宜遂高速路基石方開挖中控制爆破技術的應用

張凱 張學峰

（1.江西省交通工程集團有限公司，江西 南昌 330038；2.江西省交通工程集團建設有限公司，江西 南昌 330038）

0 引言

本文針對宜遂高速公路陡邊坡、厚堆積的實際情況，提出小型梯段松動爆破法的路基石方開挖施工工藝，并對施工過程及應用效果展開分析，為控制爆破技術在公路路基邊坡開挖施工中的推廣應用提供了借鑒參考。

1 工程概況

宜遂高速宜春至安福段起訖樁號為k1+200～k75+120，主線長73.92km，路線整體走向為由北往南。其中，k0+420～k16+222路段采用雙向六車道標準建設，路基寬33.5m；其余路段則按雙向四車道建設，路基寬26m。受地形地貌的影響，橋隧比為48.83%，橋梁總長18.445km，在路線總長度中占比24.80%；隧道總長度17.61km，在路線總長度中占比23.67%。

項目工程地質條件復雜，建設難度大。高液限粉土或紅黏土、軟土、白泥土（瓷土）、殘坡積土、全風化混合巖土、變質巖土、煤系地層、巖溶、順向坡、古滑坡體，滑坡和潛在工程邊坡失穩等不良地質路段分布廣泛，特別是高邊坡失穩的可能性大，易產生坍塌、溜坡和滑坡危險。部分填方路段處于溝谷軟基地段，軟基處理難度較大。

2 爆破施工方案

根據施工規范及要求，為避免對周圍山體及居民區造成不利擾動及安全隱患，石質路塹不得采用大中型爆破方案，故提出小型梯段松動爆破法施工工藝，由上至下采用逐級臺階分層開挖的方案。該方案的特點是密打孔、少裝藥、強堵塞、孔排間隔微差，逐層爆破剝離[1]。

具體而言，采用深孔爆破、潛孔鋼釬炮（眼炮）爆破及表面爆破等方法。其中，深孔爆破為孔徑在75mm以上、孔深在5m左右，并使用延長藥包的爆破方法，爆破石方量大，用于大塊巖石爆破及路塹開挖方面；潛孔鋼釬炮（眼炮）爆破則為炮孔直徑在75mm以下、孔深在5m以下的爆破方法，用于工作量較小的石質路塹開挖或其余炮型的輔助；表面爆破開挖效率低，僅適用于少量分散巖石爆破開挖。

當石方開挖至臨近邊坡0.5m～1m的段落，則應改用光面爆破技術，以確保邊坡的穩定平順，并有效避免對邊坡巖體的擾動與破壞。與此同時，為減少爆破轟波的沖擊影響并充分延長爆破氣體膨脹時間，提升爆破開挖效果，還應使用高體積、低爆速、低密度的國產巖石爆破專用炸藥。對于節理裂隙發育等特殊地段，則應采用預裂爆破開挖工藝。

3 爆破參數設計

3.1 深孔爆破參數

根據爆破點深度確定的臺階高度為3m～5m。爆破孔采用梅花形布置；根據施工目的及機械設備配置情況，炮孔直徑初步確定為φ42mm；孔距系數是衡量預裂爆破開挖效果受孔距影響程度的關鍵因素[2]，該公路路基巖石偏硬，故孔距系數取12，據此得到爆破孔間距為0.51m，實際抵抗線高度為1.5m～2.5m。按照超鉆深度與實際抵抗線之和確定的爆破孔鉆深為3.4m～5.6m。

3.2 零星孤石潛孔爆破參數

3.3 溝槽淺孔爆破參數

3.4 臺階淺孔爆破參數

3.5 光面爆破參數

3.6 預裂爆破參數

4 爆破施工技術要點

該公路路基石方段開挖主要遵循以下施工次序：待爆破區既有地下管線和構造物的全面調查→爆破炮孔孔位設計、報批→專業爆破施工人員的配置→待爆破區域覆蓋層以及強風化巖石的徹底清理→按照爆破施工方案布孔、鉆孔→全面檢查并試驗爆破器材性能及效果→鉆孔結束后檢查炮孔并清除廢碴→按施工方案裝藥并安裝引爆裝置、堵塞炮孔→設置安全崗及安全員→通知并確保爆破影響區域內人、畜全部撤離→按照施工方案正式起爆→初步檢查起爆效果并清除盲炮、解除警戒→檢測爆破開挖效果。

4.1 鉆孔

預裂爆破炮孔深度根據邊坡高度設定。該公路段邊坡高度在8m～30m之間，左右側分臺階開挖；不足4m處一次開挖到位，并預留碎落臺；超出4m處設置兩臺階鉆孔開挖，并在分層處預留寬度為2m的工作平臺。

在開鉆前應徹底清除孔口四周松散覆蓋層，同時開辟出鉆機工作面；測放孔位后加強孔距與路基中線距離誤差的控制，必須將誤差控制在30mm以內。預裂爆破孔為斜鉆孔形式，鉆孔方向必須垂直于邊坡走向；橫向角度應同邊坡角；孔底中心與設計坡面的偏差不應超出孔底距離的1%，并應保證孔底全部設置于同一底板平面。

4.2 起爆

為保證鉆爆開挖效果，應同時起爆主炮孔和預裂孔，但應將主炮孔延時80ms～100ms。直爆網絡和起爆順序具體如圖1所示，該公路路基石方爆破開挖應遵循①～⑤的起爆次序，根據實際需要可適時增加排數；預裂爆破孔應同時起爆，其余孔則通過微差起爆。淺孔松動爆破使用性能安全的塑料導管非電起爆網絡，并配合使用毫秒延期雷管實施控制，以確保爆破震動安全及效果，使塊石粒徑滿足路基石方開挖要求。

圖1 直爆網絡與起爆順序圖

在圖1中①為第一響，在預裂孔中埋設瞬發雷管，臨孔間通過導爆索連接，以便能同時起爆；②為第二響，炮孔中安裝有3段毫秒級延期雷管；③為第三響，炮孔中埋設5段毫秒級延期雷管；④為第四響，安裝5段毫秒級延期雷管；⑤為第五響，埋設7段毫秒級延期雷管。以上延時雷管之間均通過塑料導爆管連接。

4.3 爆破安全控制

對于臨近居民區的開挖爆破，必須于爆破前在靠近炮孔2m處設置竹笆屏障以形成防護墻體，竹籬笆必須編織緊密，無空隙，能完全攔截爆破飛石。此外，在右側邊坡施工時，必須通過搭設3排鋼拱架加高左側防護墻高度，鋼管間距不得超出1m，以避免爆破飛石飛越防護墻。爆破安全控制完全滿足《爆破安全規程》（GB 6722-2014）。

5 松動爆破施工效果

宜遂高速宜春至安福段路基邊坡石方開挖采用小型梯段松動爆破工藝，施工過程嚴格按照設計參數實施，爆破效果良好，邊坡安全性及后邊坡穩定性等均有保證。此次爆破共設置106個主爆孔，總裝藥量達到1536kg，爆破開挖方量5800m3，炸藥單耗為0.25kg/m3，基本與工程設計要求相吻合。爆破完成后無拒爆盲炮，預裂面也無明顯的爆破裂隙，飛石、粉塵量完全處于受控范圍內。與原定破碎錘靜態開挖方案相比，松動爆破開挖工期僅為靜態開挖的1/5，施工成本也比靜態開挖節省135.4萬元。雖然爆破后巖石大塊率比破碎錘靜態開挖高，但并未超出裝車上限，具備較好的經濟效益和環境效益。

該公路路基石方開挖松動爆破振動監測峰值如表1所示，監測結果遠小于安全允許質點振動速度，爆破振動波形圖分布也較為聚集[4]；邊坡錨索測力計、多點位移計等監測值均無異常起伏，邊坡安全穩定。

6 結束語

通過調查分析宜遂高速路基石方控制爆破開挖結果，小型梯段松動爆破法開挖施工巖石破碎效果好，爆破安全系數高，路基邊坡線型控制也取得了較好效果，雖然松動爆破開挖施工工序略微復雜，但施工時間顯著縮短，大塊巖石開挖破碎難題也得到較好解決；監測結果顯示，監測值無任何異常，邊坡巖石安全穩定。該公路路基石方開挖所采用的小型梯段松動爆破工藝可在挖方量大的工程中推廣應用。