路基石方爆破技術應用初探

荊東旭

福建海峽科化富興建設工程有限公司

1 引言

山區公路工程建設中，遇到基巖路基與結構路基開挖、隧道掘進項目下，都需要使用到爆破技術。且為了保證工程建設質量和效率，需要實施安全、高質的石方爆破作業。公路路基石方爆破施工中，要通過精細的控制爆破技術，確保路塹、隧道開挖符合設計要求，且巖體破碎程度均勻，同時盡量保護開挖邊界巖體和周邊環境，避免受到不良影響。當前需在分析各項爆破技術基礎上，進一步創新發展，不斷改善爆破效果。

2 路基石方爆破技術

我國在公路建設中，爆破技術經過了較為曲折的發展，早期主要是人工鉆炮孔，憑經驗安裝炸藥、爆破，缺乏專業技術人員的指導。隨著公路建設規模的擴大，石方爆破技術也蓬勃發展，相關爆破技術愈加成熟，深孔爆破和預裂爆破等技術廣泛應用，有效豐富了路基石方爆破技術手段。

2.1 硐室爆破

硐室爆破技術是在大量炸藥裝入硐室、導硐中，然后進行爆破的技術方法。這種技術適合在集中土方開挖中應用。主要分為多邊界石方爆破與條形藥包硐室爆破技術。

首先是多邊界石方爆破方法，主要針對山包開挖、山梁路基施工，以及雞爪地形發育段施工。在爆破作業中，需要繼續科學的多邊界藥量計算，結合機械能守恒和功能平衡等原理，當前多邊界藥量計算，主要采取的公式為Q=KW3F（E，α）=KW3ψ（E）f（α），其中，E代表拋擲率（%），F（E，α）代表藥包性質指數。α代表自然地面坡度（°），ψ（E）為拋擲率的函數。

新建山區公路施工中，遇到的地形山脈側面、突出山包、山峰支脈和雞爪地形發育地段。根據長度、路基中心開挖深度，可以將多面臨空地形路塹分為小、短、長和深四種類型。在多面臨空地形爆破作業中，需應用專門開挖四種地形路基石方的爆破理論和方法，其中常見就是三多爆破法，這種爆破技術是在深挖路塹中，使用多層多次起爆方法來爆破的，施工中可以深挖路塹能夠一次爆破成型。這種爆破技術的特點就是藥包不僅考慮爆破作業，且考慮了多種地形條件變化，以炸藥提供動能、介質位能間公共作業為基礎，消除不同地形下多余爆能。構建起可以實現因地制宜爆破的方案，藥量計算中考慮到了其與地形邊界和拋擲率間的關系[1]。

其次是條形藥包硐室爆破技術，在建設山區高等級公路過程中，需要采用爆破法開挖大量釋放，以提高爆破作業后邊坡質量、穩定性，有助于控制工程成本和安全性。按照爆破作用具體可以劃分為松動爆破、拋擲爆破和定向爆破等方法，松動爆破方法炸藥單耗量少，可以實現對爆破堆積范圍、飛石距離的控制，如果爆破地點與建筑物臨近則適合采用這一爆破方式；拋擲爆破利用了爆破拋擲圈，可以將一些巖塊拋擲出漏斗外，實際土石方裝運量減少，適合在施工條件差的情況下使用。定向爆破則是另一種拋擲爆破方式，利用了最小抵抗線原理，通過合理控制多藥包作用方向、先后順序，按照指定地點方向拋擲大量巖石，一般應用于條件合適的移挖作填地段。

硐室爆破的優勢在于操作簡單、工期短、成本低，但其不足之處就是較高的大塊率，且容易對邊坡產生破壞。其裝藥結構當前逐漸發展為以條形包為主，與集中藥包相比，條形藥包的能量分布更加均勻，可以使大塊、過度粉碎情況減少，爆破振動有害效應小，不會對邊坡產生較大破壞，側向飛散少，利益堆積和集中拋體。近年來高等級公路石方路塹設計對邊坡有著較高要求，很多情況下不允許使用硐室爆破技術，對此可采用硐室與預裂一次成型綜合爆破技術。在路塹主體石方爆破中采用集中藥包或者條形藥包爆破，路塹邊坡采用預裂爆破，根據實際情況確定深孔，利用了兩種爆破技術的優勢，確保路塹開挖可以一次成型、符合設計要求。

2.2 深孔爆破技術

科技發展下，深孔鉆機、裝運設備得以改進，深孔爆破技術優越性愈加明顯，其發展主要有三方面體現，一是鉆孔布置，寬孔距和小抵抗線爆破技術可以在爆破中保持炮孔負擔面積穩定，加大孔距、減小抵抗線而使炮孔密集系數加大。該技術應用下，爆破質量得以改善、炸藥單耗減小、延米爆破量加大。

二是裝藥結構，主要采用連續裝藥結構或者分段裝藥結構，深孔爆破技術發展下，采用混合裝藥結構、孔底間隔裝藥結構。混合裝藥結構是通過自動裝藥技術，在炮孔內改變炸藥密度，或者上部裝一般炸藥，而在孔底裝高威力炸藥。孔底間隔裝藥結構，則是將炮孔底部預留一定長度，通過空氣和水等介質改變炸藥作用，避免爆破作業過度破碎周圍的巖石。

三是起爆方式，在爆破作業中廣泛應用毫秒爆破技術，即采用毫秒級時間相鄰孔間、排間、孔內延期順序起爆。爆破作業中，采用毫秒爆破技術疊加應力波作用，可以使爆炸應力場做功能力增強。同時，一些先爆破的炮孔會形成漏斗，漏斗與其外部縫隙可以增加后爆破炮孔的臨空面。前面的炮孔起爆、碎巖未落地起爆后續炮孔，巖塊互相碰撞會補充炸藥的破碎作用。毫秒爆破減少了單響藥量，時間上、空間上使爆破振動不良影響降低，且可獲得良好的爆破破巖效果，廣泛應用于路基石方爆破工程中。

2.3 坡面預裂爆破

主要在開挖高邊坡中應用，采用弱性間隔裝藥結構，選擇低猛度、低爆速炸藥，按照設計線裝藥密度將炸藥均勻沿孔長分布，可采用“V”型起爆法，集中爆堆方便裝運處理，且可使短炮孔夾制力得以血肉，進而保證邊坡平整、坡率準確、坡面平順，避免對邊坡沿層產生嚴重擾動、破壞，超欠挖藥量爆破也可避免嚴重沖擊孔壁。爆破氣體作用下，主要是預裂孔連線坡面產生裂縫，并且沿該裂縫爆炸，最終形成光滑、平整坡面，爆破對坡面的振動影響較小[2]。

3 路基石方爆破技術應用要點

3.1 石方爆破施工準備

（1）承包人需先調查開挖路段平面位置、高度等信息，掌握地下管線分布、施工路段開挖邊界線外建筑物結構類型等。根據工程地形地質條件、開挖斷面等，選擇合適的爆破方法和施工方案，配備足夠的專業爆破人員和機械設備。

（2）施工前應報監理工程師、業主和相關部門批準，及時提出開工報告。對于爆破作業會影響到的范圍，也應向涉及的部門通報爆破作業情況，征求相關部門意見，確保施工作業順利開展。

（3）在開展爆破作業前，需要全面熟悉爆破設計文件，并做好設計交底工作，詳細開展現場核對、施工調查，對于發現的問題加以分析，及時調整設計方案，報批修改方案，做好變更設計申請。

（4）施工中除了技術設備外，還需配備移動式發電機組、臨時性水箱等。開挖前全部清除干凈開挖范圍內覆蓋層和浮渣，現場配備足夠的技術負責人、專職安全員和爆破工人等[3]。

3.2 爆破開挖施工方案

依據施工現場地形條件等開展爆破作業，一般采用平面分塊、豎向分層方式爆破。邊坡適合采用小型光面預裂爆破法，需控制好開挖線，避免發生超爆的情況，確保邊坡穩定性。結合工程要求、開挖區域地貌和環境狀況等，選擇合適的爆破施工技術。進行爆破開挖作業前，需要清除干凈山體表面雜草、土層，將其運送到選定地點。使用挖掘機平整平臺，多個作業面逐步實現多臺階施工，提高空間和設備利用效率，保證工程高效完成。依據總工期要求劃分施工階段，分為一次開挖階段、分臺階開挖階段，開展深孔爆破的過程中要全面靠邊坡坡型要求。完成爆破支護采用風鉆對大粒徑石塊采用打淺眼爆破分解，與機械作業配合解小[4]。

3.3 爆破開挖施工方法

先根據設計方案、現場調查的資料完善爆破設計，報批通過后按照設計開展爆破作業。其次要合理選擇炮位，炮孔的位置、方向和深度會對爆破效果產生很大影響，因此需合理選擇炮位。比如采用深孔松動爆破翻翻，可采取臺階形式路基，逐層進行爆破和開挖作業，其炮孔布置可參考圖1。

圖1 橫斷面炮孔設置

層理、裂縫處不適合開挖鑿孔，否則會從裂縫泄出氣體，而影響到爆破效果。炮位盡量選擇有較多臨空面的方位。然后是裝藥，沿孔深高度分散裝置炸藥，應用微差爆破技術每個炮孔的炸藥量要相同，裝完之后用黏土堵塞藥孔避免出現漏氣的情況。經多次試驗確定裝藥量、裝藥結構和孔網參數等。鉆孔前，需要調整好機械對準炮孔點位，調整好鉆桿與地面角度，減少開孔偏差、鉆孔偏差。裝藥之前檢查各炮孔深度，合理調整單孔炸藥量。裝藥之后嚴格檢查堵塞長度，根據結構適當做出增減。如果存在堵塞，則適合選擇一定堵塞材料，不可過于用力振搗固堵塞，避免破壞雷管腳線。

采用電雷管起爆，在完成爆破后，需要及時組織機械與運輸車配合運出石方，繼續開展后續爆破或其他項目作業。及時清理清除坡面危面和松石，加強局部防護。臨近邊坡線的爆破作業需采用預裂或者光面爆破技術，嚴格控制邊坡眉線位置，預裂爆破孔、光面爆破孔要與邊坡設計坡率相同。經試驗確定合理調整裝藥量和孔網參數等，以提升邊坡石方爆破效果。根據巖層情況確定預裂爆破、光面爆破炮位間距，保證實際爆破效果，控制好坡面平整度。

3.4 棄方處理

挖方路段作業前，需要將石方開挖和調運施工方案報送監理工程師，其中要包含棄方位置和堆放形式，以及排水系統布置等內容。需要更改取土場位置、對方向形式、施工方案的情況下表，需要提前報批監理工程師。棄土場要整齊、穩定堆置，保證其暢通排水，避免干擾破壞其他建筑和設施，造成環境污染等問題[5]。

4 路基石方爆破作業安全管控措施

（1）成立安全領導小組，負責開展安全施工教育工作，明確其中人員配置、崗位分工和安全職責等。還要做好對周邊居民的宣傳教育，提高其安全意識，同時要積極處理善后事務。

（2）認真嚴格按照規范報批每個爆破點的爆破方案，遵循其審定和檢查制度。現場爆破作業需要安排專人指揮，樹立危險警示標志，四周安排警戒人員巡邏，負責組織好人員、牲畜撤離工作。

（3）爆破之前需要設置好安全防護措施，落實好相關人員、材料和設備，保證現場信號聯絡通常。爆破50m 范圍內的通信設備和電力線路等需要采取覆蓋措施，斜坡地段房屋需設置防護柵欄避免有滾石侵入。

5 結束語

路基石方爆破作業中，要采取先進爆破技術，合理布置炮孔，充分利用現場條件創造更多臨空面，以提高爆破效果、降低成本，方便開展鉆孔、裝藥和出渣等作業。現場做好安全管控，保證爆破作業質量安全。