某高速公路項目路塹邊坡光面爆破施工技術要點分析

劉江華

（貴州省公路工程集團有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著我國公路建設的迅速發展，在山區修建公路的數量增多，山嶺重丘區施工越來越頻繁，石質深挖路塹在設計與施工上普遍要求應用光面爆破，有助于提高石質路塹工程質量及綜合經濟效益，有利于施工安全和運營行車安全[1]。

1 工程概況

某高速公路合同段全長4.3 km，路基工程預計挖方700 000 m3，挖方邊坡高度10～30 m。該路段位于山嶺重丘區，挖方沿線路段土層稀薄，下為砂巖、粉砂巖，局部路段下有巨厚層砂巖，需應用光面爆破技術進行挖方邊坡的處理。該合同路段K120+588.1～K120+777段土層結構復雜，頂部為1.3～1.8 m厚強風化泥巖層，下層為弱風化泥巖層，結構差異大，強度不一，完整性不均。挖方下邊坡高度約25 m，間隔10 m設置寬2 m的碎落臺，分三次開挖。

2 光面爆破的參數選擇

結合相關項目工程經驗進行現場試驗，通過參數的合理設計，以調整確定光面爆破的具體技術指標[2]。

2.1 鉆孔孔徑d

鉆孔直徑d的選擇與項目所在區域巖石特性、鉆機條件、工程對爆破質量要求等因素有關[3]。根據該項目需求，光面爆破采用直徑40 mm的普通煤電鉆進行鉆孔，為提高施工速度可多電鉆同步施工，有效提高了鉆進速度，解決了鉆眼成本高的問題，施工靈活性明顯提升。

2.2 光爆層厚度，即光爆抵抗線W光

抵抗線W光大小與鉆孔直徑d有關，可根據公式W光=K·d計進行光爆抵抗線W光大小的計算，其中K為固定系數，取值范圍在15～25區間，軟巖對應的K取值小，硬巖對應的K值大。該項目路段W光=K·d=25×0.04=1 m。

2.3 孔距a

結合經驗公式進行孔距a的計算：

式中，h——計算系數，其取值在10～16 m之間，巖石堅硬且完整時，對應的數值較大，巖石松軟且完整度不佳，則取值較小。該路段取值為10 m，則a=10×0.04=0.4 m，結合試驗結果證實，當a=0.3 m時的爆破效果最佳，根據該工程需求，選定a=0.3～0.4 m。

2.4 邊坡坡度

項目施工段邊坡坡度采用三層設計，上層為坡度為1∶1，中下層為1∶0.75，按照方案需求進行光面爆破，坡度大者鉆孔、爆破作業較為便利，邊坡坡度小者不利于光面爆破操作。

2.5 孔深L

孔深L與邊坡分層高度、超鉆值有關，可用下述公式計算：

式中，L——分層高度，結合電鉆操作要求一般取值；h——超鉆深度，取值為0.1 m；a——邊坡坡度，該項目選定中下層坡度為參考，即取1∶0.75。

由上述取值，根據下述公式可得：

故10 m高度的臺階需進行4次爆破方可完成，每次爆破孔深約2.625 m。

2.6 裝藥量

Q光——炮孔裝藥量（g/m）；q光——光爆孔線裝藥量（g/m），兩者計算公式如下：

式中，K單——單位體積光面爆破需要的耗藥量（g/m3）；泥巖的K單值可確定為220 g/m3；L——孔深（m）；W——爆抵抗線（m）；a——光爆孔距（m）。

該路段的光爆孔線裝藥量如下：

結合工程實踐可知，巖石硬度不同，其對應的光面爆破技術參數選擇存在差異。故此，粉砂巖、砂巖、泥巖現場，經多次試驗結果，并工程實踐，修正后的光面爆破參數情況如表1所示。

表1 參數范圍

3 光面爆破的施工技術設計

光面爆破施工前，需進行施工設計，主要包括以下幾點內容：①炮孔爆破施工技術指標；②炮孔填藥方法、裝藥結構及堵塞策略；③炮孔編號、位置、傾斜角度、鉆孔方向等；④起爆方法和網絡圖；⑤安全措施與防護材料；⑥炸藥、導爆管、導火線、雷管及相關器械；⑦施工注意事項及技術要點[4-5]。

4 光面爆破的施工控制

4.1 施工方法

某路塹高邊坡，結合方案要求選用單邊坡開挖方案，以縱向分層法布孔，按照由上層到下層，由外層到里層的順序施工爆破。每個水平層主爆區爆破后，及時將土石運走，隨后進行光爆區和主爆區之間的斜層緩沖區爆破。土石運輸應用自卸式汽車、挖掘機和裝卸機，清理完畢后用推土機將場地整平。分層炮孔布置情況如圖1和圖2所示。

圖1 炮孔布置立面

圖2 炮孔布置平面

4.2 爆破施工工序

爆破施工工序流程如圖3。

圖3 爆破施工工序流程

4.3 光面爆破施工注意事項

（1）邊坡放線：分別以水準儀和全站儀精準放線并確定其高程，準確測量后明確等高點，確定施工作業線型，根據其線型確定施工點間距，并用灰線將各施工點連接，這條用灰線連接的線即布眼線[6]。

（2）炮孔布置：明確布眼線位置后，利用特定尺寸進行標注，按照等距原則尋找炮位，需注意保持炮位間距小于40 cm。

（3）緩沖孔：位于最小抵抗線上的孔，需保持其與邊坡坡度一致，緩沖孔間距與主爆孔相同，裝藥量與主爆孔保持一致。

（4）鉆光爆孔：每層打3個孔，保持打孔坡度比一致，深度和間距相同。

（5）裝藥結構：每個炮孔分兩段裝藥，采用不耦合間隔裝藥法，第一段為炮孔底部，第二段為調整層。第一層為加強裝藥層，采用梅花形裝填藥位，保持爆炸能量均勻，適當增加裝藥量以確保底部巖石被炸開，保障爆炸效果。第二層將兩個炮眼位置錯開，保持間距1～1.5 m，第一個炮眼間距為1 m，第二個炮眼間距為1.5 m，詳見圖4所示。

圖4 光爆孔裝藥結構

（6）爆破裝填藥量大小需結合工程需求，結合巖質結構，并根據施工進度和現場狀況加以調整，并對藥量大小進行整合。如藥量裝填過大，易引發飛石產生安全隱患，若裝填藥量不足，則難以將抵抗層炸掉，需二次作業。泥巖層，每層孔底層裝藥量約150 g，第二層裝填量約為第一層1/2～2/3，即75～100 g。

（7）連接線路并檢查雷管導線是否正確連接，確保電路無誤，保證一次起爆成功。

（8）做好安全防范，設置醒目提示，指揮相關人員在爆破期間遠離危險區域。

4.4 安全管理措施

（1）健全組織機構、明確崗位責任是安全生產管理的基礎性工作。按照“政府部門監管、建設單位主導、監理單位督促、施工單位負責”的要求，結合項目安全生產領導小組，規范其機構設置與職責。

（2）為保障安全監督檢查的效果，項目施工安全管理部門需合理安排施工安全管理工作，科學分工，提高安全管理。

（3）加強安全管理，做好安全和勞動保障工作，確保施工期間員工的人身安全與健康。全面實施安全生產責任制，實行責任管理，責任到人。

（4）加大安全執法力度，發現存在的不安全問題，需及時消除安全隱患，并堅決杜絕違規操作。

（5）落實施工技術措施，施工作業點應有明顯的安全牌、安全標志，進入施工區的車輛必須按規定路線行駛。

5 光面爆破的效果評價和應用前景

5.1 該工程光面爆破的效果評價

該路塹高邊坡采用光面爆破工藝，嚴格執行技術規范與參數標準，施工中認真落實技術控制，獲得了較為理想的效果。爆破后，邊坡巖體壁面半孔率超過90%，且邊坡巖體壁面未見爆破裂紋，操作未對結構穩定性產生影響，未在坡面出現浮石，邊坡美觀度、穩定性達標。該項目施工中嚴格執行技術規程與操作規范，認真落實國家爆破安全規章制度，施工安全度高。

5.2 不同巖層結合部光面爆破措施

不同巖層結構有所差異，應選擇合適的施工控制措施，減少超欠挖工程量的同時提高巖石結構穩定性，具體措施如下：

（1）炮孔鉆眼做好記錄，對施工區域地質情況嚴密勘察，對夾層或巖石結構質地存在顯著差異者，及時進行孔位、孔網等參數的調整，根據巖層硬度調整裝藥量。

（2）交替應用空孔間隔法與分段間隔法進行裝藥，減少薄弱層面裝藥量，減少爆破可能對周邊環境產生的影響，避免巖石飛濺引發安全隱患[7]。

（3）硬巖采用光面爆破，軟巖進行預裂爆破，減少超欠挖方量。

5.3 光面爆破適用的地質條件

光面爆破工藝，在下述地質條件下應用效果最佳：

質地堅硬巖石或質地稍松軟但巖體完整者，效果更佳。

巖體結構層理層狀與路線走向一致，或巖體中軟夾層與邊坡夾角不足25°者，光面爆破效果較為理想。

巖體處于絕壁地形，或存在側向臨空面者。

巖體發育不均勻者采用光面爆破效果不佳，但通過對最小抵抗線、炮眼間距、裝藥量的合理控制以及施工參數的調整，光面爆破可以減少爆破對邊坡的破壞，降低邊坡超炸，仍然有一定優勢。

6 結論

炸藥性能、巖石質地、鉆孔施工質量、爆破參數等指標都會對光面爆破效果產生影響，所以光面爆破的參數設計和施工工藝，必須認真地考慮這些影響因素，通過對上述參數指標的合理控制，以滿足施工需求，取得較好的光爆效果。通過工程實踐，石質深挖路塹廣泛應用光面爆破這一工藝，對確保工程質量、加快施工進度、降低項目支出、確保施工安全有重要作用，同時也在保護沿線環境、改善周邊景觀方面效果顯著，擁有良好的社會效益。