论公路项目石方路堑边坡的光面爆破施工技术

粟杰

摘要 文章以某高速公路A2标石质路堑边坡光面爆破施工实践为依托，基于爆破区域地形和地质条件，设计了光面爆破作业的具体方案，包括钻孔设计和炮孔装药量计算、起爆网路设计、爆破安全校核与防护措施，总结了光面爆破施工操作要点。实践证明，光面爆破施工方案在石方路堑边坡中的应用效果良好，在提高边坡稳定性的同时有效保障边坡平整度，具备经济、安全和可靠的特点。

关键词 公路工程项目；石质路堑边坡；爆破作业方案；光面爆破施工

中图分类号 U417.1文献标识码 A文章编号 2096-8949（2023）11-0082-03

0 引言

高速公路项目边坡施工中爆破工艺多破坏边坡岩石，导致其结构稳定性下降。基于施工实践，为提高预留边坡岩石岩面完整性，提高岩石结构稳定性并确保路堑边坡光滑，该文以某高速公路项目工程实践为基础，全线实施光面爆破工艺，有效避免了松石和塌坡现象，提高了施工效果。

1 工程概况

某高速公路项目A2标段全长6.6 km，开挖石方约2.70×106 m3，填方量约2.80×106 m3，项目施工中爆破量约1.7×105 m3。路基以中风化石为基础，内部可见裂隙，岩石结构完整，最大挖深18 m，开挖土方量1.0×105 m3。项目所在区域偏僻，人烟稀少，爆破环境好，山地平坦，易于爆破施工作业。

2 光面爆破方案设计

2.1 设计方案选择

光面爆破施工方案即边坡施工中，主炮孔爆破前于开挖边坡处设置一排光面孔，通过爆破使相邻炮孔之间形成裂缝间隔相连，使光面孔构成相对连续且平整的断裂面，构成超挖量小的光滑边坡，提高爆破效果。

（1）施工现场需严格执行方案设计，遵循爆破方案现场钻孔以达到光面爆破的目标。

（2）爆破施工前需充分考量爆破区域周边可能存在的安全隐患，并积极采取措施加以防范。

（3）光面爆破前，操作区域前端预留3排主爆孔，并使岩体宽度大于6 m，从而确保爆破完整性，提高爆破效果[1]。

2.2 设计依据

根据设计方案进行爆破施工，严格执行爆破操作规范，认真执行安全规程，有效落实相关爆破安全管理制度[2]。

2.3 项目特点

光面爆破施工特点如下：部分岩石质地坚硬，钻孔施工难度大；路堑边坡坡度多为1∶0.75，需严格控制爆破参数，确保钻孔施工精度值，提高施工质量。

2.4 机械选择

钻孔作业精度值会直接对边坡爆破施工效果产生影响，重要表现在坡面平整度方面，故钻孔施工前需合理选择钻孔机械以提高钻孔质量。结合该施工段石方边坡特点和施工环境，技术优化后选定了QL-KC120型高效履带式全液压潜孔钻机作为钻孔设备，既往施工经验证实该设备在不同类型矿山开采爆破孔穿凿作业和爆破孔与非爆破孔开挖中应用效果较为理想[3]。

QL-KC120型高效履带式全液压潜孔钻机借助液压系统可实现钻架翻转、钻臂摆幅、钻杆接卸行走等不同动作，施工操作便捷，设备体积小，应用该设备可明显提升施工效率[4]。

3 钻孔设计和炮孔装药量计算

3.1 钻孔设计

（1）选用90 mm直径潜孔钻机进行钻孔作业，严格按照设计院设计的高速公路边坡坡度值进行钻孔斜度水平的精准控制。

（2）孔深值应当以现场坡度值为基础进行严格控制，一般情况下最大孔深需小于18 m。该施工段第二级边坡已经开挖，一级边坡最大高度约11 m，采用一次到底的方案进行爆破，为提高爆破后底板平整性，需控制孔深大于设计地板深度1 m[5]。

（3）光面爆破作业时，光面爆破抵抗线的选择直接影响其施工效果。抵抗线W光的计算公式如下：

W光=KD（m） （1）

式中，K——常数值，一般情况下取值为15～20，以该项目实际情况为参考，选定K值为15～20；D——钻孔直径，该方案中取值为100 m，故结合相关参数确定抵抗线取值为1.5～2 m。

（4）爆孔间距在光面爆破施工中十分关键，其计算公式如下：

a光=mω光 （2）

式中，m——比例系数值，取值在0.6～0.8之间，结合该项目施工特点，选定ω光为1.5 m，故a光取值在0.9～

1.2 m之间。

以直径d取值100为标准，控制该项目施工点的孔距为1 m，结合项目光面爆破路基基本长度约50 m，故该项目光面炮孔数量为50个。

（5）以既往施工经验为基础，光面爆破坡面应与最近前排主炮孔1 m，并在光面爆破施工区域前端预留3排主炮孔，各主炮孔间间距约2 m，抵抗线水平约2 m。

（6）结合项目需求，光面爆孔起爆时间应当比主炮孔早，确保爆破可以断面为基础形成裂缝，从而减弱主爆区爆破过程中地震波随岩体传播导致裂缝持续进展，从而有效保障岩体结构稳定性[6]。

3.2 装药量计算

严格控制装药量并使用导爆索精准控制药卷，利用麻绳将药卷置入炮孔内固定，按照500～600 g/m的指标进行装药。为提高爆破质量，应于孔底1 m范围内加强装药，装药量约为正常水平2.5倍，以确保爆破后底板平整度，根据该标准按照孔深15 m的标准进行装药确定装药量为9.3 kg[7]。

为避免岩石对光面炮孔孔口的影响，爆破应预留1 m空孔，结合现场实际情况使用细土进行填充，装药情况如图1所示。

4 起爆网路设计

光面爆破孔內以导爆管雷管引爆，将孔外导爆管簇联以增强光面爆破的效果，按照20根导爆管与二发导爆雷管相连接的方案进行引爆。导爆雷管引爆的最后端头采用二发雷管加以引爆，从而将光面爆破孔同步引爆[8]。

5 爆破安全防护措施

光面爆破作业中，主要存在爆破冲击、爆破飞石和爆破地震等危害，为提高爆破施工安全性，需严格执行《爆破安全规程》相关规定，认真执行爆破参数并积极采取有效安全防护措施。

5.1 爆破地震危害安全校核

光面爆破施工区域与炸药库最近距离约200 m，其他建筑物为项目内部临时设施距离起爆区域约300 m，起爆中若出现震裂现象，可由项目部自行维修处置。炸药库为危险品建筑，若爆炸振动对其影响不大，爆破施工对其他建筑物的震动影响可忽略不计[9]。为控制施工质量，应对爆炸震动安全允许最大起爆药量进行计算，详情如下：

Q=R3（υ/k）3/a （3）

式中，Q——单次最大允许药量；R——起爆区域保护建筑物最近距离；υ——被保护炸药库抗震安全允许震速值，取值为3 cm/s；k——常数值，取值150；a——常数值，1.5。

结合上述公式，计算出安全距离下单段最大允许爆炸药量如下：

Q=R3（υ/k）3/a=2603×（3/150）3/1.5=7 030 kg

结合该项目特点，实际光面爆破施工炮孔共50个，按照孔深15 m计算，单孔药量约9.3 kg，该项目总装药量为465 kg，结合计算结果可知单段最大允许起爆炸药量为7 030 kg，故该项目爆破震动不会影响爆破区域的炸药库及其他建筑物。

5.2 爆破飞石危害安全校核

光面爆破孔孔口堵塞1 m，长度较短，需将50个炮孔段同时起爆以达到最佳的起爆效果，但是由于爆破过程中孔口飞石上冲范围大，需注重对200 m以内区域保护物的防护。

（1）起爆区100 m内分布380 V高压线，起爆施工过程中易被损坏，故采用沙包、土包压盖炮孔的方式减少爆破飞石数量，通过安全防护保护项目设备，根据现场情况每个炮孔压盖5～6袋土沙包，并于爆破过程中搭设警戒线并暂时断电，起爆结束后检查无明显损坏后方可恢复供电。

（2）爆破警戒范围设定为300 m，并及时将周边劳作的村民疏散以降低施工风险，确保人员和设备的安全性。

5.3 爆破冲击波危害安全校核

堵塞较短的光面爆破炮孔孔口为爆破冲击波的主要来源，爆破冲击波的危害范围为孔径90～100 mm时，爆破施工时将人员和设备移动至300 m外可有效避免爆破冲击波的危害。

6 光面爆破施工操作要点

6.1 钻孔

（1）平整场地。爆破施工前需将开挖松散的土层及周边浮渣彻底清理干净。

（2）边坡测量放线。路基两侧准确开挖边桩时，将两侧边桩开挖线连接，有效控制测量误差在50 mm以内。

（3）准确定位。边线垂直方向采用垂球吊线控制其垂直度，现场检测并调整钻杆倾斜率，使其与横断面坡度保持一致，纵断面垂线水平达标后方可进行钻进。保持较慢的钻进速度，钻孔至特定深度后再次核对钻孔斜率是否达标，相关指标无误后方可加快钻进速度。

（4）钻进过程中需对钻杆斜率、岩层状态进行严密观察，若施工中发现岩层软硬不均或钻杆倾斜度偏移，及时将钻杆提起并重新装填。

（5）岩层破碎时，降低钻进速度并对钻孔反复清洗，及时将杂物清除避免卡钻或引发孔眼不圆现象。

（6）炮孔钻进施工完毕后，做好孔深和孔距的数据记录并根据实际情况进行数据校正，以编织袋封堵钻好的炮孔，避免杂物落入孔内[10]。

6.2 装药及堵塞

（1）装药前以竹签或木棍对炮孔内有无杂质成分进行检查。

（2）将装有药串的绳子缓慢置入炮孔内，妥善处理孔壁后重新装药并将装有药串的绳子下放至孔底，不得使用竹签或木棍等捣压。

（3）完成装药后将绳子固定在木桩防止药串下坠使导爆索拉入孔内，可于药串顶部提前塞入纸团并以木棍捣实后堵塞孔口以达到不耦合装药的目的，多以混有沙子或石屑的黏土填堵。

6.3 安全管理措施

明确组织机构，执行岗位责任制为安全生产提供保障。项目施工安全管理部门，应根据项目特点协调项目进度，落实安全防护措施，确保安全管理科学到位，切实提升安全管理水平，保障施工质量。

施工现场严格加强质量监控，通过安全管控工作的有效落实确保项目顺利开展。施工人员在施工过程中严格执行操作规程，切实实行安全防护细则，有效降低工程风险。施工作业过程，通過安全生产责任制的落实和执法力度的加强，及时发现安全隐患，从而提高施工安全性。

7 结论

综上所述，该项目边坡光面爆破施工作业于2021年6月至7月份3次3区进行，项目施工达到了预期效果。现场检测结果显示，光面爆破施工后，路段路堑边坡较为平顺，边坡无明显碎石散落，爆眼痕迹率为95%，坡面仅有自然节理、无明显爆破裂缝，施工经济效益突出，技术指标合规，社会效益明显，但该项目施工过程中仍然存在一定的不足，详情如下：

（1）2台履带式全液压潜孔钻机钻孔作业同步进行，但操作人员不一致可能导致边坡钻孔角度存在差异，虽坡面平整度较高，但仍然存在局部超出10 cm的坡面凹凸，故在后续施工中须由操作人员对钻机钻孔角度进行严格控制，以有效保障施工精度值，确保设计角度合规，方可持续施工。

（2）实践验证，光面爆破炮眼数量明显多于其他爆破方案，钻爆作业工序复杂且时间长，需有导爆索、毫秒雷管、专用炸药等特殊设备及器材方可施工。

参考文献

[1]刘洪辉， 梁广， 周俊. 延黄高速石质路堑边坡防护设计优化分析[J]. 内蒙古公路与运输， 2020（4）： 13-16.

[2]赵登科. 重庆东环铁路Ⅱ标隧道光面爆破施工技术与成本控制[C]. 《施工技术》杂志社， 亚太建设科技信息研究院有限公司. 2020年全国土木工程施工技术交流会论文集（上册）， 2020： 282-285.

[3]王国青. 公路工程隧道项目光面爆破施工技术[J]. 交通世界， 2022（20）： 138-140.

[4]易威良. 高速公路隧道光面爆破施工技术的应用[J]. 四川水泥， 2022（6）： 254-256.

[5]郭逾冬. 公路深挖路堑边坡稳定性分析[J]. 交通世界， 2022（35）： 49-51.

[6]延跃光. 隧道光面爆破施工超欠挖影响因素分析及控制技术研究[C]. 上海筱虞文化传播有限公司. Proceedings of 2022 Academic Forum on Engineering Technology Application and Construction Management（ETACM 2022）（VOL. 2）， 2022： 194-196.

[7]陈建军. 公路路堑边坡滑坡治理的探讨[J]. 山西交通科技， 2022（5）： 47-49+82.

[8]罗海松. 公路路堑边坡防护技术研究[J]. 工程建设与设计， 2022（20）： 70-73.

[9]赵永. 岩石路堑边坡抗滑桩加固效果分析[J]. 山东交通科技， 2022（3）： 145-146+157.

[10]刘双银. 超深路堑边坡施工阶段的稳定性研究[J]. 太原学院学报（自然科学版）， 2022（2）： 1-5.