保通条件下崖壁垂直爆破单壁路堑施工

向军建

1 工程概况

云南阿海水电站右岸进场公路K94+460～K 94+615段路基大部分凌空于石灰岩悬崖峭壁上,石灰岩节理发育,风化较严重,垂直向有少量夹泥层,伴随有多级裂缝,并发生过多次坍塌。崖壁自然坡比 1∶0.2,设计路基标高垂直向下 15m处为原有乡道,平均约宽 3.5m,乡道外侧为深谷,约 80m深,路基以上需开挖的高度约 55m,见图 1。

由于原有乡道为设计路基成型前保证阿海水电站进场公路后续标段和场内施工右岸的唯一通道,材料、设备、生活物资的运量非常大,新线施工时必然要保证原有乡道的通行,保通时间为周二、周五、周日。施工爆破开挖条件异常艰难,施工干扰多,新旧线上下并行,安全管理和施工难度极大,为电站右岸进场公路的“卡脖子”路段。

路基开挖全长 155m,路基宽 7.5m,坡比 1∶0.1,线路外侧为拉锚式钢筋混凝土挡土墙。

2 爆破方案的选择

该路段属石灰岩,岩石节理发育,垂直向有少量夹泥层。石质坚脆,未发现有溶洞、溶沟。可供选择的爆破开挖方式有 3种:硐室爆破;水平半隧道式;垂直劈削式。

1)大爆破。从路段两端顺着路基设计线挖水平硐室。硐室爆破一次开挖量、清方和排危量均比较大,设备、人员投入集中,不利于资源优化配置,较难保证爆破后路基边坡质量,且不利于保通要求。

2)水平半隧式。沿路基设计线掘进,宽度同路基宽度,对顶部的岩石,打扇形分布状的孔。在水平半隧式爆破施工中顶部的岩石被爆破下来的只是少部分,多数是靠爆松后岩体自重塌落。此方法不适用于岩石节理发育、地质不良的地段,易塌方,安全无法保障,边坡修整困难,目前已很少采用。

3)垂直劈削式。钻孔机械沿开挖线分布,分台阶钻爆。此方法虽然人工劳动强度大,人力、机械设备投入多,但适于整个路段全面展开作业,一次爆破开挖的数量、清方和排危工作量相对较小,利于保通,且边坡的质量有保证,经分析,决定采用垂直劈削式爆破法施工。

3 爆破参数设计

3.1 布孔

1)孔距 a,排距b:由于本区段地质破碎、节理发育,且伴有土夹石现象,孔、排距的施工取值如下:孔深 4.5m～7m时:a=3.0m,b=2.8m;孔深 8m～12m时:a=3.5m,b=3.0m。2)超钻深度:为使爆破后的堑底不留根坎,钻孔深度取值h=0.15H,其中,H为爆破开挖台阶高度。3)钻孔深度:L=H+h。

3.2 单耗药量 q

1)单位体积炸药耗量 q:依据常规经验,炸药单耗取值 q=0.50 kg/m3～0.55 kg/m3。 2)爆孔装药参数见表 1。

3.3 起爆网络

整个网络采用电迟发雷管,实施逐排微差挤压爆破。网络基本模式为:由于本段石质节理发育、破碎,为防止爆破气体因雷管延期太长而过早泄露,因此孔间微差及各排间微差均取稍小值。网络连接时,电迟发雷管的聚能穴要逆向绑扎,防止聚能流冲断导爆管造成拒爆现象。

表1 主爆孔装药结构参数表 m

3.4 爆破安全技术

通常,深孔控制爆破产生的飞石及空气冲击波对周围环境危害都能得到有效控制。本工程处于易坍塌地段,故下层采用控制单响药量来减轻爆破的震动效应。

4 施工组织与安全管理

从 10月 5日开工到 11月 16日约 40 d完成开挖石方量约7万 m3,分 6台阶分部开挖到位。

4.1 主要施工组织措施

1)增加施工人员。2)增加施工机械,投入 22台空气凿岩机和 2台潜孔钻机。3)参照企业定额核定每台钻机当日工作量。4)结合保通要保通时间只钻不爆。非保通期间进行爆破和清方排危工作,并备足清方、排危的设备人员。5)在路基开挖宽度到第V级台阶时,安排设备人员突击将原有道路迁改至新线上通行。

4.2 主要安全管理措施

1)进入攀崖作业,人员全部系安全绳,并在作业面外侧系隔离防坠绳栏。2)设有专职安全员,旁站监督。检查安全规定落实情况,排除作业面附近的易塌方险石。3)夜班只钻炮孔不安排爆破作业,加强夜间施工安全监督管理,以提高夜间施工的安全性。4)所有爆破后的排险清方均在白天进行。

5 爆破效果与分析

经 40 d的连续施工,在悬崖峭壁上爆破开挖石方量约 7万m3,施工期间保证了原有乡道的通行,确保了电站进场公路和场内物资的运输和正常施工,实现了预定的施工计划目标,未发生任何安全事故。

此段路基采用垂直劈削式爆破开挖高壁悬崖单边路堑,不仅快速、安全,而且爆破后边坡完整、平整,为公路运营期间提供了可靠的安全保障。

[1]廖云龙,潘 健.复合支护在高速公路路堑边坡上的实际应用[J].山西建筑,2009,35(4):286-287.