浅孔爆破施工技术在土石方工程中的应用研究

李冰

摘要：在简要介绍浅孔爆破施工技术的基础上，从施工前的准备工作、浅孔爆破施工流程和边坡支护及出渣施工等3个方面介绍了浅孔爆破施工技术，并以广西南玉珠高速公路TJ4标段工程为例，验证了采用浅孔爆破施工技术可提高土石方工程的施工质量和施工效率，在土石方工程施工领域具有良好的应用前景。

关键词：土石方工程；浅孔爆破；施工技术；应用研究

0   引言

目前，公路工程土石方开挖以自上而下的施工顺序为主。在土石方开挖之前，要通过大量试验确定合适的挖方标高，根据不同的挖方标高采取相应的施工方法。在土石方开挖时，要按照地质结构的差异逐层将土石方挖出，每层间距一般为6m左右。

在土石方开挖过程中，为了确保土方开挖过程的安全、稳定，大都采用土方机械进行施工，尽量避免采用爆破方法。对于大型石块，可以利用专门的破岩设备进行破除。然而对于工程量较多、硬度较高、体积较大的土石方开挖，应当采用浅孔爆破技术进行施工。因此浅孔爆破施工技术是土石方工程施工中必不可少的一个环节。

1   浅孔爆破施工特点

浅孔爆破或称露天浅孔爆破，是指土石方开挖、二次破碎大块时采用的炮孔直径小于或等于50mm、深度小于或等于5m的爆破作业。

采用引爆方法处理大型石块，需要对工程地质情况有一个全面了解，并要控制好炸药的用量和爆破波及范围，尽量降低爆炸对周围环境的影响。合理采用爆破施工技术不仅可以降低土石方工程施工难度，还会提高工程施工效率。

浅孔爆破施工技术具有操作简单、施工便捷等优点，已经被广泛应用到土石方工程中。但是由于对该项施工技术的应用经验有限，以及对于该项技术的研究不足，在实际应用中存在一定的缺陷，为此开展了土石方工程浅孔爆破施工技术的应用研究。

2   浅孔爆破施工技术

2.1   施工前的准备工作

以道路桥梁土石方工程为例叙述其土石方施工前的准备工作。施工前，由测量人员复测桥面中心线、路基宽度和路基高程，根据纵向里程在护栏内侧、向内75cm处放出4条标准走行带线，直线段按10m间距，曲线段按5m间距放样，然后按2m间距拉钢尺进行加密，测出路基高程[1]。

为了保证土石方浅孔爆破施工顺利进行，在施工作业前，必须进行路基表面清理工作。为了保证路基状态满足施工需要，表面的灰尘和杂物必须清除干净，清理深度不能低于0.3m。清除地表垃圾后，按照要求将其运送到相应的地点[2]。

为了避免土石方工程施工出现超挖现象，采用人工挖槽的方式进行基槽开挖，确定挖槽的深度和尺寸。为方便模板支设，可适当扩大基槽宽度，待完成施工后及时进行基槽土回填。基槽开挖要根据测量人员施划的点位开挖，确保基槽的线型平直。基槽开挖顺序为由上至下，以此完成施工前准备工作。

2.2   浅孔爆破施工流程

该道路桥梁工程路基开挖施工过程中遇到硬度较高、体积较大的岩体。为了保证土石方工程的施工效率，采用浅孔爆破施工技术开展爆破施工[3]。实施浅孔爆破施工，对基坑围岩影响比较小，可在保证路基土石方施工安全的前提下將难以挖除的岩体进行破碎处理。

2.2.1   布置炮孔

根据土石方工程施工需求，采用梅花桩方式布置炮孔。炮孔布置方式如图1所示。

图1中：h表示土石方设计挖深，H为炮孔附加尺

寸，A为炮孔未装炸药部分，W为炮孔间距。通常情况下，炮孔深度要大于土石方设计挖深，因此与土石方设计挖深之和为炮孔深度[4]。

2.2.2   参数设计

采取浅孔爆破施工技术时，为了降低爆破施工对基坑围岩的影响，施工中并未将炮孔装满炸药。爆破施工参数的设计是否合理，关系到浅孔爆破施工效果，需要根据工程实际情况对其进行设计[5]。炮孔深度取值需要依据待爆破岩石的膨胀系数，其计算公式为：

（1）

式（1）中：V表示炮孔深度；Kp表示待爆破岩石膨胀系数。

通常情况下，浅孔爆破施工的炮孔直径为40～45mm区间，装药深度要超过炮孔深度的1/3，最大装药深度不能超过炮孔深度的2/3。相邻2个炮孔之间的间距在4.5～5.5m之间[6]。在待爆破区域内标记好炮孔位置，根据预先设计的爆破施工参数，使用型号为IHFA-A4FA7钻机在钻孔位置进行钻孔施工。

2.2.3   操作要点

在钻孔过程中，钻杆要与地面垂直。如果发现钻孔垂直度出现偏差，可以通过提杆的方式调整钻孔方向，以此保证钻孔精度。

在炮孔钻好后，采用木质炮棍将药卷装入炮孔内，并使用封孔器对炮孔进行封孔[7]。以10个炮孔为一组，在引爆前将现场人员疏散到安全区域内，将10个炮孔药卷一起引爆。待引爆了这一组炮孔内的药卷后，再引爆下一组炮孔内的药卷，以此完成土石方浅孔爆破施工作业。

2.3   边坡支护及出渣施工

在完成浅孔爆破施工后，考虑到爆破作业会对路基边坡岩土的稳定性产生影响，为了确保工程能够安全进行，避免出现塌方事故，应注意建立临时边坡支护。在这一过程中，必须全面掌握施工区域的实际地质情况，并根据实际情况，确定合适的边坡支撑方案。

边坡支护施工计划，必须结合多种因素进行优化、调整，以保证施工质量。在土石方施工环节，因施工位置的差异，若遇到规模较大、硬度较高的石块时，工作人员需先对石块的实际情况进行判断，再采取合理的支护方法，以保证施工的顺利进行。

由于边坡岩土结构存在差异，应根据边坡岩质的等级选用相应的施工规范与标准。为了确保雨水顺畅排放而不会对施工区域造成影响，在浅孔爆破施工后需要结合施工区域的具体情况布设截水沟，进行合理截流和引流。边坡支护完成后，将爆破后的石渣及时清运出施工区域，或规整打堆集中堆放。

出渣采用挖掘机配合人工进行，基坑两边比基础宽0.5～1.0m，基坑边坡按1：0.5的坡度进行放坡。挖出的土石方留足基坑回填量后，多余的土石方使用车辆运输到指定地点，以此完成采用浅孔爆破施工技术实施的土石方工程施工。

3   浅孔爆破施工实例分析

3.1   工程概况

3.1.1   工程基本情况

以广西南玉珠高速公路TJ4标段工程为例，验证浅孔爆破施工技术在土石方工程中的应用效果。南玉珠高速公路TJ4标段位于玉林市兴业县境内，沿线经过葵阳镇和城隍镇，越过现有的G324国道。

该标段起讫里程为K19+720～K27+800，总长8.08km，采用八车道高速公路标准，为沥青混凝土路面，设计时速120km。该标段主要结构包括：主线桥梁4座，长度为1.05km；路基挖方446.7万m3，填方269.4万m3，弃土方177.3万m3；各类涵洞35座；预制箱梁408片；以及多种附属工程。

3.1.2   地质情况

施工区域地处玉林盆地西部地区，地形平坦开阔，多为农田、丘陵。该区域浅表层为第四系填土，其下为第四系冲洪积层、残坡积层，基岩分别为二叠系上统上组砂岩、石炭系中统黄龙组灰岩，石炭系下统（硅质岩及灰岩，泥盆系上统硅质岩，泥盆系中统东岗岭阶灰岩，印支期花岗岩等。

由于地质环境复杂，土石方工程施工具有较高的难度，路基填挖土石方量大，需合理组织施工作业，优化弃渣调配方案，减少交叉作业，保证节点工期。

3.2   施工效果分析

3.2.1   土石方工程施工质量评定

按照上述施工流程对该工程开展土石方施工。根据该工程实际情况，确定炮孔间距为4.85m，共布设156个炮孔，浅孔爆破后使用15台土方车辆将石渣运输到弃土场。为了检验土石方工程的施工质量，对该工程每个施工路段土石方工程施工质量进行评定。

根据《土石方工程施工质量验收规范》GBJ46455-2020规定，土石方工程施工质量综合评定得分不能低于90分。将该验收规范作为该工程施工质量的检验标准，对工程施工质量进行评分，评分结果如1表所示。

如表1所示，该工程7个施工段土石方工程施工质量评分均在95分以上，符合《土石方工程施工质量验收规范》GBJ46455-2020要求，说明该工程土石方施工质量良好，均符合验收标准。

3.2.2   土石方工程施工进度

为了进一步检验土石方工程施工效果，又对工程施工效率进行了检验。将该工程划分为7个阶段，使用Excel表格记录每个阶段施工进度情况，如表2所示。

如表2所示，该工程的土石方施工比预期工期提前32天完成，每个阶段土石方施工均提前完成，早于预计工期，土石方施工效率较高。说明本次采取的土石方工程施工技术具有良好的施工效果，可以有效保证工程质量与施工效率，该施工流程适用于土石方工程施工，同时也验证了浅孔爆破施工技术适用于该土石方工程。

4   结束语

本文结合广西南玉珠高速公路TJ4标段工程案例，将浅孔爆破施工技术应用到该工程施工中，实现了对传统施工技术和施工工艺的优化与创新，有效缩短了土石方工程施工工期，提高了土石方工程质量，为土石方工程施工提供了有力的技术支撑，同时也为基于浅孔爆破施工技术的土石方工程施工研究提供了参考依据，具有良好的现实意义与理论价值。

由于此次研究时间有限，在内容方面或许存在不足，今后应在浅孔爆破技术创新与优化方面展开进一步研究，促进该项施工技术的创新与发展。

参考文献

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