劉軍，張晁

（1.第二炮兵指揮學(xué)院工程系，湖北武漢430012；2.湖北省發(fā)改委培訓(xùn)中心，湖北武漢430000）

大孔距光面爆破技術(shù)在路塹邊坡開挖中的應(yīng)用

劉軍*1，張晁2

（1.第二炮兵指揮學(xué)院工程系，湖北武漢430012；2.湖北省發(fā)改委培訓(xùn)中心，湖北武漢430000）

介紹了漢黃快速鐵路路塹開挖中通過采用大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)微差爆破技術(shù)，使路基邊坡平整穩(wěn)定，塊度均勻，確保了爆破質(zhì)量、施工進(jìn)度和周圍環(huán)境安全，對類似陣地道路、場坪邊坡開挖施工具有借鑒和應(yīng)用價值。

路塹開挖；大孔距爆破；光面爆破；微差爆破

1　工程概況

某快速鐵路K23+100～K24+200段屬于丘陵地帶，總挖方量30多萬方。線路穿越不同的地貌單元，海拔最高高度32.45m，地形起伏較大，巖層走向40°～58°，巖層走向與線路走向一致，巖層傾向東南。山坡整體呈凸形，坡度為10°～30°，山頂較平，開挖深度4～12m。山坡上的覆蓋層較薄，厚度為1.0～2.0m，為種植土、小塊石質(zhì)土、含礫低液限粘土。表層以下為風(fēng)化巖石，為紫紅色或褐黃色，巖石的容許承載力為150～600kPa，巖石的單軸極限抗壓強(qiáng)度為20～50MPa。水文地質(zhì)條件較為簡單。爆區(qū)周圍環(huán)境較為復(fù)雜，沿線鄉(xiāng)村民房較多，最近的僅有24m。該段路基上口寬度為30.6m，邊坡坡度1∶1。在路塹邊坡開挖中采用了大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)微差爆破等控制爆破技術(shù)，改善了爆破質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，確保了邊坡穩(wěn)定平整和周圍環(huán)境安全。

2　爆破參數(shù)

2.1大孔距爆破參數(shù)

（1）炮孔直徑。采用履帶式潛孔鉆機(jī)，CIR90鉆頭，炮孔直徑d=100mm。

（2）最小抵抗線。抵抗線W是影響爆破效果的一個重要參數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗，路塹爆破的抵抗線一般為孔徑的20～50倍，取W=1.8～2.0m。

（3）孔深和超深。孔深H隨地形條件的變化，測量標(biāo)定一次鉆孔爆破深度到路基標(biāo)高，經(jīng)量測表明大多在4～12m范圍。

超深h1是為減少欠挖，保證爆破深度一次達(dá)到設(shè)計位置，超深=（10～20）d，現(xiàn)場實際工作中，孔深為5m以內(nèi)時，h1為0.5m，孔深超過5m時，h1為0.8m。

（4）孔距和排距。孔距a=kW，k一般取2.0～4.5，本工程取k=4，a=7.2～8m，排距b=（2～3）W，b=3.6～6m，采用梅花形布孔方式。

（5）單位炸藥消耗量q。炸藥單耗主要與巖石的炸藥種類、自由面條件、起爆方式和爆破塊度等因素有關(guān)。合理的炸藥耗量往往需要通過爆破試驗或長期的爆破實踐來驗證。根據(jù)現(xiàn)場巖石特征并結(jié)合試爆情況，炸藥單耗取0.3～0.45kg/m3。

（6）單孔裝藥量。單排孔爆破或多排孔爆破的第一排孔的每孔裝藥量Q1=qaWH，多排孔第二排起每孔裝藥量Q2=1.2qabH。

（7）裝藥結(jié)構(gòu)。對環(huán)境較好的爆區(qū)，當(dāng)H≤5m時，采用孔內(nèi)集中連續(xù)藥柱裝藥結(jié)構(gòu)；當(dāng)H＞5m時，采用孔內(nèi)間隔裝藥。對環(huán)境較差或?qū)φ饎右蠛車?yán)的爆區(qū)，采用孔內(nèi)間隔裝藥，能改善能量分配，使炸藥能量在炮孔內(nèi)均勻分布，降低震動，減少大塊。

（8）填塞長度。堵塞材料一般用鉆孔粉末或黃土密實填塞。合理的填塞長度和填塞質(zhì)量，對改善爆破效果和提高炸藥利用率具有重要作用。合理的填塞長度應(yīng)能降低爆破氣體能量損失和盡可能增加鉆孔裝藥量。堵塞長度h=（15～20）d，一般取h=1.5～2m。

2.2光面爆破參數(shù)

在路塹開挖中為了減少爆破開挖對邊坡的破壞和擾動，確保邊坡的穩(wěn)定、光滑和平整，減少邊坡修整工程量，邊坡開挖采用光面爆破技術(shù)。光面爆破參數(shù)為：

（1）光面爆破炮孔間距a光。光面爆破炮孔間距選取應(yīng)考慮到炮孔直徑、巖石力學(xué)特征、地質(zhì)構(gòu)造、炸藥種類等多種因素的影響?？组g距一般?。?5～20）d。在節(jié)理裂隙比較發(fā)育的巖石中應(yīng)取小值，整體性好的巖石中可取大值，本工程中取。a光=1.5m。

（2）光面孔的最小抵抗線W光是光面層厚度，即周邊眼到鄰近緩沖炮孔間的距離，是影響光面爆破效果的關(guān)鍵參數(shù)。W光=（1～1.5）a光，取W光=2.0m。

（3）線裝藥密度q光。裝藥密度過大，會破壞炮孔的孔壁；線裝藥密度過小，炮孔間裂縫不貫通，巖壁表面留下巖埂難以開挖，坡面不平整，造成欠挖，為了控制裂隙的發(fā)育以保持新壁面的完整穩(wěn)固，在保證沿炮眼聯(lián)線破裂的前提下，應(yīng)盡可能少裝藥。取q光=300～400g/m。為了克服炮孔底部的夾制作用，底部必須加大裝藥量一倍，q底=800g/m。

（4）堵塞長度。光面爆破孔口一般留1.0～1.2m為炮孔堵塞長度，堵塞時先由炮棍將塑料袋團(tuán)塞入炮孔內(nèi)1.0～1.2mm處，用鉆屑或炮泥堵塞。

（5）起爆間隔時間。光面爆破要求，周邊孔必須同時起爆，齊發(fā)起爆裂隙表面最平整，也就是在實施光面爆破時，間隔時間愈短，壁面愈平整。光面孔采用串聯(lián)導(dǎo)爆索網(wǎng)路，孔內(nèi)微差時間不大于50ms。光面孔與主爆孔一同起爆時，光面孔滯后于主爆孔起爆，間隔時間不小于75～150ms。

3　孔內(nèi)分層微差爆破

3.1孔內(nèi)分層微差爆破的作用

孔內(nèi)分層微差爆破減少單段齊爆藥量，能降低爆破振動，提高爆破質(zhì)量，同時具有以下作用：

（1）增加自由面。上層藥包起爆為下層藥包的起爆產(chǎn)生了新的自由面，由于自由面增大，最小抵抗線減小，使爆破破壞區(qū)范圍增大，降低炸藥消耗量。

（2）降低爆破引起的地震?？變?nèi)分層微差爆破改變了炸藥的分布。把可能產(chǎn)生高強(qiáng)度地震波的齊發(fā)爆破藥量在時間和空間上分解開來，使延期段所產(chǎn)生的地震波與主震波相分離，大大地減低爆破振動。

（3）爆堆集中。減少了個別飛石和空氣沖擊波。先爆藥包起爆后，松動范圍內(nèi)的巖體變?yōu)樗缮Ⅲw，這些松散體能吸收多余能量，因此后爆藥包爆破產(chǎn)生的個別飛石和沖擊波大部分被先爆藥包爆破產(chǎn)生的松散碎石阻擋，減少了飛石和空氣沖擊波。

3.2爆破網(wǎng)路

為了減少爆破有害效應(yīng)對周圍環(huán)境的影響，采用孔內(nèi)分層微差爆破網(wǎng)路（見圖1）。主炮孔和輔助孔采用非電毫秒雷管ms1和ms2，光爆孔孔內(nèi)上層為ms3非電毫秒雷管，下層為ms4毫秒非電雷管，孔間采用2段毫秒雷管。

4　爆破效果分析

經(jīng)過40多天的爆破實踐，根據(jù)現(xiàn)場記錄和爆破效果分析，概括起來有以下幾點：

圖1　光爆孔孔內(nèi)微差裝藥結(jié)構(gòu)和起爆示意圖

（1）大孔距爆破能充分利用爆破能量，改善破碎效果，提高爆破質(zhì)量，減少鉆孔數(shù)量，降低工程成本。

（2）采用光面爆破技術(shù)能保證路塹開挖邊坡表面平整、巖石穩(wěn)定、美觀，通過爆破試驗確定合理的光面爆破參數(shù)，精心施工，控制誤差，確保施工質(zhì)量能取得較好的光面爆破效果。

（3）光爆孔孔內(nèi)分層微差爆破技術(shù)可以明顯降低震動，確保爆區(qū)周圍建筑物安全，減少對邊坡的影響，改善爆破效果使爆破巖塊均勻，降低大塊率?？變?nèi)分層微差爆破解決了爆破質(zhì)量要求高的難題。

（4）大孔距爆破、光面爆破、孔內(nèi)分層微差爆破等控制爆破技術(shù)在漢黃快速鐵路路塹開挖中的應(yīng)用，極大地改善了爆破質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益，值得在公路建設(shè)和陣地工程建設(shè)中大力推廣應(yīng)用。

［1］中國力學(xué)學(xué)會工程爆破專業(yè)委員會.爆破工程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1992.

［2］陳德志，徐順香.減少路塹開挖爆破對鄰近民房影響的控制技術(shù)［J］.工程爆破，2001，7（3）：60-63.

［3］陳燕山.京珠高速公路大悟南段路基石方爆破設(shè)計與施工［J］.爆破，2001（1）：86-88.

［4］陶頌霖.鑿巖爆破［M］.北京：冶金工業(yè)版社，1989.

TD235.33

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1004-5716（2016）10-0173-02

2015-10-22

2015-10-30

劉軍（1974-），男（漢族），浙江樂清人，副教授，現(xiàn)從事地下隧道工程設(shè)計與施工的教學(xué)工作。