搜索
1客运专线石方地段深路堑开挖施工工法第五工程有限公司路桥二公司李建青一、前言随着近些年我国铁路事业的发展和深路堑的大量涌现，石方地段深路堑开挖施工工艺逐渐受到业主、设计部门、施工单位的重视。根据岩石的类别，风化程度，岩层的产状、倾角和节理发育程度等具体情况，必须选用不同的施工方法。本文结合武广高速铁路客运专线石方地段深路堑开挖的施工经验，对石方地段深路堑开挖施工工艺进行总结论证，特编写此工法，供类似工程参考借鉴。二、工法特点1、本工法解决了对石方地段深路堑开挖操作实施难的问题。2、施工速度快，功效高。3、施工措施较多，效果好。三、适用范围铁路、公路石方地段深路堑开挖工艺适用于弱风化岩、岩石地段深路堑的开挖。四、工艺原理本工法应用钻爆法施工，对深路堑采取深孔爆破和浅孔分台阶爆破相结合的方法。通过地质勘探对开挖地段的岩石类别，风化程度，岩层的产状、倾角及节理发育程度做出定性判定，确定具体的施工方法，以满足路堑边坡的质量技术要求。五、施工工艺流程及操作要点（一）施工工艺流程石方地段深路堑开挖施工工艺流程见附图1（二）施工步骤及关键技术控制1、路堑爆破设计：开挖石方采用台阶松动控制爆破，小型潜孔钻机配合风动凿岩机钻孔，坡面预留光爆层。钻孔布置见下图甲及图乙，图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ为开挖顺序。图甲纵断面钻孔布置图图乙横断面钻孔布置图深挖地段石方面积较大、挖方较深且数量集中，主要采用潜孔钻机钻孔，实施台阶式深孔微差松动控制爆破。对于其余地段挖深较浅和方量不大的边坡、路基面修整采用风动凿岩机钻眼，浅孔微差松动控制爆破。为保证爆破效应，均采用大孔距，小排距，梅花形布孔（邻近系数m=a/b=2.0～2.5），并采ⅠⅡⅢⅣⅣ120*9170-180170-180320320320600-1000600-1000200风动凿岩机钻孔2主导爆索起爆雷管竹片导爆索串联间隔装药堵塞长度大于1.5m用导爆管毫秒雷管实施逐排微差挤压爆破。为提高边坡稳定性和美观程度，在本合同段深挖路堑采用预留光爆层法进行光面爆破，边坡设计有台阶时分台阶进行光爆，设计无台阶时，从路堑顶沿坡面钻孔一次爆破到位。(1)边坡光面爆破设计：光面孔孔距a=D/nD--炮孔直径，D=100mmn--系数，n=6～10（岩石坚硬完整时取大值，反之取小值）光面层厚度（光爆孔抵抗线）W=a/mm--系数，m=0.5～1.0(软岩m=0.5～0.8、硬岩0.8～1.0)炮孔长度L及超深h：L=H/sinα+hα--边坡坡度（钻孔倾角），h为超钻深度h=(0.05～0.1)﹒HH--台阶高度光爆孔与辅助孔的孔底距离b0=(10～30)D（完整、坚硬岩石取大值，反之取小值）。光爆孔装药结构及药量调整：采用间隔一定距离的药串结构即纵向空气间隔装药。在孔口1.5m不装药，进行加强堵塞，堵塞段以下1～2m处线装药密度为设计的1/2。边坡光面爆破装药结构及起爆方法见下图。线装药密度q线和装药量Q孔：根据经验参数，线装药密度初选如下数值，在施工中试炮后根据现场实际情况调整确定。q线=0.6～1.0kg/m(硬质完整岩石取大值，反之取小值)Q孔=q线LQ孔--单孔装药量边坡光面爆破装药结构及起爆方法图选用狄纳米特低爆速、低猛度炸药。起爆时差Δt：光爆孔迟后主爆孔起爆，时差为75～150ms起爆网络：设计起爆网络同一列（沿线路走向）炮孔均安装同一段别的毫秒雷管，用连通管把炮孔中的导爆管连接起来。(2)预裂爆破设计：软岩和中硬岩边坡实施预裂爆破，为确保预裂爆破质量，保证边坡稳定，在预裂孔与主爆孔之间设一排辅助孔、一排缓冲孔。辅助孔的深度与坡率均与预裂孔一致，辅助孔与预裂孔的排间距用潜孔钻机3为1.2～1.5m、风动凿岩机钻孔时为0.5～0.6m；缓冲孔与主爆孔布置形式一致。辅助孔、缓冲孔与主爆孔一同顺序微差起爆。φ=90mm时，辅助孔间距为3m，孔底距主爆孔1.2～1.5m。φ=40mm时，辅助孔孔间距为1.5m，孔底距主爆孔0.4～0.5m。缓冲孔的布置“预裂孔、辅助孔、缓冲孔、主爆孔布置图”。路基预裂爆破设计参数见“预裂爆破设计参数表”。为确保路基面平整坚实，不论采用风动凿岩机还是潜孔钻机钻孔爆破，最底层2m均采用风动凿岩机钻孔爆破，严格控制孔底标高和超钻值，并适当缩小排距和孔距，实施逐排微差起爆。预裂爆破设计参数表钻孔直径孔间距超钻堵塞长度孔底加强装药段长线装药密度φ(mm)S(m)J(m)L1(m)L2(m)q1(kg/m)901.01.01.0-1.51.0-1.50.3-0.4400.50.50.6-0.80.5-0.80.15-0.25注：孔底加强装药段范围内的线装药密度增加2-3倍。预裂孔、辅助孔、缓冲孔、主爆孔的布置关系见下图所示。预裂孔、辅助孔、缓冲孔、主爆孔布置图(3)松动爆破设计：松动爆破药包装药量计算：Q=fnKW3fn—药包性质系数，根据爆破目的和要求，通过试验或经验数据选取，初取值可按：多面临空或陡岩上用减弱松动药包时，fn=0.125～0.44；平坦地形用正常松动药包时，fn=0.44；堑内爆破完整岩石用加强松动药包时，fn=0.4～1.0；K—单位炸药用量(kg/m3)，一般K=1.0～1.8kg/m3。W—最小抵抗线(m)；松动爆破药包的间距a(m)应根据W和选取的N值确定：多面临空或陡壁：a=(0.8～0.9)W√n2+1；平坦地形拉槽：a=(0.8～1.0)W；斜坡或阶梯地形：a=(1.0～2.0)W；1.0-1.5m1.5mS2S1SSH1.0-1.5m辅助孔缓冲孔主爆孔预裂孔碎落平台或路基基底面4n—炮孔排数；当地面较陡、岩层较破碎时取较大值。2、路堑爆破作业：爆破之前清理山体表层植被和履盖层。覆盖层较厚时，利用推土机清除后进行钻眼；覆盖层较薄及岩溶发育地段，用人工清理植被及岩溶中积土后进行钻眼。布孔前对爆区进行详细调查（如层理、裂隙、临空面、爆体、台阶平整度、岩石类别及物理力学特征等是否有变化），并对清理后的地表标高进行测量，根据设计孔网参数和挖深进行布孔和确定各钻孔深度，如有需要，对参数进行调整。选择技术熟练的凿岩工人钻孔，先由技术人员按参数准确定位布孔，用红油漆标注，并把孔深、倾角向凿岩人员进行技术交底；边坡孔的钻孔质量要严加控制，在钻进到一半孔深时，提起钻头，用专用的炮孔测深仪和角度测试仪进行检查，根据钻孔实际情况决定是否调整钻杆倾角和钻机位置，以便进行纠偏，确保边坡孔角度误差不超过±1°，深度误差不超过±5%；孔口位置偏差超过两倍孔径时，重新钻孔。钻孔完毕后，技术人员对各孔实际孔深、孔距、排距、最小抵抗线和孔倾角进行测量记录，并根据实际孔网参数进行药量计算和装药。爆破施爆之前进行一次试炮，根据试炮对爆破设计进行优化，最终选择适合现场实际的爆破参数和炸药单耗进行爆破施工。采用人工按设计装药结构进行装药，上部用炮泥进行堵塞，堵塞长度L0=(0.75～1.0)W，如炮孔有水而无法吹干时，采用防水炸药或其他防水措施。起爆采用非电毫秒微差雷管延期起爆，对起爆系统各联接点认真检查，确认各联接点连接牢固，无遗漏孔后进行警戒起爆，爆破时进行震动安全监测。爆破施工时严格控制过量爆破，边坡轮廓爆破半孔率要求达到90%以上，若有个别地方发生超爆或欠挖，超爆凹槽部位采用浆砌片石嵌补，欠挖部位采用人工浅孔爆破或风镐凿平，确保边坡平顺（用3m尺检验不大于10cm）、稳定。石方路堑的路床顶面标高，必须控制在规定允许范围内并满足图纸要求，过高则人工进行凿平，过低则以开挖的石屑或碎石填平并碾压密实稳固。3、路堑爆破作业注意事项：钻眼前对岩层的类别、产状、地形、地貌和周围环境作周密细致的调查，必要时进行试验，保证爆破方法的有效性和准确性。钻孔时根据设计要求进行孔位、方向、倾斜角和孔深的布置。对台阶面边沿的炮孔，需特别注意最小抵抗线不得小于钻爆设计规定的值，以防最小抵抗线方向出现飞石，而且所有炮眼深度不能小于抵抗线。选择炮眼位置时，避免穿过岩石的层理与裂缝，以免起爆时气体沿缝隙漏出。若岩层层理裂缝较多不能避开时，最好垂直穿过，并且炮眼底部须在缝隙以上20-30cm。每孔钻完后首先进行吹孔，将孔内的岩石粉沫清理干净，然后将钻杆提至孔口之上。装药前，重新测量各项数值进行装药量计算，对过浅或过深的炮孔，调整装药量。孔中有水时，排除干净，水排不净的要装防水炸药。往孔中装药时，定量定位，防止卡孔；回填堵塞的材料选取有一定湿度的粘土，为防止卡孔，可分多次回填，边回填边用木制炮棍捣实，禁止使用铁棍捣固，并注意保护好孔中的雷管引线。起爆采用电雷管起爆起爆，装药前对起爆系统各联接点认真检查，确认各联接点连接牢固后，方可进行起爆。对原地形的斜坡或平地，有计划地进行改造，使前次爆破为后次爆破创造两个或多个临空面。对路堑边坡采取光面爆破，确保边坡坡面平顺，山体稳定，不受破坏。开挖到路堑基床顶面时要严格控制爆破。在距居民住宅和农田较近的地段，加强防护，确保爆破无飞石，确保居民生命财产的安全。采用炮被覆盖在爆破体上，以及搭设钢管、竹排架与居民住宅、农田等进行隔离。放炮之前，人员及机械撤离至安全地带，设置安全警戒哨。爆破之后，排险人员进行现场查看，排除哑炮并确认安全后，方可解除警戒。要建立爆破指挥组、施工技术组、装药爆破组、安全警戒组、群众工作组及救护人员，要分工明确、各负其责，要特别注意检查和安全警戒工作。警戒范围400m，施工机械退避工作面后面不少于150m。5六、劳动力组织劳动力人员安排序号工种人数工作内容1队长1负责指挥协调路堑开挖施工各工序操作2技术员1负责开挖爆破的技术工作3测量人员2负责开挖的标高控制工作4记录员1负责施工记录、兼质量检查员工作5机械司机9正确操纵机械，检查养护机械6调度员1统计开挖进度，协调各工种7普工10负责爆破后现场开挖面特殊部位的清理工作8爆破工6选择炮位、凿岩、钻炮眼、安装炸药、引爆工作七、材料与设备主要机械设备表序号名称型号单位数量用途1挖掘机CAT330台1清表及配合自卸车运送岩石2挖掘机小松220台1清表及配合自卸车运送岩石3推土机山推220台1清理爆破现场，修整道路4装载机ZL50台1配合自卸车运送岩石5自卸汽车解放自卸车台5运送岩石6水准仪DSZ2台1测量控制路堑开挖标高八、质量控制1、路堑边坡坡面应平整且稳定无隐患，局部凹凸差不大于15cm。检验数量：沿线路纵向每100m检验5处。2、路堑开挖边坡坡率不得偏陡。检验数量：沿线路纵向每50m单侧边坡检验8点（上下部各4点）。3、边坡变坡点位置及平台位置、宽度施工允许偏差见下表。边坡变坡点位置及平台位置、宽度施工允许偏差序号项目允许偏差检验数量检验方法1变坡点位置±100mm沿线路纵向每100m单侧边坡检验6点水准仪或尺量2平台位置±100mm水准仪或尺量3平台宽度±50mm尺量64、路基面施工允许偏差见下表。路基面施工允许偏差序号项目允许偏差1路肩高程±100mm2中线至路肩边缘距离+20mm-0mm3宽度不小于设计值横坡±0.5%平整度不大于10mm九、安全措施1、路堑开挖时，经常注意坡面的稳定，及时发现处理裂缝或危石、危土。2、路堑开挖自上而下分层进行，严禁掏底开挖。按设计坡度开挖坡面，及时消除坡面上的松动块石。3、各种机具设备和劳动保护用品定期进行检查和必要的试验，保证其处于良好状态。4、施工中经常和气象部门联系，及时掌握气温、风沙、雨雪、水文等预报，作好防范工作。5、施工现场设有安全标志。危险地区悬挂“危险”等警告标志，夜间设红灯示警。场地狭小，设临时交通指挥。6、在开挖过程中，密切注视局部崩塌落石、岩堆、小型滑坡现象，加强防范断裂带附近因岩体破碎，强富水引发路基边坡失稳，如发现山体有滑动、崩坍迹象且危及施工时，暂停开挖，所有人员和机具撤至安全地点。排除隐患确保安全后，再行施工。做好临时排水工作，防止地面水流入滑坡体内加剧滑动，设必要的观测点，观测变形体的动态变化，并作好记录。7、在高坡清理危石时，设专人进行防护，作业人员绑系安全带，戴安全帽。开挖工作面与装运工作相互错开，严禁上、下双层作业。滚石危及范围内