公路工程建設中的深路塹石方開挖光面爆破技術

顧浩杰

（中國土木工程集團有限公司，北京 100038）

1 引言

深路塹石方開挖常采用光面爆破技術，在合理設定參數(shù)、優(yōu)化施工流程后，以分區(qū)、分段的方法進行微差爆破，在保證爆破輪廓線有效性的同時減小對周邊環(huán)境的干擾。但深路塹石方開挖光面爆破的復雜度高，細節(jié)豐富，為順利完成爆破作業(yè)，需深入探討施工技術，并在施工過程中合理應用。

2 工程概況

某公路路線起訖樁號為K10+040~K16+440，全長6.4 km，地層巖性以坡積粉質(zhì)黏土、碎石土為主。路基土石方約365 875 m3，重點施工內(nèi)容包含高填路基、深挖路基、路堤擋土墻、路肩擋土墻幾項細分工程。受構(gòu)造影響，本段通過區(qū)域的花崗巖碎裂化現(xiàn)象明顯。

3 深路塹石方光面爆破設計原則

立足現(xiàn)場施工條件，提出分3個臺階進行光面爆破的方案，各臺階的寬度預留出1.2 m，頂部邊坡坡度為1∶0.3，以期減少土石方開挖量。嚴格控制爆破鉆孔施工工效，保證邊坡的施工質(zhì)量。預留光爆層采用光面爆破施工技術，層厚普遍為1.8~2.0 m，用φ100型三腳架鉆機在邊坡處鉆孔，統(tǒng)一按照1.2 m的孔距布孔[1]。

4 深路塹石方光面爆破設計

4.1 光面爆破參數(shù)的設計

為檢驗光面爆破參數(shù)在本工程地質(zhì)條件中的可行性，組織試驗，以試驗結(jié)果為參考，評價爆破參數(shù)是否可行，針對不妥之處加以優(yōu)化。對邊坡較緩部位預留側(cè)向保護層，以光面爆破的方法逐步起爆，實現(xiàn)對爆破開挖量的控制，避免超挖、欠挖。經(jīng)試驗、分析及調(diào)整后，確定一套可行的光面爆破施工參數(shù)，具體如表1所示。

表1 光面爆破參數(shù)

底部設φ32 mm乳化炸藥，中部采用φ25 mm乳化炸藥并以間隔裝藥的方法進行設置，導爆索連網(wǎng)，不耦合系數(shù)為1.7。

4.2 裝藥結(jié)構(gòu)的設計

以臺階深孔爆破的方法進行路塹石方開挖施工，并采用分層裝藥結(jié)構(gòu)，以此來保證爆破的有效性。

4.3 起爆網(wǎng)絡的設計

非電微差網(wǎng)絡起爆，為各爆破孔配備導爆索并連接至主導爆索，各連接部位保持緊密連接的狀態(tài)，并在主導爆索的另一端設雷管，在此起爆網(wǎng)絡設計方式下實現(xiàn)多個光爆孔同步起爆的效果。導爆索起爆網(wǎng)絡如圖1所示。

圖1 導爆索起爆網(wǎng)絡

4.4 光面爆破施工技術

4.4.1 布孔技術

根據(jù)設計的爆破參數(shù)確定炮孔的布設位置，未經(jīng)許可不得隨意調(diào)整。布孔前，先將爆破體表面的破碎層和積土清理干凈，參照已測放的邊坡線，有序標定各光爆孔，布孔后安排2~3次復核，確保無誤。

4.4.2 鉆孔技術

光爆孔誤差主要體現(xiàn)在對中誤差、開孔誤差、軌跡誤差三方面，為提高鉆孔的精度，嚴格控制鉆孔設備的架設位置，使鉆孔設備沿著特定的方向鉆孔，使鉆孔的開口位置和角度均滿足要求。

鉆孔期間加強對地質(zhì)條件的觀察，根據(jù)觀察結(jié)果記錄數(shù)據(jù)，利用信息指導鉆孔作業(yè)。遇夾層或較堅硬的石質(zhì)時，需多方進行商討，提出適應于實際狀況的處理方案，同時對網(wǎng)孔參數(shù)加以調(diào)整，以便在特殊地質(zhì)條件下依然可正常鉆進。

鉆孔結(jié)束后，用膠管向孔內(nèi)吹氣，盡快清理浮渣；清孔后，檢查炮孔是否有堵孔問題，并針對炮孔的孔位、孔深、傾斜度、孔距進行全面的校正。在確認各鉆孔均滿足要求后，用編織袋塞緊孔口，阻止外界雜物進入其中[2]。

4.4.3 裝藥技術

裝藥前全面檢查炮孔，若孔內(nèi)存在積水或其他雜物，均要隨即清理干凈。按照光面爆破設計方案嚴格控制裝藥量，邊裝藥邊測量，根據(jù)實際情況采取裝藥控制措施，確保裝藥密度達到要求。起爆位置規(guī)劃在炮孔底部，采取反向裝藥的方法，保證爆破安全。

4.4.4 炮孔堵塞技術

黏土和細砂組合成的混合料用于炮孔堵塞處理，要求含水量＜15%，粒度＜30 mm。炸藥藥卷放置到位后，先向炮孔中塞入塑料泡沫，用此材料控制堵塞的長度，孔口預留1.0 m，用木棍壓緊搗實。堵塞時，除了保證炮孔的嚴密性外，還需加強對導爆索和導爆管的防護，以免影響正常起爆。

4.4.5 爆破覆蓋技術

為控制爆破產(chǎn)生的飛石，用裝入砂土的草袋做覆蓋處理，首先完成各孔口的覆蓋，再用繩子將草袋連接至一體，形成完整的防護結(jié)構(gòu)。臨近村莊以及其他特殊部位聯(lián)合采取草袋和皮墊的覆蓋方法，覆蓋時施工人員謹慎操作，避免起爆網(wǎng)絡受損。

4.5 考慮地形地貌條件的光面爆破施工

4.5.1 雙側(cè)邊界條件的光面爆破

埡口地形、路塹兩側(cè)邊坡、中間挖槽是典型的雙側(cè)邊界條件，為取得足夠的爆破臨空面，按照中間抽槽、兩邊擴挖的方法進行開挖作業(yè)，臨近邊坡部位的爆破采用預裂或光面爆破的方法，在保證爆破有效性的同時實現(xiàn)對邊坡的防護。

4.5.2 單側(cè)邊界條件的光面爆破

在單側(cè)邊界條件下施工時，重點在于選擇適宜的開挖方法，安全、高效地完成爆破開挖作業(yè)，同時對臨近邊坡輪廓線的部位采取保護開挖的方法。炮孔參數(shù)根據(jù)現(xiàn)場巖性和周邊環(huán)境而定，炮孔傾斜或垂直布置。

5 光面爆破的安全控制技術

5.1 爆破飛石的控制技術

為取得良好的爆破飛石控制效果，首先探明爆破飛石的關鍵原因。經(jīng)分析，認為堵塞不嚴密和前排抵抗線發(fā)生變化是爆破飛石的關鍵誘因，根據(jù)此影響機制，利用相似理論和回歸分析法進行計算，確定爆破飛石距離，即：

式中，L為飛石最遠距離，m；W為抵抗線（前排的最小抵抗線），m；d為爆破孔布置的直徑，m。

綜合考慮爆破現(xiàn)場的作業(yè)條件和爆破設計參數(shù)，確定待防護的對象和飛石飛出后所能到達的范圍，據(jù)此開展光面爆破的深化設計工作，確保裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)、起爆順序均具有合理性。在做好計算分析、優(yōu)化設計后，將飛石控制在安全范圍內(nèi)，減小爆破飛石造成的不良影響[3]。

5.2 爆破振動的控制技術

為發(fā)揮公路在促進社會經(jīng)濟發(fā)展中的作用，多數(shù)路段建設于臨近城鎮(zhèn)的區(qū)域，但建設時可能由于周邊既有建（構(gòu)）筑物的限制而難以高效施工，且施工對周邊環(huán)境的影響較為嚴重。以深路塹石方開挖光面爆破為例，爆破產(chǎn)生較強的振動作用，周邊的建筑和房屋易受到影響。針對此問題，加強爆破振動控制，在保證爆破有效性的同時避免由于爆破而使周邊環(huán)境受到過多的擾動。在現(xiàn)階段的爆破振動速度計算中，頗具代表性的是薩道夫斯基的經(jīng)驗公式：

式中，v為質(zhì)點爆破振動速度的峰值；k為和地質(zhì)、爆破方法等因素有關的系數(shù)；Q為振動速度值對應最大段的起爆裝藥量；R為測點和爆破中心的直線距離；α為與周圍地質(zhì)條件相關的地震波衰減系數(shù)。

公路建設場地的周邊人口密集或存在諸多建（構(gòu)）筑物時，在做好設計工作后安排爆破試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定爆破振動傳播衰減規(guī)律，明確適宜的爆破參數(shù)。經(jīng)過試驗后，得到多項k值和α值，再綜合爆破現(xiàn)場的具體作業(yè)條件做對比分析，選擇最具可行性的k值和α值，后續(xù)嚴格依據(jù)試驗確定的參數(shù)進行施工，縮小爆破的影響范圍，將爆破對周邊造成的影響控制在合理范圍內(nèi)。

5.3 光面爆破安全技術

1）路基施工前做好準備工作，由專員深入現(xiàn)場進行調(diào)查，明確地質(zhì)、水文、氣候的具體狀況，預測可能發(fā)生水害的地段；挑選適宜的施工方法，細化施工細則，提高光面爆破的精細化水平；根據(jù)爆破產(chǎn)生的影響采取臨時防護措施；在路塹的光面爆破施工中，還需預測是否可能出現(xiàn)山體塌方、滑坡問題，必要時采取防護措施，經(jīng)過源頭的防護后，主動規(guī)避安全事故。

2）施工便道的交叉口以及其與公路的交叉口均屬于交通復雜路段，需設立標志，引導車輛駕駛?cè)藛T規(guī)范駕駛車輛，避免碰撞；在道路的便橋橋頭位置設置標志，清晰注明限制速度和載重能力。

3）路塹開挖時加強對坡面穩(wěn)定程度的檢查與控制，確保開挖全程坡面均維持穩(wěn)定。每日開工前、收工前均詳細檢查坡面、坡頂及周邊區(qū)域，若有危石、危土或存在異常狀況時，及時采取處理措施，對于難以及時處理但潛在安全隱患的，隨即暫停施工，匯總實際情況，報告上級以便獲得可取的處理方案。

4）光面爆破施工作業(yè)需規(guī)范，炮眼布設位置、裝藥量、裝藥結(jié)構(gòu)各方面均要滿足要求，避免由于某處細節(jié)的把控不到位而引發(fā)安全事故。

6 光面爆破施工效果分析

在本工程中，共布設524個光爆孔，主爆孔814個，分3次有序完成所有的爆破作業(yè)。實踐表明，弱風化片麻巖段、強風化片麻巖段的炮眼痕率分別為92%、65%，欠挖量和超挖量均在15 cm以內(nèi)，炮眼痕率和開挖量均滿足要求。爆破后，巖石表面和孔壁相對完整，未見明顯的爆破裂紋，路塹邊坡穩(wěn)定性和表面平整性均較好，坡面基本無松動巖石，周邊環(huán)境以及各類建（構(gòu)）筑物均可維持穩(wěn)定，表明爆破產(chǎn)生的不良影響得到有效的控制。沿炮孔連線方向切開，檢查結(jié)果顯示孔口破壞較小，絕大部分炮孔保留側(cè)巖石完整，準爆率達到100%，軟巖、硬巖的半孔保留率分別為80%、90%。各項參數(shù)均得到有效的控制，深路塹石方開挖爆破質(zhì)量和對周邊環(huán)境的保護效果均良好，采取的光面爆破施工技術具有可行性。

7 結(jié)語

綜上所述，光面爆破技術可以提高邊坡的工程質(zhì)量，具有使邊坡巖體穩(wěn)定，坡面平順、美觀及減少超欠挖工程量等優(yōu)點，廣泛應用于公路工程中。本文結(jié)合具體工程實例，詳細探討了深路塹石方開挖光面爆破技術，以提升開挖施工的效率，有效保證施工的安全性和爆破效果。