硬質巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術

段 瑞 鵬

(聞喜交通運輸局，山西 聞喜 043800)

硬質巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術

段 瑞 鵬

(聞喜交通運輸局，山西 聞喜 043800)

對硬質巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術的特點進行了分析，介紹了該技術的適用范圍，并詳細闡述了其施工工藝流程及操作要點，提出了質量控制與安全措施，經實踐表明：該施工技術應用于工程中具有良好的經濟、社會效益。

硬質巖石，炮孔，爆破，路塹邊坡

1 硬質巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術特點

1)利用潛孔鉆設置固定的角度進行鉆孔，邊坡率能夠準確控制，機械化程度高；2)孔眼殘留率較低，炮眼痕跡保存率：硬巖不小于95%，中硬巖不小于90%；3)邊坡爆破完成后平整度能夠一次達到規范和設計要求；4)每臺設備當班只需要1人～2人，施工安全系數較高；5)所有性能指標參數化，有利于現場操作人員的控制。

2 適用范圍

本技術適用于開挖石質為次堅石和堅石的有坡度要求、精度要求的施工作業。

3 工藝原理

應用鉆爆法施工，對路塹高邊坡在取得初步設計資料的基礎上，施工現場每個平臺開挖后作出試驗性檢測，通過分析巖石類型、節理發育程度，選擇爆破的各項指標參數，開挖完成后滿足邊坡的技術要求。

4 工藝流程及操作要點

1)工藝流程。

場地清理→測量→布孔→鉆孔→裝藥連線→爆破→出渣。

2)施工工藝。

預留光面爆破層→爆破設計→爆破試驗→鉆炮眼→安裝炸藥→引爆。

3)操作要點。

a.布孔鉆眼。布孔要堅持大孔距小排距原則，并與設計最小抵抗線成正比?？蓡闻叛?，也可多排眼布孔。采用90 mm鉆孔為：孔距a=D/n(D為炮眼直徑，n=6～10，巖石堅硬取大值)。排距b=(0.8～0.9)×D×KS(KS取25～45)。孔位設計參數表見表1。光面層厚(光爆孔抵抗線)：W=a/m(m=0.5～1.0，軟巖為0.5～0.8、硬巖0.8～1.0)。炮孔長度L及超深h：L=H/sinα+h；h為超挖深度取H(0.05～0.1)，H為臺階高度。超挖深度的作用是為了降低裝藥中心,有利于底盤的阻力，使爆出的底板比較平整。根據巖石性質變化，隨時調整孔距和排距；邊坡孔位布置圖見圖1。

表1 孔位設計參數表

b.裝藥指數。根據最小抵抗線計算裝藥量，炸藥爆炸是球面等量向外擴張。爆轟波只沿著最小抵抗線方向釋放，因此裝藥量要根據最小抵抗線準確計算。裝藥數量參數表見表2。裝藥密度Q=1/4 000πd2(ρ0/m2)。其中，ρ0為炸藥密度，g/cm3；m為不耦合裝藥系數，為炮眼直徑與裝藥直徑的比值。炮孔堵塞長度：Ld=20D～25D；單位體積耗藥量q，kg·m3：路塹上部取0.25～0.32，下部取0.3～0.39。根據爆破巖石層理結構，隨時調整裝藥指數。

表2 裝藥數量參數表

孔徑mm單孔裝藥kg二排孔kg三排孔kg四排孔kg最小抵抗線W/m堵塞長度Ld/m炸藥單耗qkg/m390283032323～420.3～0.4

c.裝藥結構。露天深孔臺階爆破中，常用的裝藥結構有：連續裝藥結構；分段裝藥結構；孔底間隔裝藥結構；混合裝藥結構。根據巖體性質90 mm孔采用孔底間隔裝藥結構。裝藥結構：采用間隔一定距離的藥串結構，即縱向空氣間隔裝藥。在孔口 2 m左右不裝藥，進行堵塞。堵塞段以下1 m～2 m處線裝藥密度為設計的1/2。邊坡光爆裝藥及起爆示意圖見圖2，藥卷參數表見表3。

表3 藥卷參數表

藥卷長度/cm間距/cm備注1830～4025根/包2040～5020根/包

孔底間隔裝藥結構特點：提高了炮孔內藥面高度，減少了孔口部位爆后大塊度；降低了爆炸沖擊波的峰值壓力，減少了炮孔周圍巖石的過粉碎；巖石受到空氣沖擊波的作用后，還受到爆破氣體所形成的壓力波和來自孔底的反射波作用，當這種二次應力波的壓力波超過巖石的極限破裂強度時，巖石的微裂隙將得到進一步的擴展；延長了應力波在炮孔內的作用時間，沖擊波作用于孔底后，又返回到空氣間隔中，進行多次沖擊作用，使應力場得到增強，延長了應力波在巖石中作用時間的3倍～5倍，可使爆轟波在孔內充分利用，既節約了炸藥，又提高了爆破功效。

d.起爆網絡。對永久性保留邊坡，采用光面爆破，通過控制能量釋放，有效控制破裂方向和破壞范圍，使邊坡達到穩定、平整的設計要求。光面爆破是主爆區先爆，光爆孔后爆，光面爆破采用不耦合裝藥導爆索串連，線裝藥密度為0.3 kg/m；有兩個自由面，相對炸藥消耗量小(0.3 kg/m)。為降低爆破震動，減少大塊度，減少一次性起爆藥量，利用時差不斷開創爆破自由面，選用合理的起爆網絡。采用孔內毫秒導爆管雷管和孔外電雷管混合網路，實現逐排起爆(見圖3)。采用孔內毫秒高段，孔外毫秒低段導爆管雷管接力延時起爆，實現逐孔起爆(見圖4)。邊坡孔采用導爆索與電雷管混合網絡。根據臨空面，確定起爆順序。

e.注意事項。采用人工裝藥，上部用炮泥進行堵塞，堵塞長度按(0.75～1.0)W進行控制，如炮孔有水無法吹干時，采用防水炸藥或其他防水措施。鉆眼前需要對邊坡巖層的產狀、地形和周圍的環境進行詳盡的調查，并進行必要的試驗，確保方案的可行性。對臺階面邊沿的炮孔，最小抵抗線不得小于鉆爆設計規定的值，以防最小抵抗線方向出現飛石，炮眼深度不能小于抵抗線。選擇炮眼位置時，避免穿過巖石的層理與裂縫，以免起爆時氣體沿縫隙漏出。裝藥時，定量定位，防止卡孔；回填堵塞材料選取有一定濕度的黏土，為防止卡孔，可分多次回填，邊回填邊用木制炮棍搗實，禁止使用鐵棍搗固。對地形的斜坡或平地，有計劃地進行改造，使前次爆破為后次爆破創造兩個或多個臨空面。

5 質量控制

1)路塹邊坡不得有松石，路基邊線至順，曲線圓滑。

2)坡面應平整且穩定無隱患，中硬質巖石邊坡不平整處最大間隙不應超過15 cm。檢驗數量：沿線路縱向每100 m檢驗5處。

3)高邊坡進行穩定性監測，在地質變化段采用爆破開挖時，嚴格控制爆破用藥量。路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗指標見表4。

表4 路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗指標

6 安全措施

1)爆破員、安全員必須持證上崗，嚴禁無證作業。2)爆破器材必須有出廠合格證書，裝卸和搬運有專人現場監督；卸貨地點嚴禁使用煙火和攜帶發火用品。領用時嚴禁炸藥和雷管混放，領取數量不得超過當班使用量，剩余的要在當天規定時間內退回倉庫。3)統一爆破指揮，加大安全監管、接受技術指導，嚴格按設計要求施工。統一警戒口語、手語、旗語。警戒安全距離300 m。確認萬無一失后，發出起爆口令，方可起爆。4)合理面孔，優化爆破參數根據最小抵抗線計算裝藥量。5)鉆孔要對位準、方向正、角度精。鉆孔完畢要覆蓋好孔口，防止堵塞報廢，最大限度提高炮孔利用率。6)裝填炸藥過程中清理無關人員，撤離各種機械。裝藥應按巖石粉的自然密度來裝，不能搗實，嚴禁邊裝藥邊鉆孔。堵塞長度要符合規定要求。7)采用毫秒延期起爆網路，實現逐孔或逐排接力起爆。嚴禁裸露藥包解大塊。8)起爆前清理現場人員、車輛、機械。通知友鄰施工單位撤離。9)爆后15 min可進爆區安全檢查，查看有無肓炮，爆堆是否穩定，有無危坡危石；排除啞炮，要由技術人員指導和有經驗的爆破員執行。

7 效益分析

1)經濟效益。

采用以往的爆破方法，容易對邊坡損壞，造成邊坡的松散，需要進行人工漿砌片石進行修復。而采用光面爆破，邊坡一次性成型效果較好，能夠直接作為外露面的修飾。以五級路塹石質邊坡進行經濟效益分析：

每延米節省砌體數量：50 m2/m(每延米面積)×0.25 m3/m(每延米需要漿砌片石修復數量0.25 m3～1 m3)=12.5 m3。

200 m路基節省費用：12.5 m3/m×200 m×220元/m3(包括人工費、材料費、機械費)=55萬元。

經濟效益十分顯著。

2)社會效益。

路基邊坡采用光面爆破一次性成型，減少了開挖，最低限度減少了對環境的破壞。樹立了良好的社會形象，公司的形象能夠得到穩定的提升，社會效益較好。

[1] 鄭桂蘭，龍厚勝，趙先鵬，等.高速公路巖石路塹高邊坡光面爆破施工控制[J].華東公路，2001(4)：81-82.

The smooth blasting construction technology of hard rock cutting slope

DUAN Rui-peng

(Wenxi Transportation Bureau, Wenxi 043800, China)

This paper analyzed the smooth blasting construction technology characteristics of hard rock cutting slope, introduced the application scope of this technology, and elaborated in detail its construction process and operation key points, and put forward the quality control and safety measures, through the practice showed that, this construction technology applied to the project had good economic, social benefits.

hard rock, blast hole, blasting, cutting slope

1009-6825(2014)18-0174-02

2014-04-04

段瑞鵬(1983- )，男，助理工程師

U416.13

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