高边坡路堑光面预裂爆破施工技术

摘要：光面预裂爆破是随着深孔爆破技术与钻孔机械日益完善而发展起来的。由于本段工程山体岩层十分分明，路堑设计坡度与岩层自然坡度基本一致，通过与设计院沟通确定如采用岩层自然坡度将对边坡稳定更有利，故本次爆破采用在山体下部进行预裂爆破，依靠爆破震力将既有岩层间的粘接力减弱从而形成软弱面后，上部山体沿软弱面自由滑下，从而形成光滑平整的边坡面。

关键词：光面预裂爆破 个别飞石距离 安全警戒

1 工程概况

本次需要爆破的地点为石太铁路客运专线DIK22+

010～DIK22+048段线路左侧山体，本段原为一处采石场，经过多年不规则采石后，留有一处高度为66m、宽40米、长50m的山体，由于该山体距设计线路左线中心距离仅为40m，且山体较高，为防止山体掉落危石对铁路运营后的行车安全造成影响，需对其进行爆破施工移除。经测量，本段爆破石方共为22万方。本座山体岩石以石灰岩为主，厚度及分布不均，厚5～8m；鲕状灰岩：青灰色，弱风化，中厚～巨厚层状，鲕粒结构。节理裂隙发育，局部夹薄层泥质条带灰岩，山体山体自然坡度42～48度，岩层倾斜方向与路堑边坡方向一致。爆破区北侧150m处有一处民用仓库，东侧500m处有一处村庄，因此爆破施工中的安全控制十分重要。

2 爆破方案

经中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司项目部在多次方案比选后，决定采用光面预裂爆破，由于山体太高，且山体岩层的自然坡度与设计路堑边坡基本一致，为有效控制飞石距离及爆破面的平整度，首先在下方山体预裂爆破，在爆破震动作用下，山体岩层间的粘接力减弱从而形成软弱面，而上部山体在重力作用下沿该软弱面滑落，爆破后如果山体顺利滑落，将所有粒径大于一米的大块进行二次改小，甚至三次改小后进行人工出碴。根据山体岩层分布情况，计划分七次大爆破以完成山体爆破施工。

3 应急预案

如山体受爆破震动后岩层间的粘接力仍大于山体自身重力而导致山体无法顺利滑落，则启动应急预案，即采用自上而下逐层爆破。从山后修简易便道通向山顶，对施工材料、物资进行人员运送（因地势太陡，修机械能上去的便道工程量太大）。从山顶标高往下30m采用浅孔爆破，即7655手提式钻孔机钻孔每层钻孔深度为3m，梅花布孔方式。采用管装2#岩石铵梯箱炸药，每立方用药量控制在0.35kg，飞石控制在80m内。如果现场有障碍物要增加炮眼，飞石控制在50m以内。所有大块进行二次改小，甚至三次改小后进行人工出碴。下半部分36m采用80mm潜孔钻钻眼，孔深为10m。每一层也是一次打完炮眼，一次引爆。出完碴后进行下一层施工下半部分可以考虑机械出碴，汽车外运。

4 爆破设计

4.1 主体爆破 根据现场情况，爆破主体采用光面预裂爆破，沿山体正面采用梅花型布孔方式布三排炮孔，孔与孔横距为1.2m，纵距1.5m，用80mm潜孔钻钻眼，第一排炮孔垂直山体岩面钻入孔深为6m，第二排炮孔与第一排炮孔成30度角钻入，孔深8米。

4.2 大块石及孤石爆破 ①钻孔法。在大块石料的适当部位钻孔，其深度为大块石料厚度的一半，按要求装药填塞好后进行爆破，使大块孤石被解体成许多能够运输的小块。②外覆法（裸体爆破）。观察孤石的形状，将药仓置于其凹陷部位，然后用粘土等覆盖好后进行爆破，使大块孤石被解体成符合要求的碎石。③聚能穴药仓爆破法。该方法用带有聚能穴的特制药仓进行大块石料的外覆盖爆破，使用时应将聚能穴对着大块石。

4.3 装药结构及起爆网络 当炮眼底部有少量水时可采用乳化炸药，其余采用2#岩石硝铵炸药，上下各装一发非电毫秒雷管，雷管插入硝铵炸药中制成起爆体。如雨季施工或地下水发育、孔内积水较深时，为保证爆破效果，在水位以下部分，改换乳化炸药。

本工程采用非电毫秒导爆管网络，毫秒微差控制爆破技术。应用排间微差技术，能控制飞石方向，降低大块率及改善爆堆堆积形状。

堵塞材料只能用土或钻孔的岩屑，禁用石块；装药和堵塞时要保护好起爆雷管。

在爆破作业过程中，应保证堵塞长度和堵塞质量，控制最小抵抗线方向，控制个别飞石距离飞散。

5 施工工艺流程及方法

5.1 爆破施工工艺流程 爆破设计→爆破方案审查→施工准备→布孔→施钻→装药、堵塞→爆破警戒→联线起爆→瞎炮检查→（是→引爆瞎炮，否→解除警戒）→挖运清底。

5.2 施工方法 采用浅孔爆破（<3m）和深孔爆破配合作业，浅孔采用YT-28风动凿岩机，人工装药，非电毫秒塑料导爆管作为主要引爆系统，主要用于为深孔施工形成作业平台和大块岩石的二次爆破。深孔爆破钻孔采用液压潜孔钻机钻孔，非电毫秒塑料导爆管引爆的毫秒微差挤压爆破，主要用于梯段微差爆破。出碴采用液压挖掘机挖、装，自卸汽车运输，通过场内施工便道运输到指定地点。爆破后，岩石粒径在1m以内，直接用挖掘机或装载机装运至相应场区；粒径大于1m的大块采用根据岩块的形状采用合适的方法进行二次爆破。

①装药应符合下列规定：同一电爆网络上必须使用同厂、同牌号、同批的电雷管；装药前，非装药人员应撤离装药地点；装药区内禁止烟火；装药完毕，应检查并记录装炮个数、地点；装药应在所有炮眼打成以后进行。

②爆破警戒与信号。爆破作业应安排在白天，并在规定的时间内进行爆破。爆破工作开始前，必须确定危险区的边界，并设置明显的标志。地面爆破应在危险区的边界设置岗哨，使所有通路经常处于监视之下。每个岗哨应处于相邻岗哨视线范围之内。爆破前必须同时发出音响和视觉信号，使危险区内的人员都能清楚地听到和看到。应使全体职工和附近居民，事先知道警戒范围、警戒标志和声响信号的意义，以及发出信号的方法和时间。第一次信号——预告信号。所有与爆破无关人员应立即撤到危险区以外，或撤至指定的安全地点。向通往危险区的各路口派出警戒人员。第二次信号——起爆信号。确认人员、设备全部撤离危险区，具备安全起爆条件时，方准发出起爆信號。根据这个信号准许爆破员起爆。第三次信号——解除警戒信号。未发出解除警戒信号前，岗哨应坚守岗位。除爆破工作领导人批准的检查人员以外，不准任何人进入危险区。经检查确认安全后，方准发出解除警戒信号。

③起爆应符合下列规定：同一施工地段有若干工点同时爆破时，必须统一指挥，在全部警戒和防护工作未完成之前，严禁任何一处起爆；炮眼装药完毕到起爆不宜超过10min；敷设电爆网络时，必须由最远的装药炮眼向起爆指挥点进行，并应在敷设前先将网络的指挥点一端短路；电源与起爆网络的连接或起爆机摇柄的安装，必须在开关切断后准备起爆时进行；起爆两炮以上时，应指派三人在不同方位记数听炮，并相互核对响炮数。炮已全部响完，可于最后一响的5min后发出解除警戒信号，并全面检查对公路、铁路交通无影响。必须在确认安全后，方可撤回全部警戒人员。

④爆破后安全检查和处理。爆破后，爆破员必须按规定的等待时间进入爆破地点。爆破员如果发现有盲炮等现象，应及时处理，未处理前在现场设立危险警戒或标志。只有确认爆破地点安全后，经当班爆破班长同意后，方准人员进入爆破地点。每次爆破后，爆破员应认真填写爆破记录。

⑤处理瞎炮应符合下列规定：发现瞎炮或怀疑有瞎炮，应立即报告并及时处理，瞎炮处理人员应由原装药人当场处理，处理瞎炮时，不得撤除警戒；遇特殊情况，经施工负责人准许后，可在下次放炮或休息时处理；瞎炮位置应设明显标志，其周围5m内禁止人员通行；炮眼中的爆破线路、导爆索等检查完好时可将引线或电线重新接通，再行起爆；应在取出堵塞后重新起爆药包；不得在残眼中继续打眼；可在距瞎炮不小于0.6m处打一平行炮眼进行诱爆。

6 爆破安全验算

6.1 个别飞石距离 药包抵抗线方向的个别飞石距离可按下式计算：Rf=20KAn2W

式中KA——本工程取KA=1.0；W——最小折抗线的最大值；n——爆破作用指数，本爆破n=1.0。

6.2 爆破振动速度检算 根据《爆破安全规程》（GB6722-86）的有关规定，最大同时起爆药量的计算公式：Qmax=R3（V/K）3/α

式中K、α——场地系数和衰减指数，本爆破工程取K=150，α=1.7，根据实际爆破振动速度值进行调整；

R——爆破中心至建筑物的距离（m）；Qmax——分段起爆最大药量（kg）；V——被保护建筑物的地面振动速度（cm/s），本爆破工程地面质点的振动速度控制为：对于附近居民住宅的允许振速为V=3cm/s。

把K=150、α=1.7、V=3cm/s代入公式，可以计算出，就民房而言，不同距离处的Qmax的允许值，见下表：

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7 安全措施

7.1 爆破安全措施 ①爆破前要对爆破地点周围半径200m以内的范围内进行戒严，设置爆破警示标志，设喇叭进行广播，通知爆破地点附近的人，并设专人戒严；②进场人员必须经过相关安全培训，对爆破前进入现场的人员进行登记，所有人员要戴安全帽；③经现场调查确定本段的爆破时间应选在中午11点30分至12点和下午5点30点到6点这两段行车和行人稀少的时段；④放炮前由工点负责人指派专人检查符合要求后，并待防护和警戒工作一切就绪，方可发出点炮信号；⑤爆破后及对危石及时进行清理。

7.2 现场爆炸物品管理措施 ①严格遵守爆炸物品管理的各项规章制度和安全技术操作规程。②按当天现场爆破实际需要药量，领取爆炸物品，剩余部分应在当班结束后立即交回存放点退库。不许少报多领占为已有，更不许与监炮员等人合伙私拿、私存或倒卖爆炸物品。③领往作业现场的爆炸物品须妥善保管，不得乱堆乱放，不得挪作它用，不得转借或送人。④现场应有安全标志。危险地区必须悬挂“危险”或者“禁止通行”、“严禁烟火”等标志，夜间设红灯示警。

7.3 起爆前的防护工作 ①起爆应由值班人员监督和统一指挥；②警戒区周围必须设警戒人员，警戒范围：小药量爆破应距离放炮地点200m以外，大爆破的最大用药量应根据现场警戒距离经过计算确定；③警戒区内的人、畜应撤离，施工机具不能撤离的应有可靠的防护；④在有车通过的施工地段，确定爆破时间，应事先与有关运输部门取得联系。

7.4 控制爆破飞石的措施 ①合理确定爆破参数，特别注意最小抵抗线的实际长度和方向，避免出现大的施工误差，一旦变化较大时，应对药量进行修正。②炮孔避免设置在岩石软弱夹层面，以免从这些薄弱面冲出飞石。③做好炮孔的堵塞，堵塞物中要避免加杂碎石。④采用不偶和装藥方式，对控制飞石有利。⑤为必须在危险区内工作的人员设置掩体。⑥使人员和可移动被保护对象撤出影响区域。

7.5 险石排除的安全要求 起爆15分钟后，首先派有经验的安全员对山体进行检查，仔细察看作业面上有无瞎泡，如有瞎炮，则应派专人排除后再进行除碴。对危险地段和区域应设立标志，必要时派专人观察和维护秩序。

8 结束语

由于对爆破施工方案的不断优化，改进并完善施工工艺，经过不断地摸索，成功地进行了七次大爆破，满足了爆破的安全、质量技术要求，并且爆破噪音较小，经过该项目部监测，飞石控制在80m以内，对附近建筑物无一损坏，爆破完成后边坡平顺整齐，通过本次山体爆破工程的施工，为以后的爆破施工积累了一定的经验。

参考文献：

[1]杨健武，罗根陆主编.铁路工程施工技术手册·路基[M].中国铁道出版社，1992.

[2]杜永昌主编.高速与客运专线铁路施工工艺手册[M].科学技术文献出版社，2006.

[3]阳天海，龙源，顾文彬，夏卫国.光面、预裂爆破参数选择与质量措施研究[J].爆破，2000（01）.

作者简介：刘蓓亚（1984-），女，河北栾城人，本科，助理工程师，研究方向：建筑工程。