公路工程静态爆破预裂试验与施工技术分析

2023-12-06裴巧巧申铁军

交通科技与管理 2023年22期

关键词：孔位破岩膨胀剂

裴巧巧,申铁军

（1.山西路桥第四工程有限公司,山西大同 037006; 2.山西路桥建设集团有限公司,山西太原 030006）

0 引言

静态预裂爆破是目前较先进的一种爆破技术，其裂纹向外主要以劈裂为主，沿轴向贯通后形成破岩界面，结合纵向剖面破岩效果分析认为，破碎剂膨胀作用较为强烈，破裂后裂纹扩展呈不规律分布，达到了破碎岩体的效果。

1 静态爆破预裂试验

1.1 试验设计

试验设计参数见表1。

表1 试验设计参数一览表

1.2 试验操作

试验前，准备施工材料、设备、场地、人员，确定试验设计及施工组织安排，告知作业人员施工安全、质量注意事项，作业人员熟悉、了解操作要点。

（1）在试验前3 d 需连续3 d 早晨8:00 测量试验岩体表面温度，确定施工时段岩体温度小于35 ℃。

（2）在试验前2 d 需测量放样、试验资料收集、钻孔作业、试验资料收集。

（3）在试验前1 d 需检查试验相关的各项工作，材料方面主要是膨胀剂、搅拌桶、砂桶、木棒、安全防护用品、称重秤、大量杯；人员方面主要是试验作业人员、试验资料收集人员和试验现场人员已了解注意事项，熟悉操作要点[1-3]。

（4）在试验当天需现场人员、物资准备就绪，作业人员拌药、装药，工效按每次2 个孔4 min 考虑，试验共计48 个孔，预计用时100 min（作业暂时按照3 个工人考虑）；试验资料收集人员按要求收集试验资料后快速清理现场，布设安全警示带围护试验区，试验所有人员远离试验区。

（5）确定静爆完成后，整体判别静爆效果，试验资料人员收集静爆资料。由于高温天气，膨胀剂温度的敏感性，试验选时上较为严苛。项目顶管工程，顶管内部温度低、含水少，可不受此限制。

1.3 试验数据采集

（1）施工准备：

①技术准备。试验作业前按照厂家提供的资料，参考建筑施工计算手册确定试验设计方案，并明确试验安全注意事项，对参与试验所有人员进行安全注意事项告知。

②物资准备。试验钻孔采用项目部目前已有的钻孔设备，橡胶手套、护目镜、安全帽、反光背心采用项目部采购的合格产品，搅拌桶、带刻度的大量杯、木棒、称重仪器、遮阳伞、测温仪、砂桶、漏斗及软管在试验前准备合格产品。试验所用的膨胀剂按厂家要求做好试验前的存贮。

③现场准备。施工前准备好膨胀剂样品，并清理试验区场地，露出破岩岩面。采用测温仪测量早晨8:00 左右（时间宜早）温度，确定施工岩体满足35 ℃内的施工温度。试验作业面应满足人员进出、操作的空间要求，具有岩块爆破抛掷临空面与操作临空面。

（2）作业前准备。依据相关文献、厂家施工资料，装药时岩体温度超过35 ℃。极易出现膨胀剂受高温反应的爆聚情况，因此施工选择在早晨进行，尽量在中午前结束试验。试验前3 d，采用测温仪早晚测量岩块温度，确定满足试验条件，并在试验当天在测温满足要求后方可进行试验。试验现场做好场地清理，具有良好的作业人员进出、钻孔、拌和、装药空间，出露岩面水平完整且形状规则。

2 静态爆破预裂施工

山西省国道241 线沁源后沟至平遥香乐段公路新建工程，路线全长51.028 km，其中路基第二合同段路线长6.55 km，起点桩号位于K12+000 处(宁固镇净化村），终点桩号K18+550 处（中都乡曹村）。工程中标价9 545.39 万元，合同工期2021 年4 月28 日—2022 年9月25 日，主要节点工期见表2。

表2 工程主要节点工期计划一览表

2.1 施工工艺流程

主要施工工艺流程：施工准备→测量定位→钻孔作业→拌和、装药→药剂反应→清渣。膨胀剂不宜在室外高温环境存放，施工现场拌和、装药需在5 min 内完成，因此前道工序全部在拌和、装药前一天完成。

2.1.1 测量定位

依据布孔参数采用卷尺量测各点位位置，并使用红漆喷涂点位作为标识，测量以临空面边线为基准线，首先平行于基准线标识第一排孔位，然后按孔位间距布设其他孔位[4]。

2.1.2 钻孔作业

（1）钻孔作业由佩戴安全防护用品的作业人员进行施工，试验孔位为水平向下倾斜孔位，深度0.9 m，钻孔前在钻杆标识明显的刻度标识，便于钻孔深度控制。钻孔完成后及时清理现场，孔内采用风管冲出残渣，检查岩块受钻孔作业损伤程度，并复核孔位分布。

（2）破岩区间段地表采用螺杆空气钻设备钻孔，孔径分两种类型，一种是75 mm 破碎孔，一种是200 mm自由孔，钻孔深度至顶管底标高，其中最大深度为19 m，区间段75 mm 破碎孔布置5 排，200 mm 自由孔布置4 排，沿着顶进方向孔位间距为500 mm，横向间距为400 mm，拌和、装药12 h 破岩顶管机迅速进行穿越岩层施工并做好全过程地表沉降监测[5]。

2.1.3 拌药、装药

（1）膨胀剂受温度影响明显，拌药、装药作业在清晨6:00 左右进行，试验前再次测量孔位、孔内温度，确保拌药、装药时岩体温度低于30 ℃[6]，装药结束后一个小时内岩体温度依旧不超过35 ℃。膨胀剂与水在清晨运输到现场，避免长时间露天存放影响药剂性能[7]。

（2）依据厂家提供的资料，现场按照1 ∶3 的比例进行水、膨胀剂配比拌药[8]，现场拌药按照单次少拌、勤拌、迅速拌和的既拌既用原则进行作业[9]，使用称重仪严格控制每次拌和的水、膨胀剂重量，作业人员按要求穿戴好防护镜等安全防护用品[10]，作业人员着装应穿长袖、长裤、胶鞋等覆盖身体全部部位服装，未满足着装的试验参与人员避免近距离接触膨胀剂[11]。拌和由三人一组操作，其中1 人负责称量、供料，采用砂桶、水桶分别供应称量合格的水与膨胀剂；另1 人采用木棒或竹棒在桶内搅拌，在拌和至流质状后迅速倒入孔内；剩余1 人拌药、装药完成后快速离开现场后远离作业面，采用具有一定强度的遮挡板对药孔进行遮挡，远距离等待药剂反应破岩。