大孔距光面爆破技术在路堑边坡开挖中的应用

刘军，张晁

（1.第二炮兵指挥学院工程系，湖北武汉430012；2.湖北省发改委培训中心，湖北武汉430000）

大孔距光面爆破技术在路堑边坡开挖中的应用

刘军*1，张晁2

（1.第二炮兵指挥学院工程系，湖北武汉430012；2.湖北省发改委培训中心，湖北武汉430000）

介绍了汉黄快速铁路路堑开挖中通过采用大孔距爆破、光面爆破、孔内微差爆破技术，使路基边坡平整稳定，块度均匀，确保了爆破质量、施工进度和周围环境安全，对类似阵地道路、场坪边坡开挖施工具有借鉴和应用价值。

路堑开挖；大孔距爆破；光面爆破；微差爆破

1　工程概况

某快速铁路K23+100～K24+200段属于丘陵地带，总挖方量30多万方。线路穿越不同的地貌单元，海拔最高高度32.45m，地形起伏较大，岩层走向40°～58°，岩层走向与线路走向一致，岩层倾向东南。山坡整体呈凸形，坡度为10°～30°，山顶较平，开挖深度4～12m。山坡上的覆盖层较薄，厚度为1.0～2.0m，为种植土、小块石质土、含砾低液限粘土。表层以下为风化岩石，为紫红色或褐黄色，岩石的容许承载力为150～600kPa，岩石的单轴极限抗压强度为20～50MPa。水文地质条件较为简单。爆区周围环境较为复杂，沿线乡村民房较多，最近的仅有24m。该段路基上口宽度为30.6m，边坡坡度1∶1。在路堑边坡开挖中采用了大孔距爆破、光面爆破、孔内微差爆破等控制爆破技术，改善了爆破质量，加快了施工进度，确保了边坡稳定平整和周围环境安全。

2　爆破参数

2.1大孔距爆破参数

（1）炮孔直径。采用履带式潜孔钻机，CIR90钻头，炮孔直径d=100mm。

（2）最小抵抗线。抵抗线W是影响爆破效果的一个重要参数，根据经验，路堑爆破的抵抗线一般为孔径的20～50倍，取W=1.8～2.0m。

（3）孔深和超深。孔深H随地形条件的变化，测量标定一次钻孔爆破深度到路基标高，经量测表明大多在4～12m范围。

超深h1是为减少欠挖，保证爆破深度一次达到设计位置，超深=（10～20）d，现场实际工作中，孔深为5m以内时，h1为0.5m，孔深超过5m时，h1为0.8m。

（4）孔距和排距。孔距a=kW，k一般取2.0～4.5，本工程取k=4，a=7.2～8m，排距b=（2～3）W，b=3.6～6m，采用梅花形布孔方式。

（5）单位炸药消耗量q。炸药单耗主要与岩石的炸药种类、自由面条件、起爆方式和爆破块度等因素有关。合理的炸药耗量往往需要通过爆破试验或长期的爆破实践来验证。根据现场岩石特征并结合试爆情况，炸药单耗取0.3～0.45kg/m3。

（6）单孔装药量。单排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔装药量Q1=qaWH，多排孔第二排起每孔装药量Q2=1.2qabH。

（7）装药结构。对环境较好的爆区，当H≤5m时，采用孔内集中连续药柱装药结构；当H＞5m时，采用孔内间隔装药。对环境较差或对震动要求很严的爆区，采用孔内间隔装药，能改善能量分配，使炸药能量在炮孔内均匀分布，降低震动，减少大块。

（8）填塞长度。堵塞材料一般用钻孔粉末或黄土密实填塞。合理的填塞长度和填塞质量，对改善爆破效果和提高炸药利用率具有重要作用。合理的填塞长度应能降低爆破气体能量损失和尽可能增加钻孔装药量。堵塞长度h=（15～20）d，一般取h=1.5～2m。

2.2光面爆破参数

在路堑开挖中为了减少爆破开挖对边坡的破坏和扰动，确保边坡的稳定、光滑和平整，减少边坡修整工程量，边坡开挖采用光面爆破技术。光面爆破参数为：

（1）光面爆破炮孔间距a光。光面爆破炮孔间距选取应考虑到炮孔直径、岩石力学特征、地质构造、炸药种类等多种因素的影响。孔间距一般取（15～20）d。在节理裂隙比较发育的岩石中应取小值，整体性好的岩石中可取大值，本工程中取。a光=1.5m。

（2）光面孔的最小抵抗线W光是光面层厚度，即周边眼到邻近缓冲炮孔间的距离，是影响光面爆破效果的关键参数。W光=（1～1.5）a光，取W光=2.0m。

（3）线装药密度q光。装药密度过大，会破坏炮孔的孔壁；线装药密度过小，炮孔间裂缝不贯通，岩壁表面留下岩埂难以开挖，坡面不平整，造成欠挖，为了控制裂隙的发育以保持新壁面的完整稳固，在保证沿炮眼联线破裂的前提下，应尽可能少装药。取q光=300～400g/m。为了克服炮孔底部的夹制作用，底部必须加大装药量一倍，q底=800g/m。

（4）堵塞长度。光面爆破孔口一般留1.0～1.2m为炮孔堵塞长度，堵塞时先由炮棍将塑料袋团塞入炮孔内1.0～1.2mm处，用钻屑或炮泥堵塞。

（5）起爆间隔时间。光面爆破要求，周边孔必须同时起爆，齐发起爆裂隙表面最平整，也就是在实施光面爆破时，间隔时间愈短，壁面愈平整。光面孔采用串联导爆索网路，孔内微差时间不大于50ms。光面孔与主爆孔一同起爆时，光面孔滞后于主爆孔起爆，间隔时间不小于75～150ms。

3　孔内分层微差爆破

3.1孔内分层微差爆破的作用

孔内分层微差爆破减少单段齐爆药量，能降低爆破振动，提高爆破质量，同时具有以下作用：

（1）增加自由面。上层药包起爆为下层药包的起爆产生了新的自由面，由于自由面增大，最小抵抗线减小，使爆破破坏区范围增大，降低炸药消耗量。

（2）降低爆破引起的地震。孔内分层微差爆破改变了炸药的分布。把可能产生高强度地震波的齐发爆破药量在时间和空间上分解开来，使延期段所产生的地震波与主震波相分离，大大地减低爆破振动。

（3）爆堆集中。减少了个别飞石和空气冲击波。先爆药包起爆后，松动范围内的岩体变为松散体，这些松散体能吸收多余能量，因此后爆药包爆破产生的个别飞石和冲击波大部分被先爆药包爆破产生的松散碎石阻挡，减少了飞石和空气冲击波。

3.2爆破网路

为了减少爆破有害效应对周围环境的影响，采用孔内分层微差爆破网路（见图1）。主炮孔和辅助孔采用非电毫秒雷管ms1和ms2，光爆孔孔内上层为ms3非电毫秒雷管，下层为ms4毫秒非电雷管，孔间采用2段毫秒雷管。

4　爆破效果分析

经过40多天的爆破实践，根据现场记录和爆破效果分析，概括起来有以下几点：

图1　光爆孔孔内微差装药结构和起爆示意图

（1）大孔距爆破能充分利用爆破能量，改善破碎效果，提高爆破质量，减少钻孔数量，降低工程成本。

（2）采用光面爆破技术能保证路堑开挖边坡表面平整、岩石稳定、美观，通过爆破试验确定合理的光面爆破参数，精心施工，控制误差，确保施工质量能取得较好的光面爆破效果。

（3）光爆孔孔内分层微差爆破技术可以明显降低震动，确保爆区周围建筑物安全，减少对边坡的影响，改善爆破效果使爆破岩块均匀，降低大块率。孔内分层微差爆破解决了爆破质量要求高的难题。

（4）大孔距爆破、光面爆破、孔内分层微差爆破等控制爆破技术在汉黄快速铁路路堑开挖中的应用，极大地改善了爆破质量，加快了施工进度，取得了较好的经济效益，值得在公路建设和阵地工程建设中大力推广应用。

［1］中国力学学会工程爆破专业委员会.爆破工程［M］.北京：冶金工业出版社，1992.

［2］陈德志，徐顺香.减少路堑开挖爆破对邻近民房影响的控制技术［J］.工程爆破，2001，7（3）：60-63.

［3］陈燕山.京珠高速公路大悟南段路基石方爆破设计与施工［J］.爆破，2001（1）：86-88.

［4］陶颂霖.凿岩爆破［M］.北京：冶金工业版社，1989.

TD235.33

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1004-5716（2016）10-0173-02

2015-10-22

2015-10-30

刘军（1974-），男（汉族），浙江乐清人，副教授，现从事地下隧道工程设计与施工的教学工作。