光面爆破施工技術在非洲公路工程項目中的應用研究

摘??要：由于非洲喀麥隆項目所在區域經濟發展相對落后，因此在公路項目施工過程中出于施工成本考慮，較多采用高填高挖的施工方式而非采用橋梁及隧道等形式。本文以喀麥隆某高速公路項目石方邊坡爆破施工為例，對石方爆破方案中的光面爆破方案設計以及施工工藝流程、光面爆破施工原理等進行介紹，從光面爆破施工中的整體方案設計、參數計算和選擇、施工要求和效果以及光面爆破施工中的爆破施工技術和安全控制措施等方面對光面爆破施工技術在非洲公路工程項目中的應用進行闡述，為類似工程應用提供參考。

關鍵詞：非洲外公路工程;光面爆破;石方邊坡

中圖分類號： TU566 文獻標識碼：A ???文章編號：2096-6903（2019）03-0000-00

1工程概況

喀麥隆某高速公路項目一期工程主要經過喀麥隆中西部山區，以山嶺丘陵為主，地形起伏大，沿途沼澤分布普通，河流分布廣泛。沿線土壤類型為變質的混合巖演化的鐵鋁巖土類土壤，土壤質地為沙質骨料型粉質粘土。下層為花崗巖，且風化程度較弱。沿線部分路段上存在多處大型裸露巖體或石山。根據法國標準的路線設計結果，沿線不可避免的會出現多處大面積深路塹石方開挖工程。在對道路沿線石方段落現場情況勘察和巖層采樣分析之后，路基部分采用淺孔臺階控制爆破法的施工方式，同時對具有較好爆破環境以及較大工程量的部分路段，則按照中深孔臺階爆破法來施工。在施工過程中，按照從上而下的順序以及分臺階的方式進行施工，在距離最終邊坡的位置約0.8m處預留最后石方，最后采用光面爆破方式對石方邊坡坡面進行最后一次爆破施工，在保證邊坡美觀性的同時也確保邊坡的平整性和穩定性。

2光面爆破施工工藝

2.1影響光面爆破效果的因素

光面爆破效果的因素主要由內因和外因兩部分組成，其中內因主要為待爆巖體自身的地質構造情況，含有諸如節理、裂隙、層理等;外因則包括成孔質量、所用火工用品性能、裝藥方式及結構、爆破參數等。在實際施工過程中，外因對光面爆破效果的好壞有著至關重要的作用。隨著科技的進步及施工機械性能的提升，成孔質量以及火工用品性能基本已經可以完全滿足光面爆破施工技術要求。爆破參數諸如孔距、排距以及裝藥方式、裝藥量及結構等對光面爆破效果至關重要。本文將結合某高速項目光面爆破施工經驗對光面爆破施工中裝藥結構、裝藥方式、爆破參數進行初步探討。

2.2裝藥結構

光面爆破施工中合理的裝藥結構為徑向空氣不耦合與軸向空氣不耦合結合的裝藥方式，其基本原理為利用藥孔中存在的空氣來降低并控制炸藥爆炸產生的沖擊波作用在孔壁上的初始應力，以避免爆炸對孔壁的壓縮性破壞。另一方面被壓縮空氣包含大量能量，能量通過孔中的空氣介質均勻的作用在孔壁上，并形成氣楔效應促使爆炸形成的徑向裂隙進行擴張，最終在孔柱之間形成較為平整的光面爆破坡面。

因此確定軸向不耦合系數與縱向不耦合系數對獲得平整的光爆面至關重要，其中徑向不耦合系數為炮孔直徑與藥柱藥包直徑的比值，反映了藥柱與孔壁之間的接觸情況。軸向不耦合系數為炮孔內藥卷長度與空氣柱長度之間的比值，反映了炮孔內的藥卷在軸向方向上的分布密度。

2.2.1軸向不耦合系數

炮孔內的空氣柱可以設置在炮孔頂部，炮孔底部以及分多段分布在炮孔中，某項目光面爆破施工采用空氣柱分多段分布在炮孔中，此方式可以更好的控制光面爆破效果，軸向不耦合系數的計算公式如公式1所示：

某項目光面爆破施工采用當地采購的30#乳化炸藥，裝藥采用藥包由竹竿固定分段布置的方式，其中單個藥包長度為0.3m，單個空氣柱長度為0.5m，因此其軸向不耦合系數為0.6。

2.2.2徑向不耦合系數

軸向不耦合裝藥的目的是為了確保在實現破巖的前提下降低炸藥爆炸時作用在孔壁上的壓力，避免基巖遭到破壞形成裂隙。因此結合圖1可知，合理的徑向不耦合系數應滿足以下三點：

（1）確保基巖不產生壓縮性破碎;

（2）炮孔中心連線方向孔壁順利起裂;

（3）單個藥柱形成的孔間貫通裂縫長度應至少為孔間距的一半，徑向不耦合系數計算公式如公式2所示。

2.3本高速項目光面爆破施工參數控制

某項目光面爆破施工采用當地采購的30乳化炸藥，裝藥采用藥包由竹竿固定分段布置的方式，其中單個藥包長度即Lc為0.3m，單個空氣柱長度即La為0.5m，因此由公式1可得其軸向不耦合系數Ka為0.6。

某項目光面爆破施工采用30#乳化炸藥的直徑為0.03m，施工孔徑為0.07m，因此由公式2可以確定出其徑向不耦合系數K為2.33。

某項目光面爆破施工最終確定采用的的參數為0.07m孔徑，0.7m孔間距，抵抗線0.8m，孔深采用公式3進行計算（由于底部石方相對于頂部更難破碎，因此每個孔需超鉆0.6m）。

3光面爆破施工參數控制研究

本高速項目對光面爆破施工開展了QC活動及經濟活動分析，根據實驗結果，不同施工參數下的經濟成本及爆破效果如表1所示。

該項目光面爆破施工均采用30乳化炸藥（喀麥隆當地采購的30乳化炸藥單個藥包長度0.3m），藥包采用導爆索進行連接，非電毫秒雷管引爆的方式。通過表格1分析，選擇0.05m孔徑，0.7m孔間距的施工參數，爆破效果好且成本最低，但是由于0.05m孔徑施工所用的鉆頭消耗量較大，且喀麥隆當地無法采購到足夠的50mm鉆頭，只能選擇從國內發貨，造成實際施工成本上升。結合某項目實際情況最終的施工方案選擇為0.07m孔徑，0.7m孔間距的施工參數，同時92%以上的成孔率足以確保石方邊坡坡面的平整性。某項目光面爆破施工結果如圖1，圖2所示。

4光面爆破施工要求及注意事項

鉆孔：鉆孔位置的準確性至關重要為了確保可以得到精度較高的鉆孔，在現場鉆孔放樣時，應采用精度較高的全站儀按照設計炮孔坐標布設，同時使用穩定的鉆孔支架并在鉆孔過程中安排專人對鉆孔施工進行監督管理。其次，鉆孔完畢后安排測量人員對所有的孔深、孔徑、炮孔傾角、炮孔坐標及成孔質量進行復測，并將復測結果反饋至爆破作業負責人。

藥柱加工：藥孔的徑向不耦合系數可以通過藥包的直徑和炮孔直徑精準的控制，軸向不耦合系數根據某項目光面爆破施工經驗可以采用竹竿固定藥包的方式。此方式可以較為準確的控制軸向不耦合裝藥。

炮孔填塞：炮孔填塞質量直接影響炸藥利用效率，施工過程中應對炮孔填塞質量嚴格把控。

安全施工：光面爆破施工屬于高風險作業，因此在施工過程中應嚴格遵守施工技術交底要求及安全施工規程要求，人員持證上崗，確保施工安全。

5結語

在公路巖石路塹高邊坡中采用光面爆破施工技術是比較理想的爆破方案，根據本項目具體情況和光面爆破施工工藝參數的計算和選擇，經過實際的光面爆破施工之后，大部分邊坡留下了半孔的痕跡、邊坡基巖穩定、邊坡成型良好、兩炮的銜接臺階尺寸等爆破效果均符合相關標準要求，巖面也沒有明顯的爆震裂縫，坡面局部凸凹差等參數也符合要求，達到了理想的爆破效果。本項目光面爆破石方邊坡質量受到了各界的廣泛好評，已經成為了本項目重要的施工亮點。

參考文獻

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收稿日期：2019-07-15

作者簡介：趙艷強（1985—），男，內蒙古赤峰人，本科，中級工程師，研究方向：項目管理、施工技術方案研究。

Application of Smooth Blasting Construction Technology in African Highway Engineering Projects

ZHAO Yanqiang

（Overseas Division， CCCC First Public Bureau Group Co.， Ltd.， Beijing 100024）

Abstract： Due to the relatively backward economic development of the region in which the Cameroon project in Africa is located， especially in the central region of Africa， high-filling and high-digging construction methods are often used instead of bridges and tunnels in the construction process of highway projects. This article takes the blasting construction of a stone slope of a highway project in Cameroon as an example， and introduces the design of smooth blasting in the stone blasting scheme， the construction process， and the principle of smooth blasting. The aspects of scheme design， parameter calculation and selection， construction requirements and effects， and blasting construction technology and safety control measures in smooth blasting construction are used to preliminarily explain the application of smooth blasting construction technology in African highway engineering projects.

Keywords：?highway engineering in Africa; smooth blasting; stone slope