阿爾及利亞東西高速公路風化、弱風化頁巖路基開挖施工技術

李乘

摘 ?要：綜合介紹阿爾及利亞東西高速公路M6標段PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850段風化、弱風化頁巖路基開挖施工技術方案。從施工程序的安排，爆破參數、爆破方法及起爆網絡等選擇來解決施工難度大、安全控制要求嚴、保持開挖巖體邊坡穩定等問題。對類似地質情況下進行爆破開挖施工有一定的借鑒作用。

關鍵詞：風化、弱風化頁巖;爆破設計;安全監測

Abstract ? In this article I presented the technical program of the excavation of subgrade of weathered and weak weathered shale for the PK26+740—PK27+420 and PK27+520—PK27+850 of section M6 of the EAST-WEST Highway in Algeria. To solve the problems such as the difficulty of construction，retaining the stability of rock，the strict requirement of security control and so on by choosing the arrangement of construction procedure，the blasting parameters，the blasting method and the detonating networks，etc. I hope my experience will have a certain reference to the blasting excavation under similar geological conditions.

Key Words：weathered and weak weathered shale ?blasting design ?safety monitoring

前言

阿爾及利亞東西高速公路M6標PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850段屬風化、弱風化頁巖，使用機械直接開挖難度相當大，且效率十分低下。為保證項目總進度計劃的順利完成，決定采用爆破開挖施工。阿爾及利亞東西高速M6項目部專門組織了一支精兵強將，克服場地狹窄、項目干擾大、安全距離不足等困難，終于規定時間內保質保量的完成了該項艱巨的任務。

1、工程概況

1.1 設計概況

PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850兩段總長1010米，屬丘陵地帶。路基開挖地面設計最大開口寬度約34米，最大開挖深度14米，開挖底至PST層頂面下50cm處，邊坡設計坡度1：1.5。原地表覆蓋物已經清理完畢。

1.2 地質概況

開挖區主要是風化、弱風化頁巖，由于長期構造活動及長期風化應力的作用，節理裂隙較發育，巖石風化程度變化劇烈，穩定性差，邊坡成型也較差。

2、施工特點

⑴ 開挖區直接爆破開挖至PST層頂面下50cm處，爆破地震波對保留巖體產生的影響需經過試驗測試，以便保證保留巖體的承載力指標滿足設計要求。

⑵ 開挖區巖石風化程度變化劇烈，同時設計橫坡變化較多，爆破成型面平整度不容易保證，易遺留炮根，給后續清運工作造成困難。

⑶ 開挖區設計邊坡坡度1：1.5，最大開挖深度14米，最小開挖深度1米，開挖深度變化劇烈，邊坡成型難度大，并且一旦在邊坡形成孤石，后期處理十分困難。

⑷ PK27+000處線路北側征地紅線外20米處有一戶民宅，PK26+740—PK27+100線路南側10到50米有一條平行線路走向的超高壓輸電線路，PK27+023、PK27+266有兩座已完工的圓管涵，在爆破過程中要求嚴格控制爆破地震波及飛石的方向和距離。

⑸ PK27+604.775 PS橋承臺無法使用機械開挖，由于工期緊，將承臺開挖和路基開挖同時進行，一次爆破成型。

⑹ PK27+500—PK27+780前期使用機械開挖遺留工作面平整度極差，地表起伏劇烈，爆破布孔和鉆孔施工困難，需要逐個孔位的計算和布置。

⑺ 整個爆破開挖施工正處于阿爾及利亞的雨季，必須采取必要的措施保證雨天爆破施工的安全順利進行。

3、施工布置

3.1 設備準備

充分利用項目現有資源。為提高施工強度、減少干擾，從碎石場抽調一臺阿特拉斯CM351高風壓鉆機和英格索蘭750型空壓機進行鉆孔作業;從土方二隊抽調阿特拉斯挖掘機兩臺，斯太爾自卸車6輛、SD32推土機一臺負責石渣清運。

3.2 人員準備

組建爆破施工隊，由一名熟練鉆爆工帶領四名學徒進行鉆孔和爆破作業，并從橋涵二隊抽調人員配合進行爆破作業。

4、施工程序

本工程全部屬于槽挖和邊坡開挖。采用整體成型、分段開挖程序。

4.1 開挖段劃分

A段：樁號為：PK27+340——PK27+420，含路基邊坡;

B段：樁號為：PK27+740——PK27+780，含路基邊坡;

C段：樁號為：PK27+780——PK27+850，含路基邊坡;

D段：樁號為：PK27+670——PK27+740，含路基邊坡和PK27+604.775 PS橋承臺基坑;

E段：樁號為：PK27+520——PK27+670，含路基邊坡;

F段：樁號為：PK27+260——PK27+340，含路基邊坡;

G段：樁號為：PK27+180——PK27+260，含路基邊坡;

H段：樁號為：PK27+080——PK27+180，含路基邊坡;

I段：樁號為：PK26+900——PK27+000，含路基邊坡;

J段：樁號為：PK26+800——PK26+900，含路基邊坡;

K段：樁號為：PK26+740——PK26+800，含路基邊坡;

4.2 施工程序

整體考慮PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850的開挖順序和方法，優先保證PK27+604.775 PS橋承臺基坑開挖，重點保證PK27+023、PK27+266兩處涵洞以及線路附近超高壓輸電線和民宅的安全。充分合理布置開挖工作面，減少相互干擾，提高生產工效。

首先根據理論計算結果在A分段進行爆破試驗，以便優化爆破設計。根據A分段實際爆破情況，通過對A分段爆破成型的基底和邊坡進行相關試驗和檢測，確定最佳爆破技術參數，以便解決爆破地震波對保留巖體的影響和邊坡成型的問題。

整個工程按照A至K的施工順序進行施工，單區段施工程序如下：測量放線→鉆孔→裝藥爆破→機械裝運→休整邊坡→加固及防護→路基面檢驗→路塹成型。

爆破中避免超挖，基底和坡面炮根采用挖掘機、液壓鎬和SD32推土機進行清理。

爆破后的石渣盡量采用反鏟裝車，推土機配合集渣清理工作面和基底找坡。整個開采區全部為槽挖和邊坡開挖工程，是本工程開挖的難點之一，首先保證槽挖和邊坡開挖的質量，然后根據開挖實際合理布置開挖施工道路，盡量減小重車上坡的坡度并降低車輛的滿載率，以保證施工的連續進行。

5、爆破技術方案

5.1.1 裝藥計算

計算公式：Q=ρπD2L裝

ρ---炸藥密度，混合裝藥，取900kg/m3;

D---炮孔直徑，0. 105m;

L裝---總進尺減總堵長（m）即總的裝藥長度

計算得每延米裝藥量為7.785kg，最小單孔裝藥量為0.1kg，最大單孔裝藥量為60kg。

5.1.2 爆破地震安全距離計算

計算公式：

R——爆破地震安全距離，m;

Q——炸藥量，kg;取最大單響裝藥量;

V——地震安全速度，取5cm/s;

m——藥量指數，取1/3;

K、α—與爆破點地形、地質等條件有關的系數和衰減指數，

取K=200，α=1.6

一般開采區深孔爆破布置按最大單響裝藥計算得最小爆破地震安全距離為200米。PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK27+000民房附近前后100米范圍和PK26+740—PK27+100段高壓線附近開采段落每段爆破按照實際安全距離反算最大單響藥量。

5.1.3 裝藥方式

采用Marmanit炸藥和Anfomil炸藥全耦合連續裝藥。其中Marmanit炸藥為封裝炸藥，在此作為起爆藥包使用;Anfomil炸藥為散裝炸藥，在此作為主爆炸藥使用。

5.1.4 堵塞材料

本開挖區域附近挖方段主要開挖產物是泥灰巖，所開挖廢料破碎程度和材料密度滿足爆破堵塞要求，同時在PK27+800附近有廢棄的黏土可以使用，因此本區域一般開挖段爆破就近取材，使用泥灰巖粉末或黏土拌制的黃泥作為炮孔堵塞材料。PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK27+000民房附近前后100米范圍和PK26+740—PK27+100段高壓線附近，為保證安全，防止飛石傷害，考慮機制砂的自鎖性質，使用碎石場生產的0/5機制砂作為炮孔堵塞材料。

5.1.5 堵塞長度計算

計算公式：γ=g/l3

γ---經驗系數，取0.3～0.5;

g ---裝藥量，kg;

l ---孔深小于4米時為炮孔頂到裝藥中心的距離;孔深大于4米時為炮孔頂到裝藥頂面的距離;m;

本公式為經驗公式，適用于孔深小于10的炮孔，計算得堵長最小0.8m，最大4.5米。孔深大于10m時，為保證破碎效果，堵塞長度一律按照4.5m布置。

5.2 孔網參數

5.2.1深孔爆破

深孔爆破主要參數見下表5-2-1：

6、起爆方式

6.1 布孔方式

吸取阿爾及利亞東西高速公路M6標碎石場開采爆破時積累的經驗，路基和邊坡爆破采用CM351高風壓鉆機造孔，孔深1～14m，路基范圍炮孔超鉆50cm，逐段鉆爆開挖，石渣清運同步進行?？咨钚∮?米時，孔間距比照孔深布置，最大不大于1.5倍孔深;孔深大于4米時，孔間距按照4米布置，邊坡部位沿邊坡開口線按照4米間距平行坡面線布置坡面孔，最小抵抗線為3.14米。在PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK26+740—PK27+100段高壓線和PK27+000處民宅附近進行爆破時，為了保證爆破安全，防止飛石和爆破震動波破壞對成品涵洞、高壓線桿和民宅產生不良影響，在進行爆破施工時，按照0.5倍孔、排距加密布置炮孔，相應減小單孔裝藥量，降低單響藥量。

6.2 起爆方式

6.2.1 一般段落起爆網絡

一般段落直接采用導爆索連網，毫秒電雷管孔外延時順序爆破網絡，見下圖：

6.2.2 涵洞、民宅附近爆破區起爆網絡

PK27+023、PK27+266和PK27+000附近屬于特殊控制爆破區，為保證涵洞、民宅安全，采用導爆索連網，孔間V型微差順序起爆網絡，見下圖：