光面爆破技术在高速路基石方边坡开挖中的应用

何攀

【摘要】光面爆破可以最大限度减少对原有岩层的扰动，使边坡岩体稳定、平整、美观，有效控制超欠挖工程量，提高工程质量与外观形象。选择合理的爆破参数是路基边坡光面爆破达到理想效果的关键。本文通过长韶娄高速第20合同段在石方路基中光面爆破技术的成功应用，可为今后同类型工程的建设提供相应的参考依据。

【关键词】长韶娄高速；光面爆破；路基石方施工；技术

一、工程概况

湖南省长沙至韶山至娄底高速公路项目第20合同（K116+100～K123+268）段地处娄底涟源市，全长7.168Km，本合同段以溶蚀构造丘陵地貌为主，岩石开挖量约为24万m3，岩石主要由石炭系灰岩、泥灰岩组成，岩石硬度大，属坚石、次坚石类。本项目在石方地段边坡开挖时采用了光面爆破以及人工休整的施工方法进行路堑开挖，取得了非常好的效果。

二、光面爆破参数设计

光面爆破是随着凿岩机具和爆破技术的进步而发展起来的针对开挖固定边界进行有效控制的爆破方法，其目的是为了使爆破裂面光滑平整。影响光面爆破效果的因素很多，如岩石强度、炸药特性、炮眼直径、炮眼间距、装药量或装药集中度、装药结构、起爆技术、施工精度等等，合理的爆破参数不但能满足工程的实际要求，而且可使爆破达到良好的效果，经济技术指标达到最优，因此，结合项目特点合理选择爆破参数是光面爆破取得预期效果的首要条件。

1、光面爆破控制要点

（1）边孔直径不大于50mm。

（2）边孔间距a应由工地试验室根据爆破试验段决定，一般a=16d，曲线

边孔应加密到a=0.2m，采取小孔径，可间隔12孔装药。

（3）边孔的最小抵抗线ω一般采用1.3a，但ω不超过0.8m。

（4）减少药量应比正常减少1/2～1/3.采取间隔装药。

（5）应保持炮孔在同一平面内，光面爆破应在主爆破之后起爆。

（6）减弱松动爆破也可称为缓冲爆破控制破，适用于在距开挖层靠近的边

坡1～2排炮孔，它能进一步控制正面方向和减少振动波强度，用以保证边坡稳定及周边建筑物保持正常状态不受损伤。装药量比正常装药量要少，工地应根据不同情况通过试验决定。

2、炮眼直径

炮眼直径的选择与工程对爆破质量的要求、现场钻机条件、岩石特性有关，同时还应考虑开挖深度。本项目施工中采用的光面爆破钻孔直径d=50mm。

3、炮眼间距

炮眼间距对爆破时岩石形成贯通裂缝有很重要的作用，它直接影响边坡线的平整度和形成质量。炮眼间距的选择应考虑炸药的性质、岩石的性质、炮眼直径等因素。

光面爆破炮眼间距：a=8d～12d

式中，d为炮眼直径。

施工中选用的光面爆破炮眼间距为0.8～1.0m，效果很好。

4、最小抵抗现ω

光面爆破炮眼与主爆区最后一排炮眼间的岩石厚度即光面爆破的最小抵抗线ω。它直接影响光面爆破效果以及爆破后岩石块度。最小抵抗线过大，岩石对爆破的抵抗力加大，为达到目的必须增加炸药量，这样就会损伤边坡稳定性。

最小抵抗线可通过炮眼密集系数m（炮眼密集系数是指炮眼间距a与ω的比值）来确定，即m=a/ω。通常取m=0.8～1.0m，根据现场实际效果其合理取值是0.7～1.3。因此光面爆破最小抵抗线经验公式可表示为：ω=0.7a～1.5a，实际取ω=1.0a～1.5a，最小抵抗线ω取0.8～1.3m。

5、不偶合系数

不偶合系数是指炮眼直径d与药包直径d1的比值，也称缓冲系数。研究表明，若药包直径不变而加大炮眼直径（即增大不偶合系数），则爆破产生的高压力急剧下降，在岩石中形成应力叠加、应力集中以及拉伸裂隙；当炮眼直径加到一定程度时，破坏区减少甚至消失。根据理论计算与工程类比作参考，本项目不偶合系数采用2～3。

6、线装药密度

为达到良好的光面爆破效果，应严格控制装药量。装药量过大会破坏炮孔的孔壁导致坡面岩石损伤，造成坡面不平甚至边坡失稳；过小则可能行不成炮孔之间的裂隙，影响爆破质量。因此，理想的装药量硬是既能克服岩石抵抗阻力，又不致造成坡面岩石的损伤破坏。

光面爆破的线装密度按下式计算：

q=q单aω

式中：q单—光面爆破单位体积耗药量，g/m3；

a —光面爆破炮眼间距，m；

ω—光面爆破最少抵抗线，m。

考虑到本项目中岩体较坚硬，光面爆破单位体积耗药量q单取400～450g/ m3，根據不同地段岩石特征及炮孔布置间距予以调整，但必须保证线装药密度不低于400g/ m3。

为保证底部岩石被炸开，深孔炮眼底部约1m范围内装药量须增加，其装药量为正常装药量的1～2倍，根据爆破结果显示效果较好。

三、光面爆破施工控制

1、装药结构

根据炮眼直径以及满足不偶合系数为2～3的要求，选择药卷直径35mm的2#岩石炸药，将其拉细至23～25mm，不偶合系数为2.0～2.1；光爆孔采用不偶合间隔装药法，药卷间距20～40cm。

装药时，岩石药卷先绑扎在导爆索上形成药串，并固定在竹片上，再送入炮孔。靠近炮孔底部约1m为加强段，其装药量为正常装量的1～2倍。竹片应放置在靠边坡的内侧。光爆孔装结构图1

2、起爆网络

为避免飞石和爆破振动，主炮孔采用非电起爆网络，边坡孔为导爆索接力传递，采用复式交叉网络，导爆索下到孔底，主炮孔下部雷管方向安置在底部，避免产生瞎炮和残留药，在实施光面爆破时，起爆时间越短，壁面平整的效果越有保证。

3、钻孔施工

（1）施工前，先用机械开挖表层的土加石，直至基岩，并清除干净，然后根据设计用全站仪精确放出边坡线，确定高程，确定边坡光爆位置，炮眼间距一般为孔眼直径的8～12倍，在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石可取大值。

（2）按桩钻孔，为保证精度钻孔时附设导轨，严格控制钻孔误差，要求不大于0.2m。

（3）钻孔角度和方向应按设计方向和角度进行，保证炮孔倾斜与设计坡率严格一致，同时做到钻孔均在同一平面上。

（4）钻孔完成经检查合格后，用编织袋将孔口塞紧，并盖上土堆，防止钻孔机移位时压坏钻孔，防止地表水流入孔内或杂物落入孔内，造成堵塞。

（5）光爆孔口预留11.5m，主爆孔预留22.5m，首先塞入泡沫塑料或纸团等，以控制堵塞段长度，然后再用炮泥或岩石粉等松散材料堵塞。填塞应实心，以保证爆破效果，严禁用石块堵塞。

四、人工、材料、机械消耗

通过本项目施工统计，每100m3光面爆破石方的人工、机械、材料消耗为：人工：52工日；炸药：41kg；电雷管：40个；毫秒雷管：50个；导火线50m；导爆索：50m；空压机：2.25台班。

四、结束语

长韶娄高速第20合同段路堑石方开挖工程中，通过采用光面爆破施工技术，取得了良好的边坡施工效果，坡面光滑平整，又保证了坡面岩体的稳定性（见施工效果图2），根据整体项目施工过程，现简要总结如下：

1、选择合理的爆破参数是路基边坡爆破达到理想效果的关键，在爆破施工中要根据岩石及地质条件变化及时调整各项参数。

2、施工过程中应严格控制质量，做到钻孔放线定位准确，钻孔角度误差满足要求，装药结构及起爆网络符合设计要求，控制好装药量，这样才能取得较理想的光爆效果。

施工效果图2

【参考文献】

[1] 孟兵宇 路基石方开挖光面爆破施工技术的应用[J].交通世界2013，（7）

[2] JTG Fl0-2006，公路路基施工技术规范