市政公路工程高邊坡開(kāi)挖爆破技術(shù)探析

熊新

摘 要：以麻江縣19號(hào)市政公路高邊坡開(kāi)挖為例，探析市政公路工程高邊坡開(kāi)挖爆破技術(shù)，在開(kāi)挖過(guò)程中，選擇合適的爆破方法是非常重要的，明確爆破數(shù)據(jù)，合理掌控炸藥的爆破程度，將影響巖石穩(wěn)定性的因素降到最低，從而提升爆破效果，確保施工安全，同時(shí)減少超、欠挖，提高公路工程質(zhì)量及進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：高邊坡開(kāi)挖 爆破方法 爆破參數(shù) 提高爆破效果 提高質(zhì)量及進(jìn)度

中圖分類(lèi)號(hào)：TV551.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）12（b）-0035-03

1 工程概述及地質(zhì)條件

麻江縣新城區(qū)19號(hào)城市次干道道路工程，設(shè)計(jì)起點(diǎn)位接環(huán)城東路二號(hào)線(xiàn)，終點(diǎn)接18號(hào)線(xiàn)，道路全長(zhǎng)1619.901m，道路紅線(xiàn)寬度25m，為城市次干路，設(shè)計(jì)行車(chē)速度40km/h。該工程位于麻江縣杏山鎮(zhèn)興坪村，施工爆破區(qū)目前高度約0～80m，周?chē)h(huán)境一般，分層開(kāi)采以臺(tái)階形式開(kāi)采明顯，主采區(qū)石質(zhì)為沉積巖系石灰?guī)r，巖石裂隙較為發(fā)育，結(jié)構(gòu)不均勻，呈中等風(fēng)化狀態(tài)，并雜夾有少量變質(zhì)巖及泥土，山體未觀察到巖溶現(xiàn)象。

2 邊坡爆破開(kāi)挖施工方法

根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況和爆破安全規(guī)程規(guī)定，該爆破項(xiàng)目定為D級(jí)露天松動(dòng)爆破，露天開(kāi)采的臺(tái)階高度、平臺(tái)寬度和邊坡角度必須滿(mǎn)足安全作業(yè)及邊坡穩(wěn)定的要求，主要采用以下方式進(jìn)行爆破及控制。

（1）近邊坡部分通常是利用光面爆破和預(yù)裂爆破，石方地段利用的是淺孔和深孔微差松動(dòng)爆破，開(kāi)挖深度在5m以下時(shí)采用淺眼松動(dòng)爆破，每次鉆孔深為2～4m；路塹較深時(shí)，可以用深孔爆破，6～8m深度的鉆孔，光面和預(yù)裂控制爆破來(lái)應(yīng)對(duì)兩邊的邊坡。對(duì)于全路塹地段，采用縱向淺層開(kāi)挖，橫向臺(tái)階布孔，中深孔松動(dòng)控制爆破；高邊坡半壁路塹，利用分層布孔，深孔松動(dòng)來(lái)控制爆破，上層順邊坡沿傾斜孔進(jìn)行預(yù)裂爆破，下層靠邊坡的垂直孔應(yīng)控制在邊坡線(xiàn)以?xún)?nèi)。

（2）根據(jù)巖石的類(lèi)別、風(fēng)化程度和節(jié)理發(fā)育程度等確定開(kāi)挖方式，能用機(jī)械直接開(kāi)挖的使用機(jī)械開(kāi)挖，否則采用適宜的爆破法進(jìn)行開(kāi)挖，本道路主要采用淺眼爆破、深孔爆破、預(yù)裂爆破與光面爆破。

（3）現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行爆破施工前，先對(duì)須爆破段石質(zhì)進(jìn)行爆破試驗(yàn)，確定適當(dāng)?shù)谋茀?shù)，提高爆破效果，使每次爆破產(chǎn)生的巖石大小滿(mǎn)足裝運(yùn)機(jī)械工作要求，并適于路基填筑（見(jiàn)圖1）。

2.1 施工順序

修整臺(tái)階→布置炮孔→鉆孔→裝藥→填塞→網(wǎng)路連接→檢測(cè)網(wǎng)路→警戒起爆→炮后檢查。

2.2 淺眼爆破

（1）臺(tái)階的高度。根據(jù)巖石的具體情況確定臺(tái)階的高度，但最大高度不得超過(guò)5m。

（2）臺(tái)階的寬度。每層的寬度可根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整，但最小寬度不得小于4m。

（3）每層巖體開(kāi)采后所形成的邊坡角應(yīng)當(dāng)能保證巖體的基本穩(wěn)定，最大的邊坡角應(yīng)當(dāng)小于75°。

（4）淺眼松動(dòng)爆破參數(shù)的選擇?？讖剑篸=40mm；孔深：L=1～5m（3m）；孔距：a=1～1.5m。排距：b=0.8m；臺(tái)階高度：H=1～3m；炮孔傾角：α=750；最小抵抗線(xiàn)：W=0.8～1.2；裝藥高度：孔深的3/5；堵塞長(zhǎng)度：孔深的2/5；炸藥單耗：q=0.3～0.8kg/m3；本工程取0.4kg/m3。

單孔最大裝藥量：

Q=q×a×b×H=0.4×1.0×0.8×3=0.96（kg）

一次起爆最多的孔數(shù)為1孔。

一次最大起爆藥量：Qmax=0.96×1孔=0.96（kg）。

2.3 中深孔爆破

（1）臺(tái)階的高度。對(duì)于該工程中深孔爆破的臺(tái)階高度取為8～12m。

（2）臺(tái)階的寬度。每層的寬度可根據(jù)實(shí)際排數(shù)的情況進(jìn)行調(diào)整，為一排孔時(shí)取為4m；如為兩排孔時(shí)，可取為7～8m。

（3）每層巖體開(kāi)采后所形成的邊坡角應(yīng)當(dāng)能保證巖體的基本穩(wěn)定，最大的邊坡角應(yīng)當(dāng)小于60°，最小不小于75°。

（4）參數(shù)的選擇?？讖剑篸=90mm；臺(tái)階高度：H=8～12m（取9m）；超深：h=1.0～1.2m。炮孔傾角：α=60°；孔深：L=（H+h）/sin60°=12.7～15.0m；底盤(pán)抵抗線(xiàn)：W1=3.0～3.5m；炮孔密集系數(shù)：m=1～1.5；孔距：a=m·W1=3.0～4.2m（前排）；排距：b=a·sin60°=3.1～3.6m；堵塞長(zhǎng)度：l2=W1=3.0～3.5m。

炸藥單耗：q=0.3～0.8kg/m3（可由實(shí)際情況調(diào)整，本工程取0.4kg/m3）。

單孔裝藥量：Q=q·a·W1·H=0.4×3.6×3×9=38.88（kg）。一次起爆最多的孔數(shù)為1孔。

單響最大起爆藥量：Q單=Q×1孔=38.88kg。

2.4 預(yù)裂爆破和光面爆破

為了確保保存下來(lái)的巖體按照設(shè)計(jì)輪廓面成型，預(yù)防圍巖遭到損壞，就要利用輪廓控制爆破技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。預(yù)裂爆破，光面爆破都屬于輪廓控制爆破技術(shù)。

（1）光面爆破是除了開(kāi)挖部位的巖體，起爆布置要在設(shè)計(jì)輪廓線(xiàn)上周?chē)目姿幇瑢⒐獗瑢诱ǔ?，形成一個(gè)平整的開(kāi)挖面，通過(guò)正確選擇爆破參數(shù)和合理的施工方法，達(dá)到爆后壁面平整規(guī)則、輪廓線(xiàn)符合設(shè)計(jì)要求的一種控制爆破技術(shù)。它與傳統(tǒng)的爆破法相比，最顯著的優(yōu)點(diǎn)是能有效控制周邊眼炸藥的爆破作用，從而減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，保持圍巖的穩(wěn)定，確保施工安全，同時(shí)，又能減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量和進(jìn)度。

（2）要想使得光面爆破能夠有一個(gè)好的效果，必須掌握以下幾點(diǎn)。

①依據(jù)圍巖自身的優(yōu)點(diǎn)，在選擇周邊眼的間距和最小抵抗線(xiàn)時(shí)，盡量要合理，最大限度地提高鉆眼質(zhì)量。

②合理掌握周邊眼的裝藥量，盡量合理分布藥量。

③周邊眼要選擇直徑小的藥卷以及猛度低，爆炸速度慢的炸藥。要想符合結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，就要利用導(dǎo)爆索（傳爆線(xiàn)）來(lái)完成空氣間隔裝藥工作。

④通過(guò)毫秒微差有序起爆方式。合理分配開(kāi)挖流程，使光面爆破發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

⑤邊孔直徑小于等于50mm。

（3）預(yù)裂爆破采用不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，其特征是藥包和孔壁間有環(huán)狀空氣間隔層，該空氣間隔層的存在削減了作用在孔壁上的爆炸壓力峰值。因?yàn)閹r石動(dòng)抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于抗拉強(qiáng)度，因此，可以控制削減后的爆壓不致使孔壁產(chǎn)生明顯的壓縮破壞，但切向拉應(yīng)力能使炮孔四周產(chǎn)生徑向裂紋。加之孔與孔間彼此的聚能作用，使孔間連線(xiàn)產(chǎn)生應(yīng)力集中，孔壁連線(xiàn)上的初始裂紋進(jìn)一步發(fā)展，而滯后的高壓氣體的準(zhǔn)靜態(tài)作用，使沿縫產(chǎn)生氣刃劈裂作用，使周邊孔間連線(xiàn)上的裂紋全部貫通成縫。

兩種爆破形式有以下幾點(diǎn)要求。

（1）質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)。

第一，巖壁上炮孔痕跡率是來(lái)判斷開(kāi)挖壁面巖石的完整性的重要依據(jù)，炮孔痕跡率也叫做半孔率，為開(kāi)挖壁面上的炮孔痕跡總長(zhǎng)與炮孔總長(zhǎng)的百分比率。節(jié)理裂隙極發(fā)育的巖體，通常炮孔痕跡率要達(dá)到10%～50%；節(jié)理裂隙中等發(fā)育的巖體，炮孔痕跡率要達(dá)到50%～80%；節(jié)理裂隙不發(fā)育的巖體，炮孔痕跡率要達(dá)到80%以上。圍巖壁面不能有爆生裂痕。

第二，圍巖壁面不平整度值要在15cm范圍內(nèi)。

第三，爆破鉆孔孔徑嚴(yán)格按設(shè)計(jì)孔徑、垂直度控制；鉆孔孔位、角度和孔深要按照爆破設(shè)計(jì)的規(guī)定執(zhí)行；開(kāi)孔誤差不能超過(guò)鉆孔孔徑，完成后的鉆孔，孔內(nèi)粉末應(yīng)予清除，孔口應(yīng)予以保護(hù)。

除了爆破數(shù)據(jù)會(huì)對(duì)輪廓爆破質(zhì)量有影響之外，地質(zhì)條件和鉆孔精度也有很大影響。主要是因?yàn)楸芽p極易沿巖體原生裂隙、節(jié)理發(fā)展，鉆孔精度在一定程度上為控爆質(zhì)量提供了保障。

（2）預(yù)裂爆破和光面爆破參數(shù)，如表2所示。

炮孔應(yīng)保持在同一平面內(nèi)，光面爆破孔間距a≤0.8W或a=16d（m）；最小抵抗線(xiàn)W=21.5d，預(yù)裂爆破孔距a=8d～12d。

光面爆破在主藥包爆破后起爆，預(yù)裂爆破實(shí)在主藥包起爆前起爆，間隔時(shí)間25～50mm，同一排炮孔光面爆破和預(yù)裂爆破需同時(shí)起爆。

光面爆破和預(yù)裂爆破每米孔深裝藥量：K=9d2（kg/m）。

2.5 臺(tái)階炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)和起爆網(wǎng)路

（1）裝藥結(jié)構(gòu)分別有3種形式，分別為連續(xù)柱裝藥結(jié)構(gòu)形式、分集間斷柱裝藥構(gòu)形式、間斷藥串裝藥結(jié)構(gòu)形式。連續(xù)柱裝藥主要用于淺眼控制爆破炮孔和部分深孔內(nèi)部作用炮孔控制爆破裝藥，分集間斷柱裝藥用于深孔控制爆破裝藥，間斷藥串裝藥為邊坡光面爆破孔裝藥，如圖2所示。

①裝藥結(jié)構(gòu)。

堵塞段的主要作用是將爆生氣體的作用時(shí)間加長(zhǎng)，確?？卓诙沃粫?huì)存在縫隙，不會(huì)出現(xiàn)爆破漏斗，深孔爆破的長(zhǎng)度要控制在0.5～1.5m。

孔底加強(qiáng)段段長(zhǎng)要與堵塞段相同。因?yàn)榭椎子龅綆r石的影響，所以，要用大密度的線(xiàn)裝藥。

均勻裝藥段一般為軸向間隔不偶合裝藥，將沿孔軸線(xiàn)方向分布均勻。軸向間隔裝藥通常利用導(dǎo)爆索串聯(lián)各藥卷起爆。要想使得孔壁不會(huì)破碎，就要把藥卷放在孔的中心位置，從而對(duì)藥卷實(shí)施定位。

②起爆。

為了確保預(yù)裂爆破和光面爆破一同起爆，就要采用導(dǎo)爆索起爆，利用分段并聯(lián)的方法。因?yàn)楣饷姹瓶椎钠鸨瑫r(shí)間晚，導(dǎo)爆索極易受到損壞。要想確保周邊孔準(zhǔn)時(shí)爆破，對(duì)光面爆破孔可以利用高段延期雷管和導(dǎo)爆索的雙重起爆法。預(yù)裂孔如果和主爆區(qū)炮孔同一時(shí)間起爆，預(yù)裂孔應(yīng)在第一排主爆孔75～100ms起爆。

③堵塞。

堵塞要求主爆孔除了裝藥段，必須滿(mǎn)堵，保證堵塞質(zhì)量，邊坡光爆孔只堵孔口。深孔爆破炮孔保證孔口堵塞長(zhǎng)度L≥4.0m，在各藥柱間隔間的堵塞長(zhǎng)度，根據(jù)炮孔深度和最小抵抗線(xiàn)大小而定。仔細(xì)堵塞，提高堵塞質(zhì)量。通過(guò)鉆孔碴來(lái)對(duì)深孔控制爆破堵塞進(jìn)行回填，再用竹桿搗實(shí)；確保淺眼爆破堵塞長(zhǎng)度在0.5m以上，用粘泥和軟泥進(jìn)行填堵，不能太稀，能夠搓成條，也可直接將粘泥散粒裝入孔內(nèi)用木質(zhì)或竹桿炮棍搗密實(shí)；邊坡光面爆破孔堵塞長(zhǎng)度在0.3～0.5m以上。

（2）起爆網(wǎng)路可采用電雷管網(wǎng)路或非電毫秒雷管聯(lián)網(wǎng)起爆。

（3）在淺眼松動(dòng)爆破用電爆網(wǎng)路時(shí)，可按串聯(lián)起爆的方式進(jìn)行，注意在檢查導(dǎo)通時(shí)，必須使用專(zhuān)用的導(dǎo)通電橋，其最大輸出電流不得大于30mA。

（4）深孔臺(tái)階爆破中，用非電毫秒雷管網(wǎng)路時(shí)，將各炮孔內(nèi)的導(dǎo)爆管以“一把抓”的形式，用膠帶捆牢在起爆電雷管的周?chē)?，雷管底部與傳爆方向相反；當(dāng)為最大起爆孔數(shù)時(shí)，注意應(yīng)使用兩發(fā)起爆電雷管，以保證導(dǎo)爆管傳爆的順利進(jìn)行。

3 爆破安全防護(hù)注意事項(xiàng)

3.1 爆破震動(dòng)安全防護(hù)

（1）嚴(yán)格控制最大單響起爆藥量，最大單孔起爆藥量必須滿(mǎn)足允許最大單響藥量要求。

（2）使用毫秒微差延期爆破網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在確保網(wǎng)絡(luò)傳爆通暢和滿(mǎn)足分離巖石的前提下，合理選擇各部位相繼的起爆時(shí)差，同時(shí)避免重段或串段，以避免震動(dòng)疊加。

3.2 爆破沖擊波防護(hù)

（1）盡可能不去用裸露藥包爆破或?qū)П髀短毂?，情況特殊必須要用時(shí)，要蓋上砂土。

（2）將一次起爆炸藥量控制在一定范圍內(nèi)，從“空間”（分散布藥）和“時(shí)間”（分段起爆）兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)，把爆區(qū)總藥量分散到每個(gè)爆破位置，讓爆炸能量發(fā)揮到極致，降低爆炸沖擊波的能量。

（3）選擇適合的抵抗線(xiàn)方向和抵抗線(xiàn)大小，完善爆破參數(shù)以及裝藥結(jié)構(gòu)（如采用空氣間隔分段裝藥、墊層裝藥和不耦合裝藥等），盡可能地保證填塞高度和質(zhì)量，使每個(gè)藥包的爆炸能量都能發(fā)揮出應(yīng)有的作用。

3.3 爆破飛石防護(hù)

（1）采用定向控制爆破，由于爆破區(qū)有高壓輸電線(xiàn)路、設(shè)施、建筑物等，應(yīng)采用定向謹(jǐn)慎控制爆破，從爆破技術(shù)上人為地改變最小抵抗線(xiàn)方向（即控制個(gè)別飛石方向），采取內(nèi)部擠壓爆破方式，爆破撕裂口拋石方向背向被保護(hù)物方向。

（2）孔口覆蓋及爆破體的表面覆蓋，深孔爆破采用4～5袋砂袋進(jìn)行孔口壓蓋防護(hù)；淺眼采用多層橡膠皮簾或鋼網(wǎng)覆蓋防護(hù)，確保周?chē)ㄖO(shè)施安全。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)工程地質(zhì)條件、周邊環(huán)境的分析，選擇適宜的爆破方法，確定適當(dāng)?shù)谋茀?shù)，有效控制爆破，控制爆破飛石，保證了人身、周?chē)邏壕€(xiàn)和建筑物的安全，保持了圍巖的穩(wěn)定性，減少超、欠挖，提高工程質(zhì)量，加快施工進(jìn)度。

參考文獻(xiàn)

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[2] GB 6722-2014，爆破安全規(guī)程[S].

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