劉江華

（貴州省公路工程集團(tuán)有限公司,貴州 貴陽 550001）

0 引言

隨著我國公路建設(shè)的迅速發(fā)展，在山區(qū)修建公路的數(shù)量增多，山嶺重丘區(qū)施工越來越頻繁，石質(zhì)深挖路塹在設(shè)計與施工上普遍要求應(yīng)用光面爆破，有助于提高石質(zhì)路塹工程質(zhì)量及綜合經(jīng)濟(jì)效益，有利于施工安全和運營行車安全[1]。

1 工程概況

某高速公路合同段全長4.3 km，路基工程預(yù)計挖方700 000 m3，挖方邊坡高度10～30 m。該路段位于山嶺重丘區(qū)，挖方沿線路段土層稀薄，下為砂巖、粉砂巖，局部路段下有巨厚層砂巖，需應(yīng)用光面爆破技術(shù)進(jìn)行挖方邊坡的處理。該合同路段K120+588.1～K120+777段土層結(jié)構(gòu)復(fù)雜，頂部為1.3～1.8 m厚強風(fēng)化泥巖層，下層為弱風(fēng)化泥巖層，結(jié)構(gòu)差異大，強度不一，完整性不均。挖方下邊坡高度約25 m，間隔10 m設(shè)置寬2 m的碎落臺，分三次開挖。

2 光面爆破的參數(shù)選擇

結(jié)合相關(guān)項目工程經(jīng)驗進(jìn)行現(xiàn)場試驗，通過參數(shù)的合理設(shè)計，以調(diào)整確定光面爆破的具體技術(shù)指標(biāo)[2]。

2.1 鉆孔孔徑d

鉆孔直徑d的選擇與項目所在區(qū)域巖石特性、鉆機(jī)條件、工程對爆破質(zhì)量要求等因素有關(guān)[3]。根據(jù)該項目需求，光面爆破采用直徑40 mm的普通煤電鉆進(jìn)行鉆孔，為提高施工速度可多電鉆同步施工，有效提高了鉆進(jìn)速度，解決了鉆眼成本高的問題，施工靈活性明顯提升。

2.2 光爆層厚度，即光爆抵抗線W光

抵抗線W光大小與鉆孔直徑d有關(guān)，可根據(jù)公式W光=K·d計進(jìn)行光爆抵抗線W光大小的計算，其中K為固定系數(shù)，取值范圍在15～25區(qū)間，軟巖對應(yīng)的K取值小，硬巖對應(yīng)的K值大。該項目路段W光=K·d=25×0.04=1 m。

2.3 孔距a

結(jié)合經(jīng)驗公式進(jìn)行孔距a的計算：

式中，h——計算系數(shù)，其取值在10～16 m之間，巖石堅硬且完整時，對應(yīng)的數(shù)值較大，巖石松軟且完整度不佳，則取值較小。該路段取值為10 m，則a=10×0.04=0.4 m，結(jié)合試驗結(jié)果證實，當(dāng)a=0.3 m時的爆破效果最佳，根據(jù)該工程需求，選定a=0.3～0.4 m。

2.4 邊坡坡度

項目施工段邊坡坡度采用三層設(shè)計，上層為坡度為1∶1，中下層為1∶0.75，按照方案需求進(jìn)行光面爆破，坡度大者鉆孔、爆破作業(yè)較為便利，邊坡坡度小者不利于光面爆破操作。

2.5 孔深L

孔深L與邊坡分層高度、超鉆值有關(guān)，可用下述公式計算：

式中，L——分層高度，結(jié)合電鉆操作要求一般取值；h——超鉆深度，取值為0.1 m；a——邊坡坡度，該項目選定中下層坡度為參考，即取1∶0.75。

由上述取值，根據(jù)下述公式可得：

故10 m高度的臺階需進(jìn)行4次爆破方可完成，每次爆破孔深約2.625 m。

2.6 裝藥量

Q光——炮孔裝藥量（g/m）；q光——光爆孔線裝藥量（g/m），兩者計算公式如下：

式中，K單——單位體積光面爆破需要的耗藥量（g/m3）；泥巖的K單值可確定為220 g/m3；L——孔深（m）；W——爆抵抗線（m）；a——光爆孔距（m）。

該路段的光爆孔線裝藥量如下：

結(jié)合工程實踐可知，巖石硬度不同，其對應(yīng)的光面爆破技術(shù)參數(shù)選擇存在差異。故此，粉砂巖、砂巖、泥巖現(xiàn)場，經(jīng)多次試驗結(jié)果，并工程實踐，修正后的光面爆破參數(shù)情況如表1所示。

表1 參數(shù)范圍

3 光面爆破的施工技術(shù)設(shè)計

光面爆破施工前，需進(jìn)行施工設(shè)計，主要包括以下幾點內(nèi)容：①炮孔爆破施工技術(shù)指標(biāo)；②炮孔填藥方法、裝藥結(jié)構(gòu)及堵塞策略；③炮孔編號、位置、傾斜角度、鉆孔方向等；④起爆方法和網(wǎng)絡(luò)圖；⑤安全措施與防護(hù)材料；⑥炸藥、導(dǎo)爆管、導(dǎo)火線、雷管及相關(guān)器械；⑦施工注意事項及技術(shù)要點[4-5]。

4 光面爆破的施工控制

4.1 施工方法

某路塹高邊坡，結(jié)合方案要求選用單邊坡開挖方案，以縱向分層法布孔，按照由上層到下層，由外層到里層的順序施工爆破。每個水平層主爆區(qū)爆破后，及時將土石運走，隨后進(jìn)行光爆區(qū)和主爆區(qū)之間的斜層緩沖區(qū)爆破。土石運輸應(yīng)用自卸式汽車、挖掘機(jī)和裝卸機(jī)，清理完畢后用推土機(jī)將場地整平。分層炮孔布置情況如圖1和圖2所示。

圖1 炮孔布置立面

圖2 炮孔布置平面

4.2 爆破施工工序

爆破施工工序流程如圖3。

圖3 爆破施工工序流程

4.3 光面爆破施工注意事項

（1）邊坡放線：分別以水準(zhǔn)儀和全站儀精準(zhǔn)放線并確定其高程，準(zhǔn)確測量后明確等高點，確定施工作業(yè)線型，根據(jù)其線型確定施工點間距，并用灰線將各施工點連接，這條用灰線連接的線即布眼線[6]。

（2）炮孔布置：明確布眼線位置后，利用特定尺寸進(jìn)行標(biāo)注，按照等距原則尋找炮位，需注意保持炮位間距小于40 cm。

（3）緩沖孔：位于最小抵抗線上的孔，需保持其與邊坡坡度一致，緩沖孔間距與主爆孔相同，裝藥量與主爆孔保持一致。

（4）鉆光爆孔：每層打3個孔，保持打孔坡度比一致，深度和間距相同。

（5）裝藥結(jié)構(gòu)：每個炮孔分兩段裝藥，采用不耦合間隔裝藥法，第一段為炮孔底部，第二段為調(diào)整層。第一層為加強裝藥層，采用梅花形裝填藥位，保持爆炸能量均勻，適當(dāng)增加裝藥量以確保底部巖石被炸開，保障爆炸效果。第二層將兩個炮眼位置錯開，保持間距1～1.5 m，第一個炮眼間距為1 m，第二個炮眼間距為1.5 m，詳見圖4所示。

圖4 光爆孔裝藥結(jié)構(gòu)

（6）爆破裝填藥量大小需結(jié)合工程需求，結(jié)合巖質(zhì)結(jié)構(gòu)，并根據(jù)施工進(jìn)度和現(xiàn)場狀況加以調(diào)整，并對藥量大小進(jìn)行整合。如藥量裝填過大，易引發(fā)飛石產(chǎn)生安全隱患，若裝填藥量不足，則難以將抵抗層炸掉，需二次作業(yè)。泥巖層，每層孔底層裝藥量約150 g，第二層裝填量約為第一層1/2～2/3，即75～100 g。

（7）連接線路并檢查雷管導(dǎo)線是否正確連接，確保電路無誤，保證一次起爆成功。

（8）做好安全防范，設(shè)置醒目提示，指揮相關(guān)人員在爆破期間遠(yuǎn)離危險區(qū)域。

4.4 安全管理措施

（1）健全組織機(jī)構(gòu)、明確崗位責(zé)任是安全生產(chǎn)管理的基礎(chǔ)性工作。按照“政府部門監(jiān)管、建設(shè)單位主導(dǎo)、監(jiān)理單位督促、施工單位負(fù)責(zé)”的要求，結(jié)合項目安全生產(chǎn)領(lǐng)導(dǎo)小組，規(guī)范其機(jī)構(gòu)設(shè)置與職責(zé)。

（2）為保障安全監(jiān)督檢查的效果，項目施工安全管理部門需合理安排施工安全管理工作，科學(xué)分工，提高安全管理。

（3）加強安全管理，做好安全和勞動保障工作，確保施工期間員工的人身安全與健康。全面實施安全生產(chǎn)責(zé)任制，實行責(zé)任管理，責(zé)任到人。

（4）加大安全執(zhí)法力度，發(fā)現(xiàn)存在的不安全問題，需及時消除安全隱患，并堅決杜絕違規(guī)操作。

（5）落實施工技術(shù)措施，施工作業(yè)點應(yīng)有明顯的安全牌、安全標(biāo)志，進(jìn)入施工區(qū)的車輛必須按規(guī)定路線行駛。

5 光面爆破的效果評價和應(yīng)用前景

5.1 該工程光面爆破的效果評價

該路塹高邊坡采用光面爆破工藝，嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)范與參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，施工中認(rèn)真落實技術(shù)控制，獲得了較為理想的效果。爆破后，邊坡巖體壁面半孔率超過90%，且邊坡巖體壁面未見爆破裂紋，操作未對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性產(chǎn)生影響，未在坡面出現(xiàn)浮石，邊坡美觀度、穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。該項目施工中嚴(yán)格執(zhí)行技術(shù)規(guī)程與操作規(guī)范，認(rèn)真落實國家爆破安全規(guī)章制度，施工安全度高。

5.2 不同巖層結(jié)合部光面爆破措施

不同巖層結(jié)構(gòu)有所差異，應(yīng)選擇合適的施工控制措施，減少超欠挖工程量的同時提高巖石結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，具體措施如下：

（1）炮孔鉆眼做好記錄，對施工區(qū)域地質(zhì)情況嚴(yán)密勘察，對夾層或巖石結(jié)構(gòu)質(zhì)地存在顯著差異者，及時進(jìn)行孔位、孔網(wǎng)等參數(shù)的調(diào)整，根據(jù)巖層硬度調(diào)整裝藥量。

（2）交替應(yīng)用空孔間隔法與分段間隔法進(jìn)行裝藥，減少薄弱層面裝藥量，減少爆破可能對周邊環(huán)境產(chǎn)生的影響，避免巖石飛濺引發(fā)安全隱患[7]。

（3）硬巖采用光面爆破，軟巖進(jìn)行預(yù)裂爆破，減少超欠挖方量。

5.3 光面爆破適用的地質(zhì)條件

光面爆破工藝，在下述地質(zhì)條件下應(yīng)用效果最佳：

質(zhì)地堅硬巖石或質(zhì)地稍松軟但巖體完整者，效果更佳。

巖體結(jié)構(gòu)層理層狀與路線走向一致，或巖體中軟夾層與邊坡夾角不足25°者，光面爆破效果較為理想。

巖體處于絕壁地形，或存在側(cè)向臨空面者。

巖體發(fā)育不均勻者采用光面爆破效果不佳，但通過對最小抵抗線、炮眼間距、裝藥量的合理控制以及施工參數(shù)的調(diào)整，光面爆破可以減少爆破對邊坡的破壞，降低邊坡超炸，仍然有一定優(yōu)勢。

6 結(jié)論

炸藥性能、巖石質(zhì)地、鉆孔施工質(zhì)量、爆破參數(shù)等指標(biāo)都會對光面爆破效果產(chǎn)生影響，所以光面爆破的參數(shù)設(shè)計和施工工藝，必須認(rèn)真地考慮這些影響因素，通過對上述參數(shù)指標(biāo)的合理控制，以滿足施工需求，取得較好的光爆效果。通過工程實踐，石質(zhì)深挖路塹廣泛應(yīng)用光面爆破這一工藝，對確保工程質(zhì)量、加快施工進(jìn)度、降低項目支出、確保施工安全有重要作用，同時也在保護(hù)沿線環(huán)境、改善周邊景觀方面效果顯著，擁有良好的社會效益。