王伟

【关键词】公路工程;大型现浇混凝土;雨水箱涵;基槽开挖

【中图分类号】U449.5 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2021）08-0189-03

城市排水作为公路工程的重要组成部分，其实际建设成效将直接影响城市居民的生活居住体验，以及城市的整体公信力和吸引力。然而，传统的城市排水通常采用管型结构，此种结构虽然具备较高的过水效率，但想要满足城市大型排水需求需要采用极为复杂的模板结构，因此在实际施工过程中难以控制整体施工质量。箱型涵洞作为近年来发展起来的一种城市排水结构形式，具有施工简单、质量控制优秀、外形规则等特点，可以在浅埋环境下具备良好的力学性能和应用成效，促使其在当今公路道路工程中得到广泛应用。因此，文章以大型现浇混凝土雨水箱涵为例，介绍相关成槽工艺，为类似工程提供一定理论参考。

1 工程概况

某工业园区公路工程兼具公路和市政标准的公路工程属性，道路两侧沿线辅道位置各设置一条单孔大型现浇混凝土雨水箱涵，雨水箱涵总长度约4 300 m。为满足不同区域的城市排水需求，同时达到项目工程的经济性目标，在设计时需结合区域实际情况，在不同区域采用不同结构形式的单孔大型现浇混凝土雨水箱涵，其中主体结构形式为2 500 mm×2 200 mm。以下以该工程为例，对公路工程大型现浇混凝土雨水箱涵成槽工艺进行分析研究。

2 大型现浇混凝土雨水箱涵施工设计

2.1 施工前准备

开展混凝土雨水箱涵施工前，首先要确定施工区域，并在施工现场开展测量放线工作，以下两点值得注意：一是对施工方案进行分析研判，综合考虑施工单位确定的位置坐标和施工路段测设导线的坐标点与水准点，并确定雨水箱涵的中心轴线;二是组织施工现场监理人员检查与核实水准点和坐标点，然后分析图纸并根据要求确定雨水箱涵的长度和宽度。

箱涵后期承载和运营的关键点在于基底，需要结合施工图纸要求对基底放样，确定纵横轴线及边界线后再进行开挖，并在施工完成后对基底开展质量检验工作。挖掘过程中注意采取支撑措施，防止边坡滑塌而导致工程失败，同时为了防范支撑失稳，在挖掘过程要经常检查支撑的稳定性。

2.2 施工方案

由于施工区域地形地貌状况较为复杂，雨水箱涵基槽施工现场存在岩石顶面起伏大的情况。现场调查发现，岩石顶面起伏区间为1.4～3.8 m，岩石上方覆有一层粉质黏土，岩石底部呈现面状分布，从整体来看较为稳固，综合分析确定不会对施工及后续应用造成影响。此外，施工现场还存在大量溶洞和石笋，岩石整体抗压强度可达到80 MPa以上，相关因素均会给现场施工造成一定困难。若仅使用破碎锤进行现场岩石破碎，不仅会严重影响施工效率，还会增加施工量和整体施工成本;若采用爆破成槽工艺，那么施工现场存在的溶洞和石笋会影响爆破效率和效果，并且施工项目位于城市周边，有行人经过，采用大药量爆破将会增加安全隐患。经过综合分析，最终采用液压破碎锤进行二次破碎，既保证了整体破碎效果，又提高了施工效率、降低施工成本。

2.3 设备选型

雨水箱涵作为一种具有外形规则要求的施工工艺，其在结合工程项目要求后确定岩石层爆破深度为1～3 m，因而爆破工艺最终确定为浅孔台阶爆破工艺。同时，考虑到实际爆破过程中的爆破效率和爆破质量，在综合分析后确定爆破孔采用“空压机+潜孔钻机”的方式进行机械钻孔 [1]。工程项目中，爆破孔机械钻孔所使用的机械设备包括高风压空压机和潜孔钻机各3台。爆破完成后，需要通过液压破碎锤进行二次破碎，考虑到工程项目整体施工效率，最终确定工程项目施工使用的液压破碎锤数量为2台。

2.4 爆破参数确定

基于工程项目施工要求，结合施工区域的实际情况，综合确定爆破孔孔径为42 mm，爆破过程采用浅孔台阶式松动微差控制爆破。相对来说，此爆破工艺具有飞石可控范围大、爆破振动小、空气冲击波泄露少等优势 [2]，可以有效提高施工安全性，符合本工程项目的实际施工要求。

底盤抵抗线的可参考经验计算公式 [3]如下：

公式（1）中：Wd为底盘抵抗线。通常情况下，计算过程底盘抵抗线取值为0.5H1，并且需要保障底盘抵抗线的实际值低于30 d。H1为浅孔台阶阶梯高度;d为炮孔直径。在设计中，炮孔直径确定为42 mm。

爆破工艺单孔装药量的计算公式如下：

式（2）中：Q为单孔装药量，即单排孔爆破或者多排孔爆破第一排孔的实际装药量。q为单位炸药消耗量，浅孔台阶爆破工艺相对于深孔爆破工艺来说所需的单位炸药消耗量更大 [4]，在实际设计过程中初步确定工程项目所采用的单位炸药消耗量为0.3 kg/m3，在实际应用过程中根据岩石岩性对单位炸药消耗量进行动态化确定，即岩石强度相对较大时适当增加单位炸药消耗量。a为炮孔间距，在爆破工艺中，炮孔的实际间距通常为（0.8～1.5）Wd。b为炮孔排距，在爆破工艺中，炮孔的实际排距通常为（0.8～1.2）Wd。L为钻孔深度。通常情况下，钻孔深度需要综合潜孔钻机的钻进效率、地质情况、渣石运输效率、挖掘机挖装效率等因素进行综合考虑，其中地质因素会作为钻孔深度确定的重点。在设计过程中，则需要根据不同的岩石岩性动态化确定钻孔深度 [5]。

由于工程项目采用的浅孔台阶爆破工艺具有钻孔孔径小、钻孔间距小等特点，所以实际布孔采用相对方式。为提高爆破工艺应用效果，最终将爆破孔的布置形式确定为梅花形布孔，钻孔则采用垂直钻孔。

根据上述计算过程，在施工现场合理选择多处爆破试点进行试爆破，然后根据爆破结果对浅孔台阶式松动微差控制爆破工艺各项参数进行微调，具体参数微调结构见表1。

3 大型现浇混凝土雨水箱涵施工工艺分析

大型现浇混凝土雨水箱涵施工流程如图1所示。

3.1 表层清理

为确保施工有序进行，应在潜孔钻机进场前对爆破区域表层土方进行有效清理。由于施工区域存在大量石笋，因此表层清理难度较大，在实际清理过程中不仅要对多余土方进行清理，还需要尽可能平整施工现场场地 [6]。因此，在实际表层清理过程中会通过推土机和挖掘机配合作业，将施工现场进行有效平整清理，确保后续潜孔钻机的钻进效率及效果。

3.2 现场爆破

3.2.1 布孔及钻孔施工

工程项目的爆破孔采用梅花形布设，具体爆破孔布置相关参数依据表1中的数据进行，施工人员在对爆破孔进行钻进前会先根据设计要求施放标识，然后再根据标识进行潜孔钻机钻进，在钻进过程时刻控制钻进深度和角度，确保爆破孔发挥最大功效。在完成钻孔后，还会在爆破孔中放置PVC管套内衬，并通过沙装袋对PVC管套口进行封口 [7]，防爆破孔出现塌孔，避免杂物进入爆破孔。

3.2.2 爆破器材及起爆网络

爆破工艺中爆破器材分布选用二号岩石乳化炸药及电子数码雷管;装药结构确定为连续装药结构，从而保障装药质量及爆破施工的便捷性;起爆网络确定每起爆段落为9组，每组为2个炮孔，每组之间的起爆延迟时间为25 ms。为确保起爆过程产生的爆破飞石及爆破振动不会对周边环境造成过大影响，将每组最大装药量确定为5.6 kg，一次最大起爆药量则确定为49.6 kg。

3.2.3 现场爆破准备工作

现场爆破准备工作主要分为装药前准备、装药、堵塞、防护及警戒等。其中，装药前准备是对爆破孔质量进行检验验收，确定爆破孔位置、深度符合设计要求后方可进行后续的爆破孔装药作业;装药是指根据表1中的参数对爆破孔进行装药;堵塞则是将炮泥送入爆破孔，通过炮棍对爆破孔进行捣实，以此保证堵塞长度满足设计要求，避免中间出现间隔情况;防护则是采用2层厚度为8～10 cm的橡胶板共同组成的覆盖层对爆破孔进行加压覆盖，避免爆破过程出现爆破飞石情况;警戒则是在爆破前将爆破周边区域的人员进行疏离，然后安排专人对爆破现场300 m范围进行警戒，在各道口设置警戒岗，通知过往人员远离爆破区域。

3.3 开挖土方

为保障二次破碎和开挖效果，需要在二次破碎前通过挖掘机对施工现场进行二次清理，所有清理的土方均需要通过汽车运输到指定堆放区域，严禁随意堆放。

3.4 二次破碎

在完成二次破碎前表面清理作业后，基槽表层土下的石方将会得到有效裸露，此时再通过液压破碎锤对施工现场石块进行二次破碎作业，便可以有效将大石块破碎成为易于清理的小碎石。在作业过程中，施工人员需要对块石直径大于50 cm的碎石进行二次破碎处理，整体破碎作业需要依次进行，每完成一处破碎作业后方可进行下一处的破碎作业。2台液压破碎锤将会采用先后作业施工方式，一破碎锤在前方破碎后，另一破碎锤则在后方对现场碎石进行翻找破碎，确保施工现场所有碎石直径均处于50 cm以下，为后续基槽施工有序进行提供重要保障。

3.5 开挖运输弃方

在二次破碎的同时，施工人员需要通过挖掘机对破碎后的碎石进行开挖、装车，由于大型现浇混凝土雨水箱涵基槽深度较大，因此在碎石开挖作业时将会采用2台挖掘机接力作业，其中一台挖掘机将基槽中的碎石挖掘放置到操作平台，然后由另一台挖掘机将碎石倒运到基槽顶部，最后由基槽顶部配置的挖掘机对碎石进行装车，通过此种接力式作业方法可以有效提高基槽开挖效率和效果。

3.6 基槽验收

在完成基槽清理后，需要对基槽施工质量进行整体验收，具体验收内容包括基槽断面尺寸、标底高度等。若发现基槽断面尺寸不符合要求，应通过液压破碎锤进行及时修正，待基槽验收合格后方可进行后续施工作业。

4 施工效果

在施工效率方面，工程项目中基槽开挖总计用时36 d，其中施工准备时长为3 d，正式施工时长为33 d，整体开发石方年约27 500 m3，因而总计开挖效率为764 m3/d，整体施工效率较高，可以满足工程项目的工期要求。

在爆破效果方面，根據现场施工验证，大型现浇混凝土雨水箱涵基槽岩石爆破效果良好，爆破不仅可以有效松动施工现场岩石，而且能够破碎大块岩石，便于通过液压破碎锤进行二次破碎。

在成槽质量方面，经过液压破碎锤进行二次破碎及后续修整后，大型现浇混凝土雨水箱涵基础的整体线性良好，基槽深度和基槽轮廓均可以满足设计要求。因此，从整体来说，大型现浇混凝土雨水箱涵施工工艺可以满足工程项目要求。

5 结语

综上所述，本文分析阐述某工业园区公路工程大型现浇混凝土雨水箱涵基槽施工工艺，最终发现该施工工艺可以有效解决复杂岩石地形下的基槽开挖问题，可在类似工程项目中普及应用。

参 考 文 献

[1]骆永亮，田彦超，单晓峰，等.公路雨水箱涵工程施工方案[J].建筑技术，2019，50（2）：168-170.

[2]熊艳芳，李晓超.雨水箱涵施工技术在公路工程中的应用[J].科学与财富，2019（14）：277.

[3]李小霞.雨水箱涵施工技术在公路工程中的应用探析[J].中国高新技术企业，2017（10）：135-136.

[4]向炎标.城市雨水箱涵的现浇施工工艺与技术要点研究[J].冶金丛刊，2018（4）：143-144.

[5]韦柳延.简阳市旧城区沱江水环境治理与合流制截污箱涵设计的思考[J].四川水泥，2020（1）：67-68.

[6]陈献舟.雨水箱涵施工技术在公路工程中的应用[J].建材与装饰，2018（41）：233-234.

[7]罗海燕.雨水箱涵施工技术在公路工程中的应用分析[J].建材与装饰，2016（27）：239-240.