路基石方爆破技术应用初探

荆东旭

福建海峡科化富兴建设工程有限公司

1 引言

山区公路工程建设中，遇到基岩路基与结构路基开挖、隧道掘进项目下，都需要使用到爆破技术。且为了保证工程建设质量和效率，需要实施安全、高质的石方爆破作业。公路路基石方爆破施工中，要通过精细的控制爆破技术，确保路堑、隧道开挖符合设计要求，且岩体破碎程度均匀，同时尽量保护开挖边界岩体和周边环境，避免受到不良影响。当前需在分析各项爆破技术基础上，进一步创新发展，不断改善爆破效果。

2 路基石方爆破技术

我国在公路建设中，爆破技术经过了较为曲折的发展，早期主要是人工钻炮孔，凭经验安装炸药、爆破，缺乏专业技术人员的指导。随着公路建设规模的扩大，石方爆破技术也蓬勃发展，相关爆破技术愈加成熟，深孔爆破和预裂爆破等技术广泛应用，有效丰富了路基石方爆破技术手段。

2.1 硐室爆破

硐室爆破技术是在大量炸药装入硐室、导硐中，然后进行爆破的技术方法。这种技术适合在集中土方开挖中应用。主要分为多边界石方爆破与条形药包硐室爆破技术。

首先是多边界石方爆破方法，主要针对山包开挖、山梁路基施工，以及鸡爪地形发育段施工。在爆破作业中，需要继续科学的多边界药量计算，结合机械能守恒和功能平衡等原理，当前多边界药量计算，主要采取的公式为Q=KW3F（E，α）=KW3ψ（E）f（α），其中，E代表抛掷率（%），F（E，α）代表药包性质指数。α代表自然地面坡度（°），ψ（E）为抛掷率的函数。

新建山区公路施工中，遇到的地形山脉侧面、突出山包、山峰支脉和鸡爪地形发育地段。根据长度、路基中心开挖深度，可以将多面临空地形路堑分为小、短、长和深四种类型。在多面临空地形爆破作业中，需应用专门开挖四种地形路基石方的爆破理论和方法，其中常见就是三多爆破法，这种爆破技术是在深挖路堑中，使用多层多次起爆方法来爆破的，施工中可以深挖路堑能够一次爆破成型。这种爆破技术的特点就是药包不仅考虑爆破作业，且考虑了多种地形条件变化，以炸药提供动能、介质位能间公共作业为基础，消除不同地形下多余爆能。构建起可以实现因地制宜爆破的方案，药量计算中考虑到了其与地形边界和抛掷率间的关系[1]。

其次是条形药包硐室爆破技术，在建设山区高等级公路过程中，需要采用爆破法开挖大量释放，以提高爆破作业后边坡质量、稳定性，有助于控制工程成本和安全性。按照爆破作用具体可以划分为松动爆破、抛掷爆破和定向爆破等方法，松动爆破方法炸药单耗量少，可以实现对爆破堆积范围、飞石距离的控制，如果爆破地点与建筑物临近则适合采用这一爆破方式；抛掷爆破利用了爆破抛掷圈，可以将一些岩块抛掷出漏斗外，实际土石方装运量减少，适合在施工条件差的情况下使用。定向爆破则是另一种抛掷爆破方式，利用了最小抵抗线原理，通过合理控制多药包作用方向、先后顺序，按照指定地点方向抛掷大量岩石，一般应用于条件合适的移挖作填地段。

硐室爆破的优势在于操作简单、工期短、成本低，但其不足之处就是较高的大块率，且容易对边坡产生破坏。其装药结构当前逐渐发展为以条形包为主，与集中药包相比，条形药包的能量分布更加均匀，可以使大块、过度粉碎情况减少，爆破振动有害效应小，不会对边坡产生较大破坏，侧向飞散少，利益堆积和集中抛体。近年来高等级公路石方路堑设计对边坡有着较高要求，很多情况下不允许使用硐室爆破技术，对此可采用硐室与预裂一次成型综合爆破技术。在路堑主体石方爆破中采用集中药包或者条形药包爆破，路堑边坡采用预裂爆破，根据实际情况确定深孔，利用了两种爆破技术的优势，确保路堑开挖可以一次成型、符合设计要求。

2.2 深孔爆破技术

科技发展下，深孔钻机、装运设备得以改进，深孔爆破技术优越性愈加明显，其发展主要有三方面体现，一是钻孔布置，宽孔距和小抵抗线爆破技术可以在爆破中保持炮孔负担面积稳定，加大孔距、减小抵抗线而使炮孔密集系数加大。该技术应用下，爆破质量得以改善、炸药单耗减小、延米爆破量加大。

二是装药结构，主要采用连续装药结构或者分段装药结构，深孔爆破技术发展下，采用混合装药结构、孔底间隔装药结构。混合装药结构是通过自动装药技术，在炮孔内改变炸药密度，或者上部装一般炸药，而在孔底装高威力炸药。孔底间隔装药结构，则是将炮孔底部预留一定长度，通过空气和水等介质改变炸药作用，避免爆破作业过度破碎周围的岩石。

三是起爆方式，在爆破作业中广泛应用毫秒爆破技术，即采用毫秒级时间相邻孔间、排间、孔内延期顺序起爆。爆破作业中，采用毫秒爆破技术叠加应力波作用，可以使爆炸应力场做功能力增强。同时，一些先爆破的炮孔会形成漏斗，漏斗与其外部缝隙可以增加后爆破炮孔的临空面。前面的炮孔起爆、碎岩未落地起爆后续炮孔，岩块互相碰撞会补充炸药的破碎作用。毫秒爆破减少了单响药量，时间上、空间上使爆破振动不良影响降低，且可获得良好的爆破破岩效果，广泛应用于路基石方爆破工程中。

2.3 坡面预裂爆破

主要在开挖高边坡中应用，采用弱性间隔装药结构，选择低猛度、低爆速炸药，按照设计线装药密度将炸药均匀沿孔长分布，可采用“V”型起爆法，集中爆堆方便装运处理，且可使短炮孔夹制力得以血肉，进而保证边坡平整、坡率准确、坡面平顺，避免对边坡沿层产生严重扰动、破坏，超欠挖药量爆破也可避免严重冲击孔壁。爆破气体作用下，主要是预裂孔连线坡面产生裂缝，并且沿该裂缝爆炸，最终形成光滑、平整坡面，爆破对坡面的振动影响较小[2]。

3 路基石方爆破技术应用要点

3.1 石方爆破施工准备

（1）承包人需先调查开挖路段平面位置、高度等信息，掌握地下管线分布、施工路段开挖边界线外建筑物结构类型等。根据工程地形地质条件、开挖断面等，选择合适的爆破方法和施工方案，配备足够的专业爆破人员和机械设备。

（2）施工前应报监理工程师、业主和相关部门批准，及时提出开工报告。对于爆破作业会影响到的范围，也应向涉及的部门通报爆破作业情况，征求相关部门意见，确保施工作业顺利开展。

（3）在开展爆破作业前，需要全面熟悉爆破设计文件，并做好设计交底工作，详细开展现场核对、施工调查，对于发现的问题加以分析，及时调整设计方案，报批修改方案，做好变更设计申请。

（4）施工中除了技术设备外，还需配备移动式发电机组、临时性水箱等。开挖前全部清除干净开挖范围内覆盖层和浮渣，现场配备足够的技术负责人、专职安全员和爆破工人等[3]。

3.2 爆破开挖施工方案

依据施工现场地形条件等开展爆破作业，一般采用平面分块、竖向分层方式爆破。边坡适合采用小型光面预裂爆破法，需控制好开挖线，避免发生超爆的情况，确保边坡稳定性。结合工程要求、开挖区域地貌和环境状况等，选择合适的爆破施工技术。进行爆破开挖作业前，需要清除干净山体表面杂草、土层，将其运送到选定地点。使用挖掘机平整平台，多个作业面逐步实现多台阶施工，提高空间和设备利用效率，保证工程高效完成。依据总工期要求划分施工阶段，分为一次开挖阶段、分台阶开挖阶段，开展深孔爆破的过程中要全面靠边坡坡型要求。完成爆破支护采用风钻对大粒径石块采用打浅眼爆破分解，与机械作业配合解小[4]。

3.3 爆破开挖施工方法

先根据设计方案、现场调查的资料完善爆破设计，报批通过后按照设计开展爆破作业。其次要合理选择炮位，炮孔的位置、方向和深度会对爆破效果产生很大影响，因此需合理选择炮位。比如采用深孔松动爆破翻翻，可采取台阶形式路基，逐层进行爆破和开挖作业，其炮孔布置可参考图1。

图1 横断面炮孔设置

层理、裂缝处不适合开挖凿孔，否则会从裂缝泄出气体，而影响到爆破效果。炮位尽量选择有较多临空面的方位。然后是装药，沿孔深高度分散装置炸药，应用微差爆破技术每个炮孔的炸药量要相同，装完之后用黏土堵塞药孔避免出现漏气的情况。经多次试验确定装药量、装药结构和孔网参数等。钻孔前，需要调整好机械对准炮孔点位，调整好钻杆与地面角度，减少开孔偏差、钻孔偏差。装药之前检查各炮孔深度，合理调整单孔炸药量。装药之后严格检查堵塞长度，根据结构适当做出增减。如果存在堵塞，则适合选择一定堵塞材料，不可过于用力振捣固堵塞，避免破坏雷管脚线。

采用电雷管起爆，在完成爆破后，需要及时组织机械与运输车配合运出石方，继续开展后续爆破或其他项目作业。及时清理清除坡面危面和松石，加强局部防护。临近边坡线的爆破作业需采用预裂或者光面爆破技术，严格控制边坡眉线位置，预裂爆破孔、光面爆破孔要与边坡设计坡率相同。经试验确定合理调整装药量和孔网参数等，以提升边坡石方爆破效果。根据岩层情况确定预裂爆破、光面爆破炮位间距，保证实际爆破效果，控制好坡面平整度。

3.4 弃方处理

挖方路段作业前，需要将石方开挖和调运施工方案报送监理工程师，其中要包含弃方位置和堆放形式，以及排水系统布置等内容。需要更改取土场位置、对方向形式、施工方案的情况下表，需要提前报批监理工程师。弃土场要整齐、稳定堆置，保证其畅通排水，避免干扰破坏其他建筑和设施，造成环境污染等问题[5]。

4 路基石方爆破作业安全管控措施

（1）成立安全领导小组，负责开展安全施工教育工作，明确其中人员配置、岗位分工和安全职责等。还要做好对周边居民的宣传教育，提高其安全意识，同时要积极处理善后事务。

（2）认真严格按照规范报批每个爆破点的爆破方案，遵循其审定和检查制度。现场爆破作业需要安排专人指挥，树立危险警示标志，四周安排警戒人员巡逻，负责组织好人员、牲畜撤离工作。

（3）爆破之前需要设置好安全防护措施，落实好相关人员、材料和设备，保证现场信号联络通常。爆破50m 范围内的通信设备和电力线路等需要采取覆盖措施，斜坡地段房屋需设置防护栅栏避免有滚石侵入。

5 结束语

路基石方爆破作业中，要采取先进爆破技术，合理布置炮孔，充分利用现场条件创造更多临空面，以提高爆破效果、降低成本，方便开展钻孔、装药和出渣等作业。现场做好安全管控，保证爆破作业质量安全。