深孔水压控制爆破的实际应用情况

侯鹏飞

（中铁二十三局集团第二工程有限公司，广西 桂林 541203）

深孔水压控制爆破的实际应用情况

侯鹏飞

（中铁二十三局集团第二工程有限公司，广西 桂林 541203）

深孔水压控制爆破设备使用简单、施工方便，充分利用了水的不可压缩性，通过对台阶高度、孔间距、排间距、装药系数等参数及装药结构进行优化。文章以新建贵阳至广州铁路南圩隧道至南圩3#双线特大桥区间路基为例，介绍了露天深孔水压控制爆破应用于该路基的主要技术参数、装药结构及优越性，最后提出了推广该法的重要意义。

控制爆破；露天深孔水压；路基工程；台阶高度；孔间距；装药系数

1 概述

南圩隧道至南圩3#双线特大桥区间路基（D3K460＋973～D3K461＋287.66），长度314.660m，挖方18.76万方，填方1.373万方，其中石质路堑爆破为施工的重点及难点。按照工期计划，该路基须在2013年5月底完工，实际有效工期为6个月，工期紧张。本段属峰林、峰丛、冲积槽谷阶地地貌。地表高程230～320m，相对高差5～90m，地势起伏较大，冲沟发育。山体自然坡度50°～70°，植被较发育。

2 项目部采用深孔水压爆破的由来

2012年11月中旬至2013年2月末，该路基累计开挖数量不足5000m3，进度缓慢，主要问题如下：

第一，因山体岩石多裂隙、多夹层，经常出现卡钻和夹泥导致无法装药的情况，爆破效果差、震动强、爆破灰尘大、爆破飞石现象严重。

第二，山体覆土较薄，沟槽中覆土较厚，多开垦为农田、水塘等，施工均在山体山腰处，村庄分布密集；西侧54m处为坪山医院、商店及住户见图1；西北侧住户离山体9m；南侧有碗口粗的桂树若干，古树两棵、3块石碑见图2（被当地百姓视为神灵）；东侧山坡及山脚有部分竹林，紧挨山边为百姓田园；东北侧24m处有机械设备，50m处有高压线通过，100m处有南圩隧道生活区。这些均给爆破带来巨大困难，且对爆破精准度要求极高。

图1 山脚下的民房及村落

图2 山体东侧山脚下的古树古牌

基于上述情况的考虑，决定进行深孔水压控制爆破施工。首先利用山体自然地势从小里程端挖机配合人工爆破修整便道，然后利用便道将小型潜孔钻机运至山顶，挖机配合整平场地，逐步形成台阶及作业平台从而进行深孔水压控爆顺层开挖，经过试炮环节对爆破参数进行适时调整，取得了较好的爆破效果。

3 爆破主要参数及优点

该段路基石方开挖集中，是项目部控制工期重点区段，同时该范围内地方环境较复杂，从侧面要求我们需对安全防护、爆破参数与工期和环境等的兼容性进行考究。该段路基主要采用深孔水压控制爆破，并配合施做作业平台的浅孔爆破、及部分超大块石的液压锤破碎，这里我们主要介绍深孔水压控制爆破的主要情况。

3.1 爆破参数与装药结构

根据该段路基石方实际节理发育情况以及作业面形成情况，爆破参数选定为：采用孔径10cm，台阶高度15m，q暂按0.3kg/m3取值；g取值0.7；超钻深度h按10d取数为1m；m为钻孔相邻密集度，通常取1.0～1.4，岩石较完整时取较低值，根据该路基实际情况取1.1。综上，经计算得W＝3.65m，孔距a＝mW＝4m。

3.1.2 多排炮孔采用梅花形布置形式，各排炮孔间距、深度及单孔装药量均同，排距b＝a×（0.8～1），取3.8m（a为孔间距）。

3.1.3 填塞长度L2＝0.7W，取3m，保证水袋（保持密封，见图4、图5）长度不少于2m；装药长度L1＝L－L2＝13m。

3.1.4 单孔装药量Q：Q＝KHDqa，对第一排孔而言，D＝W，k＝1，Q1＝0.3×4.4×3.7×15＝73.26kg装药量73.26÷13＝5.63kg/m，s＝5630g÷（502×3.14×1）＝0.72g/mL。

对其他排炮孔而言，K一般取1.1～1.2，表示前面各排孔的岩石阻力作用的增加系数，本路基暂取1.1，Q其他＝1.1×0.3×4.4×3.8×15＝82.8kg，装药量：82.8÷13＝6.4kg/m。

图3 装药结构示意图

图4 水压爆破投放水袋

图5 水压爆破水袋

3.2 起爆间隔时间的选择及起爆顺序

3.2.1 据经验公式Δt＝A·W（ms）（A为系数3～6ms/m，坚硬岩石取小值；W为药包最小抵抗线）计算，考虑进度及减轻爆震，需采用孔内微差爆破，间隔时间为25ms，主要通过1～15段毫秒雷管形成爆破网络完成。

3.2.2 根据该工程的实际情况，起爆顺序主要采用V字形，增加岩石破碎率，从而加快装运速度。

3.3 爆破网络

3.3.1 该路基段落主要采用串联电爆网络，起爆器（YJGN-1000）峰值电压1800V，电容为50mf；区域线、连接线为单股直径1.38mm的绝缘线；每次爆破的炮孔数不超过4排（40个），网络主线长200m，阻值4.5Ω/km，连接线、端线长约1200m。

故：R总＝4.5×1＋40×3＋27×1200/1000＝156.9Ω

IO＝V峰/R总＝1800/156.9＝11.47A

CXR总＝50×156.9＝7845

得：ψ＝0.59

所以I＝IO×ψ＝11.47×0.59＝6.7A，I＞2A，满足《规程》要求。

3.3.2 由于该段路基施工正处于雷雨季节，适时使用非电起爆法，以减少雷暴负面影响，孔内安放非电雷管，孔外采用电雷管连接。

第一，单发电雷管或非电雷管绑扎非电导爆管数量＜10发；网路中电雷管总数＜100发；每次爆破的炮孔排数＜4排。

第二，电与非电组成的混合起爆网络，一般电雷管的安装是在装填完毕后，并且电雷管在雷雨天是不允许接入的。

3.4 深孔水压控制爆破的优点

图6 水压爆破前爆破效果

图7 水压爆破后的效果

3.4.1 水压爆破可使炸药用量减少20%；节省起爆电路27%。

3.4.2 因水的不可压缩性及能量传递效率高，在气体膨胀作用下产生“水楔”，水袋的堵塞作用使传送给岩石的爆破能量分布得更均匀。该法利于岩石均匀破碎，上部大块率降低70%，二次爆破量减少，增强工效，经济型凸显，减少了飞石危害且实测震动值符合设计要求。

4 施工注意事项

第一，在线路左侧，从路堑起点至古树石碑向大里程5m外，长约120m，采用I20b工字钢进行防护，长度3.5m、间距1m、埋深1.5m，上部用纵向钢轨间距0.5m三排连接，底部设置浆砌片石条形基础，宽0.6m、高0.5m，以减缓落石撞击，另在栅栏内侧1m处用挖掘机下挖1m宽、1m深的截沟。

第二，山体开挖之前，待便道修筑山顶整修平台自上至下进行开挖，按照前述台阶高度及爆破宽度将山体进行大体分区；加强对爆破作业人员的技术培训及安全教育；每次爆破严防无关人员、车辆进入爆破危险区域。

5 结语

实践证明，深孔水压控制爆破的效果（见图6、图7）较好，尤其它的经济性、环保性、有效减轻爆震方面表现出色，值得推广。该路基通过采用该法工效平均每天不少于1500m3，最终顺利地如期完成。

[1]何广沂，朱忠节．岩石爆破新技术[M]．北京：中国铁道出版社，1986．

（责任编辑：蒋建华）

TD712

1009-2374（2017）07-0077-02

10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.07.036

A