硬質(zhì)巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術(shù)

段 瑞 鵬

(聞喜交通運(yùn)輸局，山西 聞喜 043800)

硬質(zhì)巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術(shù)

段 瑞 鵬

(聞喜交通運(yùn)輸局，山西 聞喜 043800)

對(duì)硬質(zhì)巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了分析，介紹了該技術(shù)的適用范圍，并詳細(xì)闡述了其施工工藝流程及操作要點(diǎn)，提出了質(zhì)量控制與安全措施，經(jīng)實(shí)踐表明：該施工技術(shù)應(yīng)用于工程中具有良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益。

硬質(zhì)巖石，炮孔，爆破，路塹邊坡

1 硬質(zhì)巖石路塹高邊坡光面爆破施工技術(shù)特點(diǎn)

1)利用潛孔鉆設(shè)置固定的角度進(jìn)行鉆孔，邊坡率能夠準(zhǔn)確控制，機(jī)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(dá)到規(guī)范和設(shè)計(jì)要求；4)每臺(tái)設(shè)備當(dāng)班只需要1人～2人，施工安全系數(shù)較高；5)所有性能指標(biāo)參數(shù)化，有利于現(xiàn)場(chǎng)操作人員的控制。

2 適用范圍

本技術(shù)適用于開挖石質(zhì)為次堅(jiān)石和堅(jiān)石的有坡度要求、精度要求的施工作業(yè)。

3 工藝原理

應(yīng)用鉆爆法施工，對(duì)路塹高邊坡在取得初步設(shè)計(jì)資料的基礎(chǔ)上，施工現(xiàn)場(chǎng)每個(gè)平臺(tái)開挖后作出試驗(yàn)性檢測(cè)，通過分析巖石類型、節(jié)理發(fā)育程度，選擇爆破的各項(xiàng)指標(biāo)參數(shù)，開挖完成后滿足邊坡的技術(shù)要求。

4 工藝流程及操作要點(diǎn)

1)工藝流程。

場(chǎng)地清理→測(cè)量→布孔→鉆孔→裝藥連線→爆破→出渣。

2)施工工藝。

預(yù)留光面爆破層→爆破設(shè)計(jì)→爆破試驗(yàn)→鉆炮眼→安裝炸藥→引爆。

3)操作要點(diǎn)。

a.布孔鉆眼。布孔要堅(jiān)持大孔距小排距原則，并與設(shè)計(jì)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(jiān)硬取大值)。排距b=(0.8～0.9)×D×KS(KS取25～45)?？孜辉O(shè)計(jì)參數(shù)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(zhǎng)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(tái)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(jù)巖石性質(zhì)變化，隨時(shí)調(diào)整孔距和排距；邊坡孔位布置圖見圖1。

表1 孔位設(shè)計(jì)參數(shù)表

b.裝藥指數(shù)。根據(jù)最小抵抗線計(jì)算裝藥量，炸藥爆炸是球面等量向外擴(kuò)張。爆轟波只沿著最小抵抗線方向釋放，因此裝藥量要根據(jù)最小抵抗線準(zhǔn)確計(jì)算。裝藥數(shù)量參數(shù)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(shù)，為炮眼直徑與裝藥直徑的比值。炮孔堵塞長(zhǎng)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(jù)爆破巖石層理結(jié)構(gòu)，隨時(shí)調(diào)整裝藥指數(shù)。

表2 裝藥數(shù)量參數(shù)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(zhǎng)度Ld/m炸藥單耗qkg/m390283032323～420.3～0.4

c.裝藥結(jié)構(gòu)。露天深孔臺(tái)階爆破中，常用的裝藥結(jié)構(gòu)有：連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)；分段裝藥結(jié)構(gòu)；孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)；混合裝藥結(jié)構(gòu)。根據(jù)巖體性質(zhì)90 mm孔采用孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)。裝藥結(jié)構(gòu)：采用間隔一定距離的藥串結(jié)構(gòu)，即縱向空氣間隔裝藥。在孔口 2 m左右不裝藥，進(jìn)行堵塞。堵塞段以下1 m～2 m處線裝藥密度為設(shè)計(jì)的1/2。邊坡光爆裝藥及起爆示意圖見圖2，藥卷參數(shù)表見表3。

表3 藥卷參數(shù)表

藥卷長(zhǎng)度/cm間距/cm備注1830～4025根/包2040～5020根/包

孔底間隔裝藥結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：提高了炮孔內(nèi)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(dāng)這種二次應(yīng)力波的壓力波超過巖石的極限破裂強(qiáng)度時(shí)，巖石的微裂隙將得到進(jìn)一步的擴(kuò)展；延長(zhǎng)了應(yīng)力波在炮孔內(nèi)的作用時(shí)間，沖擊波作用于孔底后，又返回到空氣間隔中，進(jìn)行多次沖擊作用，使應(yīng)力場(chǎng)得到增強(qiáng)，延長(zhǎng)了應(yīng)力波在巖石中作用時(shí)間的3倍～5倍，可使爆轟波在孔內(nèi)充分利用，既節(jié)約了炸藥，又提高了爆破功效。

d.起爆網(wǎng)絡(luò)。對(duì)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(dá)到穩(wěn)定、平整的設(shè)計(jì)要求。光面爆破是主爆區(qū)先爆，光爆孔后爆，光面爆破采用不耦合裝藥導(dǎo)爆索串連，線裝藥密度為0.3 kg/m；有兩個(gè)自由面，相對(duì)炸藥消耗量小(0.3 kg/m)。為降低爆破震動(dòng)，減少大塊度，減少一次性起爆藥量，利用時(shí)差不斷開創(chuàng)爆破自由面，選用合理的起爆網(wǎng)絡(luò)。采用孔內(nèi)毫秒導(dǎo)爆管雷管和孔外電雷管混合網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)逐排起爆(見圖3)。采用孔內(nèi)毫秒高段，孔外毫秒低段導(dǎo)爆管雷管接力延時(shí)起爆，實(shí)現(xiàn)逐孔起爆(見圖4)。邊坡孔采用導(dǎo)爆索與電雷管混合網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)臨空面，確定起爆順序。

e.注意事項(xiàng)。采用人工裝藥，上部用炮泥進(jìn)行堵塞，堵塞長(zhǎng)度按(0.75～1.0)W進(jìn)行控制，如炮孔有水無法吹干時(shí)，采用防水炸藥或其他防水措施。鉆眼前需要對(duì)邊坡巖層的產(chǎn)狀、地形和周圍的環(huán)境進(jìn)行詳盡的調(diào)查，并進(jìn)行必要的試驗(yàn)，確保方案的可行性。對(duì)臺(tái)階面邊沿的炮孔，最小抵抗線不得小于鉆爆設(shè)計(jì)規(guī)定的值，以防最小抵抗線方向出現(xiàn)飛石，炮眼深度不能小于抵抗線。選擇炮眼位置時(shí)，避免穿過巖石的層理與裂縫，以免起爆時(shí)氣體沿縫隙漏出。裝藥時(shí)，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(shí)，禁止使用鐵棍搗固。對(duì)地形的斜坡或平地，有計(jì)劃地進(jìn)行改造，使前次爆破為后次爆破創(chuàng)造兩個(gè)或多個(gè)臨空面。

5 質(zhì)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(yīng)平整且穩(wěn)定無隱患，中硬質(zhì)巖石邊坡不平整處最大間隙不應(yīng)超過15 cm。檢驗(yàn)數(shù)量：沿線路縱向每100 m檢驗(yàn)5處。

3)高邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)，在地質(zhì)變化段采用爆破開挖時(shí)，嚴(yán)格控制爆破用藥量。路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗(yàn)指標(biāo)見表4。

表4 路塹開挖邊坡允許偏差和檢驗(yàn)指標(biāo)

6 安全措施

1)爆破員、安全員必須持證上崗，嚴(yán)禁無證作業(yè)。2)爆破器材必須有出廠合格證書，裝卸和搬運(yùn)有專人現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督；卸貨地點(diǎn)嚴(yán)禁使用煙火和攜帶發(fā)火用品。領(lǐng)用時(shí)嚴(yán)禁炸藥和雷管混放，領(lǐng)取數(shù)量不得超過當(dāng)班使用量，剩余的要在當(dāng)天規(guī)定時(shí)間內(nèi)退回倉(cāng)庫(kù)。3)統(tǒng)一爆破指揮，加大安全監(jiān)管、接受技術(shù)指導(dǎo)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求施工。統(tǒng)一警戒口語(yǔ)、手語(yǔ)、旗語(yǔ)。警戒安全距離300 m。確認(rèn)萬無一失后，發(fā)出起爆口令，方可起爆。4)合理面孔，優(yōu)化爆破參數(shù)根據(jù)最小抵抗線計(jì)算裝藥量。5)鉆孔要對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精。鉆孔完畢要覆蓋好孔口，防止堵塞報(bào)廢，最大限度提高炮孔利用率。6)裝填炸藥過程中清理無關(guān)人員，撤離各種機(jī)械。裝藥應(yīng)按巖石粉的自然密度來裝，不能搗實(shí)，嚴(yán)禁邊裝藥邊鉆孔。堵塞長(zhǎng)度要符合規(guī)定要求。7)采用毫秒延期起爆網(wǎng)路，實(shí)現(xiàn)逐孔或逐排接力起爆。嚴(yán)禁裸露藥包解大塊。8)起爆前清理現(xiàn)場(chǎng)人員、車輛、機(jī)械。通知友鄰施工單位撤離。9)爆后15 min可進(jìn)爆區(qū)安全檢查，查看有無肓炮，爆堆是否穩(wěn)定，有無危坡危石；排除啞炮，要由技術(shù)人員指導(dǎo)和有經(jīng)驗(yàn)的爆破員執(zhí)行。

7 效益分析

1)經(jīng)濟(jì)效益。

采用以往的爆破方法，容易對(duì)邊坡?lián)p壞，造成邊坡的松散，需要進(jìn)行人工漿砌片石進(jìn)行修復(fù)。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(jí)路塹石質(zhì)邊坡進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益分析：

每延米節(jié)省砌體數(shù)量：50 m2/m(每延米面積)×0.25 m3/m(每延米需要漿砌片石修復(fù)數(shù)量0.25 m3～1 m3)=12.5 m3。

200 m路基節(jié)省費(fèi)用：12.5 m3/m×200 m×220元/m3(包括人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械費(fèi))=55萬元。

經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

2)社會(huì)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(duì)環(huán)境的破壞。樹立了良好的社會(huì)形象，公司的形象能夠得到穩(wěn)定的提升，社會(huì)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

A