談路基土石方開挖施工

張志杰

(河南城際鐵路有限公司，河南鄭州 450046)

0 引言

路基土方開挖采用機械進行橫向全寬挖掘法和分段、分層通道縱挖法方案，挖掘機或裝載機配合自卸車裝運，推土機初平，平地機終平，壓路機碾壓的一條龍作業。石方地段開挖采用自上而下分級光面爆破成形，即每開挖一級后，及時清刷坡面，再開挖下一級的方案。開挖時應自上而下進行，嚴格按設計圖紙坡度和分級進行，開挖坡面應一次性成形，嚴禁超挖或欠挖。開挖的土石方用于路基填筑或棄于指定棄渣場。

1 開挖前準備工作

1.1 測量準備

采用GPS定位、貫通，施工過程中根據復測導線點坐標，用全站儀測設出路線中樁及兩個邊樁，每20 m一個斷面，在必要的地方增設護樁，并根據已測的地面高程在三樁中掛線施工，確保符合要求。

1.2 擬定開挖方法

對全線土石按開挖方法進行分類，合理布置施工機械，并對路塹邊線、中線進行測設。根據測設路線中樁，設計圖表定出路塹塹頂邊線、邊溝位置樁。在距路線中心一定安全距離設置控制樁。對于深挖地段，每挖深5 m，復測中心樁一次，測定其標高及寬度，以控制邊坡的大小，并依據設計挖深及邊坡坡率推算測出開挖邊界。

2 挖方路基施工工藝流程

挖方路基施工工藝流程見圖1。

圖1 挖方路基施工工藝流程圖

3 土石方開挖施工各方法要點

3.1 土方開挖

根據路塹的深度、長度和開挖方的運輸距離選擇施工機械及開挖方法。

3.1.1 橫向開挖法

短而深的地段采用分層橫向開挖法(分層橫向開挖法示意圖如圖2所示)，每層3 m～4 m。若以挖作填，運距較近時(20 m～80 m)，用推土機進行，運距較遠時用推土機堆積，采用裝載機配合自卸汽車運土，邊開挖邊修邊坡、邊填土邊攤鋪碾壓。

圖2 分層橫向開挖法示意圖

3.1.2 縱向開挖法

長而深的路塹采用縱挖法，先沿路塹縱向挖掘通道，然后將通道向兩側拓寬，上層通道拓寬至路塹邊坡后，再開挖下層通道，如此縱向開挖至路基標高(見圖3)。

圖3 縱向開挖法示意圖

3.1.3 單層橫向全寬掘進法

路基開挖較淺時，對路塹整個寬度，沿路線縱向一端或兩端向前開挖。單層的掘進深度，即等于路基設計高度，所以向前掘進一段，就完成該路塹路基的一段。

3.1.4 雙層二次橫向全寬掘進法

人工挖掘時每層高度一般為1.5m～2.0m(最大)，當路塹較深，同時也為了擴大施工操作面時，橫向全寬掘進亦可分為兩個或兩個以上的階梯，同時分層進行開挖，如圖4所示為雙層挖掘示意圖。每層階梯留有運土路線，并注意臨時排水，及防止上下層干擾(Ⅰ，Ⅱ為開挖層次)。

圖4 雙層二次橫向開挖法示意圖

3.1.5 雙層縱向通道掘進法

對于土方量比較集中的深路塹，可采取雙層縱向通道掘進法。即先沿路塹縱向挖掘出一條通道，然后再沿此通道兩側進行拓寬，既可避免單層深度過大，又可擴大作業面，同時對施工臨時排水可用作導溝(如圖5所示，圖5中數字為挖掘順序)。

圖5 雙層縱向通道開挖示意圖

3.1.6 混合式開挖法

若路線縱向長度和挖深超過20 m的路塹，宜采用混合式開挖法。

3.1.7 機械化作業要點

1)推土機推鏟作業:當采用分層縱挖法挖掘路塹長度不大于100 m，掘深不大于3 m，地面坡度較陡時宜采用推土機作業，其適當運距可從20 m到80 m，最遠在100 m左右。如地面橫坡平緩，表面宜橫向鏟土，下層的土宜縱向推運。當路塹橫向寬度較大時，宜采用兩臺或多臺推土機橫向聯合作業;當路塹系傍陡峻山坡時宜用斜鏟推土。

2)推土機鏟挖坡道:推土機作業每一鏟挖地段的長度須能滿足一次鏟切達到滿載的要求，一般為5 m～10 m，鏟挖宜在下坡道進行，對普通土為10%～18%，下坡最大不得大于30%;對于松土不宜大于10%;下坡推土縱坡不宜大于15%。地形困難時不得大于18%。

3.2 石方開挖

石方路塹開挖，以小型及松動爆破為主，嚴禁過量爆破，特別對邊坡開挖盡可能采用光面爆破，降低爆破對邊坡穩定性的影響，開挖后邊坡上不得留有松石、危石，凹凸尺寸不大于100 mm，確保巖體穩定。對風化破碎的巖體采用預裂爆破，再用人工修鑿，開挖后邊坡防護及時跟上，避免巖體長期暴露而塌方。

3.2.1 爆破作業要求

1)爆破之前清理山體表層植被和覆蓋層。

2)布孔前對爆區進行詳細檢查，并對清理后的地表標高進行測量，根據設計孔網參數和挖深進行布孔和確定各鉆孔深度。

3)鉆孔時選擇技術熟練的鑿巖工人施工，在鉆進到一半孔深時，提起鉆頭，用專用的炮孔探測儀和角度測試儀進行檢查，根據鉆孔實際情況決定是否調整鉆桿傾角和鉆機位置，以便進行糾偏，確保邊坡孔角度誤差不大于±1°、深度誤差不大于±5%;當孔口位置偏差超過2倍孔徑時，重新鉆孔。

4)鉆孔完畢后，技術人員對各孔實際孔深、孔距、排距、最小抵抗線和孔傾角進行測量記錄，并根據實際孔網參數進行藥量計算和裝藥，爆破實施之前進行一次試爆，根據試爆結果對爆破設計進行優化，最終選擇適合現場實際情況的爆破參數和炸藥單耗進行爆破施工。

5)石質路塹路床頂面宜使用密集小型排炮施工，炮眼底標高宜低于設計標高10 cm～15 cm，裝藥時宜在孔底留5 cm～10 cm孔眼，裝藥按松動爆破計算。

6)起爆采用非電雷管毫秒延期起爆，對起爆系統各連接點認真檢查，爆破時進行震動安全監測。

7)爆破施工時嚴禁過量爆破，邊坡輪廓爆破半孔率要求達到90%以上，確保邊坡平順、穩定，以利于邊坡防護工程施工。

8)石質路床有裂隙水時，應采用滲溝連通，滲溝寬不宜小于30 cm，滲溝底略低于坑洼底，坡底不宜小于6%，使水由淺坑洼滲入深坑洼，并與邊溝連接。滲溝應填碎石，并與路床同時碾壓到規定的要求。

3.2.2 排孔預裂爆破施工

1)先鉆鑿預裂孔。鉆孔孔徑在64 mm～76 mm之間取值，孔距在380～610間取值，孔距依據鉆孔孔徑大小修改變化。一般情況下，孔距約為孔徑的6倍～8倍，此時爆破效果較為理想。預裂鉆孔沿要求分裂方向和要求的分裂面所設計的角度鉆孔，即在路基邊坡位置，沿路基邊坡開挖面鉆孔。預裂孔在主爆孔爆破前先鉆鑿完成。

2)預爆預裂孔。預裂孔采用空氣柱間隔裝藥，低密度炸藥起爆。炸藥爆破的合并擴孔能力與瞬時產生的震動波會分裂相鄰各孔間的聯結巖體，使鉆孔所在面開裂成預裂縫。采用預裂孔爆破具有以下優點:減少超爆量，使鉆爆后的爆破面形成較為平整光潔的巖體分割面。減少超爆面的深度，減小爆破震動波對未爆巖體的震動，有利于巖體邊坡的穩定。減少對爆破后巖面的修鑿鏟平，清理危巖的工作量。對施工人員提供較大的安全施工環境，減少巖體塌落事故(如圖6所示)。

圖6 預裂孔爆破示意圖

3)鉆鑿主爆孔。使用常規孔徑與孔距鉆進主爆孔。主爆孔相距于預裂面間距不小于914 mm。主爆孔依據開挖巖體的面積及體積，確定爆破孔的排數及鉆深。多排炮孔的布局采用三角體形式。第一排孔距的距離以前后排孔距的1.25倍為試鉆基準，單排孔間距為孔距的1.8倍;為確保鉆爆深度滿足設計要求，超鉆深度取孔深的1/10。為保證路塹路基面開挖的平整度，可采用貼地鉆孔取代超鉆方案。需注意的是:主爆孔的空間及排距、鉆深等需通過多次計算和試爆確定。

4)起爆主爆孔。使用正常炸藥量爆破主爆孔，此時爆破后的巖體會在預裂面前分體破碎，剩余一個順直的光潔面。主爆孔采用延時爆破，每孔與相鄰孔的引爆時間先后不同，內區孔間或每排的端孔必須晚于鄰孔前孔引爆。

3.2.3 安全防護

1)火工品運輸、領取和使用嚴格按照國家公安部頒發的《爆破器材管理辦法》及《爆破安全規程》執行，爆破員和安全員檢查爆區和警戒范圍，確認無誤后起爆。

2)施工前劃定爆破危險區，在危險區的邊界設置警戒標志，顯示爆破時間和警戒信號，爆破時，無關人員撤離危險區，在危險區的四周入口或附近道路設置標志和安全員，相鄰兩安全員之間能夠相互對視，防止人員和牲畜進入警戒線以內。

3)在開工前，結合當地施工環境和地質情況進行專題培訓，使施工操作人員進一步熟悉作業環境。參與爆破施工的人員，必須通過培訓考試，持證上崗。每次爆破設計前，認真進行地形測量和地質觀察，依據測量結果進行爆破設計。施工中嚴格按照設計方案進行鉆孔施工，爆破結束后對爆破效果作出評價，總結經驗，以便指導下一步施工。

4)配備對講機向施工負責人匯報，由負責人向爆破員下令起爆后方施爆，爆后15 min方準爆破員進入爆區檢查，安全員同時檢查各自警戒范圍，確認無異常情況后向施工負責人匯報，由施工負責人下令解除警戒，人員和機械方可進入現場施工，否則，任何人不準離開自己的工作崗位和進入爆區。

5)起爆后如果發現盲炮，立即報告施工負責人和技術人員，確定盲炮處理辦法，及時排除。解除警戒后，及時清除邊坡危石。

6)大雨天、夜晚嚴禁進行爆破作業，夜間鉆孔作業必須有足夠的照明和可靠的安全措施。

4 結語

路基土石方開挖是路基施工中常見的施工形式，不同的地質狀況，不同的設計要求，都將是決定何種開挖方式的關鍵因素，必須做到因地制宜，選擇科學合理的施工方式，才能正確地組織人員機械，達到節約成本、節省工期的目的。

［1］陳忠達.路基路面工程［M］.北京:人民教育出版社，2009.