，填方269.4萬m3，棄土方177.3萬m3；各類涵洞35座；預制箱梁408片；以及多種附屬工程。

3.1.2? ?地質情況

施工區域地處玉林盆地西部地區，地形平坦開闊，多為農田、丘陵。該區域淺表層為第四系填土，其下為第四系沖洪積層、殘坡積層，基巖分別為二疊系上統上組砂巖、石炭系中統黃龍組灰巖，石炭系下統（硅質巖及灰巖，泥盆系上統硅質巖，泥盆系中統東崗嶺階灰巖，印支期花崗巖等。

由于地質環境復雜，土石方工程施工具有較高的難度，路基填挖土石方量大，需合理組織施工作業，優化棄渣調配方案，減少交叉作業，保證節點工期。

3.2? ?施工效果分析

3.2.1? ?土石方工程施工質量評定

按照上述施工流程對該工程開展土石方施工。根據該工程實際情況，確定炮孔間距為4.85m，共布設156個炮孔，淺孔爆破后使用15臺土方車輛將石渣運輸到棄土場。為了檢驗土石方工程的施工質量，對該工程每個施工路段土石方工程施工質量進行評定。

根據《土石方工程施工質量驗收規范》GBJ46455-2020規定，土石方工程施工質量綜合評定得分不能低于90分。將該驗收規范作為該工程施工質量的檢驗標準，對工程施工質量進行評分，評分結果如1表所示。

如表1所示，該工程7個施工段土石方工程施工質量評分均在95分以上，符合《土石方工程施工質量驗收規范》GBJ46455-2020要求，說明該工程土石方施工質量良好，均符合驗收標準。

3.2.2? ?土石方工程施工進度

為了進一步檢驗土石方工程施工效果，又對工程施工效率進行了檢驗。將該工程劃分為7個階段，使用Excel表格記錄每個階段施工進度情況，如表2所示。

如表2所示，該工程的土石方施工比預期工期提前32天完成，每個階段土石方施工均提前完成，早于預計工期，土石方施工效率較高。說明本次采取的土石方工程施工技術具有良好的施工效果，可以有效保證工程質量與施工效率，該施工流程適用于土石方工程施工，同時也驗證了淺孔爆破施工技術適用于該土石方工程。

4? ?結束語

本文結合廣西南玉珠高速公路TJ4標段工程案例，將淺孔爆破施工技術應用到該工程施工中，實現了對傳統施工技術和施工工藝的優化與創新，有效縮短了土石方工程施工工期，提高了土石方工程質量，為土石方工程施工提供了有力的技術支撐，同時也為基于淺孔爆破施工技術的土石方工程施工研究提供了參考依據，具有良好的現實意義與理論價值。

由于此次研究時間有限，在內容方面或許存在不足，今后應在淺孔爆破技術創新與優化方面展開進一步研究，促進該項施工技術的創新與發展。

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