硬质岩石路堑高边坡光面爆破施工技术

段 瑞 鹏

(闻喜交通运输局，山西 闻喜 043800)

硬质岩石路堑高边坡光面爆破施工技术

段 瑞 鹏

(闻喜交通运输局，山西 闻喜 043800)

对硬质岩石路堑高边坡光面爆破施工技术的特点进行了分析，介绍了该技术的适用范围，并详细阐述了其施工工艺流程及操作要点，提出了质量控制与安全措施，经实践表明：该施工技术应用于工程中具有良好的经济、社会效益。

硬质岩石，炮孔，爆破，路堑边坡

1 硬质岩石路堑高边坡光面爆破施工技术特点

1)利用潜孔钻设置固定的角度进行钻孔，边坡率能够准确控制，机械化程度高；2)孔眼残留率较低，炮眼痕迹保存率：硬岩不小于95%，中硬岩不小于90%；3)边坡爆破完成后平整度能够一次达到规范和设计要求；4)每台设备当班只需要1人～2人，施工安全系数较高；5)所有性能指标参数化，有利于现场操作人员的控制。

2 适用范围

本技术适用于开挖石质为次坚石和坚石的有坡度要求、精度要求的施工作业。

3 工艺原理

应用钻爆法施工，对路堑高边坡在取得初步设计资料的基础上，施工现场每个平台开挖后作出试验性检测，通过分析岩石类型、节理发育程度，选择爆破的各项指标参数，开挖完成后满足边坡的技术要求。

4 工艺流程及操作要点

1)工艺流程。

场地清理→测量→布孔→钻孔→装药连线→爆破→出渣。

2)施工工艺。

预留光面爆破层→爆破设计→爆破试验→钻炮眼→安装炸药→引爆。

3)操作要点。

a.布孔钻眼。布孔要坚持大孔距小排距原则，并与设计最小抵抗线成正比。可单排眼，也可多排眼布孔。采用90 mm钻孔为：孔距a=D/n(D为炮眼直径，n=6～10，岩石坚硬取大值)。排距b=(0.8～0.9)×D×KS(KS取25～45)。孔位设计参数表见表1。光面层厚(光爆孔抵抗线)：W=a/m(m=0.5～1.0，软岩为0.5～0.8、硬岩0.8～1.0)。炮孔长度L及超深h：L=H/sinα+h；h为超挖深度取H(0.05～0.1)，H为台阶高度。超挖深度的作用是为了降低装药中心,有利于底盘的阻力，使爆出的底板比较平整。根据岩石性质变化，随时调整孔距和排距；边坡孔位布置图见图1。

表1 孔位设计参数表

b.装药指数。根据最小抵抗线计算装药量，炸药爆炸是球面等量向外扩张。爆轰波只沿着最小抵抗线方向释放，因此装药量要根据最小抵抗线准确计算。装药数量参数表见表2。装药密度Q=1/4 000πd2(ρ0/m2)。其中，ρ0为炸药密度，g/cm3；m为不耦合装药系数，为炮眼直径与装药直径的比值。炮孔堵塞长度：Ld=20D～25D；单位体积耗药量q，kg·m3：路堑上部取0.25～0.32，下部取0.3～0.39。根据爆破岩石层理结构，随时调整装药指数。

表2 装药数量参数表

孔径mm单孔装药kg二排孔kg三排孔kg四排孔kg最小抵抗线W/m堵塞长度Ld/m炸药单耗qkg/m390283032323～420.3～0.4

c.装药结构。露天深孔台阶爆破中，常用的装药结构有：连续装药结构；分段装药结构；孔底间隔装药结构；混合装药结构。根据岩体性质90 mm孔采用孔底间隔装药结构。装药结构：采用间隔一定距离的药串结构，即纵向空气间隔装药。在孔口 2 m左右不装药，进行堵塞。堵塞段以下1 m～2 m处线装药密度为设计的1/2。边坡光爆装药及起爆示意图见图2，药卷参数表见表3。

表3 药卷参数表

药卷长度/cm间距/cm备注1830～4025根/包2040～5020根/包

孔底间隔装药结构特点：提高了炮孔内药面高度，减少了孔口部位爆后大块度；降低了爆炸冲击波的峰值压力，减少了炮孔周围岩石的过粉碎；岩石受到空气冲击波的作用后，还受到爆破气体所形成的压力波和来自孔底的反射波作用，当这种二次应力波的压力波超过岩石的极限破裂强度时，岩石的微裂隙将得到进一步的扩展；延长了应力波在炮孔内的作用时间，冲击波作用于孔底后，又返回到空气间隔中，进行多次冲击作用，使应力场得到增强，延长了应力波在岩石中作用时间的3倍～5倍，可使爆轰波在孔内充分利用，既节约了炸药，又提高了爆破功效。

d.起爆网络。对永久性保留边坡，采用光面爆破，通过控制能量释放，有效控制破裂方向和破坏范围，使边坡达到稳定、平整的设计要求。光面爆破是主爆区先爆，光爆孔后爆，光面爆破采用不耦合装药导爆索串连，线装药密度为0.3 kg/m；有两个自由面，相对炸药消耗量小(0.3 kg/m)。为降低爆破震动，减少大块度，减少一次性起爆药量，利用时差不断开创爆破自由面，选用合理的起爆网络。采用孔内毫秒导爆管雷管和孔外电雷管混合网路，实现逐排起爆(见图3)。采用孔内毫秒高段，孔外毫秒低段导爆管雷管接力延时起爆，实现逐孔起爆(见图4)。边坡孔采用导爆索与电雷管混合网络。根据临空面，确定起爆顺序。

e.注意事项。采用人工装药，上部用炮泥进行堵塞，堵塞长度按(0.75～1.0)W进行控制，如炮孔有水无法吹干时，采用防水炸药或其他防水措施。钻眼前需要对边坡岩层的产状、地形和周围的环境进行详尽的调查，并进行必要的试验，确保方案的可行性。对台阶面边沿的炮孔，最小抵抗线不得小于钻爆设计规定的值，以防最小抵抗线方向出现飞石，炮眼深度不能小于抵抗线。选择炮眼位置时，避免穿过岩石的层理与裂缝，以免起爆时气体沿缝隙漏出。装药时，定量定位，防止卡孔；回填堵塞材料选取有一定湿度的黏土，为防止卡孔，可分多次回填，边回填边用木制炮棍捣实，禁止使用铁棍捣固。对地形的斜坡或平地，有计划地进行改造，使前次爆破为后次爆破创造两个或多个临空面。

5 质量控制

1)路堑边坡不得有松石，路基边线至顺，曲线圆滑。

2)坡面应平整且稳定无隐患，中硬质岩石边坡不平整处最大间隙不应超过15 cm。检验数量：沿线路纵向每100 m检验5处。

3)高边坡进行稳定性监测，在地质变化段采用爆破开挖时，严格控制爆破用药量。路堑开挖边坡允许偏差和检验指标见表4。

表4 路堑开挖边坡允许偏差和检验指标

6 安全措施

1)爆破员、安全员必须持证上岗，严禁无证作业。2)爆破器材必须有出厂合格证书，装卸和搬运有专人现场监督；卸货地点严禁使用烟火和携带发火用品。领用时严禁炸药和雷管混放，领取数量不得超过当班使用量，剩余的要在当天规定时间内退回仓库。3)统一爆破指挥，加大安全监管、接受技术指导，严格按设计要求施工。统一警戒口语、手语、旗语。警戒安全距离300 m。确认万无一失后，发出起爆口令，方可起爆。4)合理面孔，优化爆破参数根据最小抵抗线计算装药量。5)钻孔要对位准、方向正、角度精。钻孔完毕要覆盖好孔口，防止堵塞报废，最大限度提高炮孔利用率。6)装填炸药过程中清理无关人员，撤离各种机械。装药应按岩石粉的自然密度来装，不能捣实，严禁边装药边钻孔。堵塞长度要符合规定要求。7)采用毫秒延期起爆网路，实现逐孔或逐排接力起爆。严禁裸露药包解大块。8)起爆前清理现场人员、车辆、机械。通知友邻施工单位撤离。9)爆后15 min可进爆区安全检查，查看有无肓炮，爆堆是否稳定，有无危坡危石；排除哑炮，要由技术人员指导和有经验的爆破员执行。

7 效益分析

1)经济效益。

采用以往的爆破方法，容易对边坡损坏，造成边坡的松散，需要进行人工浆砌片石进行修复。而采用光面爆破，边坡一次性成型效果较好，能够直接作为外露面的修饰。以五级路堑石质边坡进行经济效益分析：

每延米节省砌体数量：50 m2/m(每延米面积)×0.25 m3/m(每延米需要浆砌片石修复数量0.25 m3～1 m3)=12.5 m3。

200 m路基节省费用：12.5 m3/m×200 m×220元/m3(包括人工费、材料费、机械费)=55万元。

经济效益十分显著。

2)社会效益。

路基边坡采用光面爆破一次性成型，减少了开挖，最低限度减少了对环境的破坏。树立了良好的社会形象，公司的形象能够得到稳定的提升，社会效益较好。

[1] 郑桂兰，龙厚胜，赵先鹏，等.高速公路岩石路堑高边坡光面爆破施工控制[J].华东公路，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

段瑞鹏(1983- )，男，助理工程师

U416.13

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