公路工程路塹邊坡開挖的光面爆破技術探討

楊悅

摘要 光面爆破技術是控制爆破方案之一，在高速公路工程邊坡開挖中應用廣泛。文章基于光面爆破技術應用于緩傾角邊坡效果不佳的現狀，對其成因進行詳細分析，并以某高速公路程K390+050～K390+450段緩傾角路塹邊坡開挖工程為例，進行工藝優化和參數控制，最終該邊坡開挖光面爆破技術的運用，取得了理想效果，期望該案例能夠為同類路塹邊坡工程開挖施工提供技術參考。

關鍵詞 公路工程項目；路塹邊坡；緩傾角；光面爆破

中圖分類號 U416.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）10-0108-03

0 引言

光面爆破技術是路塹邊坡爆破開挖的工藝，施工需基于地質地形條件，進行工藝設計與優化，從而確保邊坡坡巖穩定光滑，確保新開挖邊坡符合設計要求。該文基于某高速公路緩傾角路塹邊坡開挖實例，對光面爆破技術應用進行了經驗總結，期望可為同類項目施工提供參考。

1 工程概況

某公路項目沿線有大量深挖巖質路塹邊坡，最深處30 m，預計設計邊坡坡率1∶1.5和1∶1.0，均為典型的緩傾角邊坡。路塹巖體結構類型為強風化片麻巖或全風化片麻巖，夾層松散軟弱，且節理裂隙發育，顯著影響了邊坡穩定性。項目路塹邊坡施工為確保邊坡穩定，保障坡面平滑，結合實際情況擬選擇光面爆破技術。某高速公路程K390+050～K390+450段緩傾角路塹邊坡開挖工程邊坡坡度為1∶1.5，施工中分為一級坡和二級坡，臺階高度最大值為10 m。典型緩傾角路塹邊坡設計橫斷面情況如圖1所示。

2 緩傾角邊坡光面爆破設計

緩傾角邊坡光面爆破設計需合理控制的參數包括最小抵抗線、線裝藥密度、炮孔深度、炮孔直徑、裝藥結構等。基于項目實際情況對該路段緩傾角邊坡光面爆破工藝設計總結如下：

2.1 光面爆破炮孔直徑d

根據項目所在區域地形特征，結合工地鉆機條件、光面爆破質量要求、路塹邊坡巖性等指標初步評估炮孔直徑，并考慮光面爆破鉆孔深度和工程特殊需求，最終確定鉆孔直徑30～100 mm。結合該項目現場實際情況，選用AirROC D45履帶式汽動鉆機作為鉆孔設備，確定鉆孔執行d為120 mm[1]。

2.2 光面爆破鉆孔超深h

確定光面爆破鉆孔超深的經驗公式：

h=CH （1）

式中，C——影響系數，一般情況下C的取值為0.1～0.25；H——臺階高度，H的取值結合巖石堅硬程度取舍，取值多在0.2～1 m之間。由于該文光面爆破區域地質為強風化片麻巖體且設計臺階高度值為10 m，故確定鉆孔超深h=0.5 m[2]。

2.3 光面爆破鉆孔深度l

光面爆破孔深度l取值與鉆孔超深h和邊坡臺階蓋度H有關，可由下列公式計算：

l=（H+h）/sina （2）

式中，H——邊坡臺階高度；h——鉆孔超深；a——邊坡坡角，即鉆孔傾斜角度。以所得邊坡坡角與臺階高度值為基礎，最終確定該研究中的光面爆破鉆孔深度為19 m。鉆孔布設情況如圖2所示。

2.4 光面爆破炮孔間距a

炸藥性質與鉆孔直徑，會對光面爆孔間距產生直接作用，鉆孔間距會對爆破開裂形成貫穿裂縫產生影響，而炸藥特性則影響路塹邊坡的光滑性及平整性。一般情況下，光面爆孔間距a=（8～12）d。結合實際情況，考慮爆器材、鉆孔設備、巖性等因素，確定該項目的最終光面爆破孔間距a取值為1 m[3]。

2.5 光面爆破最小抵抗線W光

光面爆破最小抵抗線用W光來表示，即主爆區內光面爆孔相鄰巖體厚度值，W光值過大，表明光面爆孔周圍相鄰炮孔巖體阻力大，需應用更多的炸藥量，從而影響周邊巖體結構穩定性。基于此，需對光面爆破最小抵抗線W光值進行合理控制[4]。結合該項目實際情況，分析計算后確定W光=1.5 m。

2.6 光面爆破不耦合系數K

光面爆破耦合系數K表示炮孔直徑d與藥包直徑d0之間的比值，即K=d/d0，結合項目實踐可知，該系數取值在2～5之間，結合現場情況最終確定K值為2.4。

2.7 光面爆破線裝藥密度q線

想要取得理想的爆破效果，確保光面爆破的質量需要對裝藥量進行精確控制。

光面爆破的線裝藥密度q線可用如下公式計算

q線=q單αW光 （3）

式中，q單——單位體積消耗的炸藥量。q單的取值應結合操作區域的地質情況，結合該文項目所在區域路塹邊坡為強風化片麻巖，故其取值在150～300 g/m3范圍內[5]。結合項目特點，對相關參數計算后，獲得該項目光面爆破線裝藥密度值q線=450 g/m。

2.8 光面爆破起爆時間間隔

光面爆破炮孔的起炮與主爆孔之間存在起爆時間間隔Δt，其取值多為50～150 ms，結合該項目特點和工程設計要求，最終確定光面爆破起爆時間間隔為Δt≥100 ms。

2.9 炮孔加強藥段長度

光面爆破中，炮孔底部巖體存在較大的抵抗阻力，為達到最佳的爆破效果，需于炮孔底部2 m范圍內增大線裝藥密度值達到正常值的2～5倍，結合該項目特點和工程設計，計算后確定該路塹邊坡光面爆破底部線裝藥密度長度為1.2 m[6]。

3 光面爆破施工過程控制

測量操作人員結合項目特點和施工區域地形特征，準確進行邊線開口，并對鉆孔定位編號，現場檢測獲得孔口高程值，以鉆孔傾斜角度為基礎確定鉆孔深度。鉆孔操作人員根據獲取的鉆孔傾斜角度和鉆孔深度數據，嚴格作業流程，對鉆孔傾角加強控制，確保精度值，使其符合邊坡坡度要求和方案設計標準。

3.1 光面爆破孔施工工藝

結合實際情況分析，導致光面爆破孔施工誤差的誘因包括軌跡誤差、開孔誤差、對中誤差三種常見類型。在實踐中可采取“對位準、方向正、角度精”要求嚴格修正鉆孔設備，確保光面爆破鉆孔取位精準，降低施工誤差導致的后續不變。該項目鉆孔施工應用的鉆孔設備為AirROC D45履帶式汽動鉆機。鉆孔施工時通過以下措施確保光面爆破鉆孔精度值：①以角鋼制作1∶1.5的直角三角形，并以細線將三角點聯成籠狀。②按照直角三角形鉆孔，確保光面爆破鉆孔施工符合要求，使鉆桿和直角三角形的斜邊之間保持平行關系。③對鉆孔位置精準判斷，確保操作系統穩定的基礎上，采用坡度尺校準鉆桿鉆進角度。④加強施工檢測，確保鉆桿鉆進角度合規，對施工區域巖性狀況嚴密檢測[7]。

3.2 光面爆破裝藥工藝

光面爆破裝藥工藝采用加強裝藥段、正常裝藥段、減弱裝藥段組合的不耦合間隔裝藥結構，相比于普通爆破在裝藥方式方面工藝更復雜，要求裝藥結構必須嚴格參照設計標準執行，確保填藥量準確。

（1）技術人員結合炮孔實測成果圖對炮孔驗收，檢測炮孔孔深是否符合設計規范，結合實測孔深計算裝藥量并根據不同炮孔編號填充，確保裝藥量大于1 d，爆破前檢查有誤錯位和孔內脫落現象。裝藥結構如圖3所示。

（2）裝藥前檢查，以木桿或塑料棒對爆孔內有無雜質殘留進行檢查，確定有無炮孔壁變形，雜物未徹底清理或孔壁變形塌陷情況下不可裝藥。

（3）將藥串上塑料片緩慢抬起，并把藥串填入炮孔內，若發現中途卡頓可將藥串上提30 cm后繼續下落，仍然存在卡頓，將藥串提起后對炮孔壁處理，確認無誤后重新裝藥[8]。

3.3 光面爆破起爆網路

采用導爆索對該項目施工中的光面爆破起爆網進行連接，導爆索為閉合起爆裝置，毫秒級延遲，詳情如圖4所示。

3.4 光面爆破炮孔堵塞

確定該項目所用光面爆破孔堵塞長度值為1.5 m，堵塞物選用黏土，含水量控制在10%～15%，控制堵塞泥團直徑小于30 mm，不可以石渣或鉆孔巖粉堵塞爆破孔。

3.5 光面爆破安全距離控制

該項目施工作業區域位于荒山，人煙稀少，無歷史古跡和重要建筑物等，將爆破飛石范圍控制在300 m，爆破震動范圍控制在500 m以提高爆破安全性，操作嚴格執行爆破安全規程[9]。

3.6 光面爆破施工工藝流程

該項目光面爆破施工工藝流程如圖5所示。

4 光面爆破效果分析

該項目路塹邊坡共715個主爆孔和412個光面爆破孔，分三次爆孔，爆破石方約43 000 m3。對該項目光面爆破結果進行分析，強風化片麻巖段和弱風化片麻巖段炮眼痕率分別為51%和86%，超、欠挖量控制在20 cm內，兩項指標均符合設計規范。光面爆破后路塹邊坡巖石表面、半孔孔壁無爆破裂紋，爆破效果好[10]。

5 結語

綜上所述，光面爆破效果與地質特征、炸藥性能、爆破參數等相關，施工單位在選擇光面爆破工藝時，應對相關因素嚴格控制以提高施工質量。該文對某公路項目K390+050～K390+450段緩傾角路塹應用光面爆破施工工藝進行邊坡開挖工程，進行了案例分析，結合實際情況進行了緩傾角路塹邊坡開挖光面爆破參數設計和工藝優化，結果證實應用光面爆破施工工藝后路塹邊坡平整度提升，路塹邊坡穩定性改善，超、欠挖量減少，光面爆破技術與傳統爆破方案相比，爆破次數少、開挖成本低、爆破安全性高。

參考文獻

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