高边坡危岩体安全施工
中铁隧道集团四处有限公司 广西 南宁 530003
摘要：高边坡、岩层风化严重、节理发育，本文重点介绍了处于特定环境下的岩体施工的爆破方法与施工方式。
关键词：特殊形态 岩体 施工
1、工程概况
某新建铁路绿春坝隧道进口洞门上方为高边坡，由于长期地质作用，边坡岩石风化严重，岩体节理发育，形成了大型的危岩体，对边坡下方新建铁路隧道、桥梁施工安全及今后铁路线营运安全均存在极大影响，必须进行整治，消除安全隐患。危岩体整治区位于山脊上与地面相对高差达 140 ～ 250m，坡脚下为村庄、学校及公路，靠村庄一侧边坡上部为陡立的岩壁，坡度 70 ～ 90°，中下部为岩块掉落形成的岩堆堆积区，坡度 30 ～ 60°，坡前平缓地带集中分布有大量民房及耕地，村民背靠陡崖而居，学校围墙距陡崖约 300m。公路从坡脚通过，沿公路布设有高压线、通信电缆。由于地理条件及施工环境造成绿春坝危岩体整治爆破开挖及边坡防护施工危险性较大。
2、施工工艺
总体施工方法：沿山脊顶部散落危石及部分倒悬体采用人工清撬 +劈裂机或静态非爆施工。倒悬体部分若节理、卸荷裂隙发育则采取从倒悬体后一次性潜孔爆破将倒悬体清除，以避免机械、人员在其上部施工存在整滑塌风险。倒悬体后坡面间大部岩体采取小爆破控爆施工。边坡面部位采取光爆施工，以增加坡面平整度及岩体整体性。
2.1 表层孤石、松散岩体、倒悬部分处理措施
表层孤石、堆积岩体、倒悬及节理发育卸荷岩体采用自上而下采用人工撬动、岩石劈裂机、静态破碎。
2.1.1 劈裂机破碎施工
①选择具有凌空面的岩石或具有夹层的岩石部分优先拆除依次向山体外侧临空面推进；
②打孔：首先在岩石上用风枪钻孔，每间隔 1 米垂直打孔，孔距40 ～ 60cm 、孔深 55cm 以上时（视岩石层厚而定），孔径采用 42mm 的钻头；
③插入劈裂枪，将岩石分裂，破坏岩层结构后采用人工配合挖机清渣；
④清渣：在个别岩石经分裂机分裂后仍很紧，挖机无法装运时，采用人工撬松，风镐进行敲击，可迅速破碎岩石。
2.1.2 静态爆破施工
①静态爆破参数选取
首先了解孤石的地质构造、岩质、节理发育状况（倾斜角度）、岩石硬度，按岩石的构造尺寸和破碎要求进行爆破参数设计。
2.2 控制爆破施工工艺
爆破施工一般顺序为：施工测量→标定炮孔位置（临空面选择）→钻孔→炮孔检查→爆破器材准备→装药→炮孔堵塞→连接爆破网络→布设安全岗哨→爆破覆盖→起爆信号→起爆→消除瞎炮、处理危石→解除警戒→爆破效果分析及资料记录。
2.2.1 主要爆破参数
2.2.1.1 试爆
在正常的爆破施工前，须对具有代表性的岩体进行试爆，根据不同的爆破部位，试爆参数依照控制爆破设计参数，孔网参数包括：抵抗线、孔距、排距、排数、台阶级数等取设计最小值（但堵塞长度要符合要求），保护距离（如隔墙厚度）取设计最大值，炸药单耗取设计最小值；试爆规模应控制，试爆孔数一般取 3 个。如试爆的破碎效果不合设计要求，炸药单耗需逐步增加，其相对增加量应不大于 20%，且单孔装药量不超过最大单孔装药量。
2.2.1.2 主爆区控制爆破参数
本工程岩石为次坚石，开挖采用浅孔爆破方式，每次爆破区域为145 ㎡ ( 区域长 32m, 宽 4.5m)，纵向 20 个炮孔、横向 3 个炮孔，炮孔直径 d ＝ 45mm，炮孔布置如图 1 所示。
（1）底盘抵抗线 W 底＝ 2.0m（底盘最小抵抗线 W=（0.5~0.9）H，H- 台阶高度，H=4m）
（2）炮孔间距 a ＝ m*W 底＝ 0.8×2.0 ＝ 1.6m（电雷管起爆影响系数 m=0.8~2.0）
（3）炮孔排距 b ＝ 0.9a ～ 1.0a，取 1.4m;（4）钻孔深度 L ＝ H ＋ h ＝ 4.5m; (h- 爆破影响高度 )（5）炮孔最小堵塞长度 l=(20 ～ 40d)=1.8m；（6）单位体积耗药量 q：考虑临边及危岩体中石质坚硬程度不等，一般临边石质较破碎取 0．25kg ／ m3 ～ 0.32kg ／ m3，危岩体内部部取 0.30kg ／ m3 ～ 0.39kg ／ m3，每个炮孔装药量 Q ＝ k×q×a×b×H（kg），k 值为炮孔系数暂取值 1，最大孔装药量为 2.68kg。
（7）装药结构：施工中选用直径 Φ32mm 的 2 号岩石铵梯炸药，采用连续装药结构，如图 3 所示连续装药，使药量均匀分布在炮孔长度上，炮孔底部 1m 左右为加强段。起爆药包毫秒雷管反向捆在炸药药卷上，放在距孔底 30cm 处。
2.2．2 边坡光面爆破设计参数
（1）光面爆破层厚度即最小抵抗线的大小，一般为炮孔直径的10 ～ 20 倍。岩质软弱、裂隙发育者，眼距应小而抵抗线应大；坚硬、稳定的岩石上，眼距应大而抵抗线应小，现场光面爆破层厚度即W=100cm。
（2）孔距一般为光面爆破层厚度的 0.75 ～ 0.90 倍，岩质软弱、裂隙发育者取小值，光爆炮眼间距取 80cm ～ 90cm，炮眼直径 d0 ＝50mm，, 炮孔深度 4.0m。
（3）光面爆破单位体积耗药量 q ＝ 0.25kg ／ m3 ～ 0.3kg ／ m3，每个炮孔装药量 Q0 ＝ q′ ×a×W×H（kg），最大每孔装药量为 0.96kg，线装药密度为 0.2kg ／ m ～ 0.27kg ／ m，线装药密度应该进行严格控制，以防药量过大而损伤边坡。
2.4 连接起爆网路及覆盖爆破体
各个炮孔置放的毫秒雷管段别必须对号入座，孔外串联的雷管要有醒目的标志，连线和覆盖时应当小心。多台阶一齐起爆时，从上往下逐个台阶连线：梯段爆破时，连线应从起爆的终点开始直向起爆的起点。
用废旧轮胎自制的炮被将爆破体覆盖，防止飞石。注意：爆破体覆盖时，炮被上可用装土草袋压牢，严禁压石头。
起爆顺序为：先起爆外边缘一排炮孔，然后向内逐排起爆；同排炮孔装同一段别的毫秒雷管；孔外采用同一段别的毫秒雷管串联。光爆孔不与主炮孔、边炮孔一起起爆，而留光爆层 0.6m 单独起爆，有利于边坡的平顺整齐。
3、高边坡施工
3．1 边坡层级施工
3．1．1 危岩体整治上部边坡为陡立的岩壁，坡度 70 ～ 90°，开挖形成的边坡坡率为 1:0.55（平台高度 25m），坡度较陡，临边围岩不稳定。采取每次开挖 3m 为一个循环，自上而下进行，严格分层开挖，开挖坡面一次成形，且开挖一级防护一级。
3．1．2 边坡防护中的系统锚杆和喷混凝土与开挖工作面的高差不大于一个梯段高度，永久支护中的锚网喷与开挖工作面的高差不大于两个梯段高度。
3．1．3 边坡开挖时，不得采用对坡面产生破坏的爆破方法，在坡面 3 － 5 米以内预留保护层，再采用光面爆破进行开挖。
3．1．4 对于边坡易风化破碎或不稳定的岩体，先做好施工安全防护，边开挖边支护。在有断层和裂隙发育等地质缺陷的部位，支护作业完成后才能进行下一层的开挖。
3．1．5 在开挖面靠近平台设计高程时，各级平台预留 1.5 ～ 2m的保护层，保护层开挖严格按照保护层开挖技术要求进行，并在平台外侧，分别设置临时护栏及其它挡碴措施，以免施工过程石碴滑落。
结语
岩体施工是广大工程施工人员常见的项目，施工方法的合理性，对确保安全，顺利完成任务有重要的作用， 本文通过对特殊高边坡岩体施工的爆破参数选取分析，施工过程控制主要手段，安全防护进行论述，介绍特殊情况下岩体的成功施工方法，为广大施工人员提供借鉴参考，对今后类似施工有一定的参考价值。
参考文献：
[1] 中国工程爆破协会 《爆破安全规程》(GB6722-2011)[2] 中铁九局集团有限公司 《铁路工程基本作业施工安全技术规程》（TB10301-2009）
