江來云（中鐵五局集團機械化工程有限責任公司，湖南 衡陽 421001）

丹霞地貌礫巖夾紅砂巖邊坡光面爆破施工技術

江來云
（中鐵五局集團機械化工程有限責任公司，湖南 衡陽 421001）

本文介紹了丹霞地貌地區(qū)礫巖夾紅砂巖地段路塹邊坡的光面爆破施工，通過以普通路塹爆破參數為基礎，根據爆破后的效果進行分析，不斷調整和優(yōu)化爆破參數，確定出合理的主要爆破參數，保證邊坡的光面爆破效果。

丹霞地貌；礫巖夾紅砂巖；光面爆破；施工技術

1 工程概況

我公司承建的衡茶吉鐵路位于湖南省株洲市浣溪鎮(zhèn)境內，施工里程為DK90+100～DK100+800長10.7km，線路經過地區(qū)為丹霞地貌地區(qū)，山體陡峭，自然坡度為30度～80度，山頂表層覆土0m～0.5m，植被茂盛，四周光禿，路塹段多位于半山腰間。

2 工程主要地質情況

路塹地段表層為第四系全新統(tǒng)沖洪積粉質黏土，出露白堊系上統(tǒng)砂巖、礫巖。礫巖為紫紅色，礫狀結構，顆粒成分主要為砂巖、石英巖，粒徑一般2mm～10mm，部分粒徑可達10mm～40mm，泥鈣質膠結，厚～巨厚層狀構造，屬易軟化巖石。砂巖為紫紅色，中細粒結構，含礫，泥鈣質結構，厚層狀構造，屬易軟化巖石。

3 工程施工難點

3.1 鉆孔深，成孔難

丹霞地貌地區(qū)的礫巖、紅砂巖屬于軟質巖，路塹邊坡設計坡率較緩（設計為1：1或1：1.25、1：1.5三種坡率）；且紅砂巖、礫巖呈層狀交錯分布，形成夾層；同時邊坡平臺高度較高，一般為10m，換算成斜孔長為14m～18m，必須一次爆破一個臺階高度，分多次爆破在邊坡中間易形成30cm～50cm的錯臺。

3.2 巖層不均勻狀態(tài)下的坡面平整度難于控制

因每級臺階高度較大、且?guī)r層分布不均勻，坡面平整度難于控制。

3.3 沒有現成的光面爆破設計

丹霞地貌在全世界的分布既獨特又稀少，是近代在中國發(fā)現并命名的，主要分布在我國的廣東、福建，在國外很少有人熟悉。由于這種地質主要出現在較為偏遠的山區(qū)，因此對丹霞地貌地區(qū)（礫巖、紅砂巖）挖方邊坡控制爆破施工技術的研究基本沒有。

4 邊坡光面爆破參數設計

參照一般路塹邊坡爆破經驗公式，結合現場實際情況，首先計算各爆破參數，通過對試爆后的效果進行分析，然后調整和優(yōu)化爆破參數，達到較佳的爆破效果。將試爆參數繪制的出半孔率與光爆孔孔距、最小抵抗線、線裝藥密度關系曲線圖，推斷出光面爆破參數，爆破參數結果如下：

4.1 孔徑D

炮孔的孔徑主要取決于鉆機的類型，采用三角架鉆機進行鉆孔，φ90mm鉆頭，成孔直徑為φ=100mm 。

4.2 臺階高度H

根據設計圖紙，每一級平臺高度為8m～12m，平臺寬2.0m，臺階高度與平臺高度相同。

4.3 最小抵抗線Wg

Wg=1.5m～1.9m時，坡面半孔率較好，Wg=1.6m時，光面爆破效果最佳。

4.4 孔距ag

ag＝0.9mm～1.2mm時，坡面半孔率較好，邊坡光面爆破效果最佳。

4.5 線裝藥密度qg

qg=300g/m～440g/m時，坡面半孔率較好，取340g/m邊坡光面爆破效果最佳。

4.6 炮孔深度L

L=（H+h）/sinα（m）；

H——臺階高度（m）；

h——炮孔超深值（m），取0.4m；

α——邊坡坡度角（°），即鉆孔角度。

4.7 炸藥種類

采用φ32mm的2號巖石硝銨炸藥或2號巖石乳化炸藥。

4.8 裝藥結構

采用φ90mm鉆頭鉆孔，成孔直徑一般為φ100mm，孔藥卷直徑φ32mm，不耦合系數λ=100/32=3.1。

4.9 裝藥方式

采用間隔裝藥。

4.10 不耦合系數

一般控制在2～5之間。

4.11 炮孔堵塞長度： L=0.8～1.2m。

4.12 底部加強裝藥段

為克制底部巖石的夾制作用，底部采用加強裝藥，加強倍數及結構主要與孔深有關。參照表1使用：

4.13 鉆孔角度

與邊坡坡率相同。

4.14 孔內外連接

采用先串聯(lián)、后并聯(lián)的連接方式。為保證光爆孔同時起爆，孔外采用導爆索連接。光爆孔與主爆孔同次起爆時，應注意滯后時間：光爆孔滯后主爆孔50～150ms，可通過計算，在導爆索靠起爆方向連接高段位毫秒雷管解決時差問題。

4.15 起爆方式

一般采用電雷管連接、加起爆藥包后，用電起爆器引爆。

5 光面爆破施工方法

5.1 測量放樣

清表后，根據設計圖紙準確放出該段邊坡的開挖線。

5.2 布孔

根據爆破設計方案中孔、排距和光爆孔的孔距現場布孔，采用竹片樁或釘子標出炮眼位置。用水平儀測量出每個孔位的標高。根據平臺標高，計算出每個炮眼的垂直鉆孔深度，光爆孔鉆孔深度根據邊坡坡率進行換算。超鉆深度按0.4m考慮，并計算出的每個孔的實際鉆孔深度，實際鉆孔深度=計算鉆孔深度+超鉆值。

5.3 鉆孔

要求做到：“對位準、方向正、角度精”；并滿足：鉆孔深度誤差≤2.5%的炮孔深度、孔口位置偏差≤1倍炮孔直徑、方向誤差≤1°。根據布孔的準確孔位、鉆孔深度進行鉆孔。鉆孔前，清除孔位周圍的松土、浮渣。主爆區(qū)進行垂直鉆孔。光爆孔的鉆孔，根據布孔點位鉆機準確就位，在點位的法線上用坡度尺、水平尺根據邊坡坡率定出鉆桿位置，調整鉆桿角度；并根據相鄰孔連線確定法線方向，吊錘球定出鉆孔的法線方向，直到鉆桿的坡度、孔位、法線方向均滿足要求后方可進行鉆孔。每個孔鉆完后，用稻草把塞好，將孔周圍的鉆渣清理干凈。并做好鉆孔施工記錄。

5.4 裝藥

裝藥前，對全部炮孔進行查驗，著重檢查炮孔的最小抵抗線、孔深、孔排距等，與設計有無變化，并根據檢查結果調整裝藥量。并吹凈孔內的殘渣和積水。主爆孔采用φ80的2#巖石乳化炸藥連續(xù)裝藥。光爆孔裝藥采用φ32的2#巖石硝銨炸藥間隔不耦合裝藥。裝藥時兩人一組，采用黑色膠布將炸藥和導爆索牢固固定在竹片上，將綁有炸藥的竹片緩慢放入孔底，應使竹片貼靠在邊坡側的孔壁上。為克制光爆孔底部巖石的夾制作用，底部用藥量增加。加強段裝藥根據設計確定。

5.5 堵塞

主爆孔堵塞采用粘土分層回填，直徑小于孔徑的干木桿（或竹竿）進行搗實。堵塞時，炮泥中的大顆粒石子清理干凈，炮桿不得損傷毫秒雷管的導爆管。光爆孔堵塞堵塞前，輕輕將竹片抬起，背面塞入水泥紙或稻草把（起緩沖作用），藥卷頂部用水泥紙或稻草塞緊（防止回填土落入孔內及將藥卷振落），其上分層回填粘土，并搗固密實。

5.6 網絡連接及引爆

采用先串聯(lián)后并聯(lián)的方式進行連接。接頭采用黑色膠布纏牢固。起爆時采用電起爆裝置進行引爆。

5.7 安全警戒

按設計確定的警戒范圍進行警戒。從爆破器材到達爆破區(qū)域開始，警戒人員從爆破區(qū)域開始往外進行警戒。各警戒點之間、與指揮臺之間采用對講機進行聯(lián)系。警戒信號采用三響制。

5.8 爆破后邊坡開挖

進行邊坡開挖時，專人負責指揮挖機，輕輕將爆破后邊坡土刷下，不得傷及邊坡。

6 安全距離計算

6.1 爆破地震安全距離

爆破地震安全距離計算公式：

R=（K/V）（1/a）*Qm

式中：

R—爆破地震安全距離（m）；

Q—秒差或微差爆破最大一段所有炸藥量（kg）；

V—地震安全速度（cm/s），根據爆破振動安全允許標準，取2.5cm/s；

m—藥量指數，取1/3；

K、a—與爆破地形、地質等條件有關的系數及衰減系數，根據此處巖性及以往的施工經驗，取K=300，a=1.9。

6.2 爆破飛石距離

飛石飛散距離按下經驗公式進行計算：RF=40d/2.54。

式中：

RF—飛石飛散距離（m）；

d—炮孔直徑（cm）。

6.3 爆破沖擊波安全距離

采用公式如下：

R=K*Q1/3（m）

式中：

Q——最大一段裝藥量（kg）；

K——系數取25。

6.4 警戒距離

依據《爆破安全規(guī)程》規(guī)定：深孔臺階爆破安全距離為200m，淺眼爆破為300m。

表1

表2

表3

7 光面爆破質量要求

根據《鐵路路塹光面（預裂）爆破技術規(guī)程》（TB10122-2008）質量驗收要求：半孔率、坡面平整度和邊坡坡率為光面爆破質量驗收指標的主控項目，坡面觀感為一般項目。

7.1 主控項目質量驗收監(jiān)測數量和檢測方法

7.1.1 半孔率（即半個炮孔痕跡）

檢測數量：按不同的地質地段（或同一地質區(qū)每100m分2段）分別進行統(tǒng)計計算。

檢測方法：采用觀察、米尺測量手段檢測，尺量誤差應小于0.2m。

7.1.2 坡面平整度和邊坡坡率

檢測數量：每開挖層每100m等間距檢測6個斷面，檢測斷面在兩個殘留炮孔中間。

檢測方法：在確定的檢測斷面前方架設全站儀，從坡腳開始垂直向上每隔1m測量一個坡面坐標，計算出坡面平均坡率φ為邊坡坡率；再根據平均坡率線計算各測點的偏差，即坡面凹凸差，凹限取正值。凸起取負值。

7.2 主控項目質量標準

7.2.1 半孔率

7.2.2 坡面平整度

坡面平整度（凹凸差）＜±150mm為合格。局部地質原因的超標凹凸差，據實確定。

7.2.3 邊坡坡率

7.2.3 一般項目

光面炮孔殘留的半孔壁面上沒有明顯可見的爆震裂縫，坡面觀感達到穩(wěn)定、平整、美觀的要求。

結語

根據光面爆破所取得的各種技術參數，在本項目管段所有路塹邊坡施工中進行了推廣應用，取得非常好的效果。路塹挖方清理到基巖面發(fā)后，逐段從上到下分級進行光面爆破，爆破時根據不同的臺階高度或清表后原地面到平臺高度，一次爆破到平臺或路基面。在爆破過程中，如平臺高度較小、坡率較陡，鉆孔進度較快、坡率容易控制，爆破效果更好。

[1]史雅語，金驥良，顧毅成.工程爆破實踐[M].安徽：中國科學技術大學出版社，2002.

[2]何廣沂.工程爆破新技術 [M].北京：中國鐵道出版社，2000.

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