关于路基石方劈裂静态爆破技术的应用

【摘要】随着我国公路工程的发展，难免会出现穿越复杂地质条件的情况，出现一些高填深挖的情况，导致土石方工程量变大，对其施工也提出了更高的要求。目前，路基石方工程施工以爆破为主，基于实际地形地质条件的限制与质量、安全、进度等多方面的要求，必须合理选择爆破方案。其中路基石方劈裂静态爆破是一种新型的施工工艺，本文中，就路基石方劈裂静态爆破技术应用展开概述。

【关键词】路基;石方爆破;静态爆破

石方爆破是路基工程中的一种常用施工技术，在当前公路路基土方施工过程中，会出现位于市区或者居民区等情况，不能使用常规的爆破手段，所以静态爆破技术的应用越来越广泛。目前，静态爆破主要是静爆剂静态爆破法，但是静爆剂静态爆破法存在着一定的局限性，因此无论从经济性还是实用性的角度来说都需要寻找一种成本低、效率高的静态爆破方法，液压劈裂静态爆破技术应运而生。

1、公路路基施工作用

公路路基施工是一项技术含量高的复杂工程，其所涉及的土方工程量大，并且分布范围广，在施工中所涉及的设备设施也较多，另外公路路基施工是在野外环境中进行的，土质路基施工更是涵盖了路堤和路堑的施工部分，包含挖掘、运输、填埋等多项工序，施工难度较高，工期较长，为了保证工程顺利完成，防止发生质量问题，将施工的工艺严格落实，需要强化质量控制的相关工作，只有做好公路路基施工的质量控制工作才能保证路基施工符合相关标准，保证路基的稳定性。

2、工程概述

本文仅以某公路工程路基石方工程为例展开分析。此公路工程项目共计长21.5km，穿越山岭重丘，土石方开挖量280万m3，其中，石方开挖量56万m3。根据调查显示大部分区域半径300m以内没有村庄与建（构）筑物等，K16+820～960爆破施工区在60m位置处存在一个小型水电站，需做好相应的保护与安全警戒工程，保证建筑物与相关工作人员的安全。

3、静态爆破原理及爆破石方情况

3.1液压静态爆破原理及设备简介

岩石抗压强度很高，但抗拉强度低，液压静态爆破正是利用其抗拉强度低的特性，以高压油为能量源，由液压动力站的泵站输出的超高压油又经增压器的机械放大后驱动分裂棒内的油缸产生巨大推动力，使分裂机推动劈裂棒中的液压顶向外伸出胀裂岩石，液压力瞬间超高压，达到几千吨的分裂力，在两分钟左右轻而易举的从岩石内部将坚硬岩石分裂，并使物体按预定方向分裂，达到胀裂破碎开挖的目的。

液压静态爆破设备主要由动力系统、高压油管及液压劈裂棒组成，组成设备的简图如图1及图2所示。

图中：A-膨胀管，B-石方，C-钻孔，D-通用液压油管，E-高压液压油管，F-动力源，G-压力表，H-止，F-回阀，J-液压管连接头。

3.2几种爆破技术的优缺点分析

目前建筑物、岩石工程的拆除，包括工业、路基石方、民用建筑中室内外基础的开挖、破碎;城市建設拆迁中，各种混凝土构件、桩、柱、台、座及大体积混凝土的破碎拆除工程，矿山开采、石料加工，其他环境条件下的各种混凝土拆除工程及岩石松动工程，主要的爆破手段为工业爆破法、静爆剂静态爆破法、液压静态劈裂爆破法等几种，几种常用爆破技术的特点分析见表1。

根据表1几种常用的爆破技术的特点分析可知，液压静态劈裂爆破具有一定的技术优势，因此，本次路基石方爆破中采用此方法进行破碎。

3.3路基需爆破石方情况

以本工程施工为例，对石方液压静态爆破设计。根据钻探揭露，勘探深度范围内揭露的土层为素填土、粉质粘土、全风化花岗岩;各岩土层性状描述如下：

（1）素填土：杂色，主要由粘性土组成，混少量植物根系，人工成因，最大揭露厚度1.2m。

（2）粉质粘土：灰黄色，湿，可塑，土体粘性一般，干强度中等，坡积成因，最大揭露厚度4.4m。

（3）全风化花岗岩：褐黄色，矿物成分除石英外多已风化为粘土矿物，岩质极软，岩芯主要呈土状，手捏易散，遇水易软化崩解，最大揭露厚度6.6m，未揭穿。

4、液压静态爆破施工

4.1施工前准备工作

（1）测量放样路基边坡的边桩，确定路基石方静态爆破范围。

（2）采用挖掘机清理路基石方表面和岩石与岩石之间的土，增大岩石的凌空面。

（3）施工用电可以采用发电机发电，也可以接电到施工现场。

（4）施工设备进场：包括钻孔设备，挖掘机，劈裂机。

（5）尽量选择多个工作面同时施工，提高施工速度。

4.2布孔设计

结合本工程的石方静压力爆破任务情况，为实现机械效率最大化，选用了液压静态劈裂设备225型，劈裂棒直径18cm，设计孔距排间距1m，圆弧间距为1.5～1.8m之间，孔深为1.3m，钻孔角度第一排为接近岩石临空界面的55°，第二排为90°，分为两层爆破，具体的孔距布置情况见图3及图4所示。

4.3液压静压力爆破施工

本次路基石方爆破施工采用了2台液压静态劈裂设备配合使用，每台劈裂设备标配6根劈裂棒，根据岩石破碎的布孔设计，两个设备的劈裂棒分别安装在对称爆破孔的位置，经实际施工验证，达到的预期的破碎效果，圆满完成了本次液压静压力爆破的任务。

5、效益分析

5.1经济效益

（1）工期，采用液压静压力爆破工艺比常规切割机具施工工艺节约工期至少20d，结合项目所在地区阴雨天气较多，综合降雨及高温天气的影响，液压静态爆破施工工艺比采用静爆剂施工工艺至少节约工期10d。

（2）经济效益，对比常规石方切割工艺，液压静态爆破施工工艺节省了大量的人工费和机械台班费，较少的投入即可完成石方爆破任务。经测算，与常规切割工艺相比节约费用20万元。对比静爆剂施工工艺节约人工及材料费用6万元。

5.2社会效益

与常规的切割工艺相比，液压静态爆破施工工艺具有明显的优势，机械化作业时间及人工劳动强度降低明显，节约能源，降低对环境及噪声的污染。与静爆剂施工工艺相比，液压静态爆破施工工艺噪声更小，无喷浆和强碱伤害的风险，安全环保、无污染，是更优异的石方破碎工艺。

结语：

综上所述，路基施工是公路工程中一项基础性工作，石方爆破作业十分常见，合理采用爆破技术是保证路基施工安全、质量与进度的关键。为保证石方开挖工作顺利实施，需严格根据地质地形情况开展爆破方案设计工作，确保爆破后开挖轮廓满足设计要求、岩体均匀破碎;同时加强爆破前周边建筑物、管线调查工作也十分关键，严格根据调查结果确定安全警戒措施，防止出现事故，保证人员安全。

参考文献：

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作者简介：

李亮（1980.07-），男，工程师，本科，主要从事建筑工程工作。