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摘 要：石方开挖是该工程一项重要环节，也是一项工期节点工程。为了确保安全和工期，山东黄河工程集团成自泸赤项目部根据工地实际情况，因地制宜进行方案比较选择，取得较好效果。
关键词：石方开挖 方案选择 控制爆破
中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0100-03
1 工程概况
成自泸赤（泸州段）高速公路工程全长77 km，其中石方开挖13段，长度11.6 km，工程量135.2万方。该文以仰天窝互通立交A、N匝道为例，介绍几种开挖方式并比选应用。
仰天窝枢纽互通为成自泸赤（泸州段）高速公路与隆纳高速公路互通立交，A、N匝道接入隆纳高速公路纳溪至隆昌方向，里程为NK38+989-NK38+570（NK38+766为隆纳高速主线与A匝道分离点）。开挖区域主要为页岩、砂岩，表层为耕植物，岩层倾斜走向，层理间隙较发育。各爆破施工点施工环境极为复杂，受到附近房屋建筑物、高速公路及乡道的制约和限制，最近房屋建筑物距施工区仅3 m，开挖段住户稠密，场地狭窄，居民不了解爆破的可靠性，对爆破存有恐惧感，为此一再阻挠施工。
2 开挖方案选择
2.1 切割机开挖
此方案成本较高，主要缺点是进度慢，难以满足工期要求。
2.2 挖掘机配合破碎锤（油锤）
缺点是效率较低，成本偏高，进度慢，难以满足工期要求。
2.3 静态爆破（无声）
特点是破碎剂只在孔眼内作用，与外界无任何关系，结果是无声息、无振动、无飞石，对周围无任何不安全影响，不污染环境。其缺点是一次开裂时间较长，膨胀力不高，眼距小，施工效果不理想，进度慢。
2.4 液压劈裂机
无需采取复杂的安全措施，也不会造成环境污染，但由于项目石方开挖量大，开挖深度深，使用液压劈裂机开挖效果不理想。
2.5 控制爆破
综合分析以上几种方案，结合本开挖点的实际情况，在实际施工中选择采用预留隔墙纵向拉槽爆破开挖方法，机械配合，采用非电导爆管雷管单孔等间隔爆破方案。
3 爆破方案
3.1 总体方案
将整个开挖区域划分为A、B、C区（综合考虑最大单响药量、起爆网络而优化的孔网参数区，见图1），在隆纳高速侧预留1.5～2 m厚纵向保护隔墙、NK38+800-NK38+860沿開挖轮廓线开挖减震沟，最小抵抗线与高速公路A匝道平行。
总体呈梯段式自上而下开挖，设计边坡面均采用光面爆破。爆破施工前进行爆破试验，确定建筑物附近爆区振动衰减规律和各作业区台阶爆破钻爆参数。
3.2 爆破规模确定
由于爆区附近房屋建筑物、高速公路及乡道的制约和限制，距爆区3 m内有房屋建筑物，在爆破过程中主要考虑有害效应对施工作业人员、房屋建筑物、居民、高压线、省道、乡村道路及高速公路的影响，其主要危险有害因素为爆破地震波、危害性飞石和爆破空气冲击波。依据《爆破安全规程》（GB6722—2003）之有关规定，本次爆破不得产生危害性飞石，爆破振动速度严格控制在安全允许标准之内，选用乳化炸药。考虑爆破区域周边实际情况、现场揭露的岩性及爆破实施可行性，设计计算安全振动允许值一般砖房选用0.5 cm/s（见表1），由萨道夫斯基经验公式进行推导，计算该条件下允许的最大单响药量Q（见表2）。根据理论计算对爆破开挖区域进行作业区划区。
3.3 爆破方案选择
仰天窝互通A、N匝道路基开挖施工，根据开挖地形地貌和周边民房、交通路网布置情况，本次控制爆破施工主要解决爆破振动和飞石对A、N匝道开挖区域靠山侧民房产生破坏性影响，爆破飞石、滚石对隆纳高速公路运营安全的影响。因此本次针对靠山侧民房采用预设减震孔（NK38+800-NK38+860）和预裂爆破（NK38+860-NK38+975、NK38+690-NK38+800）减弱爆破振动影响，开挖区采用单孔等间隔爆破方案，对每个炮孔进行覆盖防护，并与开挖线平行搭设双排架近体防护房屋，同时开挖自然形成1.5 m宽的隔墙，则对民房构成覆盖层、隔墙、防护架三体系控制措施；针对隆纳高速公路交通运营安全，采用拉槽爆破技术，改变最小抵抗线方向指向开挖A匝道中心线，预留1.5～2 m宽纵向隔墙，利用泸州至隆昌方向路肩（含排水沟）搭设双排防护架，山脚设挡土墙，采用多层全封闭、全屏蔽防护方式，可有效控制振动、飞石、滚石对民房、既有道路的危险影响。
3.3.1 拉槽爆破
NK38+800-NK38+860段采用预设减震孔，高程292.661处改变采用预裂爆破技术；NK38+860-NK38+975段、NK38+690-NK38+800段采用预裂爆破技术，减弱爆区与民房间爆破地震波传播，减少对民房影响。利用纵向隔墙作为安全保护屏障，采取宽孔距、小抵抗线爆破技术，单孔等间隔爆破方案，以改善破碎效果。
①钻爆参数
NK38+800-NK38+860段开挖区域，炮孔直径d=40 mm；前排抵抗线w=1.0 m；排距b=0.8 m；孔距a=1.0～1.2 m；孔深l=1.7 m（垂直孔），采用弱松动，配合机械进行开挖作业。
其他爆破作业区炮孔直径d=50 mm；前排抵抗线w=1.0 m；排距b=1.2 m；孔距a=1.0～1.5 m；孔深l=2.0～2.5 m（垂直孔，到路基面时超深0.2～0.3 m）
②单位用药量
q=0.28～0.38 kg/m3（两个自由面），或q=0.38～0.50 kg/m3（一个自由面，靠近隔墙处用小值）。
③装药量计算
单孔装药量Q=qawl或Q=qbal。 ④装药结构
靠近民房一侧炮孔，为将炸药均匀分布于岩体中，单响药量不超过安全应许限制，使用乳化炸药和增加起爆体进行分段间隔装药，根据孔深分为2～3段，药量自上而下的分配比：2段位0.40∶0.60，3段为0.25∶0.35∶0.40；其余炮孔采用连续孔底装药结构。
炮泥堵塞长度取（1.2～1.3）w或（1.2～1.3）b，且不小于1/3孔深。
⑤起爆网络和起爆顺序：
采用2～16段非电毫秒延期塑料导爆管雷管单孔等间隔起爆网络，根据开挖台阶和临空面方向，选择合理的网络连接方式，拉槽爆破采用v型孔间隔起爆网络（如）。
3.3.2 纵向隔墙爆破
纵向隔墙采用爆破施工对高速公路和民房影响比较大，若不能机械破除时，必须严格按照控制爆破原理，采用“弱松动、少药量、谨慎施工”的方法，个别岩体龟裂松动便于机械破除。
钻爆参数
d=40mm；w=b=0.5～0.6 m；a=0.7～1.0 m；l=2.0～3.0 m（垂直孔）；q=0.22～0.27 kg/m3（风化砂岩）。
装药量计算
Q=qwal或Q=qbal，具体取值根据现场试验爆破确定。
装药结构
为将炸药均匀分布于岩体中，采用分段间隔装药，根据孔深分为2段，药量自上而下的分配比位0.40∶0.60。
起爆网路和起爆顺序
使用2～16段非电毫秒导爆管雷管实现孔内微差起爆，并利用孔间微差顺序起爆原理，使每个炮眼均在3～4个自由面条件下起爆，以提高岩石破碎度和降低爆破震动。孔外采用并联方式与纵向拉槽爆破起爆系统联为一体，自下而上逐层起爆。
3.3.3 预裂爆破
为保持开挖边坡稳定，控制超、欠挖，控制边坡面均采用浅孔光面爆破
钻爆参数
d=40 mm；a=45～55 cm；l=3.0～ 3.55 m（钻孔倾斜度为1∶0.3，比主炮孔超深0.3m）；装药集中度Q1=0.25～0.29kg/m。
②装药量计算
Q=2Q1l1+Q1l2。式中：l1—孔底加强段长度；l2—中间正常药段长度。
③装药结构
使用φ25乳胶炸药药卷和导爆索进行分段间隔装药（35～40cm）。为克服炮孔底部的夹制作用，孔底0.5～0.8m范围的药量增加一倍。堵塞长度为1.0～1.2m。
④起爆网路和起爆顺序
采用并联方式与隔墙内纵向拉槽爆破及纵向隔墙爆破的起爆系统联为一体，但预裂孔应在主炮孔起爆前起爆。
3.3.4 装药结构
不同作业区，根据爆破振动安全应许速度、单孔装药量及起爆网络综合选择各孔装药结构。不受限制条件下满足当孔深与W之比不大于1.6倍时连续集中装药；当孔深与W之比大于1.6～2.0倍时采用分层间隔装药。
（1）浅孔连续柱状装药（如图4）：
（2）间隔装药（如图5）：
3.3.5 起爆系统及爆破网路敷设
根据爆破作业环境，本工程采用导爆管ms雷管非电分段起爆网路，严格把单响药量控制在设计范围要求之内，孔外、孔间、排间接力进行逐孔起爆，预裂孔应采用导爆索网路；与主爆孔同时起爆时，遵循预裂孔先爆，主爆孔后爆的原则。
爆破网路联网作业，必须按爆破设计提供的网路图进行联网；原则上一次爆破总排数不超过3-5排，对于特别路基段按每个台阶进行网络设计。采用多段别的塑料导爆管非电毫秒延期雷管起爆系统，组成的孔内、外延期相结合或孔外延期的爆破网路，自上而下，分层分区，实施多排微差挤压深孔松动爆破。
4 结语
通过控制爆破，使爆破的声响、震动、飞石、倾倒方向、破坏区域以及破碎物的散坍范围在控制在规定限度以内，有效减少了对附近民居、建筑物、道路的影响，增大了施工安全系数，减少了环境污染，打消了工地附近居民的疑虑，施工进度远远快于切割开挖、挖掘机破碎、静态爆破、液压劈裂等集中开挖方式，确保了工期。
参考文献
[1] 公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）.
[2] 爆破安全规程（GB6722-2011）.
[3] 劉宏刚，顾毅成.石方控制爆破的设计原则及参数选择[J].铁道工程学报，1985 （2）.
关键词：石方开挖 方案选择 控制爆破
中图分类号：U416 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）05（b）-0100-03
1 工程概况
成自泸赤（泸州段）高速公路工程全长77 km，其中石方开挖13段，长度11.6 km，工程量135.2万方。该文以仰天窝互通立交A、N匝道为例，介绍几种开挖方式并比选应用。
仰天窝枢纽互通为成自泸赤（泸州段）高速公路与隆纳高速公路互通立交，A、N匝道接入隆纳高速公路纳溪至隆昌方向，里程为NK38+989-NK38+570（NK38+766为隆纳高速主线与A匝道分离点）。开挖区域主要为页岩、砂岩，表层为耕植物，岩层倾斜走向，层理间隙较发育。各爆破施工点施工环境极为复杂，受到附近房屋建筑物、高速公路及乡道的制约和限制，最近房屋建筑物距施工区仅3 m，开挖段住户稠密，场地狭窄，居民不了解爆破的可靠性，对爆破存有恐惧感，为此一再阻挠施工。
2 开挖方案选择
2.1 切割机开挖
此方案成本较高，主要缺点是进度慢，难以满足工期要求。
2.2 挖掘机配合破碎锤（油锤）
缺点是效率较低，成本偏高，进度慢，难以满足工期要求。
2.3 静态爆破（无声）
特点是破碎剂只在孔眼内作用，与外界无任何关系，结果是无声息、无振动、无飞石，对周围无任何不安全影响，不污染环境。其缺点是一次开裂时间较长，膨胀力不高，眼距小，施工效果不理想，进度慢。
2.4 液压劈裂机
无需采取复杂的安全措施，也不会造成环境污染，但由于项目石方开挖量大，开挖深度深，使用液压劈裂机开挖效果不理想。
2.5 控制爆破
综合分析以上几种方案，结合本开挖点的实际情况，在实际施工中选择采用预留隔墙纵向拉槽爆破开挖方法，机械配合，采用非电导爆管雷管单孔等间隔爆破方案。
3 爆破方案
3.1 总体方案
将整个开挖区域划分为A、B、C区（综合考虑最大单响药量、起爆网络而优化的孔网参数区，见图1），在隆纳高速侧预留1.5～2 m厚纵向保护隔墙、NK38+800-NK38+860沿開挖轮廓线开挖减震沟，最小抵抗线与高速公路A匝道平行。
总体呈梯段式自上而下开挖，设计边坡面均采用光面爆破。爆破施工前进行爆破试验，确定建筑物附近爆区振动衰减规律和各作业区台阶爆破钻爆参数。
3.2 爆破规模确定
由于爆区附近房屋建筑物、高速公路及乡道的制约和限制，距爆区3 m内有房屋建筑物，在爆破过程中主要考虑有害效应对施工作业人员、房屋建筑物、居民、高压线、省道、乡村道路及高速公路的影响，其主要危险有害因素为爆破地震波、危害性飞石和爆破空气冲击波。依据《爆破安全规程》（GB6722—2003）之有关规定，本次爆破不得产生危害性飞石，爆破振动速度严格控制在安全允许标准之内，选用乳化炸药。考虑爆破区域周边实际情况、现场揭露的岩性及爆破实施可行性，设计计算安全振动允许值一般砖房选用0.5 cm/s（见表1），由萨道夫斯基经验公式进行推导，计算该条件下允许的最大单响药量Q（见表2）。根据理论计算对爆破开挖区域进行作业区划区。
3.3 爆破方案选择
仰天窝互通A、N匝道路基开挖施工，根据开挖地形地貌和周边民房、交通路网布置情况，本次控制爆破施工主要解决爆破振动和飞石对A、N匝道开挖区域靠山侧民房产生破坏性影响，爆破飞石、滚石对隆纳高速公路运营安全的影响。因此本次针对靠山侧民房采用预设减震孔（NK38+800-NK38+860）和预裂爆破（NK38+860-NK38+975、NK38+690-NK38+800）减弱爆破振动影响，开挖区采用单孔等间隔爆破方案，对每个炮孔进行覆盖防护，并与开挖线平行搭设双排架近体防护房屋，同时开挖自然形成1.5 m宽的隔墙，则对民房构成覆盖层、隔墙、防护架三体系控制措施；针对隆纳高速公路交通运营安全，采用拉槽爆破技术，改变最小抵抗线方向指向开挖A匝道中心线，预留1.5～2 m宽纵向隔墙，利用泸州至隆昌方向路肩（含排水沟）搭设双排防护架，山脚设挡土墙，采用多层全封闭、全屏蔽防护方式，可有效控制振动、飞石、滚石对民房、既有道路的危险影响。
3.3.1 拉槽爆破
NK38+800-NK38+860段采用预设减震孔，高程292.661处改变采用预裂爆破技术；NK38+860-NK38+975段、NK38+690-NK38+800段采用预裂爆破技术，减弱爆区与民房间爆破地震波传播，减少对民房影响。利用纵向隔墙作为安全保护屏障，采取宽孔距、小抵抗线爆破技术，单孔等间隔爆破方案，以改善破碎效果。
①钻爆参数
NK38+800-NK38+860段开挖区域，炮孔直径d=40 mm；前排抵抗线w=1.0 m；排距b=0.8 m；孔距a=1.0～1.2 m；孔深l=1.7 m（垂直孔），采用弱松动，配合机械进行开挖作业。
其他爆破作业区炮孔直径d=50 mm；前排抵抗线w=1.0 m；排距b=1.2 m；孔距a=1.0～1.5 m；孔深l=2.0～2.5 m（垂直孔，到路基面时超深0.2～0.3 m）
②单位用药量
q=0.28～0.38 kg/m3（两个自由面），或q=0.38～0.50 kg/m3（一个自由面，靠近隔墙处用小值）。
③装药量计算
单孔装药量Q=qawl或Q=qbal。 ④装药结构
靠近民房一侧炮孔，为将炸药均匀分布于岩体中，单响药量不超过安全应许限制，使用乳化炸药和增加起爆体进行分段间隔装药，根据孔深分为2～3段，药量自上而下的分配比：2段位0.40∶0.60，3段为0.25∶0.35∶0.40；其余炮孔采用连续孔底装药结构。
炮泥堵塞长度取（1.2～1.3）w或（1.2～1.3）b，且不小于1/3孔深。
⑤起爆网络和起爆顺序：
采用2～16段非电毫秒延期塑料导爆管雷管单孔等间隔起爆网络，根据开挖台阶和临空面方向，选择合理的网络连接方式，拉槽爆破采用v型孔间隔起爆网络（如）。
3.3.2 纵向隔墙爆破
纵向隔墙采用爆破施工对高速公路和民房影响比较大，若不能机械破除时，必须严格按照控制爆破原理，采用“弱松动、少药量、谨慎施工”的方法，个别岩体龟裂松动便于机械破除。
钻爆参数
d=40mm；w=b=0.5～0.6 m；a=0.7～1.0 m；l=2.0～3.0 m（垂直孔）；q=0.22～0.27 kg/m3（风化砂岩）。
装药量计算
Q=qwal或Q=qbal，具体取值根据现场试验爆破确定。
装药结构
为将炸药均匀分布于岩体中，采用分段间隔装药，根据孔深分为2段，药量自上而下的分配比位0.40∶0.60。
起爆网路和起爆顺序
使用2～16段非电毫秒导爆管雷管实现孔内微差起爆，并利用孔间微差顺序起爆原理，使每个炮眼均在3～4个自由面条件下起爆，以提高岩石破碎度和降低爆破震动。孔外采用并联方式与纵向拉槽爆破起爆系统联为一体，自下而上逐层起爆。
3.3.3 预裂爆破
为保持开挖边坡稳定，控制超、欠挖，控制边坡面均采用浅孔光面爆破
钻爆参数
d=40 mm；a=45～55 cm；l=3.0～ 3.55 m（钻孔倾斜度为1∶0.3，比主炮孔超深0.3m）；装药集中度Q1=0.25～0.29kg/m。
②装药量计算
Q=2Q1l1+Q1l2。式中：l1—孔底加强段长度；l2—中间正常药段长度。
③装药结构
使用φ25乳胶炸药药卷和导爆索进行分段间隔装药（35～40cm）。为克服炮孔底部的夹制作用，孔底0.5～0.8m范围的药量增加一倍。堵塞长度为1.0～1.2m。
④起爆网路和起爆顺序
采用并联方式与隔墙内纵向拉槽爆破及纵向隔墙爆破的起爆系统联为一体，但预裂孔应在主炮孔起爆前起爆。
3.3.4 装药结构
不同作业区，根据爆破振动安全应许速度、单孔装药量及起爆网络综合选择各孔装药结构。不受限制条件下满足当孔深与W之比不大于1.6倍时连续集中装药；当孔深与W之比大于1.6～2.0倍时采用分层间隔装药。
（1）浅孔连续柱状装药（如图4）：
（2）间隔装药（如图5）：
3.3.5 起爆系统及爆破网路敷设
根据爆破作业环境，本工程采用导爆管ms雷管非电分段起爆网路，严格把单响药量控制在设计范围要求之内，孔外、孔间、排间接力进行逐孔起爆，预裂孔应采用导爆索网路；与主爆孔同时起爆时，遵循预裂孔先爆，主爆孔后爆的原则。
爆破网路联网作业，必须按爆破设计提供的网路图进行联网；原则上一次爆破总排数不超过3-5排，对于特别路基段按每个台阶进行网络设计。采用多段别的塑料导爆管非电毫秒延期雷管起爆系统，组成的孔内、外延期相结合或孔外延期的爆破网路，自上而下，分层分区，实施多排微差挤压深孔松动爆破。
4 结语
通过控制爆破，使爆破的声响、震动、飞石、倾倒方向、破坏区域以及破碎物的散坍范围在控制在规定限度以内，有效减少了对附近民居、建筑物、道路的影响，增大了施工安全系数，减少了环境污染，打消了工地附近居民的疑虑，施工进度远远快于切割开挖、挖掘机破碎、静态爆破、液压劈裂等集中开挖方式，确保了工期。
参考文献
[1] 公路路基施工技术规范（JTGF10-2006）.
[2] 爆破安全规程（GB6722-2011）.
[3] 劉宏刚，顾毅成.石方控制爆破的设计原则及参数选择[J].铁道工程学报，1985 （2）.