深路塹臺階松動控制爆破及破碎度優化參數研究

李偉

摘要：依托廣西岑溪至大新公路花崗巖質深路塹的工程背景，開展深孔微差爆破技術試驗研究，進一步完善爆破工藝，試驗研究成果表明：主爆區分臺階開挖自上而下，宜采用淺孔松動控制爆破和深孔多排微差爆破組合爆破方式，路塹邊坡則宜采用預裂爆破。孔間延期18ms時，爆破后巖石大塊率降低至7.48%，巖石破碎度良好。間隔延期微差控制爆破極大改善了硐室爆破產生的大塊率，并減少了過度粉碎，能夠實現破碎料移挖作填，具有良好的經濟效益，可為同類工程提供借鑒。

關鍵詞：石方爆破；臺階微差控制爆破；間隔延期；減少大塊

0? ?引言

當前土石方爆破技術主要包括條形藥包硐室爆破、間隔微差控制爆破、深孔微差擠壓爆破、深孔預裂爆破等。陳祥瑞[1]在石方爆破安全管理方面，提出了間隔裝藥長度的參數2.5～4.5m，巖石松軟取大值，巖石堅硬取小值，為改善爆破效果，微差間隔時間取50ms。陳旭東[2]等開展了多邊界條件下的深孔爆破參數化設計試驗研究，設計孔間延期時間為10ms，排間延期時間為50～125ms，取得了比較理想的爆破破巖效果。張業輝[3]采用深孔多排微差擠壓爆破和深孔預裂爆破組合技術降低大塊率，確保了邊坡平整穩定。張陽光[4]等開展了不同孔間延期爆破塊度尺寸試驗研究分析，得出排間延期50ms、孔間延期為19ms時更有利于巖石的破碎。

目前，國內在石方松動爆破、既有設施與村鎮防護基礎上開展的控制爆破，以及爆破破碎塊度理論[5]研究方面，已經取得了較多的成果及經驗，但如何在爆破塊石粒徑滿足填料標準的同時，采取適當的控制爆破措施降低振動效應，還需要進行大量的試驗研究。

1? ?工程概況

1.1? ?項目概況

岑溪-大新公路玉林至橫縣段，是廣西全面“東融”，對接粵港澳大灣區的重要公路通道。全線采用雙向八車道高速公路技術標準，設計速度120km/h，整體式路基寬度為42m。沿線穿越玉林盆地西部地區構造侵蝕低丘臺地，主要以深路塹、高墩橋梁方式通過，線路周邊廣泛分布村鎮，民房聚集，路基主要為中-強風化花崗巖，路基毗鄰民房近距離安全保護是項目的難點。將路基開挖石方作為填料，粒徑要求控制在200mm以內，級配良好，爆破破碎度控制亦是項目施工的難點。

1.2? ?工程水文地質

線路K34+200～K34+353段路塹最大開挖深度35m，線路右側距離民房57～100m，深路塹地段揭示淺表層為第四系種植土（Q^ml），其下為第四系沖積層（Q^al）褐黃色，砂粒含量約占35%，由花崗巖風化殘積而成，層厚0～2.1m。

下伏基巖分為印支期（γ₅¹）花崗巖，風化不均勻，層頂埋深2.1m～3.5m為強風化花崗巖，層底埋深3.5～26.7m為中風化花崗巖，深灰色，層狀構造，節理裂隙發育，地基承載力特征值為2000kPa。路基段總體巖質堅硬，是良好的路基填料來源，具備爆破實施條件。

2? ?施工方案選擇

《爆破安全規程》[6]規定：對于一般民用建筑物，安全允許振速一般為2.0～2.5cm/s。在村鎮附近實施爆破時，需要采取控制爆破技術。為確保該段路塹一次爆破開挖成型，降低振動效應，并取得良好的爆塊率，施工中采取以下措施：

路基拉槽主爆區采用臺階多排微差控制爆破施工技術，相鄰兩排孔呈三角形布孔排間微差毫秒起爆，后排爆破與前排爆破巖堆產生擠壓作用，以形成良好的消能減震效應。主爆區頂層臺階上部陡坡地段爆破深度約3～5m，采取直徑50mm淺孔松動爆破，下部臺階采用直徑90～100mm深孔臺階微差松動控制爆破，臺階設計深度10m。

路基開挖采取由上而下分臺階，縱向分段挖掘法，臺階寬度10～12m，爆破破碎塊度尺寸≤200mm以作為路堤填料。施工中嚴格控制爆體的最小抵抗線的方向，以控制爆破飛石的方向。將主爆區與邊坡預裂爆破之間2～3排爆孔，作為緩沖控制爆破區域，采取低藥量、大微差爆破方法以降低振動，確保邊坡穩定。

爆破施工順序如下：先起爆預裂爆破區，再起爆拉槽主爆區，然后緩沖控制爆破區，最后為拉槽與緩沖區間爆區，順線路方向分段依次循環爆破施工。

3? ?爆破參數設計

3.1? ?爆破安全參數確定

3.2? ?主爆區爆破參數確定

3.2.1? ?主爆區淺孔松動控制爆破設計

淺孔松動控制爆破一般在臺階上部或埋深較淺石方比例低的地段采用。臺階高度3m和5m的爆破參數如下：底板抵抗線均為2m，炮孔間距分別為1.8m和2.4m，炮孔排距分別為1.6m和2.1m，計算出的單孔裝藥量分別為3.93kg和10.97kg。

根據保護區控制爆破單段最大裝藥量，即可進行一次齊發爆破單段數量以及爆破區域長度設計。例如，在距爆源中心距離57m的被保護建筑物，淺孔臺階深度為5m時，允許設置最多炮孔數N=5的孔，且爆區長度宜為12m。

3.2.2? ?主爆區多排深孔松動控制爆破設計

直徑110mm和直徑90mm鉆頭鉆孔爆破參數如下：底板抵抗線分別為4m和3m，炮孔間距分別為4m和3m，炮孔排距分別為3.5m和2.6m，單孔裝藥量分別為60.41kg和33.67kg。不同鉆頭不同孔深的單孔裝藥量如表1所示。

從表1可以看出，隨著深度增加，單孔裝藥量增加，鉆孔直徑減小，每個炮孔的單孔裝藥量減小。根據實踐經驗，鉆深孔時鉆頭更換為90mm小鉆，采用不耦合裝藥結構，裝藥量也隨著鉆頭更換而減少，具有較好的經濟性。為此在鉆孔過程中，應盡量采用小鉆或混合鉆。

3.3? ?路塹邊坡預裂爆破參數確定

4? ?爆破塊度試驗分析

4.1? ?起爆網絡設計

4.2? ?爆破塊度試驗及應用效果

結合最新理論研究，將深孔多排微差起爆合理的排間微差間隔時間設為50ms。由于爆破影響因素較為復雜，要達到爆堆合適、塊度均勻，仍需要在實踐中找出合理的孔間延期數值。結合現場場地條件，進行5組試驗，固定排間延期設為50ms，孔間分別延期15ms、18ms、20ms、23ms、26ms，試驗后通過篩查方法識別塊度尺寸，得到5組試驗的爆破塊度尺寸分布，如表3所示。

不同孔間延期爆破大塊率如圖1所示。由圖1可以看出，當孔間延期18ms時，爆破后的大塊率為7.48%為最低，證明了在排間延期50ms基礎上，孔間延期18ms能夠提高爆破效果。

5? ?結束語

本文依托廣西岑溪至大新公路花崗巖質深路塹的工程背景，開展深孔微差爆破技術試驗研究，進一步完善爆破工藝，得到以下結論：

主爆區分臺階開挖自上而下，宜采用淺孔松動控制爆破和深孔多排微差爆破組合爆破方式，路塹邊坡則宜采用預裂爆破。采用多排深孔松動控制爆破時，隨著深度增加，單孔裝藥量增加，鉆孔直徑減小，每個炮孔的單孔裝藥量減小，因此在鉆孔過程中，要盡量采用小鉆或混合鉆。隨著面密度系數增加，空氣比逐漸減小，炮孔直徑與預裂爆破面密度呈正相關關系。孔間延期18ms時，爆破后巖石大塊率降低至7.48%，巖石破碎度良好。間隔延期微差控制爆破，極大改善了爆破產生的大塊率。

參考文獻

[1] 陳祥瑞.如何做好公路工程石方路基控制爆破施工安全管理[J].黑龍江交通科技，2013（12）：41-42.

[2] 陳旭東，薛二平，張力軍，等.路基石方爆破技術應用研究[J].施工技術，2014，43（23）：105-108.

[3] 張業輝.控制爆破技術在公路石質路基施工中應用[J].中南公路工程，2003（4）：75-77.

[4] 張陽光，林飛，趙彭，等.延時時間對露天深孔爆破破碎效果的影響研究[J].工程爆破，2021，27（04）：69-75.

[5] 拉基舍夫Б.Р，拉基舍瓦З.Б，奧埃佐夫A.M，等.鉆孔裝藥爆破巖石塊度組成的分析方法[J].工程爆破，2015，21（6）：55-59.

[6] 中國工程爆破協會，廣東宏大爆破股份有限公司，浙江省高能爆破工程有限公司，等.爆破安全規程：GB6722-2014[S].北京：中國標準出版社，2015.

[7] 鄭炳旭，吳亮，宋錦泉，等.空氣間隔裝藥預裂爆破空氣比經驗公式分析[J].工程爆破，2014，20（5）：8-12.