巖溶地區反坡陡峭巖質高邊坡施工技術

李柯

摘要：環江下南至車河公路存在開挖原狀山體為反坡陡峭狀、控制爆破難度大、施工過程及工后危石處理風險大等施工技術難題，對此，文章分析了該工程的地質條件、高邊坡開挖斷面及施工周邊環境情況，提出了控制爆破、深孔爆破及危石卸載等技術方案。經工程驗證，開挖后的高邊坡邊坡順直，山體巖層穩定，周邊生態環境可控，總體成效良好，可為巖溶峰叢地區公路建設提供參考。

關鍵詞：巖溶地區；反坡；控制爆破；巖質高邊坡；危石卸載

中圖分類號：U416.1+4? ?文獻標識碼：A

文章編號：1673-4874（2024）04-0049-03

0 引言

隨著交通建設不斷向大石山區推進，公路建設不可避免地出現各類高填深挖路段。本文闡述的環江下南至車河公路穿過巖溶峰叢地貌，其中一段面臨著巖溶地區反坡陡峭巖質高邊坡施工的幾個技術難題：（1）開挖原狀山體為反坡陡峭狀，施工難度極大；（2）控制爆破難度大，若爆破藥量過大，造成山體擾動，易擴大爆破范圍，破壞生態，若藥量不足，邊坡形成設計薄層且山體陡峭，難以補炮處理［1］；（3）施工過程及工后危石處理風險大，因山體實際邊坡和設計高邊坡都十分陡峭，無法使用大型設備處理危石，只能人工結合爆破清理危石，作業風險大。目前該項目已成功完成高邊坡施工并順利建成通車，施工過程未發生人員傷亡事故，且開挖邊坡滿足設計要求，本文對此形成技術成果總結，以供參考。

1 工程概況

環江下南至車河公路是廣西“十三五”規劃普通國省道建設的前期工作任務之一。№1標段起訖樁號為K0+000～K23+100，路線全長23.1 km，項目線路起點位于環江毛南族自治縣下南鄉，之后沿舊路向南布設至中南村，后經南昌村向西沿舊路布線至干坤，于干坤北側山展線至江豐村，終點位于拔貢鎮上田屯附近，終點樁號K23+100，路線全部為新建。公路等級為二級，№1標段設計速度為40 km/h。

環江下南至車河公路№1標段在路基施工過程中需對K10+340～K10+540段高邊坡進行爆破作業，待爆破高邊坡高約56.3～62.2 m（以南側S303省道路面為基準面），爆破方量約為6×104 m3。

2 高邊坡施工特點分析

2.1 地質條件

K10+340～K10+540施工段地形地貌：巖溶峰叢地貌，自然邊坡陡峭，植被不發育。地層巖性：基巖出露，基巖為石灰系大唐階灰巖，灰白色、青灰色，巨厚層狀、切層，中風化；巖層產狀：S0356∠21°，節理J1：320∠67°，為切層邊坡，表面局部為0～0.3 m殘坡積黏性土，黑色，含少量砂，硬塑。

2.2 高邊坡開挖斷面分析

K10+340～K10+540施工段原狀山體大部分為反坡陡峭狀，路基橫斷面設計邊坡坡率為1∶0.1，該段典型路基橫斷面設計見圖1，開挖后的邊坡近乎垂直，最大挖深達77.8 m，需要分層爆破挖除，且一次爆破量不能過大，防止對山體擾動；需要嚴格控制爆破，才能形成設計斷面［2］。

2.3 施工周邊環境

K10+340～K10+540段待爆破高邊坡高為56.3～66.2 m（以南側S303省道路面為基準面），東北向225 m處有民房，南側有一條高壓線，與邊坡坡腳最近距離為137 m。爆破區域周邊環境見圖2。

3 高邊坡施工關鍵技術

3.1 高邊坡施工方案設計

K10+340～K10+540段高邊坡整體呈反坡狀，大型設備無法上到邊坡坡頂，綜合考慮現場、人員設備條件，采用人工操作輕型鉆機設備，從上到下進行鉆孔作業，整體設計采用深孔臺階爆破。設計采用數碼電子雷管毫秒延時爆破技術，嚴格控制單響最大藥量和一次爆破規模。

該段高邊坡選用深孔臺階爆破，分6層進行（見下頁圖3），頂層炮孔深6.2～25 m、孔距2～3.0 m、排距2.8～3.5 m。頂層爆破形成臺階后，以下幾層選用每層10 m的臺階爆破，孔深11 m、孔距3.2 m、排距3.0 m。為實現爆破后坡面有良好的平整度，設計邊坡控制線，適當加密炮孔孔徑（1.5～2.0 m），通過微差爆破控制邊坡平順度［3］。

3.2 高邊坡施工要點

利用挖掘機清表，從K10+560段修建施工便道至懸崖坡腳K10+480段，對K10+350～K10+480懸崖段機械無法到達的地方，利用人工清除懸崖頂爆破區域的表面浮石、孤石，為爆破鉆孔提供工作面，往下每層爆破深度為10 m，采用機械排險。人工清表、排險過程須系好安全帶，保證施工過程人身安全。

3.3 高邊坡開挖質量控制

必須按照設計圖紙分級施工，一次成形；在挖掘機作業高度范圍內應對開挖坡面進行一次排險修整；對有可能產生病害的邊坡還應先按設計施作錨固防護后再進行下級邊坡開挖。根據高邊坡的開挖高度，采用分層分段開挖的方式，除第一層外，往下每層爆破開挖深度控制在10 m以內。支護施作須控制在預定時間內，確保高邊坡及時封閉。施工中動態坡度控制在設計坡度內，層間留設臺階，平臺寬度為4～6 m，使總開挖坡度控制在設計允許的坡度內，并嚴格按照“開挖一級、防護一級”的要求施工，逐級進行工程防護，防止邊坡孤石碎落。

3.4 爆破施工方案

3.4.1 爆破設計原則

爆破以松動為主，爆破后的大塊碎石再采用機械解小。爆破危害主要是飛石、振動、滾石等，應采取必要的防范措施，控制爆破方向，避開周邊民房、高壓線等，嚴格控制最大單段藥量，保護對象一側應加大抵抗線。

3.4.2 爆破安全驗算

3.4.2.1 爆破振動驗算

按《爆破安全規程》（GB6722-2014）要求，爆破振動安全距離按式（1）計算：

R=KV1αQ13（1）

深孔爆破f在10～100 Hz，一般民用建筑爆破安全振動速度為1.5～3.0 cm/s，但考慮周邊民房新舊、結構等條件，該路段周邊民房的爆破安全振動速度按V=2.0 cm/s進行驗算［5］。

高壓線鐵塔按工業建筑爆破安全振動速度為3.5～5.0 cm/s，按最小值3.5 cm/s進行驗算。

根據爆破點至保護對象的距離，嚴格按設計控制最大單段藥量，可確保爆破振動不對周邊高壓線塔、民房等造成損傷。

3.4.2.2 爆破飛石

根據《爆破安全規程》（GB6722-2014）規定，深孔臺階爆破安全允許距離應≥200 m，淺孔臺階爆破安全允許距離應≥200 m（復雜地質條件下或未形成臺階工作面時≥300 m）。因周邊300 m范圍內有村莊民房、高壓線等保護對象，必須做好安全防護措施。

3.4.3 爆破施工準備

因待爆破高邊坡坡腳緊貼S303省道，為防止滾石破壞路面，爆破前需對路面進行防護。由于南側山腳有高壓線經過，因此應開挖一道防護溝，溝深≥2 m，開挖的渣土堆排在外側，修筑成一道防護墻，以防止滾石危害。同時，該段落施工前已到當地供電部門報備，爆破前通知供電所人員到場，并臨時停電，如有高壓電桿損壞就及時搶修。防護溝內的滾石應及時清理，避免大量堆積。邊坡頂部表層有易落碎石，打孔前需清理。

3.5 危石卸載技術

懸崖段（樁號：K10+340～K10+540）在第一輪及第二輪爆破后，在樁號K10+400～K10+460段的邊坡頂出現邊坡線外巖石開裂情況，開裂裂縫距離開挖線5～6 m；在K10+340～K10+400段邊坡有破碎帶，有碎石掉落風險，嚴重影響在下方施工的工人人身安全。針對該段目前所暴露的隱患問題，為了下步施工及后期運營安全，提出以下處理方案。

3.5.1 總體施工工序

對最高處K10+400～K10+450邊坡段（圖4，2號位置）進行爆破清除，接著清除K10+350～K10+460段（圖4，1號位置）的危石，并施工主動防護網，主動網施工完成后再次對該段邊坡排險處理，確認安全后爆破施工（圖4，4號位置）；最后研判是否需要卸載（圖4，3號位置）。

3.5.2 具體施工技術方案

卸載K10+400～K10+450段開裂部分，開挖坡口線5～6 m位置靠山一側出現5～15 cm不等的裂縫。從裂縫形狀上分析，該區域與下部已爆破山體為一整體，裂縫是由于爆破后下部失去支撐產生滑動而出現，需要進行爆破清除，采用鉆眼爆破方式對該部分巖體卸載，爆破厚度為5～6 m（爆破到裂縫位置），爆破深度為8 m。考慮到該段落巖石較為破碎，為了爆破后盡量減少對裂縫外山體的擾動，豎向分兩層，厚度方向分三排，第一次爆破第一層第一排，第二次爆破第一層第二排及第二層第一排，第三次爆破第一層第三排及第二層第二排，第四次爆破第二層第三排，分為4次爆破，采用淺孔爆破的弱爆破方式。炮孔孔徑為40 mm，孔間距1～1.5 m，孔深4 m，分層爆破并排除危石，炸藥規格為32 mm乳化炸藥。同時，為了使爆破時處理的危石能盡量被炸飛，減少下一層鉆孔工作面的人工清理工作量，每層爆破清除的危石在厚度方向距離臨邊邊緣應≤2 m，分層交替鉆孔爆破。

3.5.3 爆破清除危石處理工序（圖5～7）

3.6 防護及排水方案

開挖完成后，掛主動網并噴射混凝土防護，防護范圍為所有開挖裸露面及沿開挖線至垂直巖壁坡腳處，避免雨水下滲到邊坡，造成邊坡及防護系統水破壞，并在開挖線位置設置攔水帶，攔截地表水，同時采用PVC管集中排向路基邊溝，避免雨天時邊坡水直接沖刷邊坡。

3.7 邊坡永久監測方案

3.7.1 監測內容

根據邊坡實際情況，在邊坡坡頂支護結構頂部選擇具有代表性的地方埋設位移監測點（中部4個測點，左側和右側各2個測點，埋設監測點樁號為1～8，共8個監測點）。在第1、2次爆破區域的中部各設置一個監測斷面，每個斷面布置3個測點（埋設監測點樁號為9～14，共6個監測點），同時在坡頂設置雨量監測點1處［6］。

3.7.2 監測方法

根據該工程實際情況，位移監測采用高精度無線2D單點傾斜位移傳感器進行長期實時監測，雨量采用一體式雨量站監測。

4 安全措施

因該段為陡峭懸崖段，鉆孔機械及炸藥只能依靠人工攀爬懸崖上下搬運，危險性大，需在懸崖上設置鋼管爬梯。鉆孔爆破前，先在施工面以外整體性好的巖石上鉆錨固孔，植入26 mm圓鋼作為鉆孔工人安全繩錨固點，鋼筋植入巖石0.5 m。錨固鋼筋用植筋膠錨固牢靠，外露端頭要彎成彎鉤，防止脫鉤。人工清除危石及鉆孔施工時，每人要同時掛設兩根安全繩形成雙保險，每條安全繩均要保證固定在兩處牢靠的錨固鋼筋上。同時為了保證鉆孔過程安全，需在邊坡頂設置鋼管護欄，護欄上掛設安全網。

5 結語

本文通過對實際項目的特點進行分析，選用了適宜的施工方法，通過分層深孔爆破、控制爆破、危石卸載等技術，克服了巖溶地區反坡陡峭巖質高邊坡施工技術難題。施工過程中保障了作業人員的安全，開挖后的高邊坡順直，山體巖層穩定，周邊生態環境可控，總體成效良好。

但從生態保護角度來看，此類大方量的爆破還是對生態造成一定影響，特別是大量的石頭堆積在下邊坡，無法得到有效處理。若經濟條件允許，此類反坡陡峭巖質高邊坡可考慮減少大規模石方爆破，而是從路線外擴建橋梁或貫穿隧道等通過山體。

參考文獻

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［5］李顥峰.高速公路路塹高邊坡施工安全風險控制研究［J］.交通世界，2023（14）：11-13.

［6］賴丘均.高速公路路塹高邊坡施工技術要點［J］.交通世界，2020（8）：75-76.

作者簡介：李 柯（1987—），工程師，主要從事道路橋梁現場施工管理工作。