岩溶地区反坡陡峭岩质高边坡施工技术

李柯

摘要：环江下南至车河公路存在开挖原状山体为反坡陡峭状、控制爆破难度大、施工过程及工后危石处理风险大等施工技术难题，对此，文章分析了该工程的地质条件、高边坡开挖断面及施工周边环境情况，提出了控制爆破、深孔爆破及危石卸载等技术方案。经工程验证，开挖后的高边坡边坡顺直，山体岩层稳定，周边生态环境可控，总体成效良好，可为岩溶峰丛地区公路建设提供参考。

关键词：岩溶地区；反坡；控制爆破；岩质高边坡；危石卸载

中图分类号：U416.1+4   文献标识码：A

文章编号：1673-4874（2024）04-0049-03

0 引言

随着交通建设不断向大石山区推进，公路建设不可避免地出现各类高填深挖路段。本文阐述的环江下南至车河公路穿过岩溶峰丛地貌，其中一段面临着岩溶地区反坡陡峭岩质高边坡施工的几个技术难题：（1）开挖原状山体为反坡陡峭状，施工难度极大；（2）控制爆破难度大，若爆破药量过大，造成山体扰动，易扩大爆破范围，破坏生态，若药量不足，边坡形成设计薄层且山体陡峭，难以补炮处理［1］；（3）施工过程及工后危石处理风险大，因山体实际边坡和设计高边坡都十分陡峭，无法使用大型设备处理危石，只能人工结合爆破清理危石，作业风险大。目前该项目已成功完成高边坡施工并顺利建成通车，施工过程未发生人员伤亡事故，且开挖边坡满足设计要求，本文对此形成技术成果总结，以供参考。

1 工程概况

环江下南至车河公路是广西“十三五”规划普通国省道建设的前期工作任务之一。№1标段起讫桩号为K0+000～K23+100，路线全长23.1 km，项目线路起点位于环江毛南族自治县下南乡，之后沿旧路向南布设至中南村，后经南昌村向西沿旧路布线至干坤，于干坤北侧山展线至江丰村，终点位于拔贡镇上田屯附近，终点桩号K23+100，路线全部为新建。公路等级为二级，№1标段设计速度为40 km/h。

环江下南至车河公路№1标段在路基施工过程中需对K10+340～K10+540段高边坡进行爆破作业，待爆破高边坡高约56.3～62.2 m（以南侧S303省道路面为基准面），爆破方量约为6×104 m3。

2 高边坡施工特点分析

2.1 地质条件

K10+340～K10+540施工段地形地貌：岩溶峰丛地貌，自然边坡陡峭，植被不发育。地层岩性：基岩出露，基岩为石灰系大唐阶灰岩，灰白色、青灰色，巨厚层状、切层，中风化；岩层产状：S0356∠21°，节理J1：320∠67°，为切层边坡，表面局部为0～0.3 m残坡积黏性土，黑色，含少量砂，硬塑。

2.2 高边坡开挖断面分析

K10+340～K10+540施工段原状山体大部分为反坡陡峭状，路基横断面设计边坡坡率为1∶0.1，该段典型路基横断面设计见图1，开挖后的边坡近乎垂直，最大挖深达77.8 m，需要分层爆破挖除，且一次爆破量不能过大，防止对山体扰动；需要严格控制爆破，才能形成设计断面［2］。

2.3 施工周边环境

K10+340～K10+540段待爆破高边坡高为56.3～66.2 m（以南侧S303省道路面为基准面），东北向225 m处有民房，南侧有一条高压线，与边坡坡脚最近距离为137 m。爆破区域周边环境见图2。

3 高边坡施工关键技术

3.1 高边坡施工方案设计

K10+340～K10+540段高边坡整体呈反坡状，大型设备无法上到边坡坡顶，综合考虑现场、人员设备条件，采用人工操作轻型钻机设备，从上到下进行钻孔作业，整体设计采用深孔台阶爆破。设计采用数码电子雷管毫秒延时爆破技术，严格控制单响最大药量和一次爆破规模。

该段高边坡选用深孔台阶爆破，分6层进行（见下页图3），顶层炮孔深6.2～25 m、孔距2～3.0 m、排距2.8～3.5 m。顶层爆破形成台阶后，以下几层选用每层10 m的台阶爆破，孔深11 m、孔距3.2 m、排距3.0 m。为实现爆破后坡面有良好的平整度，设计边坡控制线，适当加密炮孔孔径（1.5～2.0 m），通过微差爆破控制边坡平顺度［3］。

3.2 高边坡施工要点

利用挖掘机清表，从K10+560段修建施工便道至悬崖坡脚K10+480段，对K10+350～K10+480悬崖段机械无法到达的地方，利用人工清除悬崖顶爆破区域的表面浮石、孤石，为爆破钻孔提供工作面，往下每层爆破深度为10 m，采用机械排险。人工清表、排险过程须系好安全带，保证施工过程人身安全。

3.3 高边坡开挖质量控制

必须按照设计图纸分级施工，一次成形；在挖掘机作业高度范围内应对开挖坡面进行一次排险修整；对有可能产生病害的边坡还应先按设计施作锚固防护后再进行下级边坡开挖。根据高边坡的开挖高度，采用分层分段开挖的方式，除第一层外，往下每层爆破开挖深度控制在10 m以内。支护施作须控制在预定时间内，确保高边坡及时封闭。施工中动态坡度控制在设计坡度内，层间留设台阶，平台宽度为4～6 m，使总开挖坡度控制在设计允许的坡度内，并严格按照“开挖一级、防护一级”的要求施工，逐级进行工程防护，防止边坡孤石碎落。

3.4 爆破施工方案

3.4.1 爆破设计原则

爆破以松动为主，爆破后的大块碎石再采用机械解小。爆破危害主要是飞石、振动、滚石等，应采取必要的防范措施，控制爆破方向，避开周边民房、高压线等，严格控制最大单段药量，保护对象一侧应加大抵抗线。

3.4.2 爆破安全验算

3.4.2.1 爆破振动验算

按《爆破安全规程》（GB6722-2014）要求，爆破振动安全距离按式（1）计算：

R=KV1αQ13（1）

深孔爆破f在10～100 Hz，一般民用建筑爆破安全振动速度为1.5～3.0 cm/s，但考虑周边民房新旧、结构等条件，该路段周边民房的爆破安全振动速度按V=2.0 cm/s进行验算［5］。

高压线铁塔按工业建筑爆破安全振动速度为3.5～5.0 cm/s，按最小值3.5 cm/s进行验算。

根据爆破点至保护对象的距离，严格按设计控制最大单段药量，可确保爆破振动不对周边高压线塔、民房等造成损伤。

3.4.2.2 爆破飞石

根据《爆破安全规程》（GB6722-2014）规定，深孔台阶爆破安全允许距离应≥200 m，浅孔台阶爆破安全允许距离应≥200 m（复杂地质条件下或未形成台阶工作面时≥300 m）。因周边300 m范围内有村庄民房、高压线等保护对象，必须做好安全防护措施。

3.4.3 爆破施工准备

因待爆破高边坡坡脚紧贴S303省道，为防止滚石破坏路面，爆破前需对路面进行防护。由于南侧山脚有高压线经过，因此应开挖一道防护沟，沟深≥2 m，开挖的渣土堆排在外侧，修筑成一道防护墙，以防止滚石危害。同时，该段落施工前已到当地供电部门报备，爆破前通知供电所人员到场，并临时停电，如有高压电杆损坏就及时抢修。防护沟内的滚石应及时清理，避免大量堆积。边坡顶部表层有易落碎石，打孔前需清理。

3.5 危石卸载技术

悬崖段（桩号：K10+340～K10+540）在第一轮及第二轮爆破后，在桩号K10+400～K10+460段的边坡顶出现边坡线外岩石开裂情况，开裂裂缝距离开挖线5～6 m；在K10+340～K10+400段边坡有破碎带，有碎石掉落风险，严重影响在下方施工的工人人身安全。针对该段目前所暴露的隐患问题，为了下步施工及后期运营安全，提出以下处理方案。

3.5.1 总体施工工序

对最高处K10+400～K10+450边坡段（图4，2号位置）进行爆破清除，接着清除K10+350～K10+460段（图4，1号位置）的危石，并施工主动防护网，主动网施工完成后再次对该段边坡排险处理，确认安全后爆破施工（图4，4号位置）；最后研判是否需要卸载（图4，3号位置）。

3.5.2 具体施工技术方案

卸载K10+400～K10+450段开裂部分，开挖坡口线5～6 m位置靠山一侧出现5～15 cm不等的裂缝。从裂缝形状上分析，该区域与下部已爆破山体为一整体，裂缝是由于爆破后下部失去支撑产生滑动而出现，需要进行爆破清除，采用钻眼爆破方式对该部分岩体卸载，爆破厚度为5～6 m（爆破到裂缝位置），爆破深度为8 m。考虑到该段落岩石较为破碎，为了爆破后尽量减少对裂缝外山体的扰动，竖向分两层，厚度方向分三排，第一次爆破第一层第一排，第二次爆破第一层第二排及第二层第一排，第三次爆破第一层第三排及第二层第二排，第四次爆破第二层第三排，分为4次爆破，采用浅孔爆破的弱爆破方式。炮孔孔径为40 mm，孔间距1～1.5 m，孔深4 m，分层爆破并排除危石，炸药规格为32 mm乳化炸药。同时，为了使爆破时处理的危石能尽量被炸飞，减少下一层钻孔工作面的人工清理工作量，每层爆破清除的危石在厚度方向距离临边边缘应≤2 m，分层交替钻孔爆破。

3.5.3 爆破清除危石处理工序（图5～7）

3.6 防护及排水方案

开挖完成后，挂主动网并喷射混凝土防护，防护范围为所有开挖裸露面及沿开挖线至垂直岩壁坡脚处，避免雨水下渗到边坡，造成边坡及防护系统水破坏，并在开挖线位置设置拦水带，拦截地表水，同时采用PVC管集中排向路基边沟，避免雨天时边坡水直接冲刷边坡。

3.7 边坡永久监测方案

3.7.1 监测内容

根据边坡实际情况，在边坡坡顶支护结构顶部选择具有代表性的地方埋设位移监测点（中部4个测点，左侧和右侧各2个测点，埋设监测点桩号为1～8，共8个监测点）。在第1、2次爆破区域的中部各设置一个监测断面，每个断面布置3个测点（埋设监测点桩号为9～14，共6个监测点），同时在坡顶设置雨量监测点1处［6］。

3.7.2 监测方法

根据该工程实际情况，位移监测采用高精度无线2D单点倾斜位移传感器进行长期实时监测，雨量采用一体式雨量站监测。

4 安全措施

因该段为陡峭悬崖段，钻孔机械及炸药只能依靠人工攀爬悬崖上下搬运，危险性大，需在悬崖上设置钢管爬梯。钻孔爆破前，先在施工面以外整体性好的岩石上钻锚固孔，植入26 mm圆钢作为钻孔工人安全绳锚固点，钢筋植入岩石0.5 m。锚固钢筋用植筋胶锚固牢靠，外露端头要弯成弯钩，防止脱钩。人工清除危石及钻孔施工时，每人要同时挂设两根安全绳形成双保险，每条安全绳均要保证固定在两处牢靠的锚固钢筋上。同时为了保证钻孔过程安全，需在边坡顶设置钢管护栏，护栏上挂设安全网。

5 结语

本文通过对实际项目的特点进行分析，选用了适宜的施工方法，通过分层深孔爆破、控制爆破、危石卸载等技术，克服了岩溶地区反坡陡峭岩质高边坡施工技术难题。施工过程中保障了作业人员的安全，开挖后的高边坡顺直，山体岩层稳定，周边生态环境可控，总体成效良好。

但从生态保护角度来看，此类大方量的爆破还是对生态造成一定影响，特别是大量的石头堆积在下边坡，无法得到有效处理。若经济条件允许，此类反坡陡峭岩质高边坡可考虑减少大规模石方爆破，而是从路线外扩建桥梁或贯穿隧道等通过山体。

参考文献

［1］刘运思，牟天光，肖洪波，等.岩溶地区陡峭岩质高边坡动力稳定性分析［J］.湖南文理学院学报（自然科学版），2019，31（1）：74-78.

［2］刘国生，毛益松，陈志阳，等.岩溶地区高边坡预裂爆破技术及应用［J］.采矿技术，2014，14（5）：99-101.

［3］王 超.毫秒延期爆破技术在喀斯特岩溶地区特大高边坡施工中的应用［J］.施工技术（中英文），2023，52（11）：66-70.

［4］文俏壮.路堑高边坡稳定性分析及施工要点研究［J］.工程建设与设计，2023（16）：20-22.

［5］李颢峰.高速公路路堑高边坡施工安全风险控制研究［J］.交通世界，2023（14）：11-13.

［6］赖丘均.高速公路路堑高边坡施工技术要点［J］.交通世界，2020（8）：75-76.

作者简介：李 柯（1987—），工程师，主要从事道路桥梁现场施工管理工作。