大孔距光面爆破技術在路塹邊坡開挖中的應用

劉軍，張晁

（1.第二炮兵指揮學院工程系，湖北武漢430012；2.湖北省發(fā)改委培訓中心，湖北武漢430000）

大孔距光面爆破技術在路塹邊坡開挖中的應用

劉軍*1，張晁2

（1.第二炮兵指揮學院工程系，湖北武漢430012；2.湖北省發(fā)改委培訓中心，湖北武漢430000）

介紹了漢黃快速鐵路路塹開挖中通過采用大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)微差爆破技術，使路基邊坡平整穩(wěn)定，塊度均勻，確保了爆破質(zhì)量、施工進度和周圍環(huán)境安全，對類似陣地道路、場坪邊坡開挖施工具有借鑒和應用價值。

路塹開挖；大孔距爆破；光面爆破；微差爆破

1　工程概況

某快速鐵路K23+100～K24+200段屬于丘陵地帶，總挖方量30多萬方。線路穿越不同的地貌單元，海拔最高高度32.45m，地形起伏較大，巖層走向40°～58°，巖層走向與線路走向一致，巖層傾向東南。山坡整體呈凸形，坡度為10°～30°，山頂較平，開挖深度4～12m。山坡上的覆蓋層較薄，厚度為1.0～2.0m，為種植土、小塊石質(zhì)土、含礫低液限粘土。表層以下為風化巖石，為紫紅色或褐黃色，巖石的容許承載力為150～600kPa，巖石的單軸極限抗壓強度為20～50MPa。水文地質(zhì)條件較為簡單。爆區(qū)周圍環(huán)境較為復雜，沿線鄉(xiāng)村民房較多，最近的僅有24m。該段路基上口寬度為30.6m，邊坡坡度1∶1。在路塹邊坡開挖中采用了大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)微差爆破等控制爆破技術，改善了爆破質(zhì)量，加快了施工進度，確保了邊坡穩(wěn)定平整和周圍環(huán)境安全。

2　爆破參數(shù)

2.1大孔距爆破參數(shù)

（1）炮孔直徑。采用履帶式潛孔鉆機，CIR90鉆頭，炮孔直徑d=100mm。

（2）最小抵抗線。抵抗線W是影響爆破效果的一個重要參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗，路塹爆破的抵抗線一般為孔徑的20～50倍，取W=1.8～2.0m。

（3）孔深和超深?？咨頗隨地形條件的變化，測量標定一次鉆孔爆破深度到路基標高，經(jīng)量測表明大多在4～12m范圍。

超深h1是為減少欠挖，保證爆破深度一次達到設計位置，超深=（10～20）d，現(xiàn)場實際工作中，孔深為5m以內(nèi)時，h1為0.5m，孔深超過5m時，h1為0.8m。

（4）孔距和排距?？拙郺=kW，k一般取2.0～4.5，本工程取k=4，a=7.2～8m，排距b=（2～3）W，b=3.6～6m，采用梅花形布孔方式。

（5）單位炸藥消耗量q。炸藥單耗主要與巖石的炸藥種類、自由面條件、起爆方式和爆破塊度等因素有關。合理的炸藥耗量往往需要通過爆破試驗或長期的爆破實踐來驗證。根據(jù)現(xiàn)場巖石特征并結合試爆情況，炸藥單耗取0.3～0.45kg/m3。

（6）單孔裝藥量。單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1=qaWH，多排孔第二排起每孔裝藥量Q2=1.2qabH。

（7）裝藥結構。對環(huán)境較好的爆區(qū)，當H≤5m時，采用孔內(nèi)集中連續(xù)藥柱裝藥結構；當H＞5m時，采用孔內(nèi)間隔裝藥。對環(huán)境較差或?qū)φ饎右蠛車赖谋瑓^(qū)，采用孔內(nèi)間隔裝藥，能改善能量分配，使炸藥能量在炮孔內(nèi)均勻分布，降低震動，減少大塊。

（8）填塞長度。堵塞材料一般用鉆孔粉末或黃土密實填塞。合理的填塞長度和填塞質(zhì)量，對改善爆破效果和提高炸藥利用率具有重要作用。合理的填塞長度應能降低爆破氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。堵塞長度h=（15～20）d，一般取h=1.5～2m。

2.2光面爆破參數(shù)

在路塹開挖中為了減少爆破開挖對邊坡的破壞和擾動，確保邊坡的穩(wěn)定、光滑和平整，減少邊坡修整工程量，邊坡開挖采用光面爆破技術。光面爆破參數(shù)為：

（1）光面爆破炮孔間距a光。光面爆破炮孔間距選取應考慮到炮孔直徑、巖石力學特征、地質(zhì)構造、炸藥種類等多種因素的影響?？组g距一般?。?5～20）d。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應取小值，整體性好的巖石中可取大值，本工程中取。a光=1.5m。

（2）光面孔的最小抵抗線W光是光面層厚度，即周邊眼到鄰近緩沖炮孔間的距離，是影響光面爆破效果的關鍵參數(shù)。W光=（1～1.5）a光，取W光=2.0m。

（3）線裝藥密度q光。裝藥密度過大，會破壞炮孔的孔壁；線裝藥密度過小，炮孔間裂縫不貫通，巖壁表面留下巖埂難以開挖，坡面不平整，造成欠挖，為了控制裂隙的發(fā)育以保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮眼聯(lián)線破裂的前提下，應盡可能少裝藥。取q光=300～400g/m。為了克服炮孔底部的夾制作用，底部必須加大裝藥量一倍，q底=800g/m。

（4）堵塞長度。光面爆破孔口一般留1.0～1.2m為炮孔堵塞長度，堵塞時先由炮棍將塑料袋團塞入炮孔內(nèi)1.0～1.2mm處，用鉆屑或炮泥堵塞。

（5）起爆間隔時間。光面爆破要求，周邊孔必須同時起爆，齊發(fā)起爆裂隙表面最平整，也就是在實施光面爆破時，間隔時間愈短，壁面愈平整。光面孔采用串聯(lián)導爆索網(wǎng)路，孔內(nèi)微差時間不大于50ms。光面孔與主爆孔一同起爆時，光面孔滯后于主爆孔起爆，間隔時間不小于75～150ms。

3　孔內(nèi)分層微差爆破

3.1孔內(nèi)分層微差爆破的作用

孔內(nèi)分層微差爆破減少單段齊爆藥量，能降低爆破振動，提高爆破質(zhì)量，同時具有以下作用：

（1）增加自由面。上層藥包起爆為下層藥包的起爆產(chǎn)生了新的自由面，由于自由面增大，最小抵抗線減小，使爆破破壞區(qū)范圍增大，降低炸藥消耗量。

（2）降低爆破引起的地震?？變?nèi)分層微差爆破改變了炸藥的分布。把可能產(chǎn)生高強度地震波的齊發(fā)爆破藥量在時間和空間上分解開來，使延期段所產(chǎn)生的地震波與主震波相分離，大大地減低爆破振動。

（3）爆堆集中。減少了個別飛石和空氣沖擊波。先爆藥包起爆后，松動范圍內(nèi)的巖體變?yōu)樗缮Ⅲw，這些松散體能吸收多余能量，因此后爆藥包爆破產(chǎn)生的個別飛石和沖擊波大部分被先爆藥包爆破產(chǎn)生的松散碎石阻擋，減少了飛石和空氣沖擊波。

3.2爆破網(wǎng)路

為了減少爆破有害效應對周圍環(huán)境的影響，采用孔內(nèi)分層微差爆破網(wǎng)路（見圖1）。主炮孔和輔助孔采用非電毫秒雷管ms1和ms2，光爆孔孔內(nèi)上層為ms3非電毫秒雷管，下層為ms4毫秒非電雷管，孔間采用2段毫秒雷管。

4　爆破效果分析

經(jīng)過40多天的爆破實踐，根據(jù)現(xiàn)場記錄和爆破效果分析，概括起來有以下幾點：

圖1　光爆孔孔內(nèi)微差裝藥結構和起爆示意圖

（1）大孔距爆破能充分利用爆破能量，改善破碎效果，提高爆破質(zhì)量，減少鉆孔數(shù)量，降低工程成本。

（2）采用光面爆破技術能保證路塹開挖邊坡表面平整、巖石穩(wěn)定、美觀，通過爆破試驗確定合理的光面爆破參數(shù)，精心施工，控制誤差，確保施工質(zhì)量能取得較好的光面爆破效果。

（3）光爆孔孔內(nèi)分層微差爆破技術可以明顯降低震動，確保爆區(qū)周圍建筑物安全，減少對邊坡的影響，改善爆破效果使爆破巖塊均勻，降低大塊率?？變?nèi)分層微差爆破解決了爆破質(zhì)量要求高的難題。

（4）大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)分層微差爆破等控制爆破技術在漢黃快速鐵路路塹開挖中的應用，極大地改善了爆破質(zhì)量，加快了施工進度，取得了較好的經(jīng)濟效益，值得在公路建設和陣地工程建設中大力推廣應用。

［1］中國力學學會工程爆破專業(yè)委員會.爆破工程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

［2］陳德志，徐順香.減少路塹開挖爆破對鄰近民房影響的控制技術［J］.工程爆破，2001，7（3）：60-63.

［3］陳燕山.京珠高速公路大悟南段路基石方爆破設計與施工［J］.爆破，2001（1）：86-88.

［4］陶頌霖.鑿巖爆破［M］.北京：冶金工業(yè)版社，1989.

TD235.33

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1004-5716（2016）10-0173-02

2015-10-22

2015-10-30

劉軍（1974-），男（漢族），浙江樂清人，副教授，現(xiàn)從事地下隧道工程設計與施工的教學工作。