石质路堑边坡光面爆破技术

刘国亮

(山西路桥第二工程有限公司，山西临汾 041000)

根据吉河高速ZB1合同段LJ12分部石质路堑开挖施工情况，不断摸索和总结出石质路堑边坡光面爆破技术。我标段共有挖石方3 800 000 m3，最大挖深高度为110 m，该段路基10%为软石，90%为次坚石地质。根据现场观察，该坚石节理发育较乱，又夹有部分砂岩，开挖采用光面预裂爆破进行开挖。该段石质路堑开挖被总监办树为标准化施工示范点，同时在项目现场进行首件工程公示，制定石质路堑开挖作业标准，为整个吉河高速石质路堑开挖施工质量进行把关。

1 工艺流程

石质路堑边坡施工工艺见图1。

图1 工艺流程图

2 操作要点

2.1 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。孔位设计参数表如表1所示，边坡孔位布置图见图2。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)。

表1 孔位设计参数表

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。

图2 边坡孔位布置图

2.2 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;q为单位体积耗药量，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

2.3 装药结构

露天深孔台阶爆破中，常用的装药结构有:1)连续装药结构;2)分段装药结构;3)孔底间隔装药结构;4)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。药卷参数见表3，边坡光爆装药及起爆示意图见图3。

表3 药卷参数表

图3 边坡光爆装药及起爆示意图

孔底间隔装药结构特点:1)提高了炮孔内药面高度，减少了孔口部位爆后大块度;2)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;3)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;4)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，也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。

3 注意事项

1)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。2)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。3)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。4)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。5)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。

4 质量控制措施

1)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

2)路堑边坡不得有松石，路基边线直顺，曲线圆滑。

3)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。

4)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。