敏感环境区域道路石方开挖技术研究

文｜中交路桥南方工程有限公司 梁玉杰

国道作为国家规划在建道路工程，无论从质量还是施工进度都有着较高要求。尤其在石方开挖施工中所采用的施工技术更是决定工程质量的重要因素。据此，应充分结合传统施工经验制定科学的石方开挖施工方案，以此为位于敏感环境区域内道路工程的顺利施工提供重要参考依据，保障道路建设质量。

一、敏感环境区域的类别

在敏感环境区域施工需要始终遵循环境影响评价结果落实施工内容，以免对环境原始形态产生不利影响。通常情况下，敏感环境区域主要包含下述四种类别，可结合不同保护要求执行施工规划：

（1）自然保护区，在践行环保理念过程中我国现已各地设立多个自然保护区。自从在1956年设立了第一个鼎湖山保护区后，我国自然保护区规模日益扩张，目前已有2349 个自然保护区。若在此地建设道路工程，应避免对原始景观造成危害。比如国务院曾发布黑龙江地区301 国道扩建占用扎龙保护区通知，其场景如（图1）所示。

图1 扎龙保护区湿地场景图

（2）资源保护区，为了保护草原湿地以及珍稀动植物，我国还设立了多个资源保护区。比如黄土高原水土流失保护区等。通过对本土资源予以针对性保护，以此实现资源的合理化开发。若在此地修建道路，应首先考虑道路工程的建设是否会对资源带来破坏。

（3）文物保护区，我国现已发布了68项文件用于保护文物。而在文物保护区建设道路时，切勿损坏文物遗址。尤其在西安等盛产文物地区，更应注重文物资料的保护效果。

（4）环境保护区，在不同环境敏感程度下，各地区所产生的环境影响评价等级不同。所以在此区域内建设国道时，应保持原有环境形态，从而提升国道施工质量。

二、敏感环境区域道路石方开挖技术的注意事项

（一）安全防护

道路土方开挖作为道路工程建设中的重要内容。在具体施工阶段需要加强安全防护，以免损害自然资源与生态环境。尤其在敏感环境区域中。

以广西玉林高速公路项目中，因其在建设阶段是为了实现昆明、海口的互通，故而在应用石方开挖技术时，选择了常规炸药开挖方法，其石方量为40000m³。但在施工阶段，由于该国道周边存在居民区，一旦使用炸药予以爆破，将干扰居民生活秩序，甚至会对居民住房带来破坏。据此，经过研究后以静力爆破为主，从而在消除噪声污染的同时也保障了施工安全。所以，在道路工程石方开挖技术实践中需要高度重视安全防护效果，以此提升工程施工生态性。石方开挖技术中多为人力开挖、机械开挖以及外力爆破三种类型。而在敏感环境区域内进行石方开挖作业，务必秉承着安全至上的原则落实施工内容，以免产生严重后果破坏原在地资源环境的稳定性。

（二）进度保障

与常规场地不同，敏感环境区域内的石方开挖施工项目，为了避免工期延误，应在保证施工质量的基础上控制好施工进度，以此为道路工程的顺利建设给予助力。比如在大巴山西部地区修建道路时，因其与G210 国道临近，故而在匝道桥建设期间，面对109.89 万方石方量。由于在该处施工危险系数较大密切存在交叉施工作业的可能性。所以，需在该工程中严控施工进度，以此在工期允许范围内顺利竣工，保障工程质量。

三、敏感环境区域道路石方开挖技术的关键点

（一）静力爆破技术

敏感环境区域道路石方开挖作业一般而言，难度略大且危险性更高。本文主要以陕西省西乡至镇巴高速公路项目为主。由于它与G210 国道相邻位置较近，这就导致在具体施工阶段，务必做好防护工作，以免干扰较大，影响周边环境的稳定性。实际上，在石方开挖施工过程中，常采用爆破方式开挖基坑、破除多余岩石成分。此外，还可运用劈裂棒如（图2）所示，对传统炸药爆破方法予以替代。一般劈裂棒可对深度超过2m，甚至4m 的岩石块进行分裂，并且不易造成散石块四处分散，由此提升了施工安全性与环保性。

同时，为了进一步提升施工质量，还可从静力爆破技术上，为该项目中的土石方开挖施工作业提供可靠的技术保障。因该地区以往所选择的爆破方式严重影响了周边民众正常的生活秩序，为了顺应民意专门组建了静力爆破队伍，通过在静力爆破装置的炮孔中添加膨胀剂，促使膨胀剂在水化反应下形成较大的破坏力。此时若将其对准道路施工区域的岩石块，可达到破碎目的。其中所使用的膨胀剂无论从环保性还是实用性上都有着显著优势，值得在敏感环境场地道路工程中予以推广，以免炸药爆破加剧道路施工风险。

由于在临近国道场地内施工很容易受到来往车辆的影响，造成炸药爆破后的碎石块损害车身，故而专门选择了一种静力爆破剂实现静力爆破，最终保障了该工程项目的质量，最大化控制施工损失。但应注意的是：该项目中使用的静力爆破方式照比炸药爆破，其效率较低且投入成本偏高，应视工程规模与施工方条件而定。

图2 劈裂棒岩石开采现场图

图3 开挖施工前监测场景图

（二）实时监测技术

为了避免石方开挖作业对G210 国道的正常通车带来不良影响。还应结合以往石方开挖作业经验与施工技术对当前陕西省西乡至镇巴高速公路项目中的石方开挖技术的实践应用提供重要指导。另外，还可充分结合实时监测技术对整个工程施工进度与施工内容进行优化管理，从而突破传统石方开挖技术的束缚，获取可靠的开挖成果。由于在该项目中的岩石类型主要为石灰岩，且存在节理构造、岩石裂隙。

同时，要求边坡开挖深度为26m，路基开挖深度为17m。所以，为了避免岩石不稳而发生危险事故，应采用实时监测技术把控工程进度。比如，按照（图3）所示，可通过远程监控设备对施工人员现场的施工表现加以监测，并且可组建现场监测小组，配合管理者对每一项施工环节进行逐步查证，包括在土石方运输、清槽、基坑清理等方面，都应善于运用实时监测技术提升施工质量，一旦出现突发状况，需立即联系现场管理人员予以处理。在敏感环境区域施工应格外注意环境污染问题，既不能出现粉尘现象，又不能产生噪声污染，以免对周边民众生活带来干扰，这也是为了打造良好的施工环境。之所以要应用实时监测技术，还在于提升施工单位经济效益，以免发生返工现象，造成施工质量受损。只有保证国道工程建设中车辆能够正常行驶，才不会破坏原始地形环境。据此，应注重实时监测效果，促使敏感环境区域道路石方开挖技术发挥出最大效用，为石方开挖作业的高质量施工奠定坚实基础。

（三）数据采集技术

石方开挖技术在实践应用中还需要精准获取开挖数据，即土石方量，以此保证施工作业的规范性，避免出现挖穿、超挖现象造成施工质量下降，引发严重的后果。在石方开挖作业中，若处于敏感环境区域，需充分借助数据采集技术核算好石方工程量，进而将其作为施工凭证，保证石方开挖施工的准确性，最终可对施工方经济效益的提升提供保障。其中在基坑开挖阶段，所涉及到的工程量计算公式如下：

图4 坡比计算方法

平整场地面积：S=S底+2×L外+16

沟槽垫层底部放坡石方量：V=L×（a+2c+kH）×H

沟槽垫层表面放坡工程量：V表=[L×（a+2c+kH1）+（a+2c）×H2]

方形基坑石方 量：V方=（a+2c+kH）×（b+2c+kH）×H+1/3×k2H2

圆形基坑石方量：V圆=1/3×πh×（R2+Rr+r2）

其中a、c、k、h、L、分别代表基础底宽以及沟槽工作面的实际宽度、放坡系数以及开挖深度、沟槽长度等。而圆形基坑中的R2、Rr与r2表示基坑上下层半径，h为标高。不规则基坑中的S 上与S 下指的是基坑顶面与地面表面积，h 则为石方开挖深度。

此外，在准确计算工程量的基础上还需要充分借助敏感环境区域的相关资料获取施工信息，并组建专业团队对场地进行考察，便于严格把控施工进度，尽早促使该项目完工，也能为后期国道临近道路的顺利通车提供便捷条件。

（四）边坡防护技术

在国道道路石方工程中，还需借助边坡防护的方式落实石方开挖作业。其中施工人员应明确知晓坡比的重要性。一般而言，按照（图4）所示，可知H 与L 的商值即为坡比，且坡度越大证明坡面愈加陡峭。所以，在设计道路石方开挖深度时，既要参照施工图纸制定合理的施工方案，又要精准计算道路坡度，之后可结合具体的开挖深度逐步完成道路施工任务，以免出现开挖深度不达标等问题，造成工程质量下降。此外，还应在道路石方开挖作业之后做好边坡防护工作，以免开挖阶段出现岩石下滑问题，增加施工危险。常见的边坡防护方法较为多样，比如（图5）所示安装主动防护网，以此避免国道两侧的岩石碎块滚落，经由防护网一能提升边坡稳定性；二能增加石方开挖安全性，最终促使施工现场符合敏感环境区域施工要求。

在石方开挖作业过程中，还应遵从一定施工流程落实施工内容。比如在该项目中专门在国道两侧安装了防护网用于阻挡碎石，而且还以“逐级防护”的理念每开挖一层加强一层防护，始终保证国道内车辆行驶安全。据此，在敏感环境区域道路工程中应用石方开挖技术，应以安全施工、高效施工为主要目标制定可行性施工方案，确保道路工程建设质量满足新时代道路通行要求，促进道路施工项目的高质量发展。

结论：综上所述，敏感环境区域道路工程的施工质量的确存在难控现象。尤其在石方开挖技术实践应用中，极易对周边民众与地质结构产生不利影响。据此，应从静力爆破技术、实时监测技术、数据采集技术、边坡防护技术等方面着手，确保国道工程建设期间能够获得良好的施工保障，促进我国道路工程的兴旺发展。

图5 国道主动防护网