某工程道路邊坡控制爆破實(shí)踐與研究

郝 健，吳克剛

（1.78131部隊(duì)，四川 成都 610011；2.國防科技大學(xué)軍事基礎(chǔ)教育學(xué)院，湖南 長沙 410072）

邊坡控制爆破是邊坡開挖過程中維護(hù)邊坡穩(wěn)定的重要技術(shù)措施，其基本方法有光面爆破和預(yù)裂爆破。邊坡預(yù)裂爆破與光面爆破在炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)、爆破參數(shù)等方面相似，都是通過控制能量釋放，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。兩者不同點(diǎn)在于預(yù)裂爆破是預(yù)裂孔先爆，主爆孔后爆，因此預(yù)裂爆破只有一個(gè)自由面。邊坡預(yù)裂爆破廣泛用于堅(jiān)硬和完整的巖體中，適用于鐵路、公路、水利、礦山等石方邊坡開挖工程。本文以某工程道路邊坡開挖實(shí)踐為基礎(chǔ)，對(duì)高邊坡預(yù)裂爆破技術(shù)進(jìn)行了研究探討。

1 工程概況

某工程道路邊坡所處地區(qū)為角礫狀玄武巖，呈單斜產(chǎn)出，傾向NE，傾角60°～70°，巖體傾向與坡體大體一致，工區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的斷裂與褶皺，但局部節(jié)理、裂隙發(fā)育，破碎帶見石英脈及石英團(tuán)塊穿插、充填。巖石堅(jiān)固系數(shù)f約為10～12。邊坡基本穩(wěn)定，最大高度約35m，長約85m，面積3200m2。工程建設(shè)需新建3.5m寬道路順坡腳穿過，需開挖路塹并保持邊坡穩(wěn)定。

2 施工方案

根據(jù)工程實(shí)際情況擬采取爆破剝離措施，分層開挖構(gòu)筑路基邊坡，計(jì)劃開挖臺(tái)階高度15m，最終邊坡角65°，臺(tái)階分層安全平臺(tái)寬4m。為避免開挖過程中發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，重點(diǎn)關(guān)注開挖完成后邊坡的穩(wěn)定問題，擬采取邊坡預(yù)裂爆破開挖，加密孔距、分段不耦合裝藥、先期起爆等措施，減少爆破對(duì)邊坡的震動(dòng)及破壞。

2.1 布孔方式

為使抵抗線均勻、大塊率和殘留根底少、爆堆形態(tài)較好、爆后臺(tái)階穩(wěn)定，提高爆裝效率，主爆孔采用垂直炮孔，矩形布置；預(yù)裂孔采用傾斜炮孔，布孔范圍向主爆區(qū)兩側(cè)各延伸5m。布孔方式如圖1所示。

圖1 斷面布孔方式示意圖

2.1.1 主爆孔參數(shù)

采用巖石孔化炸藥爆破，主爆孔參數(shù)如表1 所示，根據(jù)地形和鉆孔位置做局部調(diào)整。

表1 主爆孔布孔方式參數(shù)表

2.1.2 預(yù)裂孔參數(shù)

路塹邊坡開挖一方面要求爆破開挖的邊界盡量與設(shè)計(jì)的輪廓線相符合，不出現(xiàn)超挖或欠挖，同時(shí)要求開挖邊界上的巖體能盡量保持完整無損。根據(jù)工程實(shí)際情況，采取平行于設(shè)計(jì)邊坡線鉆預(yù)裂孔，爆破參數(shù)如下：

（1）孔徑（d）：根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)機(jī)械，取?=90mm；

（2）鉆孔長度（L）：L=H/sinα+L0，其中H取15m；α取65°，L0取1.5m，L=18m；

（3）孔距（a）：在未獲取巖石力學(xué)指標(biāo)情況下，孔距按a=12d取1m；

（4）填塞長度：預(yù)裂爆破填塞長度不小于1.5m；

（5）線裝藥密度（QL）：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)平均線裝藥密度取0.2～0.4kg/m。

2.2 裝藥結(jié)構(gòu)

孔內(nèi)采用分段裝藥、間隔裝藥和不耦合裝藥結(jié)構(gòu)，藥量沿孔長間隔分布，為了克服炮孔巖石的夾制作用，孔底部裝藥量應(yīng)適當(dāng)加大，頂部減弱裝藥段L1=0.2L，線裝藥密度約為正常裝藥段的0.5倍；中部正常裝藥段L2=0.5L；底部加強(qiáng)裝藥段L3=0.2L，線裝藥密度約為正常裝藥段的2.5 倍。將藥卷（?32mm）按每隔20cm 距離綁扎在導(dǎo)爆索上形成一個(gè)炸藥串，再將該炸藥串固定在竹片上放入炮孔中，使其盡量處于炮孔的中心，并于孔口將導(dǎo)爆索進(jìn)行相接。在預(yù)裂孔頂端保留約1.8m的不裝藥段，并用少量纖維袋沿炮孔四周填入孔中填實(shí)，然后用砂子或粘土堵塞。

3 起爆網(wǎng)絡(luò)

采用導(dǎo)爆管復(fù)式起爆網(wǎng)路，采用一次分段延期起爆法，預(yù)裂孔和主爆破孔用毫秒延期雷管同次分段起爆，預(yù)裂孔先于主爆孔100～200ms 起爆。主爆破孔采用孔外微差，排間順序起爆，排間微差時(shí)間50ms，減弱爆破對(duì)保留巖體的破壞，并形成平整的邊坡輪廓面。

4 爆后效果

爆后基本形成設(shè)計(jì)坡率，邊坡穩(wěn)定，預(yù)裂面較平整，半壁孔率約為52%，爆后半孔壁面上沒有肉眼可見的爆振裂縫，巖石塊度適宜機(jī)械裝載。爆后無根底，巖石的破碎質(zhì)量較好，塊度小于600mm，滿足挖裝設(shè)備高效率裝運(yùn)的要求。

5 結(jié)論與建議

（1）將精細(xì)化爆破理念貫徹應(yīng)用到邊坡預(yù)裂爆破全程，通過優(yōu)化炮孔布置、裝藥結(jié)構(gòu)、起爆時(shí)間及其它爆破參數(shù)，可較好地達(dá)到預(yù)期的爆破效果，保持邊坡穩(wěn)定、坡面平整。

（2）預(yù)裂孔加密孔距，采用分段裝藥、間隔裝藥和不耦合裝藥，有效控制能量分布，達(dá)到較高的半壁孔率。

（3）采用一次分段延期起爆法，控制爆破能量釋放，提高爆破能量利用率，降低爆破有害效應(yīng)。