光面爆破技术在路基边坡开挖中的应用

曹　锋

(广东肇庆广地爆破工程公司)



光面爆破技术在路基边坡开挖中的应用

曹锋

(广东肇庆广地爆破工程公司)

摘要广东省肇庆市广宁县浸米—清远浸潭新建三级公路工程，岩石边坡开挖过程中采用了光面爆破技术，较好地控制了坡面的平整度，降低了边坡开挖工程量，节省了边坡防护成本，取得了良好的爆破效果和经济效益。在分析光面爆破技术原理的基础上，分别从爆破参数选择、施工工艺、爆破网络设计以及爆破效果等方面，对光面爆破技术在该工程中的应用成果进行详细分析，供类似工程参考。

关键词光面爆破边坡开挖爆破参数施工工艺爆破网络

浸米—清远浸潭三级公路工程位于广东省肇庆市广宁县北市镇，长4.449km，该段土石方工程量约26万m3，其中需爆破的石方量约9万m3，该工程边坡最高为二级坡，台阶高度10m。在开挖岩石边坡时，原采用普通的中深孔台阶爆破方式，该方式造成了边坡严重破坏，设计坡度为1∶0.75的边坡爆破后几乎变为90°的陡坡，且坡面凹凸不平。为减少爆破对预留边坡岩面的破坏，保持岩石坡面的整体稳定性，使坡面爆破后平顺、美观，结合现场勘查取样、相关地质资料以及区内环境分析结果，对该岩石边坡采用光面爆破技术进行处理。

1光面爆破技术原理

光面爆破是一种能使爆后新壁面平整且不被明显破坏的爆破技术，其特点是在设计开挖线上钻1排孔距与最小抵抗线相匹配的光爆孔，且采用不耦合装药结构，在开挖主体炮孔起爆后，光爆孔同时起爆，从而形成1个光滑平整的开挖面。光面爆破无需预先清除主爆区，可使光爆孔与主爆孔一并起爆，仅要求光爆孔比主爆孔延迟起爆(一般为50～100ms)[1-2]。光面爆破的破岩机理与减弱爆破相似，一般认为，炸药起爆时，各炮眼的冲击波向其四周作径向传播，相邻炮眼的冲击相遇，则产生应力波的叠加，并产生切向拉力，拉力的最大值发生在相邻炮眼中心连线的中点，当岩体的极限抗拉强度小于该拉力时，岩体便被拉裂，在炮眼中心连线上形成裂缝，随后，爆炸气体的膨胀使裂缝进一步扩展，形成平整的爆裂面。

2爆破设计及效果分析

2.1爆破设计

2.1.1光面爆破参数

本研究光面爆破参数如表1所示。

表1　光面爆破参数

除表1所示的爆破参数外，在实际施工中，在实施光面爆破的区域前段预留了2～3排主爆孔[3-4]，光面爆破坡面与最近主爆孔间距为1.2m，预留的2～3排主爆孔的间距为2.0m，最小抵抗线为2.0m。

2.1.2施工工艺及注意事项

2.1.2.1施工工艺

(1)放样布眼。测量人员采用仪器精确测出坡面高程及炮眼距离，用白灰标出炮眼位置，误差控制在±10cm以内(图1)。

(2)钻孔。钻孔设备采用孔径90mm的浅孔钻机，开钻之前应严格调整角度，钻杆的倾斜度应使用坡面尺进行校正，钻进过程中应经常检查钻杆的斜度，若发现岩层软硬不均，钻杆方向有偏离时，应及时提起钻孔，将炮孔充填后重新钻进，确保所有炮孔按同一斜度钻进，炮孔底部落于同一平面上。

(3)装药。用导爆索将药卷串联后绑于竹片上，并在竹片上安装由铁线制作的定中支架，药卷捆绑完毕后将其缓慢放入孔内。炮孔底部1m范围内应加强装药，确保底部爆破不留根底，装药量为正常值的2倍(图2)。

图1　炮孔布置示意(单位：m)

图2　装药示意

(4)孔口堵塞。光面爆破孔口堵塞既能提高爆破效果，也可使得孔口岩石不受过大破坏，一般预留1m堵塞段。

2.1.2.2施工注意事项

(1)在钻孔过程中，开口时应适当放慢速度，达到一定深度后校正钻杆的斜度，若斜度符合要求可加速钻进。

(2)遇到破碎岩层时，应降低钻进速度，并反复抽拉钻杆洗孔，使岩屑充填破碎裂缝，圆润炮孔。

(3)炮孔钻进完毕后应及时记录深度、孔距以及地层情况，以便正确计算装药量。

(4)装药前应用木棍或竹竿探孔，确定炮孔未被堵塞，长度符合要求后方可进行装药作业。

(5)装药时务必将药卷牢固捆绑于竹片上，所有药卷捆绑后一次性放入孔内。可用麻绳绑住竹片前端部位，缓慢放入孔内，在此过程中若出现卡住无法下落现象，则可上提药卷后再次下放，若仍无法下放，则将药卷全部上提出孔，将炮孔进行贯通处理后重新装药，直至确保药卷下放至孔底为止。

(6)为确保不耦合装药，采用铁线制作定中支架安装于药卷(竹片)上，每2m安装1个。

2.1.3起爆网络设计

为获得良好的光面爆破效果，所有光爆孔应同时起爆，使用同一段导爆管起爆导爆索。前3排主爆孔采用导爆管起爆网络，依次装入1，3，5段导爆管雷管，第3排主爆孔(靠近光爆孔)和光爆孔之间采用5段雷管接力，确保所有光爆孔处于同一时段起爆，且迟于主爆孔起爆。

2.2光面爆破效果及经济效益2.2.1光面爆破效果

采用光面爆破技术后，各项指标达到了预期效果，光面爆破之后，坡面基本达到了平顺要求，无松散碎石和危石，符合业主对边坡的保护要求，炮眼痕迹率达到90%，坡面除了少量自然裂缝外，基本无爆破裂缝，爆破效果良好(图3)。

图3　爆破效果

2.2.2经济效益

光面爆破与普通爆破后的边坡质量对比见表2。由表2可知：采用光面爆破法的边坡施工质量明显优于普通爆破法。

表2　边坡爆破质量对比

从成本上看，虽然在光面爆破施工时钻孔较多，且装药工序耗时较多，但光面爆破是一次成型，无需补炮修整边坡面；而普通爆破时需以补炮方式开挖边坡，耗费大量人力物力，且效果往往不理想，可见，光面爆破可节约施工成本。以坡长20m、台阶高度10m的边坡为例，光面爆破和普通爆破的施工成本对比见表3。由表3可知：光面爆破相对于普通爆破而言可大幅度降低施工成本，优势显著。

表3　施工成本对比　万元

3讨论

(1)光面爆破施工中的钻孔工序尤为重要，应密切掌握地层条件，严格控制钻孔角度、孔间距以及孔深度，确保所有炮孔按同一斜度钻进，炮孔底部位于同一平面。

(2)装药过程中应严格按照设计的药量和装药结构进行装药，确保不耦合装药。

(3)进行光面爆破前，应先进行局部爆破试验，以便及时调整爆破设计参数，使爆破效果达到最优。

参考文献

[1]汪旭光.爆破设计与施工[M].北京：冶金工业出版社，2013．

[2]刘景山.罗山金矿拱形光面控柱技术及其效果机理[J].现代矿业，2016(3)：206-208.

[3]于亚伦.工程爆破理论与技术[M].北京：冶金工业出版社，2004．

[4]刘殿中.工程爆破实用手册[M].北京：冶金工业出版社，1999.

(收稿日期2016-04-11)

曹锋(1983—)，男，工程师，526020 广东省肇庆市端州区梅庵路9号。