阿尔及利亚东西高速公路风化、弱风化页岩路基开挖施工技术

李乘

摘  要：综合介绍阿尔及利亚东西高速公路M6标段PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850段风化、弱风化页岩路基开挖施工技术方案。从施工程序的安排，爆破参数、爆破方法及起爆网络等选择来解决施工难度大、安全控制要求严、保持开挖岩体边坡稳定等问题。对类似地质情况下进行爆破开挖施工有一定的借鉴作用。

关键词：风化、弱风化页岩;爆破设计;安全监测

Abstract   In this article I presented the technical program of the excavation of subgrade of weathered and weak weathered shale for the PK26+740—PK27+420 and PK27+520—PK27+850 of section M6 of the EAST-WEST Highway in Algeria. To solve the problems such as the difficulty of construction，retaining the stability of rock，the strict requirement of security control and so on by choosing the arrangement of construction procedure，the blasting parameters，the blasting method and the detonating networks，etc. I hope my experience will have a certain reference to the blasting excavation under similar geological conditions.

Key Words：weathered and weak weathered shale  blasting design  safety monitoring

前言

阿尔及利亚东西高速公路M6标PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850段属风化、弱风化页岩，使用机械直接开挖难度相当大，且效率十分低下。为保证项目总进度计划的顺利完成，决定采用爆破开挖施工。阿尔及利亚东西高速M6项目部专门组织了一支精兵强将，克服场地狭窄、项目干扰大、安全距离不足等困难，终于规定时间内保质保量的完成了该项艰巨的任务。

1、工程概况

1.1 设计概况

PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850两段总长1010米，属丘陵地带。路基开挖地面设计最大开口宽度约34米，最大开挖深度14米，开挖底至PST层顶面下50cm处，边坡设计坡度1：1.5。原地表覆盖物已經清理完毕。

1.2 地质概况

开挖区主要是风化、弱风化页岩，由于长期构造活动及长期风化应力的作用，节理裂隙较发育，岩石风化程度变化剧烈，稳定性差，边坡成型也较差。

2、施工特点

⑴ 开挖区直接爆破开挖至PST层顶面下50cm处，爆破地震波对保留岩体产生的影响需经过试验测试，以便保证保留岩体的承载力指标满足设计要求。

⑵ 开挖区岩石风化程度变化剧烈，同时设计横坡变化较多，爆破成型面平整度不容易保证，易遗留炮根，给后续清运工作造成困难。

⑶ 开挖区设计边坡坡度1：1.5，最大开挖深度14米，最小开挖深度1米，开挖深度变化剧烈，边坡成型难度大，并且一旦在边坡形成孤石，后期处理十分困难。

⑷ PK27+000处线路北侧征地红线外20米处有一户民宅，PK26+740—PK27+100线路南侧10到50米有一条平行线路走向的超高压输电线路，PK27+023、PK27+266有两座已完工的圆管涵，在爆破过程中要求严格控制爆破地震波及飞石的方向和距离。

⑸ PK27+604.775 PS桥承台无法使用机械开挖，由于工期紧，将承台开挖和路基开挖同时进行，一次爆破成型。

⑹ PK27+500—PK27+780前期使用机械开挖遗留工作面平整度极差，地表起伏剧烈，爆破布孔和钻孔施工困难，需要逐个孔位的计算和布置。

⑺ 整个爆破开挖施工正处于阿尔及利亚的雨季，必须采取必要的措施保证雨天爆破施工的安全顺利进行。

3、施工布置

3.1 设备准备

充分利用项目现有资源。为提高施工强度、减少干扰，从碎石场抽调一台阿特拉斯CM351高风压钻机和英格索兰750型空压机进行钻孔作业;从土方二队抽调阿特拉斯挖掘机两台，斯太尔自卸车6辆、SD32推土机一台负责石渣清运。

3.2 人员准备

组建爆破施工队，由一名熟练钻爆工带领四名学徒进行钻孔和爆破作业，并从桥涵二队抽调人员配合进行爆破作业。

4、施工程序

本工程全部属于槽挖和边坡开挖。采用整体成型、分段开挖程序。

4.1 开挖段划分

A段：桩号为：PK27+340——PK27+420，含路基边坡;

B段：桩号为：PK27+740——PK27+780，含路基边坡;

C段：桩号为：PK27+780——PK27+850，含路基边坡;

D段：桩号为：PK27+670——PK27+740，含路基边坡和PK27+604.775 PS桥承台基坑;

E段：桩号为：PK27+520——PK27+670，含路基边坡;

F段：桩号为：PK27+260——PK27+340，含路基边坡;

G段：桩号为：PK27+180——PK27+260，含路基边坡;

H段：桩号为：PK27+080——PK27+180，含路基边坡;

I段：桩号为：PK26+900——PK27+000，含路基边坡;

J段：桩号为：PK26+800——PK26+900，含路基边坡;

K段：桩号为：PK26+740——PK26+800，含路基边坡;

4.2 施工程序

整体考虑PK26+740—PK27+420和PK27+520—PK27+850的开挖顺序和方法，优先保证PK27+604.775 PS桥承台基坑开挖，重点保证PK27+023、PK27+266两处涵洞以及线路附近超高压输电线和民宅的安全。充分合理布置开挖工作面，减少相互干扰，提高生产工效。

首先根据理论计算结果在A分段进行爆破试验，以便优化爆破设计。根据A分段实际爆破情况，通过对A分段爆破成型的基底和边坡进行相关试验和检测，确定最佳爆破技术参数，以便解决爆破地震波对保留岩体的影响和边坡成型的问题。

整个工程按照A至K的施工顺序进行施工，单区段施工程序如下：测量放线→钻孔→装药爆破→机械装运→休整边坡→加固及防护→路基面检验→路堑成型。

爆破中避免超挖，基底和坡面炮根采用挖掘机、液压镐和SD32推土机进行清理。

爆破后的石渣尽量采用反铲装车，推土机配合集渣清理工作面和基底找坡。整个开采区全部为槽挖和边坡开挖工程，是本工程开挖的难点之一，首先保证槽挖和边坡开挖的质量，然后根据开挖实际合理布置开挖施工道路，尽量减小重车上坡的坡度并降低车辆的满载率，以保证施工的连续进行。

5、爆破技术方案

5.1.1 装药计算

计算公式：Q=ρπD2L装

ρ---炸药密度，混合装药，取900kg/m3;

D---炮孔直径，0. 105m;

L装---总进尺减总堵长（m）即总的装药长度

计算得每延米装药量为7.785kg，最小单孔装药量为0.1kg，最大单孔装药量为60kg。

5.1.2 爆破地震安全距离计算

计算公式：

R——爆破地震安全距离，m;

Q——炸药量，kg;取最大单响装药量;

V——地震安全速度，取5cm/s;

m——药量指数，取1/3;

K、α—与爆破点地形、地质等条件有关的系数和衰减指数，

取K=200，α=1.6

一般开采区深孔爆破布置按最大单响装药计算得最小爆破地震安全距离为200米。PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK27+000民房附近前后100米范围和PK26+740—PK27+100段高压线附近开采段落每段爆破按照实际安全距離反算最大单响药量。

5.1.3 装药方式

采用Marmanit炸药和Anfomil炸药全耦合连续装药。其中Marmanit炸药为封装炸药，在此作为起爆药包使用;Anfomil炸药为散装炸药，在此作为主爆炸药使用。

5.1.4 堵塞材料

本开挖区域附近挖方段主要开挖产物是泥灰岩，所开挖废料破碎程度和材料密度满足爆破堵塞要求，同时在PK27+800附近有废弃的黏土可以使用，因此本区域一般开挖段爆破就近取材，使用泥灰岩粉末或黏土拌制的黄泥作为炮孔堵塞材料。PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK27+000民房附近前后100米范围和PK26+740—PK27+100段高压线附近，为保证安全，防止飞石伤害，考虑机制砂的自锁性质，使用碎石场生产的0/5机制砂作为炮孔堵塞材料。

5.1.5 堵塞长度计算

计算公式：γ=g/l3

γ---经验系数，取0.3～0.5;

g ---装药量，kg;

l ---孔深小于4米时为炮孔顶到装药中心的距离;孔深大于4米时为炮孔顶到装药顶面的距离;m;

本公式为经验公式，适用于孔深小于10的炮孔，计算得堵长最小0.8m，最大4.5米。孔深大于10m时，为保证破碎效果，堵塞长度一律按照4.5m布置。

5.2 孔网参数

5.2.1深孔爆破

深孔爆破主要参数见下表5-2-1：

6、起爆方式

6.1 布孔方式

吸取阿尔及利亚东西高速公路M6标碎石场开采爆破时积累的经验，路基和边坡爆破采用CM351高风压钻机造孔，孔深1～14m，路基范围炮孔超钻50cm，逐段钻爆开挖，石渣清运同步进行。孔深小于4米时，孔间距比照孔深布置，最大不大于1.5倍孔深;孔深大于4米时，孔间距按照4米布置，边坡部位沿边坡开口线按照4米间距平行坡面线布置坡面孔，最小抵抗线为3.14米。在PK27+023、PK27+266涵洞附近，PK26+740—PK27+100段高压线和PK27+000处民宅附近进行爆破时，为了保证爆破安全，防止飞石和爆破震动波破坏对成品涵洞、高压线杆和民宅产生不良影响，在进行爆破施工时，按照0.5倍孔、排距加密布置炮孔，相应减小单孔装药量，降低单响药量。

6.2 起爆方式

6.2.1 一般段落起爆网络

一般段落直接采用导爆索连网，毫秒电雷管孔外延时顺序爆破网络，见下图：

6.2.2 涵洞、民宅附近爆破区起爆网络

PK27+023、PK27+266和PK27+000附近属于特殊控制爆破区，为保证涵洞、民宅安全，采用导爆索连网，孔间V型微差顺序起爆网络，见下图：