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)模應用。文章結合某高速公路石質邊坡施工案例，針對路基石方邊坡光面爆破施工技術展開綜合探究，根據(jù)工程實際情況，確定了爆破施工方案，主要內容包括施工機具選擇、鉆孔布置、填藥量計算、引爆方式確定、爆破危害與防護等，并總結了光面爆破施工技術要點。工程實踐表明，該技術施工效果顯著，具有較高的應用價值。

關鍵詞 公路工程；路基石質邊坡；爆破施工；光面爆破技術

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

0 引言

高速公路線長面廣、環(huán)境復雜，路基施工中普遍存在堅硬石質邊坡，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，容易造成巖體結構失穩(wěn)、垮塌，嚴重威脅施工安全。因此，為有效提升預留巖質邊坡穩(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，總結了施工工藝要點，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，對路塹石質邊坡實施光面爆破作業(yè)，設置四級邊坡，其坡比為1∶0.75～1∶1，路基為中風化巖，巖體存在少量裂隙，整體構造較為完整，邊坡最大高度處達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 方案設計及基本依據(jù)

2.1 爆破方案設計

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

（1）嚴格按照設計方案進行現(xiàn)場布置，鉆孔設置需滿足爆破要求。

（2）爆破前對施工區(qū)域內各種安全風險實施綜合評估，并制定科學有效的應急預案，以有效應對各種突發(fā)狀況。

（3）爆破作業(yè)前，在作業(yè)區(qū)前方設置3排主爆孔，且預留邊坡寬度不小于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)應嚴格按照審批通過的設計方案執(zhí)行，遵守施工操作規(guī)程，全面落實安全管理規(guī)定，科學執(zhí)行公安部門針對爆破安全管控的有關制度。

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，應合理設定爆破參數(shù)，保證鉆孔位置、孔徑、深度等各項指標符合標準要求，以有效提升爆破效果[3]。

2.4 施工機具

鉆孔質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，應結合現(xiàn)場實際情況，科學選擇鉆孔機具，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、技術等各方面因素，確定采用QL-KC120型履帶式液壓潛孔鉆機，相關工程實踐表明此鉆機在各類礦山爆破中效果顯著[4]。

該鉆機利用液壓裝置可有效完成鉆架旋轉、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)邊坡設計坡度科學控制鉆桿傾斜角度，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量的重要指標之一，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。

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，光面爆破應先于主炮孔，保證斷面貫穿路基基礎，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，確保巖體結構穩(wěn)定性[6]。

3.2 填藥量計算

爆孔填藥時，應嚴格控制填藥量，并通過導爆索對藥卷實施準確控制，采用繩索將藥卷送入爆孔指定位置，依據(jù)500～600 g/m標準填藥。

為最大限度地保證爆破效果，應在爆孔底部1 m區(qū)域內適當增加填藥量，通常為標準填藥量的2.5倍，以有效提升底部平整度，依據(jù)此標準，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，填藥時應保留1 m空孔，采用細沙裝填封口[7]。

4 引爆方式

爆破孔內采用導爆雷管引爆，并通過簇聯(lián)裝置將爆孔外導爆管連接在一起，以有效提升爆破效果，采用20根導爆管與2發(fā)雷管相連的方式的實施引爆，并在端頭位置設置2發(fā)雷管進行引爆，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，應根據(jù)《爆破作業(yè)安全操作技術規(guī)程》執(zhí)行，科學設定相關技術參數(shù)，并采取相應的安全防護措施[8]。具體內容如下：

5.1 爆破震動防護

該工程位于山區(qū)偏僻地帶，現(xiàn)場主要建筑結構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設施，若震動作用較小，可忽略不利影響。為有效確保施工安全，保證爆破質量，需科學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)建筑結構最小距離；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，光面爆破共設置爆孔90個，以爆孔深度為10 m，孔徑100 mm進行計算，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

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，應加強對爆破區(qū)域周邊200 m范圍內基礎設施采取必要的防護措施。

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

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

5.3 爆破沖擊波防護

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

6 光面爆破施工技術要點

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，準確測出路基中線、縱橫斷面，并在路基兩邊設置邊樁，嚴格控制測量精度，位置偏差不得超過50 mm。

（3）精準定位鉆孔位置，并設置好鉆桿，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，科學檢測并調節(jié)鉆桿傾斜度，保證與邊坡坡度相同，待各項指標滿足要求后方可實施鉆孔作業(yè)。起鉆時應嚴格控制鉆孔速率，保持勻速、緩慢鉆進，到鉆至指定深度后，對鉆孔傾斜度實施檢測，確認各項指標符合要求后，再適當提升鉆進速率[10]。

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

（5）當巖層較為松散時，應適當減慢鉆進速率，并反復清洗鉆孔，全面清除孔內碎石，防止造成卡鉆現(xiàn)象，影響成孔效果。

（6）鉆孔完成后，應對鉆孔深度、直徑、間距等相關指標實施全面檢測，并詳細記錄檢測數(shù)據(jù)，按照設計標準要求進行校正，并及時封堵孔口，防止雜物進入孔內。

6.2 填藥及封堵

（1）填藥前采用竹竿等設施對爆孔實施檢查，確認孔內無雜質、坍塌現(xiàn)象，檢查合格后，方可進行填藥。

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

（3）填藥完成后，將繩子牢固固定，避免落入孔內，同時可預先在藥卷頂端設置紙團，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）建立科學完善的項目組織架構，科學分工，明確崗位職責，責任到人，以有效保證施工安全，同時，堅持“政府監(jiān)管、業(yè)主主導、監(jiān)理督導、施工方負責”的安全管控原則，科學開展安全管理工作。

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

（3）加強安全管控，科學做好安全防護工作。嚴格執(zhí)行各級安全責任制，科學實施安全管理，確保責任落實到人；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行嚴厲處罰，有效降低安全隱患。

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

（5）實施施工質量、成本控制的基礎上，應加強安全文明施工控制，有效提升項目建設的經(jīng)濟和環(huán)保效益。

7 結論

綜上所述，該工程路塹石質邊坡于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同時實施鉆孔施工，由于施工人員技術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把控，以有效提升鉆孔精度，保證施工質量。

（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，鉆孔工序復雜，施工難度較大，且施工中需用到引爆雷管、導爆索等設施，施工成本較高。

參考文獻

[1]顧浩杰. 公路工程建設中的深路塹石方開挖光面爆破技術[J]. 工程建設與設計， 2023（4）： 133-135.

[2]姜家明， 楊翎， 馬朝陽， 等. PVC間隔裝藥光面爆破技術在掘進爆破中的應用[J]. 采礦技術， 2023（2）： 80-84.

[3]韋丹， 黃海華， 彭四佑， 等. 斷層破碎帶光面爆破技術研究與應用[J]. 爆破， 2023（1）： 85-91.

[4]王東旺， 袁紹國. 基于數(shù)值模擬的光面爆破裝藥結構不耦合系數(shù)研究[J]. 內蒙古科技大學學報， 2022（4）： 323-328.

[5]劉洪輝， 梁廣， 周俊. 延黃高速石質路塹邊坡防護設計優(yōu)化分析[J]. 內蒙古公路與運輸， 2020（4）： 13-16.

[6]趙登科. 重慶東環(huán)鐵路Ⅱ標隧道光面爆破施工技術與成本控制[C]//《施工技術》雜志社， 亞太建設科技信息研究院有限公司. 2020年全國土木工程施工技術交流會論文集（上冊）， 2020： 282-285.

[7]王國青. 公路工程隧道項目光面爆破施工技術[J]. 交通世界， 2022（20）： 138-140.

[8]易威良. 高速公路隧道光面爆破施工技術的應用[J]. 四川水泥， 2022（6）： 254-256.

[9]郭逾冬. 公路深挖路塹邊坡穩(wěn)定性分析[J]. 交通世界， 2022（35）： 49-51.

[10]延躍光. 隧道光面爆破施工超欠挖影響因素分析及控制技術研究[C]//上海筱虞文化傳播有限公司. Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management（ETACM 2022）（VOL. 2）， 2022： 194-196.