深孔水壓控制爆破的實際應用情況

侯鵬飛

（中鐵二十三局集團第二工程有限公司，廣西 桂林 541203）

深孔水壓控制爆破的實際應用情況

侯鵬飛

（中鐵二十三局集團第二工程有限公司，廣西 桂林 541203）

深孔水壓控制爆破設備使用簡單、施工方便，充分利用了水的不可壓縮性，通過對臺階高度、孔間距、排間距、裝藥系數等參數及裝藥結構進行優化。文章以新建貴陽至廣州鐵路南圩隧道至南圩3#雙線特大橋區間路基為例，介紹了露天深孔水壓控制爆破應用于該路基的主要技術參數、裝藥結構及優越性，最后提出了推廣該法的重要意義。

控制爆破；露天深孔水壓；路基工程；臺階高度；孔間距；裝藥系數

1 概述

南圩隧道至南圩3#雙線特大橋區間路基（D3K460＋973～D3K461＋287.66），長度314.660m，挖方18.76萬方，填方1.373萬方，其中石質路塹爆破為施工的重點及難點。按照工期計劃，該路基須在2013年5月底完工，實際有效工期為6個月，工期緊張。本段屬峰林、峰叢、沖積槽谷階地地貌。地表高程230～320m，相對高差5～90m，地勢起伏較大，沖溝發育。山體自然坡度50°～70°，植被較發育。

2 項目部采用深孔水壓爆破的由來

2012年11月中旬至2013年2月末，該路基累計開挖數量不足5000m3，進度緩慢，主要問題如下：

第一，因山體巖石多裂隙、多夾層，經常出現卡鉆和夾泥導致無法裝藥的情況，爆破效果差、震動強、爆破灰塵大、爆破飛石現象嚴重。

第二，山體覆土較薄，溝槽中覆土較厚，多開墾為農田、水塘等，施工均在山體山腰處，村莊分布密集；西側54m處為坪山醫院、商店及住戶見圖1；西北側住戶離山體9m；南側有碗口粗的桂樹若干，古樹兩棵、3塊石碑見圖2（被當地百姓視為神靈）；東側山坡及山腳有部分竹林，緊挨山邊為百姓田園；東北側24m處有機械設備，50m處有高壓線通過，100m處有南圩隧道生活區。這些均給爆破帶來巨大困難，且對爆破精準度要求極高。

圖1 山腳下的民房及村落

圖2 山體東側山腳下的古樹古牌

基于上述情況的考慮，決定進行深孔水壓控制爆破施工。首先利用山體自然地勢從小里程端挖機配合人工爆破修整便道，然后利用便道將小型潛孔鉆機運至山頂，挖機配合整平場地，逐步形成臺階及作業平臺從而進行深孔水壓控爆順層開挖，經過試炮環節對爆破參數進行適時調整，取得了較好的爆破效果。

3 爆破主要參數及優點

該段路基石方開挖集中，是項目部控制工期重點區段，同時該范圍內地方環境較復雜，從側面要求我們需對安全防護、爆破參數與工期和環境等的兼容性進行考究。該段路基主要采用深孔水壓控制爆破，并配合施做作業平臺的淺孔爆破、及部分超大塊石的液壓錘破碎，這里我們主要介紹深孔水壓控制爆破的主要情況。

3.1 爆破參數與裝藥結構

根據該段路基石方實際節理發育情況以及作業面形成情況，爆破參數選定為：采用孔徑10cm，臺階高度15m，q暫按0.3kg/m3取值；g取值0.7；超鉆深度h按10d取數為1m；m為鉆孔相鄰密集度，通常取1.0～1.4，巖石較完整時取較低值，根據該路基實際情況取1.1。綜上，經計算得W＝3.65m，孔距a＝mW＝4m。

3.1.2 多排炮孔采用梅花形布置形式，各排炮孔間距、深度及單孔裝藥量均同，排距b＝a×（0.8～1），取3.8m（a為孔間距）。

3.1.3 填塞長度L2＝0.7W，取3m，保證水袋（保持密封，見圖4、圖5）長度不少于2m；裝藥長度L1＝L－L2＝13m。

3.1.4 單孔裝藥量Q：Q＝KHDqa，對第一排孔而言，D＝W，k＝1，Q1＝0.3×4.4×3.7×15＝73.26kg裝藥量73.26÷13＝5.63kg/m，s＝5630g÷（502×3.14×1）＝0.72g/mL。

對其他排炮孔而言，K一般取1.1～1.2，表示前面各排孔的巖石阻力作用的增加系數，本路基暫取1.1，Q其他＝1.1×0.3×4.4×3.8×15＝82.8kg，裝藥量：82.8÷13＝6.4kg/m。

圖3 裝藥結構示意圖

圖4 水壓爆破投放水袋

圖5 水壓爆破水袋

3.2 起爆間隔時間的選擇及起爆順序

3.2.1 據經驗公式Δt＝A·W（ms）（A為系數3～6ms/m，堅硬巖石取小值；W為藥包最小抵抗線）計算，考慮進度及減輕爆震，需采用孔內微差爆破，間隔時間為25ms，主要通過1～15段毫秒雷管形成爆破網絡完成。

3.2.2 根據該工程的實際情況，起爆順序主要采用V字形，增加巖石破碎率，從而加快裝運速度。

3.3 爆破網絡

3.3.1 該路基段落主要采用串聯電爆網絡，起爆器（YJGN-1000）峰值電壓1800V，電容為50mf；區域線、連接線為單股直徑1.38mm的絕緣線；每次爆破的炮孔數不超過4排（40個），網絡主線長200m，阻值4.5Ω/km，連接線、端線長約1200m。

故：R總＝4.5×1＋40×3＋27×1200/1000＝156.9Ω

IO＝V峰/R總＝1800/156.9＝11.47A

CXR總＝50×156.9＝7845

得：ψ＝0.59

所以I＝IO×ψ＝11.47×0.59＝6.7A，I＞2A，滿足《規程》要求。

3.3.2 由于該段路基施工正處于雷雨季節，適時使用非電起爆法，以減少雷暴負面影響，孔內安放非電雷管，孔外采用電雷管連接。

第一，單發電雷管或非電雷管綁扎非電導爆管數量＜10發；網路中電雷管總數＜100發；每次爆破的炮孔排數＜4排。

第二，電與非電組成的混合起爆網絡，一般電雷管的安裝是在裝填完畢后，并且電雷管在雷雨天是不允許接入的。

3.4 深孔水壓控制爆破的優點

圖6 水壓爆破前爆破效果

圖7 水壓爆破后的效果

3.4.1 水壓爆破可使炸藥用量減少20%；節省起爆電路27%。

3.4.2 因水的不可壓縮性及能量傳遞效率高，在氣體膨脹作用下產生“水楔”，水袋的堵塞作用使傳送給巖石的爆破能量分布得更均勻。該法利于巖石均勻破碎，上部大塊率降低70%，二次爆破量減少，增強工效，經濟型凸顯，減少了飛石危害且實測震動值符合設計要求。

4 施工注意事項

第一，在線路左側，從路塹起點至古樹石碑向大里程5m外，長約120m，采用I20b工字鋼進行防護，長度3.5m、間距1m、埋深1.5m，上部用縱向鋼軌間距0.5m三排連接，底部設置漿砌片石條形基礎，寬0.6m、高0.5m，以減緩落石撞擊，另在柵欄內側1m處用挖掘機下挖1m寬、1m深的截溝。

第二，山體開挖之前，待便道修筑山頂整修平臺自上至下進行開挖，按照前述臺階高度及爆破寬度將山體進行大體分區；加強對爆破作業人員的技術培訓及安全教育；每次爆破嚴防無關人員、車輛進入爆破危險區域。

5 結語

實踐證明，深孔水壓控制爆破的效果（見圖6、圖7）較好，尤其它的經濟性、環保性、有效減輕爆震方面表現出色，值得推廣。該路基通過采用該法工效平均每天不少于1500m3，最終順利地如期完成。

[1]何廣沂，朱忠節．巖石爆破新技術[M]．北京：中國鐵道出版社，1986．

（責任編輯：蔣建華）

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1009-2374（2017）07-0077-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.036

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