光面爆破施工技术在非洲公路工程项目中的应用研究

摘  要：由于非洲喀麦隆项目所在区域经济发展相对落后，因此在公路项目施工过程中出于施工成本考虑，较多采用高填高挖的施工方式而非采用桥梁及隧道等形式。本文以喀麦隆某高速公路项目石方边坡爆破施工为例，对石方爆破方案中的光面爆破方案设计以及施工工艺流程、光面爆破施工原理等进行介绍，从光面爆破施工中的整体方案设计、参数计算和选择、施工要求和效果以及光面爆破施工中的爆破施工技术和安全控制措施等方面对光面爆破施工技术在非洲公路工程项目中的应用进行阐述，为类似工程应用提供参考。

关键词：非洲外公路工程;光面爆破;石方边坡

中图分类号： TU566 文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2019）03-0000-00

1工程概况

喀麦隆某高速公路项目一期工程主要经过喀麦隆中西部山区，以山岭丘陵为主，地形起伏大，沿途沼泽分布普通，河流分布广泛。沿线土壤类型为变质的混合岩演化的铁铝岩土类土壤，土壤质地为沙质骨料型粉质粘土。下层为花岗岩，且风化程度较弱。沿线部分路段上存在多处大型裸露岩体或石山。根据法国标准的路线设计结果，沿线不可避免的会出现多处大面积深路堑石方开挖工程。在对道路沿线石方段落现场情况勘察和岩层采样分析之后，路基部分采用浅孔台阶控制爆破法的施工方式，同时对具有较好爆破环境以及较大工程量的部分路段，则按照中深孔台阶爆破法来施工。在施工过程中，按照从上而下的顺序以及分台阶的方式进行施工，在距离最终边坡的位置约0.8m处预留最后石方，最后采用光面爆破方式对石方边坡坡面进行最后一次爆破施工，在保证边坡美观性的同时也确保边坡的平整性和稳定性。

2光面爆破施工工艺

2.1影响光面爆破效果的因素

光面爆破效果的因素主要由内因和外因两部分组成，其中内因主要为待爆岩体自身的地质构造情况，含有诸如节理、裂隙、层理等;外因则包括成孔质量、所用火工用品性能、装药方式及结构、爆破参数等。在实际施工过程中，外因对光面爆破效果的好坏有着至关重要的作用。随着科技的进步及施工机械性能的提升，成孔质量以及火工用品性能基本已经可以完全满足光面爆破施工技术要求。爆破参数诸如孔距、排距以及装药方式、装药量及结构等对光面爆破效果至关重要。本文将结合某高速项目光面爆破施工经验对光面爆破施工中装药结构、装药方式、爆破参数进行初步探讨。

2.2装药结构

光面爆破施工中合理的装药结构为径向空气不耦合与轴向空气不耦合结合的装药方式，其基本原理为利用药孔中存在的空气来降低并控制炸药爆炸产生的冲击波作用在孔壁上的初始应力，以避免爆炸对孔壁的压缩性破坏。另一方面被压缩空气包含大量能量，能量通过孔中的空气介质均匀的作用在孔壁上，并形成气楔效应促使爆炸形成的径向裂隙进行扩张，最终在孔柱之间形成较为平整的光面爆破坡面。

因此确定轴向不耦合系数与纵向不耦合系数对获得平整的光爆面至关重要，其中径向不耦合系数为炮孔直径与药柱药包直径的比值，反映了药柱与孔壁之间的接触情况。轴向不耦合系数为炮孔内药卷长度与空气柱长度之间的比值，反映了炮孔内的药卷在轴向方向上的分布密度。

2.2.1轴向不耦合系数

炮孔内的空气柱可以设置在炮孔顶部，炮孔底部以及分多段分布在炮孔中，某项目光面爆破施工采用空气柱分多段分布在炮孔中，此方式可以更好的控制光面爆破效果，轴向不耦合系数的计算公式如公式1所示：

某项目光面爆破施工采用当地采购的30#乳化炸药，装药采用药包由竹竿固定分段布置的方式，其中单个药包长度为0.3m，单个空气柱长度为0.5m，因此其轴向不耦合系数为0.6。

2.2.2径向不耦合系数

轴向不耦合装药的目的是为了确保在实现破岩的前提下降低炸药爆炸时作用在孔壁上的压力，避免基岩遭到破坏形成裂隙。因此结合图1可知，合理的径向不耦合系数应满足以下三点：

（1）确保基岩不产生压缩性破碎;

（2）炮孔中心连线方向孔壁顺利起裂;

（3）单个药柱形成的孔间贯通裂缝长度应至少为孔间距的一半，径向不耦合系数计算公式如公式2所示。

2.3本高速项目光面爆破施工参数控制

某项目光面爆破施工采用当地采购的30乳化炸药，装药采用药包由竹竿固定分段布置的方式，其中单个药包长度即Lc为0.3m，单个空气柱长度即La为0.5m，因此由公式1可得其轴向不耦合系数Ka为0.6。

某项目光面爆破施工采用30#乳化炸药的直径为0.03m，施工孔径为0.07m，因此由公式2可以确定出其径向不耦合系数K为2.33。

某项目光面爆破施工最终确定采用的的参数为0.07m孔径，0.7m孔间距，抵抗线0.8m，孔深采用公式3进行计算（由于底部石方相对于顶部更难破碎，因此每个孔需超钻0.6m）。

3光面爆破施工参数控制研究

本高速项目对光面爆破施工开展了QC活动及经济活动分析，根据实验结果，不同施工参数下的经济成本及爆破效果如表1所示。

该项目光面爆破施工均采用30乳化炸药（喀麦隆当地采购的30乳化炸药单个药包长度0.3m），药包采用导爆索进行连接，非电毫秒雷管引爆的方式。通过表格1分析，选择0.05m孔徑，0.7m孔间距的施工参数，爆破效果好且成本最低，但是由于0.05m孔径施工所用的钻头消耗量较大，且喀麦隆当地无法采购到足够的50mm钻头，只能选择从国内发货，造成实际施工成本上升。结合某项目实际情况最终的施工方案选择为0.07m孔径，0.7m孔间距的施工参数，同时92%以上的成孔率足以确保石方边坡坡面的平整性。某项目光面爆破施工结果如图1，图2所示。

4光面爆破施工要求及注意事項

钻孔：钻孔位置的准确性至关重要为了确保可以得到精度较高的钻孔，在现场钻孔放样时，应采用精度较高的全站仪按照设计炮孔坐标布设，同时使用稳定的钻孔支架并在钻孔过程中安排专人对钻孔施工进行监督管理。其次，钻孔完毕后安排测量人员对所有的孔深、孔径、炮孔倾角、炮孔坐标及成孔质量进行复测，并将复测结果反馈至爆破作业负责人。

药柱加工：药孔的径向不耦合系数可以通过药包的直径和炮孔直径精准的控制，轴向不耦合系数根据某项目光面爆破施工经验可以采用竹竿固定药包的方式。此方式可以较为准确的控制轴向不耦合装药。

炮孔填塞：炮孔填塞质量直接影响炸药利用效率，施工过程中应对炮孔填塞质量严格把控。

安全施工：光面爆破施工属于高风险作业，因此在施工过程中应严格遵守施工技术交底要求及安全施工规程要求，人员持证上岗，确保施工安全。

5结语

在公路岩石路堑高边坡中采用光面爆破施工技术是比较理想的爆破方案，根据本项目具体情况和光面爆破施工工艺参数的计算和选择，经过实际的光面爆破施工之后，大部分边坡留下了半孔的痕迹、边坡基岩稳定、边坡成型良好、两炮的衔接台阶尺寸等爆破效果均符合相关标准要求，岩面也没有明显的爆震裂缝，坡面局部凸凹差等参数也符合要求，达到了理想的爆破效果。本项目光面爆破石方边坡质量受到了各界的广泛好评，已经成为了本项目重要的施工亮点。

参考文献

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[2]郁文亮.缓倾路堑边坡开挖光面爆破施工方法研究[J].华东公路，2016（6）：82-83.

[3]曹锋.光面爆破技术在路基边坡开挖中的应用[J].现代矿业，2016（6）：284-285.

收稿日期：2019-07-15

作者简介：赵艳强（1985—），男，内蒙古赤峰人，本科，中级工程师，研究方向：项目管理、施工技术方案研究。

Application of Smooth Blasting Construction Technology in African Highway Engineering Projects

ZHAO Yanqiang

（Overseas Division， CCCC First Public Bureau Group Co.， Ltd.， Beijing 100024）

Abstract： Due to the relatively backward economic development of the region in which the Cameroon project in Africa is located， especially in the central region of Africa， high-filling and high-digging construction methods are often used instead of bridges and tunnels in the construction process of highway projects. This article takes the blasting construction of a stone slope of a highway project in Cameroon as an example， and introduces the design of smooth blasting in the stone blasting scheme， the construction process， and the principle of smooth blasting. The aspects of scheme design， parameter calculation and selection， construction requirements and effects， and blasting construction technology and safety control measures in smooth blasting construction are used to preliminarily explain the application of smooth blasting construction technology in African highway engineering projects.

Keywords： highway engineering in Africa; smooth blasting; stone slope