石方路堑开挖施工方法
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摘要: 爆破法石方路堑开挖施工是公路、铁路等基本建设工程施工过程中路基土石方工程项目的重要组成部分, 目前常用的是光面爆破和预裂爆破、深孔爆破以及微差爆破技术，对爆破或松动爆破方快速开挖，然后用挖掘机、推土机、装载机配合自卸。此方法对保证石方开挖施工质量和加快施工进度效果显著。通过施工项目现场施工和管理，结合石方爆破开挖的理论知识，总结出山区石方路堑爆破施工方法，确保了石方路堑开挖的工效、速度及施工质量。
关键词： 石方路堑；开挖；施工；爆破
中图分类号： TQ639.2 文献标识码：A
前言：在石方路堑段全部采用爆破施工，爆破形式为小型松动爆破、预裂爆破和光面爆破相结合的爆破施工方法。完工后路槽平整度、边坡坡度等指标完全满足设计及规范要求，且外观效果非常好，一次通过完工验收。介绍该工程设计，施工方法以供读者参考。
一、方法特点：速度快。占用场地小。施工设备相对较少，可机械化作业，需要人员少。可全面展开施工，缩短工期，降低造价。对周围环境及建筑物影响可控，施工质量可靠。
二、适用范围
爆破施工方法适用于各种强度的石方开挖，包括路堑开挖、边坡修整、沟槽开挖等各种施工作业。
三、工艺原理
石方爆破施工通过炸药破碎岩体，松动岩石，为挖掘机的开挖创造条件，最终形成路基施工断面，达到施工目的。并且通过光面爆破技术形成的路堑边坡平整光洁，整体性好，对建成后的营运安全提供保障。
四、 施工工艺流程及操作要点
（一）施工工艺流程
施爆区管线调查—炮位设计与设计审批—配备专业施爆人员—用机械或人工清除施爆区覆盖层和强风化岩石—钻孔—爆破器材检查与试验—炮孔（或坑道、药室）检查与废碴清除—装药并安装引爆器材—布置安全岗和施爆区安全员—炮孔堵塞—撤离施爆区和飞石、强地震波影响区内的人、畜—起爆—清除瞎炮—解除警戒—测定爆破效果（包括飞石、地震波对施爆区内外构造物造成的损伤及造成的损失）。
（二）施工操作要点
1.爆破施工总体布置
根据地块地貌情况，先对开挖山体表皮植被进行清除。山体开采总体上采取中深孔爆破为主的台阶爆破取渣方法，同时根据不同地形、地貌和地质状况，辅以浅孔爆破的开采方法，对粒径大的石块采取二次解炮法和机械作业法解小；对边坡采用预裂爆破方法和机械法进行处理。创造多个作业面，尽量缩短设备展开时间。开工后，开辟上下山运输道路并修筑回填区域运输道路网，实现多台阶多作业面的立体作业，以加快施工进度，确保工期。将施工程序大致分为四个步骤，即植被清除、开山爆破、渣石挖装运输，如此循环，实行多作业面、多台阶同时作业的总体施工方案。
2. 爆破开挖施工
施工顺序：垂直方向上由上至下，纵向由东至西，随时根据实施条件进行爆破作业。对边坡采用小型爆破形式，确保边坡稳定。根据施工现场情况，采用以中深孔爆破为主，浅孔爆破为辅的施工方法。根据开挖区实际地形地貌、环境状况和山体的地形地质条件结合。考虑工程要求和工程特点，选择采用多台阶开采方式，开挖区自山顶开挖。根据开挖深度分几个台阶开挖，台阶高度8～14米。爆破开挖前先行清除山体表面杂草，表土运至回填区域，而后进行爆破开挖。沿开挖区修筑上下山运输道路至山顶，而后采用推土机和爆破相结合的方法展开山顶平台作业面的开设与施工，代第一台阶工作面形成一定的规模后，再开拓下个台阶作业面，依次类推；整个作业空间上要逐步达到多台阶、多作业面同时展开的施工高峰，最大限度地利用空间与设备，提高开采效率，满足工期需求。根据进度整体要求，可将施工阶段大致分为两个阶段，即山体一次开挖阶段和分台阶开挖阶段。实施浅孔爆破时应兼顾整体台阶设计和边坡形成要求。
3．爆破施工设计
爆破类型：根据地质及地形、地貌及沿线居民区很近等情况，爆破采用延长药包，以小型及松动爆破为主。本段主爆区拟采用浅孔爆破（H＜5.0m），一般钻孔深度控制在2～3m 范围内。为保证开挖边坡的稳定性及边坡平整度，对于岩石挖方路段坡面1～2m 范围内拟采用预裂爆破或光面爆破技术。
施工措施。根据现场实际情况，主要采取以下技术措施进行爆破作业。
（1）底孔爆破。主要用于2.0 米以下，路基面上的预留保护层的开挖，主要考虑到路基的整体性。
（2）浅孔梯段爆破。主要用于5.0 米以下的岩石开挖爆破，如岩石为整体灰岩，边坡宜采用光面爆破。开挖深度大于5 米以上的路堑（以灰岩为主），路堑边坡一律采用预裂爆破和光面爆破，以保证边坡的整体性及稳定性。
（3）根据现场的实际爆破情况，岩石的破碎程度，产生理想的块度等来决定采用直孔及斜孔爆破。
（4）爆破采用微差及挤压爆破技术，以减少震速对民房的影响。路堑开挖的岩石爆破，应从上至下分层进行。周边眼采用低密度、低爆速、低猛度、高爆力的炸药，并采用毫秒雷管或导爆索同时起爆。当炸药用量较多，对围岩影响较大时，可分段起爆。
4.光面爆破及预裂爆破施工措施
光面爆破施工措施。光面爆破采用毫秒起爆方式，开挖工作面的岩石爆破时，从上至下分层进行。周边采用低密度、低爆速、低猛度、高暴力的炸药，并采用毫秒雷管或导爆索同时起爆。当炸药用量较多，对围岩影响较大时，采用分段起爆。周边眼宜采用小药卷连续装药结构或间隔装药结构，眼深小于2m 时，采用空气柱反向装药结构。
预裂爆破施工措施。光面爆破采用毫秒起爆方式；预裂炮孔直径与炸药卷直径的比值（不偶然系数）以在2～3之间，并且不小于2；预裂爆破的线装药密度及孔距等参数在符合上条要求下通过试验确定。每排试验至少有5 个预裂炮孔；预裂爆破采用高威力炸药连续或间隔装药。在非均匀介质的炮孔中取不同的装药密度。炮孔底部适当加强或加密装药；炮孔上部适当减少装药；预裂炮孔必须同时起爆并尽量缩短各炮孔的瞬间时差。预裂炮孔与主体炮孔在同一起爆网中起爆时，预裂炮孔提前起爆，时差一般取50ms；石质较坚硬时适当减少时差；所有主体爆破孔与预裂面的距离均不小于1m。
起爆顺序。爆破顺序为：先起爆光面预裂孔，再起爆主爆孔，最后起爆缓冲孔。
五、材料：岩石在工程上按其开挖的难易程度可分为软石、次坚石、坚石等三类。次坚石和坚石在施工上必须采用爆破，软石部分可采用撬棍或十字镐及大锤开挖，部分软石也必须采用爆破方法开挖。
六、质量控制：边坡的坡度符合设计要求，不得有大的突起和凹坑。爆破装药量要严格控制，保证没有过爆和欠爆。防止过爆造成边坡度增加而失稳或路堑底岩石松散影响路基强度和稳定性。欠爆造成边坡有明显突起，边坡平整度不符合要求，路堑底防止因欠爆标高不能达到设计要求，为修整带来困难。
七、安全防护措施
（一） 成立现场安全指挥机构，做到分工明确，现场指挥小组主要负责方案性讨论，审批及现场交底等工作，组织召开有关单位参加的安全联席会议，听取和采纳有关爆破安全的意见及合理化建议，并监督方案的实施。
（二） 爆破人员必须持证上岗，并作好爆破记录。
（三） 做好爆破前的宣传动员、组织等工作。爆破前组织动员非爆破人员在规定的时间内安全撤离所规定的安全距离以外。
（四）在爆前认真做好最后一次检查，经现场主要负责人允许后方可起爆。
（五） 现场医务人员在爆前做好一切急救设施的准备工作。
（六） 爆破时间宜选在对周围环境影响小的时间段进行，一般为上午8：30～12：00，下午4：30～6：00。如有特殊情况经领导小组同意后爆破时间另行通知。
（七）爆破信号，使用警报器和口哨，具体信号规定由现场指挥小组统一规定。
（八）严格执行爆破器材的运输管理制度，领用余料当天退回，工地设防爆箱，设专人24 小时看管，严格领用余退手续，帐目日日清。
（九）采用电雷管，应该一一检测，做到心中有数，保证起爆效果。
（十）在爆破前组织地方政府和村民一起对附近居民民房进行拍照鉴定，减少赔偿纠纷。
（十一）爆破路段离居民点较近时，起爆前，在炮孔上覆盖稻草，防止飞石伤人。
（十二） 处理盲炮采用以下方法：① 经检查确信炮孔的起爆线路完好时，可重新起爆。② 打平行眼装药爆破，平行眼距离孔口不得小于0.3m。③ 严禁在盲炮孔眼上打孔。
（十三） 同时，在施工期间对爆区还应采取以下的保护措施。① 凡在爆区50 米以内的建筑物、公用设施（如高压线、天然气管道、电缆线等）均属于爆破保护范围，爆前需通知有关单位个人共同商讨保护办法。② 在离爆破区200 米处设立警戒标志，并设立专职警戒岗。③ 如公路在爆区200 米以内，爆破时应中断一切交通，解除警报以后方可放行。
（十四）为了保证施工的安全，对以下事项高度重视，提高安全意识。① 如遇风、雨、雷、电式视线不清时，均不能进行爆破作业。② 处理瞎炮，应严格按照有关规定执行③ 爆炸物品的购买、运输、储存、保管和使用，按有关爆破作业管理办理执行。④ 施工现场临时堆放爆燃物品，须经公安部门许可和批准。⑤ 爆炸物品每日帐目必须清楚，使用量和出库量相符，做到日清月结。
九、环境保护措施
（一） 严格执行环境管理体系标准，加强环境保护宣传、教育，建立完善的环保施工纪律，增加施工人员的环保意识和自觉性。
（二） 减少弃方占地面积，对弃方堆放进行规划，做好完善的防护排水及绿化。
（三）设计时控制爆破震动强度在较小等级，控制爆破飞石在较小范围。
（四） 对的石质边坡进行绿化。
十、 效益分析
此方法为一种经济、实用、有效的石方路堑开挖技术，在穿越山区的道路施工中，石方爆破施工更有其优越性，可以弥补作业场地条件差，在施工便道没有贯通地区快速展开施工，对工程的按期完成，工程造价的控制起到促进作用。
十一、 应用实例
河南省郑州至石人山高速公路№.24标段有石质挖方40多万方，最大挖深接近28米，为弱风化岩，全部采用爆破施工，爆破形式为小型松动爆破、预裂爆破和光面爆破相结合的爆破施工方法。完工后路槽平整度、边坡坡度等指标完全满足设计及规范要求，且外观效果非常好，一次通过完工验收。
参考文献：《公路路基施工技术规范》(JTG F8—2006).《公路工程质量检验评定标准》(土建工程) (JTG F80/1—2004).《公路工程施工安全技术规程》（JTJ076-95）.《爆破安全规程》（GB 6722-2003）.