石方開挖施工工藝及控制要點

劉果翠

路基石方開挖、隧道石方開挖等是越來越多的高速公路施工的重中之重,為保證安全、保質、保量來完成施工任務,現對石方開挖的幾種施工工藝淺析如下:

對于風化層和松軟巖部位,先用大馬力推土機松動,無法松動地段,實施淺孔爆破或深孔毫秒微差控制爆破。單邊坡路塹采用縱斷面開挖,以增加開挖工作面;雙邊坡路塹采用橫斷面分層開挖。風化層和松軟巖地段邊坡采用人工清刷,次堅石、堅石地段的邊坡實施光面爆破。現對淺孔爆破、深孔毫秒微差控制爆破、光面爆破相結合的施工方案進行淺析。

1 淺孔爆破

淺孔爆破炮孔深度不超過5 m,炮孔直徑不超過50 mm,主要用于少量石方的破碎、深孔爆破鉆孔平臺的平整清理、大塊石的二次破碎及孤石爆破、清理石質邊坡及處理危石等,成孔采用以壓縮空氣為動力的風動鑿巖機。施工時根據需要采用拉槽式淺孔爆破、臺階式淺孔爆破,其原理同深孔爆破,詳見深孔爆破敘述。

2 深孔毫秒微差控制爆破

根據石方開挖施工經驗,計劃采用潛孔鉆成孔進行深孔控制爆破施工。深孔毫秒微差控制爆破是用微差爆破器材,把一次爆破分成若干段,每段之間以毫秒計算時差進行爆破,具有以下優點:巖石破碎后粒徑均勻,大粒徑率降低,能提高挖裝機械的工作效率;爆破形狀整齊,減小后沖作用;增加了每延米孔的爆破方量,減少了爆破巖石的單位耗藥量,從而降低了爆破成本;減輕爆破地震效應,擴大爆破規模。

在深孔控制爆破施工,首先對場地布局分段平整,規范布孔操作和孔位選址,嚴格控制裝藥量,注意裝藥和填塞質量及網絡連接和起爆工序,選擇施工間歇作為放炮時間,避免作業干擾,提高工作效率。

施工時,雙邊坡路槽計劃采用多排孔微差爆破順序掏槽連接法,即在炮孔中選擇一排作為掏槽中心,依次向兩側進行微差分段,這種連接法能利用先起爆的掏槽來改變以后幾段爆破排的投擲方向,使爆破距離減小,對減輕爆破后清理工作具有一定意義,起爆由導爆索、繼爆管網路控制。當在單邊坡路基段開挖時,計劃從臨空面向邊坡方向微差分段爆破。

爆破參數的確立:1)鉆孔梯段高度 H:鉆孔梯段高度按路槽開挖連坡分臺高度設置,一般下層取定8 m,最上層根據施工現場實施獨立分層或同次下層一起施工;2)炮孔間距(a)、排距(b):選擇a=b=2 m;3)鉆孔方式:鉆孔方向單邊坡路基開挖采用斜孔,角度為邊坡的坡度,雙邊坡路塹時采用正孔(α=0),炮孔采取梅花形布置;靠近兩側邊坡時改為斜孔;4)鉆孔超鉆深度 h′:h′=(0.10～0.15)H,可根據現場實際情況進行調整;5)炮孔深度h:h=H/sinα+h′(直孔時 α=0);6)裝藥量:單孔裝藥量 Q=qabH;7)爆破石方的單位耗藥量:按照現場巖層情況進行調整,一般取(0.35～1.0)kg/m3;8)減弱裝藥深孔爆破:深孔爆破中靠邊最近的一排炮孔采用減弱裝藥爆破方法,此種爆破作用在于采用比前方正常爆破小的爆破參數,形成一緩沖保護層,將深孔爆破對邊坡的影響降低。減弱裝藥爆破采用的孔網參數為:孔距 a=1.5 m;排距 b=1.0 m;單孔裝藥量 Q′=q′abH;在此處單位耗藥量q′取0.5 kg/m3即可;9)裝藥方式:對于大梯段炮孔采用間隔裝藥方式,即在鉆孔中把炸藥分成數段,使爆炸能量在巖石中比較均勻分布;對于小梯段炮孔,采用連續裝藥結構,炸藥從孔底裝起,一起裝到設計藥量為止,鉆孔完后要封好孔口,防止雨水把巖粉沖入孔內。為防止底部潮濕有水,底部用0.5 m防水乳化炸藥爆破;10)起爆網絡:a.采用非電復式起爆網絡,“同段別、等微差”起爆網絡,該網絡的設計特點是:使用雷管段別少,現場施工操作簡便,有利于改善爆破碎塊度,將爆破震動降低到最低限度。b.具體實施方法。分層爆破開挖:根據實施情況采用由上而下、自左向右分層分臺階爆破的方法,以保證各工序間實行流水作業。鉆孔與炮孔驗收:嚴格按照鉆孔設計要求進行鉆孔,在裝藥之前,首先檢查炮孔位置、方向、深度是否符合要求,孔內是否有殘渣、積水和堵孔,發現不符合要求的應及時處理,以免影響爆破效果。起爆藥包的制作:在現場工作時,將導爆管按孔深和孔外所需的長度剪斷,然后與雷管進行組裝,把組裝后帶導爆管的雷管插入藥包中,并用膠布纏緊,將藥卷與插好管的藥卷捆綁在一起放入孔底。裝藥和堵塞:裝藥包括裝藥結構和裝藥方法,裝藥結構包括連續裝藥和間隔裝藥,連續裝藥由于孔的上部不裝藥容易產生大塊,間隔裝藥可以使爆破能量在巖石上均勻分布,深孔控制爆破采用兩間隔裝藥,中間不裝藥部位長1 m～2 m。網絡的連續和起爆:完成上述工序后進行網絡連續,人員撤離危險區后進行爆破。

3 光面爆破施工方案

光面爆破是主體爆破之后,利用布設在設計開挖輪廓線上的光爆炮孔,準確地將預留的光爆層從保留巖體上切下來,形成平整的開挖坡面。

主要參數的選定:

最小抵抗線 W=a/0.6。

炮孔間距 a=Q=(8～12)d,其中,d為鉆孔直徑。

單孔裝藥量,用線裝藥度 Qx表示即:

Qx=q×a×w,其中,q為松動爆破單耗藥量。

在光爆孔裝藥時,使用小直徑的藥卷,沿鉆孔深度間斷綁在傳爆線上,藥卷置放于近正常裝藥方向的一邊,炮孔要全部堵塞,堅硬完整巖石可只堵孔口處660 mm～990 mm,起爆采用國產導爆管同時起爆。

4 石方開挖過程中應注意的事項

1)石方開挖嚴格控制爆破,采用深孔毫秒微差控制爆破,并配以光面爆破,杜絕對山體的擾動。

2)當自上而下開挖好一級邊坡以后,應立即根據設計要求,進行錨桿及其他的防護施工,防止開挖后邊坡的崩塌與滑落,之后進行下一級邊坡開挖施工,對土層或軟石采用機械直接開挖。

3)在石方開挖時,還需兼顧本合同段土石方調運,因此需嚴格按計劃進行路塹開挖。

4)軟石邊坡應采用人工刷坡,在離邊坡2 m時,不能采用松動爆破和臺炮,影響邊坡穩定。

5 結語

通過以上三種控制爆破技術的淺析以及施工中的合理應用,保證了工程進度、質量、安全,從而解決了施工難度大的問題。