路基石方邊坡的光面爆破施工分析

摘要 光面爆破具有精度高、成型效果高、爆震影響小等優(yōu)點，能有效提升圍巖穩(wěn)定性，減少后續(xù)開挖作業(yè)量，在公路隧道工程土石方施工中得到了大規(guī)模應(yīng)用。文章結(jié)合某高速公路石質(zhì)邊坡施工案例，針對路基石方邊坡光面爆破施工技術(shù)展開綜合探究，根據(jù)工程實際情況，確定了爆破施工方案，主要內(nèi)容包括施工機(jī)具選擇、鉆孔布置、填藥量計算、引爆方式確定、爆破危害與防護(hù)等，并總結(jié)了光面爆破施工技術(shù)要點。工程實踐表明，該技術(shù)施工效果顯著，具有較高的應(yīng)用價值。

關(guān)鍵詞 公路工程；路基石質(zhì)邊坡；爆破施工；光面爆破技術(shù)

中圖分類號 U416.113 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 2096-8949（2023）13-0087-03

0 引言

高速公路線長面廣、環(huán)境復(fù)雜，路基施工中普遍存在堅硬石質(zhì)邊坡，需采取爆破施工。傳統(tǒng)爆破施工方式對周邊巖體影響較大，容易造成巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)、垮塌，嚴(yán)重威脅施工安全。因此，為有效提升預(yù)留巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性和完整性，保證公路施工安全，該文依托具體工程實踐，提出了光面爆破施工技術(shù)，總結(jié)了施工工藝要點，具有十分重要的意義[1]。

1 工程概況

某高速公路工程，設(shè)計長度9.54 km，土石方作業(yè)量較大，挖、填方量分別為1 329 000 m3和1 355 000 m3。選取該公路左半幅K116+970～K117+060路段為試驗段，對路塹石質(zhì)邊坡實施光面爆破作業(yè)，設(shè)置四級邊坡，其坡比為1∶0.75～1∶1，路基為中風(fēng)化巖，巖體存在少量裂隙，整體構(gòu)造較為完整，邊坡最大高度處達(dá)36.63 m，挖方量約127 000 m3。施工區(qū)域位于山區(qū)地帶，人類活動較少，具有良好的爆破條件。

2 方案設(shè)計及基本依據(jù)

2.1 爆破方案設(shè)計

根據(jù)項目實際情況，科學(xué)設(shè)計爆破方案。路塹邊坡開挖時，先在開挖位置布設(shè)光面孔，利用爆破形成裂隙，使各炮孔連接在一起，構(gòu)成較為平整的斷面，從而形成完整的光滑邊坡，增強(qiáng)爆破效果。

（1）嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行現(xiàn)場布置，鉆孔設(shè)置需滿足爆破要求。

（2）爆破前對施工區(qū)域內(nèi)各種安全風(fēng)險實施綜合評估，并制定科學(xué)有效的應(yīng)急預(yù)案，以有效應(yīng)對各種突發(fā)狀況。

（3）爆破作業(yè)前，在作業(yè)區(qū)前方設(shè)置3排主爆孔，且預(yù)留邊坡寬度不小于6 m，以有效提升爆破效果，保證邊坡穩(wěn)定性[2]。

2.2 基本依據(jù)

爆破作業(yè)應(yīng)嚴(yán)格按照審批通過的設(shè)計方案執(zhí)行，遵守施工操作規(guī)程，全面落實安全管理規(guī)定，科學(xué)執(zhí)行公安部門針對爆破安全管控的有關(guān)制度。

2.3 施工特征

爆破作業(yè)基本特征：局部位置巖體硬度較大、鉆孔困難；邊坡坡度為1∶0.75～1∶1，應(yīng)合理設(shè)定爆破參數(shù)，保證鉆孔位置、孔徑、深度等各項指標(biāo)符合標(biāo)準(zhǔn)要求，以有效提升爆破效果[3]。

2.4 施工機(jī)具

鉆孔質(zhì)量直接影響爆破成型效果，尤其對于邊坡平整度影響最為顯著。因此，鉆孔作業(yè)前，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場實際情況，科學(xué)選擇鉆孔機(jī)具，以有效確保鉆孔精度。根據(jù)邊坡巖性特征及環(huán)境條件，綜合經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等各方面因素，確定采用QL-KC120型履帶式液壓潛孔鉆機(jī)，相關(guān)工程實踐表明此鉆機(jī)在各類礦山爆破中效果顯著[4]。

該鉆機(jī)利用液壓裝置可有效完成鉆架旋轉(zhuǎn)、鉆臂自由擺動、鉆桿拆裝等各種動作，具有操作簡便、高效快捷、小巧靈活等優(yōu)點，能顯著提升施工效率。

3 鉆孔布置及填藥量計算

3.1 鉆孔布置

（1）采用規(guī)格為φ90 mm鉆桿實施鉆孔施工，根據(jù)邊坡設(shè)計坡度科學(xué)控制鉆桿傾斜角度，確保鉆孔斜度水平符合要求。

（2）根據(jù)邊坡坡度科學(xué)確定鉆孔深度，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，一級邊坡高度為10 m，鉆孔深度一般不超過10 m，爆破作業(yè)采用一次性爆破方式，為提升爆破效果，最大限度地保證底面平整度，鉆孔深度應(yīng)至少伸入邊坡底面1 m。

（3）爆破抵抗線對爆破效果具有重要影響，爆破作業(yè)時，應(yīng)合理選用。其計算公式如下：

W光=KD（m） （1）

式中，K——常數(shù)，通常取15～20，結(jié)合該工程具體情況，確定k取15～20；D——孔徑，該工程取100 mm；因此，通過計算得到該工程光面爆破抵抗線為1.5～

2 m[5]。

（4）爆破孔間距是影響爆破質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，通常采用如下公式確定：

a光=mω光 （2）

式中，m——比例系數(shù)，通常取0.6～0.8，根據(jù)該工程實際情況，確定ω光取值為1.5 m；因此a光位于0.9～

1.2 m范圍內(nèi)。

按照孔徑d=100 mm，鉆孔間距a光=1 m，爆破長度l=90 m，確定爆破孔數(shù)量為90個。

（5）根據(jù)以往工程實踐經(jīng)驗，光面爆破坡面距離主炮孔為1 m，同時在爆破作業(yè)區(qū)留置3排主炮孔，炮孔間距為2 m，抵抗線為2 m。

（6）根據(jù)工程實際需要，光面爆破應(yīng)先于主炮孔，保證斷面貫穿路基基礎(chǔ)，以有效降低主炮孔爆破產(chǎn)生的震動對周邊巖體造成影響，確保巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性[6]。

3.2 填藥量計算

爆孔填藥時，應(yīng)嚴(yán)格控制填藥量，并通過導(dǎo)爆索對藥卷實施準(zhǔn)確控制，采用繩索將藥卷送入爆孔指定位置，依據(jù)500～600 g/m標(biāo)準(zhǔn)填藥。

為最大限度地保證爆破效果，應(yīng)在爆孔底部1 m區(qū)域內(nèi)適當(dāng)增加填藥量，通常為標(biāo)準(zhǔn)填藥量的2.5倍，以有效提升底部平整度，依據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)，并以爆孔深度為15 m計算，單孔填藥量為6.3 kg。為防止光面爆破對孔口周邊巖體造成破壞，填藥時應(yīng)保留1 m空孔，采用細(xì)沙裝填封口[7]。

4 引爆方式

爆破孔內(nèi)采用導(dǎo)爆雷管引爆，并通過簇聯(lián)裝置將爆孔外導(dǎo)爆管連接在一起，以有效提升爆破效果，采用20根導(dǎo)爆管與2發(fā)雷管相連的方式的實施引爆，并在端頭位置設(shè)置2發(fā)雷管進(jìn)行引爆，實現(xiàn)光面爆孔同步引爆，從而使爆孔形成較為規(guī)則、完整的斷面，保證爆破成型效果。

5 爆破危害及安全防護(hù)措施

該工程路塹邊坡爆破存在的危害包括爆破振動危害、飛石危害、沖擊危害，為有效確保爆破作業(yè)安全，應(yīng)根據(jù)《爆破作業(yè)安全操作技術(shù)規(guī)程》執(zhí)行，科學(xué)設(shè)定相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施[8]。具體內(nèi)容如下：

5.1 爆破震動防護(hù)

該工程位于山區(qū)偏僻地帶，現(xiàn)場主要建筑結(jié)構(gòu)為項目部臨時炸藥庫，爆破位置距離炸藥庫為200 m，爆破作業(yè)時若產(chǎn)生震動破壞狀況，由項目部自行處理。炸藥庫作為危險性較大的基礎(chǔ)設(shè)施，若震動作用較小，可忽略不利影響。為有效確保施工安全，保證爆破質(zhì)量，需科學(xué)確定爆破震動安全爆破藥量，如具體計算公式如下：

Q=R3（υ/K）3/a （3）

式中：Q——單次最大藥量；R——爆破區(qū)建筑結(jié)構(gòu)最小距離；υ——炸藥庫抗震安全允許震速，其值為3 cm/s；K——常數(shù)，此處為150；a——常數(shù)，此處為1.5；因此，根據(jù)公式得到安全范圍內(nèi)的最大起爆藥量為：

Q=R3（υ/K）3/a=2603×（3/150）3/1.5=7 030 kg

根據(jù)該工程具體情況，光面爆破共設(shè)置爆孔90個，以爆孔深度為10 m，孔徑100 mm進(jìn)行計算，得到單孔填藥量為6.3 kg，總計填藥量為567 kg，而實際計算出的單段最大允許起爆藥量為7 030 kg，因此該工程光面爆破震動不會對炸藥庫造成破壞[9]。

5.2 爆破飛石防護(hù)

爆孔孔口位置封堵長度為1 m，實際爆破作業(yè)時，所有爆孔需同步起爆，以有效提升爆破效果，但因爆破時爆孔口飛石影響區(qū)域較大，應(yīng)加強(qiáng)對爆破區(qū)域周邊200 m范圍內(nèi)基礎(chǔ)設(shè)施采取必要的防護(hù)措施。

（1）爆破現(xiàn)場200 m范圍內(nèi)不存在敏感建（構(gòu)）筑物，但為了防止爆破作業(yè)產(chǎn)生的飛石安全事故，采取在爆孔上方設(shè)置沙包、土袋的方式控制飛石數(shù)量，結(jié)合實際情況，各爆孔放置5～6個沙包，并在爆破施工期間設(shè)置警戒線。

（2）警戒區(qū)域為300 m，爆破前對周邊區(qū)域進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)無人員和牲畜活動，最大限度地保證施工安全，減小損失。

5.3 爆破沖擊波防護(hù)

爆孔孔口封堵長度不足是導(dǎo)致爆破沖擊的主要因素，當(dāng)爆破孔徑為90～100 mm時，應(yīng)將人員、設(shè)備移至距離爆破區(qū)域300 m以外的地帶，以有效防止沖擊破壞，保證人員和設(shè)備安全。

6 光面爆破施工技術(shù)要點

6.1 鉆孔

（1）場地清理。該工程施工現(xiàn)場地勢較為平坦，具有良好的鉆孔施工條件。爆破作業(yè)前，需對施工現(xiàn)場實施全面清理，徹底清除松軟土層、石屑、浮渣等。

（2）測量放線。根據(jù)現(xiàn)場實際情況，準(zhǔn)確測出路基中線、縱橫斷面，并在路基兩邊設(shè)置邊樁，嚴(yán)格控制測量精度，位置偏差不得超過50 mm。

（3）精準(zhǔn)定位鉆孔位置，并設(shè)置好鉆桿，防止產(chǎn)生滑動，采用坡度尺對鉆桿傾斜度實施檢核。邊線豎直方向通過線墜控制垂直度，科學(xué)檢測并調(diào)節(jié)鉆桿傾斜度，保證與邊坡坡度相同，待各項指標(biāo)滿足要求后方可實施鉆孔作業(yè)。起鉆時應(yīng)嚴(yán)格控制鉆孔速率，保持勻速、緩慢鉆進(jìn)，到鉆至指定深度后，對鉆孔傾斜度實施檢測，確認(rèn)各項指標(biāo)符合要求后，再適當(dāng)提升鉆進(jìn)速率[10]。

（4）鉆孔時，應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)視鉆桿傾斜度、鉆進(jìn)狀態(tài)等，若出現(xiàn)鉆桿偏移或鉆進(jìn)困難等狀況，應(yīng)立即暫停鉆進(jìn)，并退出鉆桿，若偏差過大，則應(yīng)廢棄此孔，重新選孔進(jìn)行鉆進(jìn)。

（5）當(dāng)巖層較為松散時，應(yīng)適當(dāng)減慢鉆進(jìn)速率，并反復(fù)清洗鉆孔，全面清除孔內(nèi)碎石，防止造成卡鉆現(xiàn)象，影響成孔效果。

（6）鉆孔完成后，應(yīng)對鉆孔深度、直徑、間距等相關(guān)指標(biāo)實施全面檢測，并詳細(xì)記錄檢測數(shù)據(jù)，按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行校正，并及時封堵孔口，防止雜物進(jìn)入孔內(nèi)。

6.2 填藥及封堵

（1）填藥前采用竹竿等設(shè)施對爆孔實施檢查，確認(rèn)孔內(nèi)無雜質(zhì)、坍塌現(xiàn)象，檢查合格后，方可進(jìn)行填藥。

（2）將藥卷固定在繩子一端，并緩慢下放至孔內(nèi)，若中途出現(xiàn)阻擋難以下放時，應(yīng)上提藥卷重新下放，如依舊無法下落時，將藥卷完全提出爆孔，對異常部位進(jìn)行全面處理，處治完成后再次下放藥卷，直至達(dá)到爆孔底部，填藥過程中嚴(yán)禁插搗。

（3）填藥完成后，將繩子牢固固定，避免落入孔內(nèi)，同時可預(yù)先在藥卷頂端設(shè)置紙團(tuán)，并采用竹竿將其插搗密實，然后采用黏土封閉孔口。

6.3 安全管控措施

（1）建立科學(xué)完善的項目組織架構(gòu)，科學(xué)分工，明確崗位職責(zé)，責(zé)任到人，以有效保證施工安全，同時，堅持“政府監(jiān)管、業(yè)主主導(dǎo)、監(jiān)理督導(dǎo)、施工方負(fù)責(zé)”的安全管控原則，科學(xué)開展安全管理工作。

（2）為有效提升安全監(jiān)管效果，施工安全管控部門應(yīng)科學(xué)組織安全管理工作，實施定崗定責(zé)制，有效提升安全管控質(zhì)量。建立以項目經(jīng)理為安全負(fù)責(zé)人、項目部全體人員共同參與的安全管控小組，結(jié)合工程實際情況，科學(xué)配置安全管理人員，確保現(xiàn)場各環(huán)節(jié)、各區(qū)域均由專人負(fù)責(zé)安全管控工作，切實保證安全管控效果。

（3）加強(qiáng)安全管控，科學(xué)做好安全防護(hù)工作。嚴(yán)格執(zhí)行各級安全責(zé)任制，科學(xué)實施安全管理，確保責(zé)任落實到人；加大安全管理處罰力度，針對現(xiàn)場存在的違規(guī)操作等不安全行為進(jìn)行嚴(yán)厲處罰，有效降低安全隱患。

（4）科學(xué)實施安全教育及培訓(xùn)工作，定期組織安全人員進(jìn)行專業(yè)知識及技能培訓(xùn)，全面提升安全管理能力，保證安全管理質(zhì)量。

（5）實施施工質(zhì)量、成本控制的基礎(chǔ)上，應(yīng)加強(qiáng)安全文明施工控制，有效提升項目建設(shè)的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。

7 結(jié)論

綜上所述，該工程路塹石質(zhì)邊坡于2020年12月—2021年5月份開展光面爆破施工，取得了較為理想的效果。通過實際檢測發(fā)現(xiàn)，爆破完成后，邊坡斷面較為平整，坡面無松散碎石，爆孔痕跡率為95%，邊坡表面未見爆破裂縫，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會效益。但由于各方面因素限制，實際爆破作業(yè)時仍存在諸多缺陷，具體歸納如下：

（1）采用2臺履帶式全液壓潛孔鉆機(jī)同時實施鉆孔施工，由于施工人員技術(shù)差異極易造成鉆孔傾斜度偏差，盡管邊坡表面較為平整，但局部位置依舊存在大于10 cm的坑槽與凸起，因此后期施工時，必須對鉆孔傾斜度實施科學(xué)把控，以有效提升鉆孔精度，保證施工質(zhì)量。

（2）工程實踐表明，相較于傳統(tǒng)爆破方式，光面爆破爆孔數(shù)量較多，鉆孔工序復(fù)雜，施工難度較大，且施工中需用到引爆雷管、導(dǎo)爆索等設(shè)施，施工成本較高。

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