高速公路路基石方爆破方法及参数设置

许志伟

（广东冠粤路桥有限公司，广州511450）

1 工程概况

某高速公路工程某合同段路基挖方813.235×104m3、填方607.914 104m3，合同工期974d，具有施工量大、工期紧的特点。路基石方爆破为基础环节，采取小型松动爆破的方式，施工期间全面加强控制，以最大限度地削弱爆破的危害，减小爆破的扰动性影响，提高边坡围岩的稳定性。边坡开挖阶段为满足边坡稳定且平顺的要求，应用预裂爆破的方法。

2 爆破施工方案分析

2.1 山体爆破施工

山体爆破施工应考虑以下问题：

1）方法的选择。沿线分布有村庄，山体爆破期间伴有震动现象，不利于周边民房的稳定性，因此，合理应用爆破方法是营造安全施工环境、确保施工质量的关键。山体开挖环节，开挖深度应控制在20m 以内，周边民房等建筑需维持稳定，为满足此方面的要求，宜采用中深孔的爆破方法[1]。

2）方案的制订以开挖深度要求为准，结合施工范围内的爆破作业条件分为多种爆破方式：（1）浅眼爆破，通过此项工作的开展能够给后续中深孔爆破创设坚实的基础；（2）预裂爆破，对主体两侧及沟槽展开爆破操作时，需要全面防护周边岩石，提高其稳定性；（3）光面爆破，施工期间的重点控制内容在于坡面的平整度，以开挖深度为依据选择合适的方案，该值未超过4m 时，以浅眼微差松动爆破的方式为宜；超过4m 则转为中深孔微差爆破，边坡部分则为光面爆破的方式；（4）在主体两侧施工时，为减小扰动采用的是预裂爆破的方法。

3）根据开挖深度合理规划，该值在10m 以内时仅形成一个作业平台即可；若开挖深度达到15m 或更多，考虑到安全和质量层面的双重要求，宜分为2 个作业平台。

4）爆破施工过程中，首先修筑1 条可通往山顶的施工便道，通过推土机和手工钻爆协同作业的方式，高效施工最上层的作业面，待该处成型且无质量问题后开拓下一个台阶作业面，按照此方式有序向下推进。台阶作业面施工过程中应充分利用既有的空间，合理协调施工机械，以提高施工效率[2]。在红线底板成形后用风镐加以处理。

5）边坡是山体爆破施工期间的重点内容，该部分开挖采用潜孔钻预裂爆破法。随钻孔作业的持续推进，达到边坡设计线时加强检查，明确潜孔钻钻孔深度和角度的实际情况，结合设计要求灵活调整，待快要到达边坡时钻一排预裂孔（应与边坡保持平行的位置关系），起爆后形成预裂缝，减小对边坡的不良影响[3]。遇软质边坡时可采取光面爆破的方法，并由施工人员操作手风钻，适度修整边坡，使其满足尺寸要求。

2.2 边沟开挖爆破施工

针对开挖部分采取爆破处理措施，较为适宜的是潜孔爆破法，在完成边沟石方开挖作业后用风镐进一步处理底部，使其具有平整性，以保证底板的质量可满足要求。

3 爆破技术方案的设计

3.1 中深孔爆破爆破参数

中深孔爆破爆破参数主要包括：

1）孔径d：综合考虑钻机的性能、台阶高度以及施工现场的地质特点，确定具体的钻孔孔径，即89mm 和76mm 两种形式。此处以89mm 的孔径为例，重点对其展开分析。

2）台阶高度H：以铲装设备的工作性能为准，确定具体值，即10～15m。

3）最小抵抗处W：参照孔径，取该值的25～30 倍。

4）超深h：现场岩石硬度较大，根据此特点取0.6～1.0m，施工过程中视实际情况在该区间合理调整。

5）孔距a：以3m 较为合适，具体需考虑现场的岩性，采取针对性的调整方法。

6）排距b：结合炸药的性能，取2.5～3.0m。

7）填塞长度：以孔径为参照，取该值的20～40 倍，通常情况下为2.5～2.8m，具体根据地质等方面的实际情况合理调整。

8）单位炸药消耗量K：综合考虑施工区域的地质以及类似的工程经验，按0.42kg/m3的标准控制。

9）单孔装药量Q：分2 部分考虑，第一排孔按照Q=KaWH的方式计算求得；剩余各排孔均按照Q=KabH 计算求得。在展开中深孔微差爆破作业时，较为适宜的是密实装药方法；而在预裂爆破和光面爆破施工中，宜优先采取不耦合装药的方式。

上述所提参数并非绝对值，具体需结合实际情况合理调整，以保证参数的可行性。

3.2 起爆方法

在中深孔台阶爆破施工过程中，采取的是孔内延时、排间微差的方法，顺利完成起爆作业。为取得良好的起爆效果并且最大限度地削弱振动效应，通过计算以及经验分析后，将孔内延时时间确定为500ms 及其以上，将孔排间微差间隔控制在25～50ms 区间内，采用非电起爆网络。

3.3 浅孔爆破技术方案

开挖深度在4m 以内时采取的是潜孔爆破的方式，密实装药。边沟为整个爆破施工过程中的关键施工内容，其属于沟槽爆破，应将中间孔设置在边孔的前面，再按照先中间、后两边的顺序依次完成起爆作业[4]。

3.4 深孔扩壶爆破技术方案

在中深孔爆破施工的基础上衍生出深孔括壶爆破的方式，其作为补充方式而使用，在改善爆破效果的同时有利于减少成本投入，在山体外侧、山包地形中具有可行性，尽管在斜坡地形施工环境下也依然能够有效保证爆破质量，维持底板的完整性。深孔括壶爆破时，通过扩大孔网参数、减低钻孔量的方式可提高经济效益，为避免边坡受扰，要求爆破地点远离边坡[5]。主要设计参数有：

1）最小抵抗线W=6.5～7m、间距a=7.0m、排距b=6.5～7m。

2）药壶集中药包量Q=K松V，其中，K松取0.7～0.8kg/m3；V=abH，其中，H=10m，Q=220～250kg。

3）扩壶次数和药量Q′=Q/P，其中，P 为岩石炸系数，取10（具体以岩石特性为准小幅度调整），由此求得：Q′=22～25kg；括壶次数取3 次，每次用药量比值为1∶2∶3。

在光面爆破的技术参数中，主要考虑的是炮孔间距a、最小抵抗线W、炸药单耗q 及单孔药量Q，彼此间的关系有：

式中，d 为炮孔直径，cm；q 为炸药单耗，kg/m3，取0.2～0.3；H 为孔深，m，根据设计深度20%超深计算。遵循一次起爆的原则，中途不可中断，装药形式采取的是不耦合装药，也可根据需求灵活转变为间隔装药。

4 爆破施工的技术要点

4.1 施工机械的配置

结合现场作业条件以及工程规划可知，总爆破量约76×104m3，为在指定工期内顺利完成施工作业，提出具体的机械设备配置方案，如表1 所示。

表1 潜孔钻爆破钻孔机械统计表

对于二次解炮开挖深度小于3m 的情况，在对土石、孤石等展开爆破作业时，较适宜的是采用手风钻和空气压缩机，设备的具体情况如表2 所示。

表2 二次解炮设备配备统计表

4.2 人员组织

爆破作业队分为2 个组，依次完成特定的工作，即潜孔个别爆破组和手风钻爆破组，适配设备包含钻机和空气压缩机，在钻进作业的同时辅助完成边坡的修整、边沟的开挖爆破等工作，有序施工。

5 结语

综上所述，在高速公路路基石方爆破施工中，通过对地质条件的分析，展开对爆破方案的优化工作，确定爆破参数，经工程人员的通力协作后取得较好的成效，获得监理和业主的一致好评，可兼顾施工安全、质量等多重要求。总体来看，所提的石方爆破方法具有可行性，可为类似工程提供参考。