王偉

【關(guān)鍵詞】公路工程;大型現(xiàn)澆混凝土;雨水箱涵;基槽開挖

【中圖分類號】U449.5 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2021）08-0189-03

城市排水作為公路工程的重要組成部分，其實際建設(shè)成效將直接影響城市居民的生活居住體驗，以及城市的整體公信力和吸引力。然而，傳統(tǒng)的城市排水通常采用管型結(jié)構(gòu)，此種結(jié)構(gòu)雖然具備較高的過水效率，但想要滿足城市大型排水需求需要采用極為復雜的模板結(jié)構(gòu)，因此在實際施工過程中難以控制整體施工質(zhì)量。箱型涵洞作為近年來發(fā)展起來的一種城市排水結(jié)構(gòu)形式，具有施工簡單、質(zhì)量控制優(yōu)秀、外形規(guī)則等特點，可以在淺埋環(huán)境下具備良好的力學性能和應(yīng)用成效，促使其在當今公路道路工程中得到廣泛應(yīng)用。因此，文章以大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵為例，介紹相關(guān)成槽工藝，為類似工程提供一定理論參考。

1 工程概況

某工業(yè)園區(qū)公路工程兼具公路和市政標準的公路工程屬性，道路兩側(cè)沿線輔道位置各設(shè)置一條單孔大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵，雨水箱涵總長度約4 300 m。為滿足不同區(qū)域的城市排水需求，同時達到項目工程的經(jīng)濟性目標，在設(shè)計時需結(jié)合區(qū)域?qū)嶋H情況，在不同區(qū)域采用不同結(jié)構(gòu)形式的單孔大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵，其中主體結(jié)構(gòu)形式為2 500 mm×2 200 mm。以下以該工程為例，對公路工程大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵成槽工藝進行分析研究。

2 大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵施工設(shè)計

2.1 施工前準備

開展混凝土雨水箱涵施工前，首先要確定施工區(qū)域，并在施工現(xiàn)場開展測量放線工作，以下兩點值得注意：一是對施工方案進行分析研判，綜合考慮施工單位確定的位置坐標和施工路段測設(shè)導線的坐標點與水準點，并確定雨水箱涵的中心軸線;二是組織施工現(xiàn)場監(jiān)理人員檢查與核實水準點和坐標點，然后分析圖紙并根據(jù)要求確定雨水箱涵的長度和寬度。

箱涵后期承載和運營的關(guān)鍵點在于基底，需要結(jié)合施工圖紙要求對基底放樣，確定縱橫軸線及邊界線后再進行開挖，并在施工完成后對基底開展質(zhì)量檢驗工作。挖掘過程中注意采取支撐措施，防止邊坡滑塌而導致工程失敗，同時為了防范支撐失穩(wěn)，在挖掘過程要經(jīng)常檢查支撐的穩(wěn)定性。

2.2 施工方案

由于施工區(qū)域地形地貌狀況較為復雜，雨水箱涵基槽施工現(xiàn)場存在巖石頂面起伏大的情況?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，巖石頂面起伏區(qū)間為1.4～3.8 m，巖石上方覆有一層粉質(zhì)黏土，巖石底部呈現(xiàn)面狀分布，從整體來看較為穩(wěn)固，綜合分析確定不會對施工及后續(xù)應(yīng)用造成影響。此外，施工現(xiàn)場還存在大量溶洞和石筍，巖石整體抗壓強度可達到80 MPa以上，相關(guān)因素均會給現(xiàn)場施工造成一定困難。若僅使用破碎錘進行現(xiàn)場巖石破碎，不僅會嚴重影響施工效率，還會增加施工量和整體施工成本;若采用爆破成槽工藝，那么施工現(xiàn)場存在的溶洞和石筍會影響爆破效率和效果，并且施工項目位于城市周邊，有行人經(jīng)過，采用大藥量爆破將會增加安全隱患。經(jīng)過綜合分析，最終采用液壓破碎錘進行二次破碎，既保證了整體破碎效果，又提高了施工效率、降低施工成本。

2.3 設(shè)備選型

雨水箱涵作為一種具有外形規(guī)則要求的施工工藝，其在結(jié)合工程項目要求后確定巖石層爆破深度為1～3 m，因而爆破工藝最終確定為淺孔臺階爆破工藝。同時，考慮到實際爆破過程中的爆破效率和爆破質(zhì)量，在綜合分析后確定爆破孔采用“空壓機+潛孔鉆機”的方式進行機械鉆孔 [1]。工程項目中，爆破孔機械鉆孔所使用的機械設(shè)備包括高風壓空壓機和潛孔鉆機各3臺。爆破完成后，需要通過液壓破碎錘進行二次破碎，考慮到工程項目整體施工效率，最終確定工程項目施工使用的液壓破碎錘數(shù)量為2臺。

2.4 爆破參數(shù)確定

基于工程項目施工要求，結(jié)合施工區(qū)域的實際情況，綜合確定爆破孔孔徑為42 mm，爆破過程采用淺孔臺階式松動微差控制爆破。相對來說，此爆破工藝具有飛石可控范圍大、爆破振動小、空氣沖擊波泄露少等優(yōu)勢 [2]，可以有效提高施工安全性，符合本工程項目的實際施工要求。

底盤抵抗線的可參考經(jīng)驗計算公式 [3]如下：

公式（1）中：Wd為底盤抵抗線。通常情況下，計算過程底盤抵抗線取值為0.5H1，并且需要保障底盤抵抗線的實際值低于30 d。H1為淺孔臺階階梯高度;d為炮孔直徑。在設(shè)計中，炮孔直徑確定為42 mm。

爆破工藝單孔裝藥量的計算公式如下：

式（2）中：Q為單孔裝藥量，即單排孔爆破或者多排孔爆破第一排孔的實際裝藥量。q為單位炸藥消耗量，淺孔臺階爆破工藝相對于深孔爆破工藝來說所需的單位炸藥消耗量更大 [4]，在實際設(shè)計過程中初步確定工程項目所采用的單位炸藥消耗量為0.3 kg/m3，在實際應(yīng)用過程中根據(jù)巖石巖性對單位炸藥消耗量進行動態(tài)化確定，即巖石強度相對較大時適當增加單位炸藥消耗量。a為炮孔間距，在爆破工藝中，炮孔的實際間距通常為（0.8～1.5）Wd。b為炮孔排距，在爆破工藝中，炮孔的實際排距通常為（0.8～1.2）Wd。L為鉆孔深度。通常情況下，鉆孔深度需要綜合潛孔鉆機的鉆進效率、地質(zhì)情況、渣石運輸效率、挖掘機挖裝效率等因素進行綜合考慮，其中地質(zhì)因素會作為鉆孔深度確定的重點。在設(shè)計過程中，則需要根據(jù)不同的巖石巖性動態(tài)化確定鉆孔深度 [5]。

由于工程項目采用的淺孔臺階爆破工藝具有鉆孔孔徑小、鉆孔間距小等特點，所以實際布孔采用相對方式。為提高爆破工藝應(yīng)用效果，最終將爆破孔的布置形式確定為梅花形布孔，鉆孔則采用垂直鉆孔。

根據(jù)上述計算過程，在施工現(xiàn)場合理選擇多處爆破試點進行試爆破，然后根據(jù)爆破結(jié)果對淺孔臺階式松動微差控制爆破工藝各項參數(shù)進行微調(diào)，具體參數(shù)微調(diào)結(jié)構(gòu)見表1。

3 大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵施工工藝分析

大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵施工流程如圖1所示。

3.1 表層清理

為確保施工有序進行，應(yīng)在潛孔鉆機進場前對爆破區(qū)域表層土方進行有效清理。由于施工區(qū)域存在大量石筍，因此表層清理難度較大，在實際清理過程中不僅要對多余土方進行清理，還需要盡可能平整施工現(xiàn)場場地 [6]。因此，在實際表層清理過程中會通過推土機和挖掘機配合作業(yè)，將施工現(xiàn)場進行有效平整清理，確保后續(xù)潛孔鉆機的鉆進效率及效果。

3.2 現(xiàn)場爆破

3.2.1 布孔及鉆孔施工

工程項目的爆破孔采用梅花形布設(shè)，具體爆破孔布置相關(guān)參數(shù)依據(jù)表1中的數(shù)據(jù)進行，施工人員在對爆破孔進行鉆進前會先根據(jù)設(shè)計要求施放標識，然后再根據(jù)標識進行潛孔鉆機鉆進，在鉆進過程時刻控制鉆進深度和角度，確保爆破孔發(fā)揮最大功效。在完成鉆孔后，還會在爆破孔中放置PVC管套內(nèi)襯，并通過沙裝袋對PVC管套口進行封口 [7]，防爆破孔出現(xiàn)塌孔，避免雜物進入爆破孔。

3.2.2 爆破器材及起爆網(wǎng)絡(luò)

爆破工藝中爆破器材分布選用二號巖石乳化炸藥及電子數(shù)碼雷管;裝藥結(jié)構(gòu)確定為連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)，從而保障裝藥質(zhì)量及爆破施工的便捷性;起爆網(wǎng)絡(luò)確定每起爆段落為9組，每組為2個炮孔，每組之間的起爆延遲時間為25 ms。為確保起爆過程產(chǎn)生的爆破飛石及爆破振動不會對周邊環(huán)境造成過大影響，將每組最大裝藥量確定為5.6 kg，一次最大起爆藥量則確定為49.6 kg。

3.2.3 現(xiàn)場爆破準備工作

現(xiàn)場爆破準備工作主要分為裝藥前準備、裝藥、堵塞、防護及警戒等。其中，裝藥前準備是對爆破孔質(zhì)量進行檢驗驗收，確定爆破孔位置、深度符合設(shè)計要求后方可進行后續(xù)的爆破孔裝藥作業(yè);裝藥是指根據(jù)表1中的參數(shù)對爆破孔進行裝藥;堵塞則是將炮泥送入爆破孔，通過炮棍對爆破孔進行搗實，以此保證堵塞長度滿足設(shè)計要求，避免中間出現(xiàn)間隔情況;防護則是采用2層厚度為8～10 cm的橡膠板共同組成的覆蓋層對爆破孔進行加壓覆蓋，避免爆破過程出現(xiàn)爆破飛石情況;警戒則是在爆破前將爆破周邊區(qū)域的人員進行疏離，然后安排專人對爆破現(xiàn)場300 m范圍進行警戒，在各道口設(shè)置警戒崗，通知過往人員遠離爆破區(qū)域。

3.3 開挖土方

為保障二次破碎和開挖效果，需要在二次破碎前通過挖掘機對施工現(xiàn)場進行二次清理，所有清理的土方均需要通過汽車運輸?shù)街付ǘ逊艆^(qū)域，嚴禁隨意堆放。

3.4 二次破碎

在完成二次破碎前表面清理作業(yè)后，基槽表層土下的石方將會得到有效裸露，此時再通過液壓破碎錘對施工現(xiàn)場石塊進行二次破碎作業(yè)，便可以有效將大石塊破碎成為易于清理的小碎石。在作業(yè)過程中，施工人員需要對塊石直徑大于50 cm的碎石進行二次破碎處理，整體破碎作業(yè)需要依次進行，每完成一處破碎作業(yè)后方可進行下一處的破碎作業(yè)。2臺液壓破碎錘將會采用先后作業(yè)施工方式，一破碎錘在前方破碎后，另一破碎錘則在后方對現(xiàn)場碎石進行翻找破碎，確保施工現(xiàn)場所有碎石直徑均處于50 cm以下，為后續(xù)基槽施工有序進行提供重要保障。

3.5 開挖運輸棄方

在二次破碎的同時，施工人員需要通過挖掘機對破碎后的碎石進行開挖、裝車，由于大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵基槽深度較大，因此在碎石開挖作業(yè)時將會采用2臺挖掘機接力作業(yè)，其中一臺挖掘機將基槽中的碎石挖掘放置到操作平臺，然后由另一臺挖掘機將碎石倒運到基槽頂部，最后由基槽頂部配置的挖掘機對碎石進行裝車，通過此種接力式作業(yè)方法可以有效提高基槽開挖效率和效果。

3.6 基槽驗收

在完成基槽清理后，需要對基槽施工質(zhì)量進行整體驗收，具體驗收內(nèi)容包括基槽斷面尺寸、標底高度等。若發(fā)現(xiàn)基槽斷面尺寸不符合要求，應(yīng)通過液壓破碎錘進行及時修正，待基槽驗收合格后方可進行后續(xù)施工作業(yè)。

4 施工效果

在施工效率方面，工程項目中基槽開挖總計用時36 d，其中施工準備時長為3 d，正式施工時長為33 d，整體開發(fā)石方年約27 500 m3，因而總計開挖效率為764 m3/d，整體施工效率較高，可以滿足工程項目的工期要求。

在爆破效果方面，根據(jù)現(xiàn)場施工驗證，大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵基槽巖石爆破效果良好，爆破不僅可以有效松動施工現(xiàn)場巖石，而且能夠破碎大塊巖石，便于通過液壓破碎錘進行二次破碎。

在成槽質(zhì)量方面，經(jīng)過液壓破碎錘進行二次破碎及后續(xù)修整后，大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵基礎(chǔ)的整體線性良好，基槽深度和基槽輪廓均可以滿足設(shè)計要求。因此，從整體來說，大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵施工工藝可以滿足工程項目要求。

5 結(jié)語

綜上所述，本文分析闡述某工業(yè)園區(qū)公路工程大型現(xiàn)澆混凝土雨水箱涵基槽施工工藝，最終發(fā)現(xiàn)該施工工藝可以有效解決復雜巖石地形下的基槽開挖問題，可在類似工程項目中普及應(yīng)用。

參 考 文 獻

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