論公路項目石方路塹邊坡的光面爆破施工技術

粟杰

摘要 文章以某高速公路A2標石質路塹邊坡光面爆破施工實踐為依托，基于爆破區(qū)域地形和地質條件，設計了光面爆破作業(yè)的具體方案，包括鉆孔設計和炮孔裝藥量計算、起爆網(wǎng)路設計、爆破安全校核與防護措施，總結了光面爆破施工操作要點。實踐證明，光面爆破施工方案在石方路塹邊坡中的應用效果良好，在提高邊坡穩(wěn)定性的同時有效保障邊坡平整度，具備經(jīng)濟、安全和可靠的特點。

關鍵詞 公路工程項目；石質路塹邊坡；爆破作業(yè)方案；光面爆破施工

中圖分類號 U417.1文獻標識碼 A文章編號 2096-8949（2023）11-0082-03

0 引言

高速公路項目邊坡施工中爆破工藝多破壞邊坡巖石，導致其結構穩(wěn)定性下降。基于施工實踐，為提高預留邊坡巖石巖面完整性，提高巖石結構穩(wěn)定性并確保路塹邊坡光滑，該文以某高速公路項目工程實踐為基礎，全線實施光面爆破工藝，有效避免了松石和塌坡現(xiàn)象，提高了施工效果。

1 工程概況

某高速公路項目A2標段全長6.6 km，開挖石方約2.70×106 m3，填方量約2.80×106 m3，項目施工中爆破量約1.7×105 m3。路基以中風化石為基礎，內部可見裂隙，巖石結構完整，最大挖深18 m，開挖土方量1.0×105 m3。項目所在區(qū)域偏僻，人煙稀少，爆破環(huán)境好，山地平坦，易于爆破施工作業(yè)。

2 光面爆破方案設計

2.1 設計方案選擇

光面爆破施工方案即邊坡施工中，主炮孔爆破前于開挖邊坡處設置一排光面孔，通過爆破使相鄰炮孔之間形成裂縫間隔相連，使光面孔構成相對連續(xù)且平整的斷裂面，構成超挖量小的光滑邊坡，提高爆破效果。

（1）施工現(xiàn)場需嚴格執(zhí)行方案設計，遵循爆破方案現(xiàn)場鉆孔以達到光面爆破的目標。

（2）爆破施工前需充分考量爆破區(qū)域周邊可能存在的安全隱患，并積極采取措施加以防范。

（3）光面爆破前，操作區(qū)域前端預留3排主爆孔，并使巖體寬度大于6 m，從而確保爆破完整性，提高爆破效果[1]。

2.2 設計依據(jù)

根據(jù)設計方案進行爆破施工，嚴格執(zhí)行爆破操作規(guī)范，認真執(zhí)行安全規(guī)程，有效落實相關爆破安全管理制度[2]。

2.3 項目特點

光面爆破施工特點如下：部分巖石質地堅硬，鉆孔施工難度大；路塹邊坡坡度多為1∶0.75，需嚴格控制爆破參數(shù)，確保鉆孔施工精度值，提高施工質量。

2.4 機械選擇

鉆孔作業(yè)精度值會直接對邊坡爆破施工效果產(chǎn)生影響，重要表現(xiàn)在坡面平整度方面，故鉆孔施工前需合理選擇鉆孔機械以提高鉆孔質量。結合該施工段石方邊坡特點和施工環(huán)境，技術優(yōu)化后選定了QL-KC120型高效履帶式全液壓潛孔鉆機作為鉆孔設備，既往施工經(jīng)驗證實該設備在不同類型礦山開采爆破孔穿鑿作業(yè)和爆破孔與非爆破孔開挖中應用效果較為理想[3]。

QL-KC120型高效履帶式全液壓潛孔鉆機借助液壓系統(tǒng)可實現(xiàn)鉆架翻轉、鉆臂擺幅、鉆桿接卸行走等不同動作，施工操作便捷，設備體積小，應用該設備可明顯提升施工效率[4]。

3 鉆孔設計和炮孔裝藥量計算

3.1 鉆孔設計

（1）選用90 mm直徑潛孔鉆機進行鉆孔作業(yè)，嚴格按照設計院設計的高速公路邊坡坡度值進行鉆孔斜度水平的精準控制。

（2）孔深值應當以現(xiàn)場坡度值為基礎進行嚴格控制，一般情況下最大孔深需小于18 m。該施工段第二級邊坡已經(jīng)開挖，一級邊坡最大高度約11 m，采用一次到底的方案進行爆破，為提高爆破后底板平整性，需控制孔深大于設計地板深度1 m[5]。

（3）光面爆破作業(yè)時，光面爆破抵抗線的選擇直接影響其施工效果。抵抗線W光的計算公式如下：

W光=KD（m） （1）

式中，K——常數(shù)值，一般情況下取值為15～20，以該項目實際情況為參考，選定K值為15～20；D——鉆孔直徑，該方案中取值為100 m，故結合相關參數(shù)確定抵抗線取值為1.5～2 m。

（4）爆孔間距在光面爆破施工中十分關鍵，其計算公式如下：

a光=mω光 （2）

式中，m——比例系數(shù)值，取值在0.6～0.8之間，結合該項目施工特點，選定ω光為1.5 m，故a光取值在0.9～

1.2 m之間。

以直徑d取值100為標準，控制該項目施工點的孔距為1 m，結合項目光面爆破路基基本長度約50 m，故該項目光面炮孔數(shù)量為50個。

（5）以既往施工經(jīng)驗為基礎，光面爆破坡面應與最近前排主炮孔1 m，并在光面爆破施工區(qū)域前端預留3排主炮孔，各主炮孔間間距約2 m，抵抗線水平約2 m。

（6）結合項目需求，光面爆孔起爆時間應當比主炮孔早，確保爆破可以斷面為基礎形成裂縫，從而減弱主爆區(qū)爆破過程中地震波隨巖體傳播導致裂縫持續(xù)進展，從而有效保障巖體結構穩(wěn)定性[6]。

3.2 裝藥量計算

嚴格控制裝藥量并使用導爆索精準控制藥卷，利用麻繩將藥卷置入炮孔內固定，按照500～600 g/m的指標進行裝藥。為提高爆破質量，應于孔底1 m范圍內加強裝藥，裝藥量約為正常水平2.5倍，以確保爆破后底板平整度，根據(jù)該標準按照孔深15 m的標準進行裝藥確定裝藥量為9.3 kg[7]。

為避免巖石對光面炮孔孔口的影響，爆破應預留1 m空孔，結合現(xiàn)場實際情況使用細土進行填充，裝藥情況如圖1所示。

4 起爆網(wǎng)路設計

光面爆破孔內以導爆管雷管引爆，將孔外導爆管簇聯(lián)以增強光面爆破的效果，按照20根導爆管與二發(fā)導爆雷管相連接的方案進行引爆。導爆雷管引爆的最后端頭采用二發(fā)雷管加以引爆，從而將光面爆破孔同步引爆[8]。

5 爆破安全防護措施

光面爆破作業(yè)中，主要存在爆破沖擊、爆破飛石和爆破地震等危害，為提高爆破施工安全性，需嚴格執(zhí)行《爆破安全規(guī)程》相關規(guī)定，認真執(zhí)行爆破參數(shù)并積極采取有效安全防護措施。

5.1 爆破地震危害安全校核

光面爆破施工區(qū)域與炸藥庫最近距離約200 m，其他建筑物為項目內部臨時設施距離起爆區(qū)域約300 m，起爆中若出現(xiàn)震裂現(xiàn)象，可由項目部自行維修處置。炸藥庫為危險品建筑，若爆炸振動對其影響不大，爆破施工對其他建筑物的震動影響可忽略不計[9]。為控制施工質量，應對爆炸震動安全允許最大起爆藥量進行計算，詳情如下：

Q=R3（υ/k）3/a （3）

式中，Q——單次最大允許藥量；R——起爆區(qū)域保護建筑物最近距離；υ——被保護炸藥庫抗震安全允許震速值，取值為3 cm/s；k——常數(shù)值，取值150；a——常數(shù)值，1.5。

結合上述公式，計算出安全距離下單段最大允許爆炸藥量如下：

Q=R3（υ/k）3/a=2603×（3/150）3/1.5=7 030 kg

結合該項目特點，實際光面爆破施工炮孔共50個，按照孔深15 m計算，單孔藥量約9.3 kg，該項目總裝藥量為465 kg，結合計算結果可知單段最大允許起爆炸藥量為7 030 kg，故該項目爆破震動不會影響爆破區(qū)域的炸藥庫及其他建筑物。

5.2 爆破飛石危害安全校核

光面爆破孔孔口堵塞1 m，長度較短，需將50個炮孔段同時起爆以達到最佳的起爆效果，但是由于爆破過程中孔口飛石上沖范圍大，需注重對200 m以內區(qū)域保護物的防護。

（1）起爆區(qū)100 m內分布380 V高壓線，起爆施工過程中易被損壞，故采用沙包、土包壓蓋炮孔的方式減少爆破飛石數(shù)量，通過安全防護保護項目設備，根據(jù)現(xiàn)場情況每個炮孔壓蓋5～6袋土沙包，并于爆破過程中搭設警戒線并暫時斷電，起爆結束后檢查無明顯損壞后方可恢復供電。

（2）爆破警戒范圍設定為300 m，并及時將周邊勞作的村民疏散以降低施工風險，確保人員和設備的安全性。

5.3 爆破沖擊波危害安全校核

堵塞較短的光面爆破炮孔孔口為爆破沖擊波的主要來源，爆破沖擊波的危害范圍為孔徑90～100 mm時，爆破施工時將人員和設備移動至300 m外可有效避免爆破沖擊波的危害。

6 光面爆破施工操作要點

6.1 鉆孔

（1）平整場地。爆破施工前需將開挖松散的土層及周邊浮渣徹底清理干凈。

（2）邊坡測量放線。路基兩側準確開挖邊樁時，將兩側邊樁開挖線連接，有效控制測量誤差在50 mm以內。

（3）準確定位。邊線垂直方向采用垂球吊線控制其垂直度，現(xiàn)場檢測并調整鉆桿傾斜率，使其與橫斷面坡度保持一致，縱斷面垂線水平達標后方可進行鉆進。保持較慢的鉆進速度，鉆孔至特定深度后再次核對鉆孔斜率是否達標，相關指標無誤后方可加快鉆進速度。

（4）鉆進過程中需對鉆桿斜率、巖層狀態(tài)進行嚴密觀察，若施工中發(fā)現(xiàn)巖層軟硬不均或鉆桿傾斜度偏移，及時將鉆桿提起并重新裝填。

（5）巖層破碎時，降低鉆進速度并對鉆孔反復清洗，及時將雜物清除避免卡鉆或引發(fā)孔眼不圓現(xiàn)象。

（6）炮孔鉆進施工完畢后，做好孔深和孔距的數(shù)據(jù)記錄并根據(jù)實際情況進行數(shù)據(jù)校正，以編織袋封堵鉆好的炮孔，避免雜物落入孔內[10]。

6.2 裝藥及堵塞

（1）裝藥前以竹簽或木棍對炮孔內有無雜質成分進行檢查。

（2）將裝有藥串的繩子緩慢置入炮孔內，妥善處理孔壁后重新裝藥并將裝有藥串的繩子下放至孔底，不得使用竹簽或木棍等搗壓。

（3）完成裝藥后將繩子固定在木樁防止藥串下墜使導爆索拉入孔內，可于藥串頂部提前塞入紙團并以木棍搗實后堵塞孔口以達到不耦合裝藥的目的，多以混有沙子或石屑的黏土填堵。

6.3 安全管理措施

明確組織機構，執(zhí)行崗位責任制為安全生產(chǎn)提供保障。項目施工安全管理部門，應根據(jù)項目特點協(xié)調項目進度，落實安全防護措施，確保安全管理科學到位，切實提升安全管理水平，保障施工質量。

施工現(xiàn)場嚴格加強質量監(jiān)控，通過安全管控工作的有效落實確保項目順利開展。施工人員在施工過程中嚴格執(zhí)行操作規(guī)程，切實實行安全防護細則，有效降低工程風險。施工作業(yè)過程，通過安全生產(chǎn)責任制的落實和執(zhí)法力度的加強，及時發(fā)現(xiàn)安全隱患，從而提高施工安全性。

7 結論

綜上所述，該項目邊坡光面爆破施工作業(yè)于2021年6月至7月份3次3區(qū)進行，項目施工達到了預期效果。現(xiàn)場檢測結果顯示，光面爆破施工后，路段路塹邊坡較為平順，邊坡無明顯碎石散落，爆眼痕跡率為95%，坡面僅有自然節(jié)理、無明顯爆破裂縫，施工經(jīng)濟效益突出，技術指標合規(guī)，社會效益明顯，但該項目施工過程中仍然存在一定的不足，詳情如下：

（1）2臺履帶式全液壓潛孔鉆機鉆孔作業(yè)同步進行，但操作人員不一致可能導致邊坡鉆孔角度存在差異，雖坡面平整度較高，但仍然存在局部超出10 cm的坡面凹凸，故在后續(xù)施工中須由操作人員對鉆機鉆孔角度進行嚴格控制，以有效保障施工精度值，確保設計角度合規(guī)，方可持續(xù)施工。

（2）實踐驗證，光面爆破炮眼數(shù)量明顯多于其他爆破方案，鉆爆作業(yè)工序復雜且時間長，需有導爆索、毫秒雷管、專用炸藥等特殊設備及器材方可施工。

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