丹霞地貌礫巖夾紅砂巖邊坡光面爆破施工技術(shù)

江來(lái)云（中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程有限責(zé)任公司，湖南 衡陽(yáng) 421001）

丹霞地貌礫巖夾紅砂巖邊坡光面爆破施工技術(shù)

江來(lái)云
（中鐵五局集團(tuán)機(jī)械化工程有限責(zé)任公司，湖南 衡陽(yáng) 421001）

本文介紹了丹霞地貌地區(qū)礫巖夾紅砂巖地段路塹邊坡的光面爆破施工，通過(guò)以普通路塹爆破參數(shù)為基礎(chǔ)，根據(jù)爆破后的效果進(jìn)行分析，不斷調(diào)整和優(yōu)化爆破參數(shù)，確定出合理的主要爆破參數(shù)，保證邊坡的光面爆破效果。

丹霞地貌；礫巖夾紅砂巖；光面爆破；施工技術(shù)

1 工程概況

我公司承建的衡茶吉鐵路位于湖南省株洲市浣溪鎮(zhèn)境內(nèi)，施工里程為DK90+100～DK100+800長(zhǎng)10.7km，線路經(jīng)過(guò)地區(qū)為丹霞地貌地區(qū)，山體陡峭，自然坡度為30度～80度，山頂表層覆土0m～0.5m，植被茂盛，四周光禿，路塹段多位于半山腰間。

2 工程主要地質(zhì)情況

路塹地段表層為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質(zhì)黏土，出露白堊系上統(tǒng)砂巖、礫巖。礫巖為紫紅色，礫狀結(jié)構(gòu)，顆粒成分主要為砂巖、石英巖，粒徑一般2mm～10mm，部分粒徑可達(dá)10mm～40mm，泥鈣質(zhì)膠結(jié)，厚～巨厚層狀構(gòu)造，屬易軟化巖石。砂巖為紫紅色，中細(xì)粒結(jié)構(gòu)，含礫，泥鈣質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，屬易軟化巖石。

3 工程施工難點(diǎn)

3.1 鉆孔深，成孔難

丹霞地貌地區(qū)的礫巖、紅砂巖屬于軟質(zhì)巖，路塹邊坡設(shè)計(jì)坡率較緩（設(shè)計(jì)為1：1或1：1.25、1：1.5三種坡率）；且紅砂巖、礫巖呈層狀交錯(cuò)分布，形成夾層；同時(shí)邊坡平臺(tái)高度較高，一般為10m，換算成斜孔長(zhǎng)為14m～18m，必須一次爆破一個(gè)臺(tái)階高度，分多次爆破在邊坡中間易形成30cm～50cm的錯(cuò)臺(tái)。

3.2 巖層不均勻狀態(tài)下的坡面平整度難于控制

因每級(jí)臺(tái)階高度較大、且?guī)r層分布不均勻，坡面平整度難于控制。

3.3 沒(méi)有現(xiàn)成的光面爆破設(shè)計(jì)

丹霞地貌在全世界的分布既獨(dú)特又稀少，是近代在中國(guó)發(fā)現(xiàn)并命名的，主要分布在我國(guó)的廣東、福建，在國(guó)外很少有人熟悉。由于這種地質(zhì)主要出現(xiàn)在較為偏遠(yuǎn)的山區(qū)，因此對(duì)丹霞地貌地區(qū)（礫巖、紅砂巖）挖方邊坡控制爆破施工技術(shù)的研究基本沒(méi)有。

4 邊坡光面爆破參數(shù)設(shè)計(jì)

參照一般路塹邊坡爆破經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，首先計(jì)算各爆破參數(shù)，通過(guò)對(duì)試爆后的效果進(jìn)行分析，然后調(diào)整和優(yōu)化爆破參數(shù)，達(dá)到較佳的爆破效果。將試爆參數(shù)繪制的出半孔率與光爆孔孔距、最小抵抗線、線裝藥密度關(guān)系曲線圖，推斷出光面爆破參數(shù)，爆破參數(shù)結(jié)果如下：

4.1 孔徑D

炮孔的孔徑主要取決于鉆機(jī)的類型，采用三角架鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，φ90mm鉆頭，成孔直徑為φ=100mm 。

4.2 臺(tái)階高度H

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，每一級(jí)平臺(tái)高度為8m～12m，平臺(tái)寬2.0m，臺(tái)階高度與平臺(tái)高度相同。

4.3 最小抵抗線Wg

Wg=1.5m～1.9m時(shí)，坡面半孔率較好，Wg=1.6m時(shí)，光面爆破效果最佳。

4.4 孔距ag

ag＝0.9mm～1.2mm時(shí)，坡面半孔率較好，邊坡光面爆破效果最佳。

4.5 線裝藥密度qg

qg=300g/m～440g/m時(shí)，坡面半孔率較好，取340g/m邊坡光面爆破效果最佳。

4.6 炮孔深度L

L=（H+h）/sinα（m）；

H——臺(tái)階高度（m）；

h——炮孔超深值（m），取0.4m；

α——邊坡坡度角（°），即鉆孔角度。

4.7 炸藥種類

采用φ32mm的2號(hào)巖石硝銨炸藥或2號(hào)巖石乳化炸藥。

4.8 裝藥結(jié)構(gòu)

采用φ90mm鉆頭鉆孔，成孔直徑一般為φ100mm，孔藥卷直徑φ32mm，不耦合系數(shù)λ=100/32=3.1。

4.9 裝藥方式

采用間隔裝藥。

4.10 不耦合系數(shù)

一般控制在2～5之間。

4.11 炮孔堵塞長(zhǎng)度： L=0.8～1.2m。

4.12 底部加強(qiáng)裝藥段

為克制底部巖石的夾制作用，底部采用加強(qiáng)裝藥，加強(qiáng)倍數(shù)及結(jié)構(gòu)主要與孔深有關(guān)。參照表1使用：

4.13 鉆孔角度

與邊坡坡率相同。

4.14 孔內(nèi)外連接

采用先串聯(lián)、后并聯(lián)的連接方式。為保證光爆孔同時(shí)起爆，孔外采用導(dǎo)爆索連接。光爆孔與主爆孔同次起爆時(shí)，應(yīng)注意滯后時(shí)間：光爆孔滯后主爆孔50～150ms，可通過(guò)計(jì)算，在導(dǎo)爆索靠起爆方向連接高段位毫秒雷管解決時(shí)差問(wèn)題。

4.15 起爆方式

一般采用電雷管連接、加起爆藥包后，用電起爆器引爆。

5 光面爆破施工方法

5.1 測(cè)量放樣

清表后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙準(zhǔn)確放出該段邊坡的開挖線。

5.2 布孔

根據(jù)爆破設(shè)計(jì)方案中孔、排距和光爆孔的孔距現(xiàn)場(chǎng)布孔，采用竹片樁或釘子標(biāo)出炮眼位置。用水平儀測(cè)量出每個(gè)孔位的標(biāo)高。根據(jù)平臺(tái)標(biāo)高，計(jì)算出每個(gè)炮眼的垂直鉆孔深度，光爆孔鉆孔深度根據(jù)邊坡坡率進(jìn)行換算。超鉆深度按0.4m考慮，并計(jì)算出的每個(gè)孔的實(shí)際鉆孔深度，實(shí)際鉆孔深度=計(jì)算鉆孔深度+超鉆值。

5.3 鉆孔

要求做到：“對(duì)位準(zhǔn)、方向正、角度精”；并滿足：鉆孔深度誤差≤2.5%的炮孔深度、孔口位置偏差≤1倍炮孔直徑、方向誤差≤1°。根據(jù)布孔的準(zhǔn)確孔位、鉆孔深度進(jìn)行鉆孔。鉆孔前，清除孔位周圍的松土、浮渣。主爆區(qū)進(jìn)行垂直鉆孔。光爆孔的鉆孔，根據(jù)布孔點(diǎn)位鉆機(jī)準(zhǔn)確就位，在點(diǎn)位的法線上用坡度尺、水平尺根據(jù)邊坡坡率定出鉆桿位置，調(diào)整鉆桿角度；并根據(jù)相鄰孔連線確定法線方向，吊錘球定出鉆孔的法線方向，直到鉆桿的坡度、孔位、法線方向均滿足要求后方可進(jìn)行鉆孔。每個(gè)孔鉆完后，用稻草把塞好，將孔周圍的鉆渣清理干凈。并做好鉆孔施工記錄。

5.4 裝藥

裝藥前，對(duì)全部炮孔進(jìn)行查驗(yàn)，著重檢查炮孔的最小抵抗線、孔深、孔排距等，與設(shè)計(jì)有無(wú)變化，并根據(jù)檢查結(jié)果調(diào)整裝藥量。并吹凈孔內(nèi)的殘?jiān)头e水。主爆孔采用φ80的2#巖石乳化炸藥連續(xù)裝藥。光爆孔裝藥采用φ32的2#巖石硝銨炸藥間隔不耦合裝藥。裝藥時(shí)兩人一組，采用黑色膠布將炸藥和導(dǎo)爆索牢固固定在竹片上，將綁有炸藥的竹片緩慢放入孔底，應(yīng)使竹片貼靠在邊坡側(cè)的孔壁上。為克制光爆孔底部巖石的夾制作用，底部用藥量增加。加強(qiáng)段裝藥根據(jù)設(shè)計(jì)確定。

5.5 堵塞

主爆孔堵塞采用粘土分層回填，直徑小于孔徑的干木桿（或竹竿）進(jìn)行搗實(shí)。堵塞時(shí)，炮泥中的大顆粒石子清理干凈，炮桿不得損傷毫秒雷管的導(dǎo)爆管。光爆孔堵塞堵塞前，輕輕將竹片抬起，背面塞入水泥紙或稻草把（起緩沖作用），藥卷頂部用水泥紙或稻草塞緊（防止回填土落入孔內(nèi)及將藥卷振落），其上分層回填粘土，并搗固密實(shí)。

5.6 網(wǎng)絡(luò)連接及引爆

采用先串聯(lián)后并聯(lián)的方式進(jìn)行連接。接頭采用黑色膠布纏牢固。起爆時(shí)采用電起爆裝置進(jìn)行引爆。

5.7 安全警戒

按設(shè)計(jì)確定的警戒范圍進(jìn)行警戒。從爆破器材到達(dá)爆破區(qū)域開始，警戒人員從爆破區(qū)域開始往外進(jìn)行警戒。各警戒點(diǎn)之間、與指揮臺(tái)之間采用對(duì)講機(jī)進(jìn)行聯(lián)系。警戒信號(hào)采用三響制。

5.8 爆破后邊坡開挖

進(jìn)行邊坡開挖時(shí)，專人負(fù)責(zé)指揮挖機(jī)，輕輕將爆破后邊坡土刷下，不得傷及邊坡。

6 安全距離計(jì)算

6.1 爆破地震安全距離

爆破地震安全距離計(jì)算公式：

R=（K/V）（1/a）*Qm

式中：

R—爆破地震安全距離（m）；

Q—秒差或微差爆破最大一段所有炸藥量（kg）；

V—地震安全速度（cm/s），根據(jù)爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)，取2.5cm/s；

m—藥量指數(shù)，取1/3；

K、a—與爆破地形、地質(zhì)等條件有關(guān)的系數(shù)及衰減系數(shù)，根據(jù)此處巖性及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，取K=300，a=1.9。

6.2 爆破飛石距離

飛石飛散距離按下經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算：RF=40d/2.54。

式中：

RF—飛石飛散距離（m）；

d—炮孔直徑（cm）。

6.3 爆破沖擊波安全距離

采用公式如下：

R=K*Q1/3（m）

式中：

Q——最大一段裝藥量（kg）；

K——系數(shù)取25。

6.4 警戒距離

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：深孔臺(tái)階爆破安全距離為200m，淺眼爆破為300m。

表1

表2

表3

7 光面爆破質(zhì)量要求

根據(jù)《鐵路路塹光面（預(yù)裂）爆破技術(shù)規(guī)程》（TB10122-2008）質(zhì)量驗(yàn)收要求：半孔率、坡面平整度和邊坡坡率為光面爆破質(zhì)量驗(yàn)收指標(biāo)的主控項(xiàng)目，坡面觀感為一般項(xiàng)目。

7.1 主控項(xiàng)目質(zhì)量驗(yàn)收監(jiān)測(cè)數(shù)量和檢測(cè)方法

7.1.1 半孔率（即半個(gè)炮孔痕跡）

檢測(cè)數(shù)量：按不同的地質(zhì)地段（或同一地質(zhì)區(qū)每100m分2段）分別進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算。

檢測(cè)方法：采用觀察、米尺測(cè)量手段檢測(cè)，尺量誤差應(yīng)小于0.2m。

7.1.2 坡面平整度和邊坡坡率

檢測(cè)數(shù)量：每開挖層每100m等間距檢測(cè)6個(gè)斷面，檢測(cè)斷面在兩個(gè)殘留炮孔中間。

檢測(cè)方法：在確定的檢測(cè)斷面前方架設(shè)全站儀，從坡腳開始垂直向上每隔1m測(cè)量一個(gè)坡面坐標(biāo)，計(jì)算出坡面平均坡率φ為邊坡坡率；再根據(jù)平均坡率線計(jì)算各測(cè)點(diǎn)的偏差，即坡面凹凸差，凹限取正值。凸起取負(fù)值。

7.2 主控項(xiàng)目質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

7.2.1 半孔率

7.2.2 坡面平整度

坡面平整度（凹凸差）＜±150mm為合格。局部地質(zhì)原因的超標(biāo)凹凸差，據(jù)實(shí)確定。

7.2.3 邊坡坡率

7.2.3 一般項(xiàng)目

光面炮孔殘留的半孔壁面上沒(méi)有明顯可見(jiàn)的爆震裂縫，坡面觀感達(dá)到穩(wěn)定、平整、美觀的要求。

結(jié)語(yǔ)

根據(jù)光面爆破所取得的各種技術(shù)參數(shù)，在本項(xiàng)目管段所有路塹邊坡施工中進(jìn)行了推廣應(yīng)用，取得非常好的效果。路塹挖方清理到基巖面發(fā)后，逐段從上到下分級(jí)進(jìn)行光面爆破，爆破時(shí)根據(jù)不同的臺(tái)階高度或清表后原地面到平臺(tái)高度，一次爆破到平臺(tái)或路基面。在爆破過(guò)程中，如平臺(tái)高度較小、坡率較陡，鉆孔進(jìn)度較快、坡率容易控制，爆破效果更好。

[1]史雅語(yǔ)，金驥良，顧毅成.工程爆破實(shí)踐[M].安徽：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，2002.

[2]何廣沂.工程爆破新技術(shù) [M].北京：中國(guó)鐵道出版社，2000.

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